SiliziumkarbidkeramikVergleich der Formgebungsverfahren: Sinterverfahren und seine Vor- und Nachteile
Bei der Herstellung von Siliciumcarbidkeramik ist die Formgebung nur ein Schritt im Gesamtprozess. Das Sintern ist der Kernprozess, der die endgültigen Eigenschaften und die Leistungsfähigkeit der Keramik direkt beeinflusst. Es gibt viele verschiedene Sinterverfahren für Siliciumcarbidkeramik, jedes mit seinen eigenen Vor- und Nachteilen. In diesem Blogbeitrag werden wir den Sinterprozess von Siliciumcarbidkeramik untersuchen und verschiedene Methoden vergleichen.
1. Reaktionssintern:
Reaktionssintern ist ein gängiges Herstellungsverfahren für Siliciumcarbidkeramik. Es handelt sich um ein relativ einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung von Bauteilen mit nahezu endgültigen Abmessungen. Das Sintern erfolgt durch eine Silicidierungsreaktion bei einer niedrigeren Temperatur von 1450–1600 °C und kurzer Reaktionszeit. Mit dieser Methode lassen sich Bauteile mit großen Abmessungen und komplexen Formen herstellen. Sie hat jedoch auch Nachteile. Die Silicidierungsreaktion führt zwangsläufig zu einem Gehalt von 8–12 % freiem Silicium im Siliciumcarbid, was dessen mechanische Eigenschaften bei hohen Temperaturen, Korrosionsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit beeinträchtigt. Zudem ist die Einsatztemperatur auf unter 1350 °C begrenzt.
2. Heißpresssintern:
Heißpresssintern ist ein weiteres gängiges Verfahren zum Sintern von Siliciumcarbidkeramik. Dabei wird trockenes Siliciumcarbidpulver in eine Form gefüllt und unter einachsigem Druck erhitzt. Diese gleichzeitige Erhitzung und der Druck fördern die Partikeldiffusion, die Materialströmung und den Stofftransport, wodurch Siliciumcarbidkeramik mit feinem Korn, hoher relativer Dichte und ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften entsteht. Allerdings hat das Heißpresssintern auch Nachteile. Der Prozess ist komplexer und erfordert hochwertige Formmaterialien und Anlagen. Die Produktionseffizienz ist gering und die Kosten sind hoch. Zudem eignet sich dieses Verfahren nur für Produkte mit relativ einfachen Formen.
3. Heißisostatisches Presssintern:
Heißisostatisches Pressen (HIP) ist ein Verfahren, bei dem hohe Temperatur und isotrop ausgeglichener Hochdruckgasdruck kombiniert werden. Es dient zum Sintern und Verdichten von Siliciumcarbid-Keramikpulver, Grünlingen oder vorgesinterten Körpern. Obwohl HIP-Sintern die Eigenschaften von Siliciumcarbid-Keramiken verbessern kann, findet es aufgrund des komplexen Prozesses und der hohen Kosten keine breite Anwendung in der Massenproduktion.
4. Druckloses Sintern:
Das drucklose Sintern ist ein Verfahren zur Herstellung von Siliciumcarbidkeramik mit hervorragenden Hochtemperatureigenschaften, einem einfachen Sinterprozess und geringen Kosten. Es ermöglicht zudem verschiedene Formgebungsverfahren und eignet sich daher für komplexe Formen und dicke Bauteile. Dieses Verfahren ist besonders geeignet für die industrielle Großserienfertigung von Siliciumkeramik.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Sinterprozess ein entscheidender Schritt bei der Herstellung von SiC-Keramiken ist. Die Wahl des Sinterverfahrens hängt von Faktoren wie den gewünschten Keramikeigenschaften, der Komplexität der Form, den Produktionskosten und der Effizienz ab. Jedes Verfahren hat seine Vor- und Nachteile, und es ist wichtig, diese Faktoren sorgfältig abzuwägen, um das am besten geeignete Sinterverfahren für eine bestimmte Anwendung zu ermitteln.
Veröffentlichungszeit: 24. August 2023