Sintern von Keramiken
Das Sintern ist ein wichtiger thermischer Prozess bei der Herstellung von Keramik. Dabei wird ein verdichteter oder geformter keramischer Werkstoff auf hohe Temperaturen unterhalb seines Schmelzpunktes erhitzt. Während des Sinterns verbinden sich die Keramikpartikel miteinander, was zu einer Verdichtung und zur Bildung einer festen, kohärenten und dauerhaften Keramikstruktur führt. Der Sinterprozess umfasst drei Hauptphasen: Umlagerung der Teilchen, Einschnürung der Teilchen und Beseitigung der Poren. Zu Beginn, bei niedrigeren Temperaturen, beginnen die Keramikpartikel sich umzuordnen und rücken aufgrund der Diffusion zwischen den Partikeln näher zusammen. Der Diffusionsprozess wird durch die Verringerung der Oberflächenenergie der Teilchen angetrieben. Mit zunehmender Temperatur beginnen die Partikel Hälse zu bilden. Dadurch entsteht eine Brücke zwischen ihnen, die den Materialtransfer und die weitere Verfestigung der Struktur erleichtert. Diese Phase ist entscheidend für eine höhere Festigkeit und Dichte des keramischen Materials. In der letzten Phase werden die verbleibenden Poren beseitigt, während sich das keramische Gefüge weiter verdichtet, so dass ein nahezu vollständig dichter keramischer Körper entsteht.
Die Sintertemperatur und -dauer werden sorgfältig gesteuert, um die gewünschten Eigenschaften des keramischen Endprodukts zu erreichen. Hohe Temperaturen und längere Sinterzeiten führen in der Regel zu einer besseren Verdichtung und verbesserten mechanischen Eigenschaften, doch kann ein übermäßiges Sintern zu einem Kornwachstum führen, das sich negativ auf bestimmte Eigenschaften auswirken kann.
Der Sinterprozess wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst, darunter die chemische Zusammensetzung der Keramik, die Größe und Verteilung der Teilchen, die Sinteratmosphäre (oxidierend, reduzierend oder inert) und das Vorhandensein von Sinterhilfsmitteln oder Zusatzstoffen. Sinterhilfsmittel können die Verdichtung fördern und dazu beitragen, die Sintertemperatur zu senken, was den Prozess effizienter macht.
Das Sintern ist ein grundlegender Schritt bei der Herstellung einer breiten Palette von Keramikprodukten, darunter Ziegel, Fliesen, technische Hochleistungskeramik und mehr. Das Verfahren verwandelt das ursprünglich poröse und zerbrechliche Keramikmaterial in ein dichtes, haltbares und funktionelles Keramikteil. Dieses Bauteil ist dann bereit, die Anforderungen der vorgesehenen Anwendung in Branchen wie Elektronik, Automobil, Luft- und Raumfahrt und Bauwesen zu erfüllen.
