Der Zweck des Sinterns in der Keramik besteht darin, keramische Werkstoffe durch Anwendung von Wärme und manchmal auch Druck in dichtere, festere und haltbarere Formen zu bringen. Durch diesen Prozess wird die Porosität deutlich verringert und verschiedene Eigenschaften wie Festigkeit, elektrische Leitfähigkeit, Transparenz und Wärmeleitfähigkeit werden verbessert.
Ausführliche Erläuterung:
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Umwandlung der Materialstruktur:
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Beim Sintern werden keramische Werkstoffe auf Temperaturen unter ihrem Schmelzpunkt erhitzt. Durch diese Erhitzung binden sich die Partikel fester und bilden eine dichtere Struktur. Zirkoniumdioxid beispielsweise, das zu Beginn eine monokline kristalline Struktur aufweist, wandelt sich bei etwa 1.100 bis 1.200 °C in einen polytetragonalen Zustand um. Diese Umwandlung führt zu einem Material, das extrem hart und fest ist und eine verbesserte Transluzenz aufweist.Verringerung der Porosität:
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Beim Sintern werden die Poren im Keramikmaterial verkleinert oder geschlossen. Diese Verringerung der Porosität ist von entscheidender Bedeutung, da sie zu einem Material mit höherer Dichte und besseren mechanischen Eigenschaften führt. Die treibende Kraft hinter dieser Verdichtung ist die Verringerung der Oberfläche und der freien Oberflächenenergie, die auftritt, wenn die Feststoff-Dampf-Grenzfläche durch Feststoff-Feststoff-Grenzflächen ersetzt wird.
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Verbesserung der Eigenschaften:
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Die Sinterung verringert nicht nur die Porosität, sondern verbessert auch andere Eigenschaften des keramischen Materials. So können beispielsweise Festigkeit, elektrische Leitfähigkeit, Transparenz und Wärmeleitfähigkeit verbessert werden. Diese Verbesserungen sind entscheidend für die Funktionalität und Haltbarkeit von Keramikprodukten. In einigen Fällen kann das Sintern so angepasst werden, dass bestimmte Eigenschaften wie die Gasabsorptionsfähigkeit erhalten bleiben, was bei Anwendungen wie Filtern oder Katalysatoren von Nutzen ist.Schrumpfung und endgültige Formgebung:
Das Sintern ist in der Regel mit einer erheblichen Materialschrumpfung verbunden, die im Falle von Zirkoniumdioxid bis zu 25 % betragen kann. Diese Schrumpfung ist ein kritischer Aspekt des Prozesses, der sorgfältig gesteuert werden muss, um sicherzustellen, dass das Endprodukt den gewünschten Spezifikationen entspricht. Der Sinterprozess kann mit anderen Kräften wie Druck oder elektrischen Strömen kombiniert werden, um die Eigenschaften und die Form des Materials weiter zu verfeinern.
