Chemische Eigenschaften technischer Keramiken
Übersicht
Technische Keramiken sind von Natur aus chemisch inert und können daher in Anwendungen eingesetzt werden, für die andere Materialien wie Metalle und Kunststoffe nicht geeignet sind. CoorsTek kann Keramikformulierungen und -verfahren an Ihre spezifischen Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit anpassen. Technische Keramik bietet im Vergleich zu Stahl- und Kunststoffpolymeren eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit. Darüber hinaus übertreffen Keramiken diese Materialien in Bezug auf Härte und Verschleißfestigkeit, wodurch sie sich ideal für verschiedene Anwendungen in stark korrosiven Umgebungen eignen.
Keramiken aus Aluminiumoxid (Al203) und Siliziumkarbid (SiC) sind gegen so gut wie alle Chemikalien beständig und werden in Anwendungen verwendet, bei denen andere Materialien versagen. Im Gegensatz zu Metallen ist Keramik sehr korrosionsbeständig sowie widerstandsfähig gegen Säuren und Basen. Einige Keramiken weisen abhängig von den spezifischen Anforderungen eine bessere Korrosionsbeständigkeit als andere auf Keramikarten auf. Die Ingenieure von CoorsTek können Ihnen helfen, das richtige technische Keramikmaterial für Ihre Anwendungsanforderungen zu finden.
Chemische Eigenschaften technischer Keramiken
Reinheit:
Die Messung der Reinheit von Keramikwerkstoffen ist für extrem korrosive Umgebungen wie Plasmaätzen sowie für Anwendungen in der Medizin- und Halbleiterherstellung von entscheidender Bedeutung. Formulierungen für Korrosionsbeständigkeit haben Teilchenstrukturen, die so konstruiert sind, dass sie eine nahezu perfekte Oberfläche aufweisen, wodurch ihre chemisch inerten Eigenschaften maximiert werden, und bis zu viermal härter als Glas sein können. Durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD) können hochreine Keramiken bis zu einem Reinheitsgrad von mehr als 99,99955 % hergestellt werden.
Ionenbindung:
Die Bindung zwischen zwei verschiedenen Werkstoffen, wobei ein Werkstoff ein Metall und der andere ein Nichtmetall ist, wird als Ionenbindung bezeichnet. Je mehr Elektronen diese Werkstoffe teilen, desto härter ist der Werkstoff im Allgemeinen. Die Stärke der Bindung hängt von der Ladungsgröße und dem Radius jedes Ions ab. Die Stärke der Bindung hängt von der Ladungsgröße und dem Radius jedes Ions ab.
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Korrosionsbeständigkeit:
Wenn es um die Korrosionsbeständigkeit von Säuren und Laugen geht, stellen Keramiken den idealen Werkstoff für dauerhafte Leistungen dar, da sie sich nicht auflösen. Die Korrosionsbeständigkeit wird ermittelt, indem Keramiken im Vergleich zu anderen alternativen Werkstoffen, wie Metallen und Kunststoffen, die chemisch löslich sind, getestet werden.
Biokompatibilität:
Die Biokompatibilität misst die Werkstoffleistung in einer bestimmten Anwendung und identifiziert Vorteile oder unerwünschte Wirkungen in Kombination mit verschiedenen biologischen Wirten, wie zum Beispiel Körpergewebe oder Lebensmittelmaterial. Biokeramik kann für orthopädische Implantate und andere Komponenten medizinischer Geräte verwendet werden, da sie keine toxische oder immunologische Reaktion hervorruft. Die meisten technischen Keramiken sind auch NSF-konform.
Keramische Werkstoffe mit außergewöhnlicher chemischer Widerstandsfähigkeit
Aluminiumoxid:
Aluminumoxide (Al2O3) zählen aufgrund ihrerallgemein nützlichen Eigenschaften und des guten Preis-/Leistungsverhältnisses zu den am häufigsten eingesetzten technischen Keramiken und sind für die meisten industriellen Anwendungen geeignet. Hochreines Aluminiumoxid weist eine verbesserte Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit auf.
Silikate:
Silikatkeramiken, die älteste Keramikfamilie, sind mehrphasige Materialien, die aus natürlichen Silikatquellen entwickelt wurden und sich für kostengünstige technische Anwendungen eignen. Die am längsten bestehende Produktlinie des Unternehmens für chemische und wissenschaftliche Laborgeräte wird aus hochreinem Silikatporzellan hergestellt.
Siliziumkarbid:
Siliziumkarbid (SiC) weist sogar unter hohen Temperaturen eine große Härte, Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit auf.
Anwendungen, die eine außergewöhnliche chemische Widerstandsfähigkeit erfordern
Sind Sie auf der Suche nach einem Werkstoff für eine hochkorrosive Anwendung, bei der Metalle und Kunststoffe versagen? Kontaktieren Sie das CoorsTek-Team, um die Erfordernisse und Anforderungen Ihrer Anwendung zu besprechen. Dank der Fachkompetenz von CoorsTek im Bereich technischer Keramikwerkstoffe können unsere Ingenieure direkt mit den Kunden an kundenspezifischen Spezifikationen und Designs für eine Vielzahl von Anwendungen arbeiten. Fortschrittliche technische Keramikmaterialien besitzen eine hervorragende chemische Beständigkeit, die in vielen moderenn Industriezweigen, einschließlich Automobilindustrie, chemischer Verarbeitung, Pharmazie und anderen Branchen, von großer Bedeutung ist.
Unsere Keramikwerkstoffe werden oftmals in den folgenden Industriezweigen und Anwendungen eingesetzt:
Automobilindustrie
Sauerstoff -und andere Sensorkomponenten für Kraftfahrzeuge, Einspritzdüsen und Klimaanlagen erfordern Werkstoffe, die sich nicht zersetzen.
Hybridkeramiken, wie DuraSense™, kombinieren Aluminiumoxid und Zirkonoxid und werden für diese Hochleistungsanwendungen entwickelt, insbesondere für solche, die Sauerstoffionenleitfähigkeit und Wärmeschockbeständigkeit erfordern.
Chemische Verarbeitung
Stellen Sie sicher, dass Ihre Anlage effizient und mit geringerem Wartungsaufwand funktioniert, indem Sie chemikalienbeständige Keramikkomponenten für Ihre Ventilsysteme, Rohrauskleidungen, Dichtungen, Lager und Pumpenkomponenten verwenden.
Unsere Ventile und Ventilkomponenten in Industriequalität zeigen selbst unter den härtesten Bedingungen außergewöhnliche Leistungen. Diese Komponenten wurden entwickelt, um herkömmliche Kunststoffe, Metalle, hartmetallbeschichtete Werkstoffe und Diffusionslegierungen für korrosive Umgebungen zu übertreffen, wobei sie auch für Hochtemperatur- und Hochdruckanwendungen eingesetzt werden können.
Dichtungskomponenten mit harter Oberfläche sind auf Zuverlässigkeit in extrem korrosiven Umgebungen ausgelegt. Wir fertigen kundenspezifische hochleistungsfähige Dichtungskomponenten für eine Vielzahl von Anwendungen, einschließlich Kreiselpumpen.Jede Dichtung besteht aus hochwertigen, langlebigen technischen Keramikmaterialien.
Bei Anwendungen der Flüssigkeitsfiltration in korrosiven Umgebungen bieten unsere pörosen Keramikmembranen mit keramischen Hohlfasermembranmodulen überlegene Leistungen. Durch ein innovatives Design werden gefilterte Flüssigkeiten durch poröse Keramikmembranen abgeleitet, während Abfallstoffe und Verunreinigungen entsorgt werden. Da Keramikwerkstoffe chemisch inert sind, eignen sie sich für Verfahrensanwendungen, bei denen herkömmliche Polymermembranen aufgrund der hohen Temperaturen, des hohen Drucks oder des extremen pH-Werts ungeeignet sind.
WISSENSCHAFT & BILDUNG
CoorsTek stellt seit Beginn des 20. Jahrhunderts Laborutensilien her. Seit unseren Anfängen sind unsere chemischen und wissenschaftlichen Laborutensilien zuverlässig und heute vielfach im Einsatz. Ob Mörser, Stößel, Behälter oder Tiegel – unsere Keramiken stellen seit Jahren wichtige Werkstoffe dar.
Keramikrohre und stäbe verbessern die Leistung und Produktlebensdauer, indem sie das für Ihre Anwendung am besten geeignete Material verwendet wird.
Polykrystalline transparente Rohre und Stäbe bieten saphirähnliche Eigenschaften zu niedrigeren Kosten. Diese Rohre und Stäbe bestehen zu 99,9 % aus Aluminiumoxid und werden unter reduzierenden Bedingungen bei sehr hohen Temperaturen (~1850 °C) gesintert. Dies macht sie zu einem hochreinen transparenten Aluminiumoxid mit saphirähnlichen Eigenschaften.
Pharmazeutische & MEDIZINISCHE Anwendungen
Medizin:
Hochreine Keramikwerkstoffe sind die ideale Wahl für medizinische Implantate und andere medizinische Anwendungen. Unsere CeraPure® und CeraSurf-p® Werkstoffe sind bei Einsatz in diesen Anwendungen korrosionsbeständig. Es wurden umfangreiche Tests für diese Werkstoffe durchgeführt, um sicherzustellen, dass bei der Aufnahme im Körper keine Reaktionen auftreten.
Aminosäurenherstellung in pharmazeutischer Qualität:
Etwa 25 Prozent der heute eingesetzten Pharmazeutika benötigen hochreine Antikörper, Impfstoffe und rekombinante Proteine, die in einem streng regulierten Fermentationsprozess für Aminosäuren gewonnen wurden. Durch den Einsatz modernster Seperationstechnologien mit pöroser Keramikmembrantechnologie können keramische Kreislaufsysteme mit Hohlfasermembranen kostenintensive, korrosive Zentrifugalabscheider ersetzen und die Notwendigkeit eines zweiten Kühlverfahrens eliminieren.
halbleiter
Halbleiter:
Hochreine Ingenieurkeramiken werden in der gesamten Halbleiterindustrie eingesetzt. Aufgrund ihrer Reinheit und anderer Vorteile werden sie im gesamten Kreislauf der Halbleiterherstellung erwendet, einschließlich Halbleiter-Wafern, der Waferverarbeitung und Halbleiterfertigung.
Hochentwickelte, hochreine Keramikkomponenten werden zudem so gefertigt, dass sie den extremen Bedingungen beim Plasmaätzen, der Hochspannung von Rundfunkfrequenzen und des Mikrowellenplasmas sowie unbeständigen Nebenprodukten und aggressiven Reinigungszyklen standhalten. Keramikwerkstoffe können Verunreinigungen und außerplanmäßige Wartungsarbeiten minimieren.
Möchten Sie noch mehr erfahren?
Mit unserem Materialvergleichstool können Sie mehrere Keramikwerkstoffe miteinander vergleichen, um herauszufinden, welcher Werkstoff für Ihre spezielle Anwendung am besten geeignet ist.
Natürlich können Sie sich mit Ihren Fragen auch direkt an uns wenden.
Zusätzliche Quellen
American Ceramics Society: Structure and Properties of Ceramics