Oxidkeramik - Versionsgeschichte

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'''Oxidkeramiken''' haben große Bedeutung als [[Schneidstoff]]e in der [[Zerspanung|zerspanenden Fertigung]]. Neben oxidischen gibt es auch [[Nichtoxidkeramik|nichtoxidische]] Schneidkeramiken. In Oxidkeramiken dominieren vor allem Ionenbindungen. Mit einem Verwendungsanteil von ca. 85 % ist Aluminiumoxid (Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>) der wichtigste Vertreter der Oxidkeramiken.

Technisch bedeutende Oxidkeramiken sind:
* [[Aluminiumoxid]] (Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>)
* [[Zirconiumdioxid]] (ZrO<sub>2</sub>)
* [[Titan(IV)-oxid]] (TiO<sub>2</sub>)
* [[Magnesiumoxid]] (MgO)
* [[Zinkoxid]] (ZnO)
* [[Aluminiumtitanat]] (Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> + TiO<sub>2</sub>)
* [[Bariumtitanat]] (BaO + TiO<sub>2</sub>)

== Eigenschaften ==
Oxidkeramiken sind [[härte]]r, [[verschleiß]]fester und wärmebeständiger, allerdings auch [[Sprödigkeit|spröder]] als [[Hartmetall]]e und daher in der Zerspanungsmechanik für Fertigungen mit unterbrochenem Schnitt, wie er beim [[Fräsen]] gezwungenermaßen auftritt, nur bedingt geeignet. Die Vorteile der Schneidkeramik liegen in ihrer hohen Härte und der Warmfestigkeit sowie der hohen chemischen und thermischen Beständigkeit. Sie sind hoch [[korrosion]]sbeständig auch bei hohen Temperaturen im Einsatzbereich bis > 1000 °C. Nachteilig wirken sich ihre geringe [[Zähigkeit]] und die geringe Toleranz gegenüber raschen Temperaturwechseln aus. Oxidkeramik „springt“ bei schlagartiger Abkühlung, z. B. durch [[Kühlschmiermittel]].

Je nach verwendetem Oxid und Herstellungsverfahren haben Oxidkeramiken thermische Eigenschaften vom guten Isolator bis zum guten [[Wärmeleiter]]:
* [[Aluminiumtitanat]]: ca. 1,5 bis 3 W/(m K)
* [[Zirconiumdioxid]]: ~3 W/(m K)
* [[Titan(IV)-oxid]]: ca. 3 bis 4 W/(m K)
* [[Aluminiumoxid]]: 24 bis 28 W/(m K)

== Werkzeuge aus Oxidkeramik ==
[[Bearbeitungswerkzeug|Werkzeug]]e aus Schneidkeramik gibt es als [[Wendeschneidplatte]]n. Sie haben eine größere Dicke als Schneidplatten aus Hartmetall und sind meist stark [[Fase|angefast]], um die Bruchgefahr zu verringern und auch bei höheren Bearbeitungsgeschwindigkeiten einen (erwünschten) Spanbruch zu ermöglichen.

Deshalb ist das Haupteinsatzfeld dieser [[Schneidstoff]]e die zerspanende Bearbeitung von gehärtetem [[Stahl]] sowie [[Gusseisen]] ohne Kühlung. Alle Keramiken können mit einer Hartstoffschicht (z. B. [[Titancarbid]], [[Tantalcarbid]] oder [[Wolframcarbid]]) beschichtet werden, was die Verschleißfestigkeit noch weiter erhöht. Einsatzgebiet in der spanabhebenden Fertigung ist die Fein- und Schlichtbearbeitung. Schwingungs-, Schlag- und Temperaturwechselempfindlichkeit müssen beachtet werden.

Aufgrund ihrer weißen Farbe nennt man Oxidkeramiken in der Fertigung umgangssprachlich auch Reinkeramik.
== Verwendung in der Kerntechnik ==
Die übliche Form von [[Brennelement]]en in den meisten heutigen kommerziellen Kernreaktoren ist eine [[Urandioxid]]-Keramik umhüllt von Rohren aus [[hafnium]]armen [[Zirconium]]legierungen („Zircalloy“). So genannte [[MOX-Brennelement]]e enthalten darüber hinaus [[Plutoniumdioxid]]. Durch Verwendung einer Oxidkeramik erhofft man sich möglichst große mechanische und chemische Beständigkeit auch unter widrigen Bedingungen (hoher Druck, hohe Temperaturen, Strahlung) und – bei Endlagerung ohne [[Wiederaufarbeitung]] – auf lange Zeitskalen in tiefengeologischen Endlagern. Auch die bei der Wiederaufarbeitung anfallenden Reststoffe, welche für die Entsorgung vorbereitet werden, werden dazu üblicherweise in eine Keramikform überführt bzw. „verglast“.

== Herstellung von Oxidkeramik ==
Oxidkeramiken sind aufgrund ihrer Eigenschaften die am meisten verwendeten technischen Keramiken. Die Herstellung von Bauteilen aus Oxidkeramik erfolgt in sieben unterschiedlichen Prozessschritten.

Je nach Anwendungsgebiet und Bauteilgeometrie wird das Keramikpulver zuerst auf die benötigte Korngröße gemahlen. Nach dem Trocknen des Pulvers kann ein Rohling, sogenannter Grünling durch Pressen hergestellt werden. Hierzu wird eine Form aus Metall benötigt. Bei hohen Temperaturen bis 1800 °C, je nach Keramiktyp werden die Bauteile gesintert. Dies kann in einem aber auch zwei aufeinander folgenden Schritten erfolgen. Die vorgesinterte Keramik lässt sich noch gut z. B. durch Fräsen bearbeiten. Nach dem zweiten Sinterprozess erhält die Keramik ihre endgültige Härte und kann durch schleifen weiter in Form gebracht werden.
== Weblinks ==
* [http://www.keramverband.de/brevier_dt/3/4/2/3_4_2.htm Brevier des Keramikverbands zu Oxidkeramik]

[[Kategorie:Oxidkeramik| ]]
[[Kategorie:Schneidstoff]]