Vorteile von Hartmetallkeramik

Hartmetallkeramik ist ein innovativer Werkstoff, der in bestimmten Anwendungsbereichen herkömmliche Werkzeuge ersetzen kann. Dank seiner überragenden Verschleiß- und Reißfestigkeit eignet er sich ideal für den Einsatz in industriellen Umgebungen.

Siliziumkarbid (Carborundum) ist eine anorganische chemische Verbindung aus Silizium- und Kohlenstoffatomen. Obwohl es in der Natur als Moissanit vorkommt, werden Siliziumkarbidpulver und -kristalle seit dem 19. Jahrhundert in Massenproduktion für den Einsatz als Schleifmittel hergestellt.

Hohe Hitzebeständigkeit

Siliziumkarbid (SiC) ist einer der härtesten und langlebigsten Hochleistungskeramikwerkstoffe, der zahlreiche praktische Anwendungsmöglichkeiten bietet. Es ist toxikologisch unbedenklich und zeichnet sich durch eine außergewöhnlich hohe Temperaturbeständigkeit aus – ideal für Hochtemperaturumgebungen wie die Automobilfertigung, die Umwelttechnik, die Raumfahrttechnik, die Papierherstellung oder Energietechnologien. Darüber hinaus bietet SiC eine gute Verschleißfestigkeit sowie Thermoschock- und Korrosionsbeständigkeit bei gleichzeitig sehr geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten.

Hartmetallkeramiken halten extremen Temperaturen stand und sparen Zeit und Geld, da sie nicht so häufig ausgetauscht werden müssen. Da diese Materialien an der Luft nicht oxidieren und ihre Härte vor abrasivem Verschleiß schützt, eignen sie sich hervorragend für Anwendungen mit hoher mechanischer Beanspruchung.

Keramiken sind aufgrund der Ionenbindungen zwischen ihren Partikeln hervorragende Isolatoren und zeichnen sich gleichzeitig durch hohe Festigkeit und Druckbeständigkeit aus, wodurch sie sich für Bauteile im Maschinenbau eignen, die unter extremen Temperaturen eingesetzt werden, wie beispielsweise Lager und Pumpen.

Keramik zeichnet sich nicht nur durch Temperaturbeständigkeit aus, sondern reagiert dank ihres geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten auch schnell auf Temperaturschwankungen – dies macht sie ideal für Umgebungen, in denen schnelle Temperaturwechsel zu Thermoschocks führen können, die Risse oder Versagen zur Folge haben, wie beispielsweise in der Metallbearbeitung, wo Materialien extremer Hitze ausgesetzt sein können, bevor sie schnell abkühlen, etwa bei Ofen- oder Strahlverfahren.

Hohe Vibrationsfestigkeit

Keramikwerkstoffe zeichnen sich durch eine hohe Vibrationsfestigkeit aus, wodurch sie auch bei Hochgeschwindigkeitsbearbeitungen, die Vibrationsstörungen verursachen, problemlos eingesetzt werden können. Keramikschneidwerkzeuge schneiden zudem in der Regel leichter und schneller als herkömmliche Werkzeuge – ein Vorteil, der zur Steigerung der Produktivität beiträgt.

Siliziumkarbid (SiC) ist eines der leichtesten, härtesten und festesten Hochleistungskeramikmaterialien auf dem Markt und zeichnet sich durch wünschenswerte physikalische Eigenschaften aus, darunter hohe Erosions- und Abriebfestigkeit, hervorragende Wärmeleitfähigkeit und Säurebeständigkeit sowie einen extrem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten. SiC findet sich in Sprühdüsen, Strahldüsen, Zyklonkomponenten sowie in Gleitringdichtungen.

Borcarbid (B₄C) ist ein extrem hartes und widerstandsfähiges Material, das häufig in Verteidigungsanwendungen zum Einsatz kommt, darunter panzerbrechende Geschosse und kugelsichere Westen. Darüber hinaus bietet dieses leichte Material aufgrund seiner harten Oberfläche einen hervorragenden Schutz gegen befestigte Ziele.

Zur Herstellung von B4C kommen verschiedene Verfahren zum Einsatz, darunter Heißpresssintern, heißisostatisches Presssintern und druckloses Sintern. Jede dieser Methoden trägt dazu bei, B4C mit Eigenschaften herzustellen, die speziell auf anspruchsvolle Anwendungen zugeschnitten sind. Das Spark-Plasma-Sintern (SPS), bei dem das Material durch gepulste Gleichstromerwärmung zu dichten Keramikprodukten mit feiner Kornstruktur verarbeitet wird, ist ein weiteres Verfahren zur Herstellung von B4C.

Höhere Festigkeit

Hartmetallkeramiken zeichnen sich durch eine hohe mechanische Festigkeit, einen höheren Schmelzpunkt, eine hervorragende Chemikalien- und Verschleißfestigkeit sowie eine außergewöhnliche Härte von 9 bis 9,5 auf der Mohs-Skala aus, wodurch sie bruchfester sind als viele Metalle wie Wolfram- oder Vanadiumkarbid.

Siliziumkarbid (SiC) ist eine der härtesten Nicht-Oxid-Keramiken, deren Härte nur von Diamant und Borcarbid übertroffen wird. Daher eignet sich SiC ideal für anspruchsvolle Anwendungen wie Schneidwerkzeuge und Schleifmittel, spielt aber auch eine Schlüsselrolle bei Hightech-Keramiken, die in einer Vielzahl von Branchen, darunter Luft- und Raumfahrt sowie Automobilkomponenten, zum Einsatz kommen.

SiC wird hergestellt, indem eine Mischung aus Sand (Siliciumdioxid) und Petrolkoks auf sehr hohe Temperaturen erhitzt und anschließend je nach Anwendungsanforderungen in verschiedene Formen gebracht wird – hochdicht gesintertes (HDSiC), Siliziumkarbid mit hoher Entropie (Hf-Ta-Zr-Nb) und Silizium-Einkristall (Si3N4) sind einige Beispiele.

Hochleistungskeramiken können als Aufpanzerschichten auf andere Materialien wie Stahl aufgebracht werden, um Bauteile vor Erosion, Korrosion und Verschleiß zu schützen – ein Verfahren, das als „Aufpanzerung“ bezeichnet wird. Dadurch wird ihre Lebensdauer verlängert und die Bauteile werden in Bereichen wie der Landesverteidigung, der Kernenergie oder der Raumfahrttechnik vor Erosion, Korrosion und Verschleiß geschützt. Insbesondere Hartmetallkeramiken finden Anwendung in Panzerungen für Fahrzeuge und Hubschrauber sowie als Ersatzteile in Pumpen, Kraftfahrzeugen und Ventilen in der Industrie.

Geringere Kosten

Keramikeinsätze bieten im Vergleich zu Hartmetalleinsätzen eine überlegene Hitzebeständigkeit, was höhere Schnittgeschwindigkeiten bei geringeren Produktionskosten und kürzeren Fertigungszeiten ermöglicht. Darüber hinaus sind sie weniger spröde und halten bei regelmäßigem Nachschleifen länger.

Borcarbid (CBN), eines der am häufigsten verwendeten Keramikmaterialien, zeichnet sich durch hohe chemische Beständigkeit und hervorragende Temperaturbeständigkeit bei hohen Temperaturen aus. Darüber hinaus weist CBN eine außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit auf und funktioniert daher auch über längere Zeiträume hinweg zuverlässig in sauren oder alkalischen Umgebungen.

Siliziumkarbid hat aufgrund seiner physikalischen und chemischen Eigenschaften enorme Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Dazu zählen eine relativ geringe Wärmeausdehnung, ein hohes Kraft-Gewichts-Verhältnis, eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 4 W/m·K¹ sowie Härte und Beständigkeit gegen Abrieb und Korrosion.

Bislang haben sich Hochleistungswerkstoffe in einer Vielzahl von Branchen und Anwendungsbereichen bewährt, beispielsweise in abrasiven und Hochtemperaturumgebungen in Branchen wie der Automobilfertigung, der Stahlverarbeitung, der Luft- und Raumfahrt, der chemischen Produktion sowie in Systemen für erneuerbare Energien wie Solarwechselrichtern. Darüber hinaus trägt ihre überlegene Leistungsfähigkeit dazu bei, Ressourcen wie Energiequellen und natürliche Rohstoffe zu nutzen und gleichzeitig Möglichkeiten für Innovation und Fortschritt zu schaffen. Insgesamt sind diese fortschrittlichen Werkstoffe immer wichtiger geworden, um den Anforderungen technologisch anspruchsvoller Umgebungen gerecht zu werden, indem sie überlegene Leistungsanforderungen erfüllen, wie sie beispielsweise in Systemen für erneuerbare Energien wie Solarwechselrichtern zu finden sind – sie liefern entscheidende Komponenten, die in solchen Systemen benötigt werden, um fortschrittliche Bauteile herzustellen, die in Systemen für erneuerbare Energien wie Solarwechselrichtern zum Einsatz kommen – die Herstellung fortschrittlicher Komponenten, die diese fortschrittlichen Werkstoffe benötigen, um in den technologisch anspruchsvollen Umgebungen von heute erfolgreich zu sein, indem sie Lösungen bereitstellen, die in den technologisch anspruchsvollen Umgebungen von heute benötigt werden, indem sie solche Herausforderungen meistern, indem sie die hohen Leistungsanforderungen erfüllen, die zur Bewältigung technologischer Herausforderungen notwendig sind, indem sie die Herausforderungen angehen, die von fortschrittlichen Werkstoffen gestellt werden, die letztlich Innovation und Fortschritt vorantreiben, indem sie den Weg in die Zukunft ebnen– die aus unseren Ressourcen und natürlichen Ressourcen entstehen, während wir Möglichkeiten erschließen, die letztlich den Weg für weitere Innovationen und Fortschritte ebnen werden!