Keramik muss gesintert werden, um die Pulverpartikel zu einem festen, dichten Material mit verbesserten mechanischen Eigenschaften zu verfestigen.
Bei diesem Verfahren wird der "grüne" Keramikpressling auf eine hohe Temperatur unterhalb seines Schmelzpunktes erhitzt.
Dadurch wird die Diffusion des Materials zwischen den Partikeln erleichtert und ihre Oberflächenenergie verringert.
Warum müssen Keramiken gesintert werden? 5 wichtige Gründe werden erklärt
1. Verfestigung der Pulverpartikel
Der Hauptgrund für die Sinterung von Keramik ist die Umwandlung der losen, pulverförmigen Struktur des Rohmaterials in eine feste, zusammenhängende Masse.
Dies wird durch Erhitzen des keramischen Presslings auf eine Temperatur erreicht, die ausreicht, um die Partikel durch Diffusion miteinander zu verbinden.
2. Verringerung der Oberflächenenergie
Die Sinterung wird durch die Verringerung der Oberflächenenergie der Partikel angetrieben.
Mit steigender Temperatur nimmt die Oberflächenenergie der Partikel ab, da die Feststoff-Dampf-Grenzfläche durch eine Feststoff-Feststoff-Grenzfläche ersetzt wird.
Dieser Prozess ist thermodynamisch günstig und führt zu einer Verfestigung des Materials.
3. Verdichtung und Verbesserung der mechanischen Eigenschaften
Während des Sinterns verkleinern sich die Poren im Grünling oder schließen sich, was zu einer Verdichtung des Materials führt.
Durch diese Verdichtung verbessern sich die mechanischen Eigenschaften der Keramik, wie Festigkeit, Härte und thermische Stabilität, erheblich.
Die Beseitigung der Poren erhöht auch die Widerstandsfähigkeit des Materials gegen äußere Beanspruchungen und seine allgemeine Haltbarkeit.
4. Kontrolle der Sinterparameter
Durch die sorgfältige Kontrolle der Sinterparameter wie Temperatur und Druck können die Hersteller die Dichte, Porosität und Mikrostruktur der Keramik auf die spezifischen Anforderungen der Anwendung abstimmen.
Diese Anpassung ist entscheidend für Anwendungen, die von Keramikfliesen bis hin zu Schneidwerkzeugen und elektrischen Isolatoren reichen.
5. Verbesserung der Materialeigenschaften
Durch das Sintern wird das Material nicht nur verfestigt, sondern es werden auch seine Eigenschaften verbessert.
So können gesinterte Keramiken beispielsweise eine verbesserte elektrische Leitfähigkeit, Transparenz und Wärmeleitfähigkeit aufweisen.
In einigen Fällen kann durch das Sintern auch die Gasaufnahmefähigkeit eines Materials erhalten oder verbessert werden, was für Anwendungen wie Filter oder Katalysatoren nützlich ist.
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