Vetenskap om keramiska material
Termen keramik avser en mängd olika oorganiska icke-metalliska material. De keramer som används inom industrin kallas högpresterande keramer eller tekniska keramer. Tack vare speciella och vidareutvecklade tillverkningsprocesser används högpresterande keramer i många sektorer inom maskinteknik. Fördelarna med materialet och dess möjliga användningsområden beskrivs nedan.
Ytterligare information om keramik
- Korrosionsbeständigt
- Extrem styrka
- Hög temperaturbeständighet
- Hög slitstyrka
- Olika former
Översikt
Definition av högpresterande keramer
Keramer är föreningar av metalliska och icke-metalliska grundämnen. Ordet keramos, som kommer från grekiskan, betyder ”krukmakarens lera”. Med keramik avses både materialet och den produkt som tillverkas av det.
Högpresterande keramer, som också kallas tekniska keramer, skiljer sig från konventionella keramer genom sin exakta bearbetning. Hemligheten ligger i mikrostrukturen. En viss kornstorlek, som måste ligga inom ett definierat toleransområde på grund av sin renhet och kornstorlek, är avgörande för de positiva egenskaperna.
Ett syntetiskt framställt keramiskt pulver har dessa höga krav på kemisk renhet och homogenitet, vilket naturligt förekommande råmaterial inte kan ge. Det resulterande sortimentet av högpresterande keramer används inom maskinteknik.
Keramiska egenskaper
- Korrosionsbeständigt
- Kemisk beständighet
- Ingen värmeledningsförmåga
- Inte magnetiskt
- Låg elektrisk ledningsförmåga (modifierbar)
- Duktil formbarhet
- Extrem styrka och dimensionsstabilitet
- Hög slitstyrka
- Motståndskraft mot höga temperaturer
Hög slitstyrka och hårdhet
Jämfört med andra materialgrupper är keramik exceptionellt hårt. Det finns dock skillnader beroende på struktur och typ av material. Hårdhetstestet utförs enligt Vickers (HV). I motsats till metalliska material genomgår keramiska material ingen plastisk deformation vid rumstemperatur. Ändå ger provkroppen ett mätbart intryck, som åtföljs av kraftig radiell och lateral sprickbildning.
Den Si3N4-keramik vi använder har en Vickers-hårdhet på upp till 1700 HV 10. Som jämförelse kan nämnas att det vanliga rullagerstålet 100Cr6 har en hårdhet på ca 700 HV 10.
Hög temperaturbeständighet
- Eftersom keramik behåller sin styrka och styvhet även vid höga temperaturer är applikationer för höga temperaturer möjliga.
- Ett materials värmeledningsförmåga beror på dess porositet och kornstorlek. De små mellanrummen och det faktum att luft är en dålig värmeledare gör att keramiken får den gynnsamma egenskapen låg värmeledningsförmåga.
- Den maximala appliceringstemperaturen beror på tillverkningsprocessen.
Översikt över högpresterande keramer
| Översikt | Exempel på produkt |
|---|---|
| CERAZUR | |
| Z141 | |
| Si3N4 |
Tillämpningar för högpresterande keramer
På många områden där metaller och plaster orsakar problem i processen används högpresterande keramer. Materialets fördelar och positiva egenskaper skapar ständigt nya användningsområden och en växande försäljningsmarknad.
Kemi-, livsmedels- och läkemedelsindustrin
Speciella krav inom denna industri kräver insatser av specialmaterial som högpresterande keramer. Vissa egenskaper, som t.ex. motståndskraft mot syror och alkalier samt slipande ämnen, gör att keramik kan sättas in i många filter, foder, fyllnadskroppar, rördelar och ventiler. Den höga korrosionsbeständigheten och de låga reaktionerna med andra ämnen utesluter oönskade kemiska reaktioner med arbetsstycket. Detta förhindrar skador på slutprodukten. Särskilt inom livsmedelsindustrin uppfyller vissa keramiska material hygienkraven. Ett produktexempel är Keramisk stödbult
Elektronikbranschen
På grund av de speciella kraven i produktionen kräver elektronikindustrin också speciella material. Känsliga och komplexa komponenter som ska bearbetas och höga cykelhastigheter är krav som kräver insatser av keramer.
Den plast som annars ofta används har inte alls samma slitstyrka som keramik. Ett annat krav inom elektronikindustrin är att de material som används ska vara elektriskt och elektromagnetiskt neutrala. För användning i högfrekvens-, lågfrekvens- och induktionsapplikationer kan en av de många högpresterande keramerna också användas här.
Fordonsindustrin
Ett högt kapacitetsutnyttjande av automation och undvikande av stilleståndstider är utmärkande för dagens produktionslinjer inom fordonsindustrin. Den tekniska utmaning som måste lösas här är att maximera livslängden. De positiva egenskaperna hos högpresterande keramer, som extrem hållfasthet, hög nötnings-, korrosions- och temperaturbeständighet, ökar processäkerheten och processkvaliteten. Det låga slitaget ökar livslängden och minskar intervallen mellan komponentbytena.
Keramiska styrbultar används här som ett exempel. I enheter med mycket höga bytesintervall och cykelfrekvenser kompenserar styrbultarna för det mycket höga slitaget. Livslängden kan därmed ökas många gånger om.