Festkeramik- und Keramikfaserhalbzeuge für hohe Temperaturen

Bei besonders hohen Anforderungen an die thermische und chemische Beständigkeit von Bauteilen suchen viele Konstrukteure und Entwickler nach Lösungen im Bereich der keramischen Werkstoffe. Als vielseitig einsetzbarer Werkstoff-Universalist aus dem Sortiment von Kager erweist sich immer wieder das Aluminiumsilikat Typ 9020. Materialtechnisch betrachtet handelt es sich bei dieser Festkeramik um hochreines Pyrophylitgestein (Al2Si4O10), das sich dank seiner außergewöhnlichen thermischen und mechanischen Parameter bei Konstrukteuren und Entwicklern großer Beliebtheit erfreut.

Einer der entscheidenden Gründe dafür ist die im ungebrannten Zustand relativ geringe Härte des mineralischen Werkstoffs. Sie gewährleistet, dass sich die Festkeramik 9020 sehr einfach mit Standardwerkzeugen aus der Metallbearbeitung bearbeiten lässt. Daher eignet sich das Material beispielsweise bestens zur wirtschaftlichen Fertigung von Prototypen, Musterteilen oder anspruchsvollen Kleinserien. In den Forschungslabors einiger Automobilbauer wird diese Festkeramik etwa zur Herstellung von Dichtungs- und Isolationselementen verwendet. In der Aerospace-Industrie entstehen daraus Gasdüsen und in der Elektrotechnik kommt sie für die Fertigung von Spulenformen und Widerstandsträgern zum Einsatz – um nur einige Beispiele zu nennen.

Wichtig zu wissen: Die Festkeramik 9020 ist in gesintertem Zustand bis zu 1.100° C temperaturbeständig und kann mit Werkzeugen aus gehärtetem Stahl gedreht, gefräst, gesägt und gebohrt werden. Sie ist in verschiedenen Halbzeug-Lieferformen als Platte, Vierkantstange, Rundstab oder Scheibe lieferbar. Durch gezieltes Vorbrennen kann der Werkstoff zudem in einen Zustand versetzt werden, in dem er sich mit sehr hoher Genauigkeit bearbeiten lässt. So ist es dann auch möglich, feine Gewinde oder filigrane Strukturen zu verwirklichen. Zu den weiteren Positiveigenschaften des Materials zählen die Eignung für Hochvakuum-Anwendungen, eine gute Isolierfähigkeit sowie eine hohe Formstabilität (nur maximal zwei Prozent Wärmeausdehnung).

Für industrielle Anwendungsgebiete, in denen keine Massivbauteile aus Keramik, sondern flexible und anpassungsfähige Werkstofflösungen benötigt werden, existiert eine Reihe moderner Keramikfaser-Produkte. Im Mittelpunkt stehen dabei biolösliche Erdalkalisilikatwollen (AES), die bis 1260° C temperaturbeständig sind, und Formteile aus Aluminiumsilikatwollen (ASW), die sich für Einsatztemperaturen von bis zu 1.250° C eignen. Für deutlich höhere Temperaturgrenzen ausgelegt sind die Faserprodukte aus bindemittelfreier Aluminiumsilikatwolle (bis 1.500° C) und polykristalliner Wolle, die sogar bis 1.850° C hitzebeständig ist.

Je nach Werkstoffgruppe kann der Kunde zwischen verschiedenen Lieferformen wählen: Vliesen, Filzen und Platten oder dünnen und sehr dünnen Papieren. Auch lose Füllstoffe und formbare Knetmassen gehören zum Programm. Zu den größten Einsatzgebieten der Keramik-Faserprodukte gehört die Wärmedämmung. Die Aluminiumsilikatwollen sind heute beispielsweise unverzichtbare Werkstoffe bei der Entwicklung und Fertigung von Industrieöfen, von Heißgasanlagen und in der Abgastechnik.

Der fachgerechte Einsatz keramischer Faserprodukte für Hochtemperatur-Anwendungen setzt fundamentales Werkstofffachwissen und viel praktische Erfahrung voraus. Konstrukteure und Ingenieure, die darüber (noch) nicht verfügen, können sich vom Beraterteam des Unternehmens bei der Auswahl der passenden Werkstofflösung unterstützen lassen. Die Experten wissen nicht nur, welche Keramikfasern kennzeichnungspflichtig sind, sondern kennen auch deren werkstofftechnisches Gefüge. Beispielweise bestehen die nicht kennzeichnungspflichtigen AES-Hochtemperaturglaswollen aus amorphen Fasern, die aus Calcium-, Magnesium-, Silizium- und Zirkonoxid gewonnen werden. Ebenfalls nicht kennzeichnungspflichtig sind die Polykristallinwollen, deren Fasern in einem kombinierten Sol-Gel- und Thermoverfahren gewonnen werden.

Ob Festkeramik oder Keramikfaser-Produkt – bietet der Keramikspezialist zwei interessante Zusatzaspekte: Zum einen gehört immer auch die Abgabe kleiner Mengen zum Angebot, und zum anderen besteht stets die Möglichkeit, den Prototyping- und Kleinserien-Service in Anspruch zu nehmen. aru