Das Sintern ist ein wichtiger Prozess in der Keramikherstellung, bei dem Keramikpulverpartikel durch Erhitzen auf eine hohe Temperatur unterhalb ihres Schmelzpunktes verfestigt werden. Dieser Prozess ist für die Verringerung der Porosität, die Erhöhung der Partikeldichte und die Verbesserung verschiedener Eigenschaften wie Festigkeit, Härte und chemische Stabilität von entscheidender Bedeutung.
1. Verringerung der Porosität und Erhöhung der Partikeldichte:
Während des Sinterns werden die keramischen Werkstoffe auf Temperaturen unterhalb ihres Schmelzpunktes erhitzt, wodurch die Pulverteilchen diffundieren und sich miteinander verbinden. Durch diese Bindung verringert sich die Gesamtporosität des Materials, da sich die Poren zwischen den Partikeln verkleinern oder schließen. Die Verringerung der Porosität führt zu einer Erhöhung der Partikeldichte, was für die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Keramik entscheidend ist.2. Verbesserung der mechanischen und physikalischen Eigenschaften:
Durch den Sinterprozess wird das keramische Material nicht nur verfestigt, sondern es werden auch seine mechanischen Eigenschaften erheblich verbessert. So wandelt sich beispielsweise vorgesintertes Zirkoniumdioxid während des Sinterns von einer monoklinen Kristallstruktur in einen polytetragonalen Zustand um, was zu einem extrem harten, dichten und festen Material führt. Diese Umwandlung geht mit einer erheblichen Steigerung der Festigkeit und Transluzenz einher, so dass sich die gesinterte Keramik für verschiedene Anwendungen eignet, bei denen Haltbarkeit und Verschleißfestigkeit entscheidend sind.
3. Einsatz von Hitze und Druck:
Die Sinterung erfolgt in der Regel durch hohe Temperaturen, kann aber auch unter Druck erfolgen, insbesondere bei Verfahren wie dem heißisostatischen Pressen. Der Einsatz von Druck kann die Verfestigung des Materials weiter verbessern und die Sinterzeit verkürzen. In einigen Fällen wird das drucklose Sintern angewandt, insbesondere bei abgestuften Metall-Keramik-Verbundwerkstoffen und Sinterhilfsmitteln in Form von Nanopartikeln, wodurch ebenfalls eine wirksame Verfestigung und Verdichtung erreicht werden kann.4. Die Rolle der organischen Zusatzstoffe:
Einige keramische Rohstoffe erfordern aufgrund ihrer geringeren Plastizität und ihrer Affinität zu Wasser die Zugabe von organischen Bindemitteln vor der Sinterung. Diese Zusatzstoffe helfen bei der Formgebung des Materials und erleichtern den Sinterprozess, indem sie für eine kohäsivere Struktur sorgen, die den hohen Temperaturen und Drücken standhält.
