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Welche konventionellen Sintermethoden gibt es für Aluminiumoxidkeramiken? Konventionelle Sintermethoden können die Anforderungen zur Herstellung transparenter Aluminiumoxidkeramiken nicht erfüllen. Zu den häufig verwendeten Sintermethoden zur Herstellung transparenter Keramiken gehören: a) Atmosphären- und Vakuumsintern, b) Heißisostatisches Presssintern sowie c) Elektrische Entladungsplasma-Sintern.

Welche konventionellen Sintermethoden gibt es für Aluminiumoxidkeramiken?

1. Atmosphären- und Vakuum-Sintern

Aluminiumoxidkeramiken, die durch Sintern bei Atmosphärendruck hergestellt werden, weisen in der Regel eine Restporosität von 1–3 % auf. Das Sintern unter Vakuum oder in einer Schutzatmosphäre kann hingegen eine große Anzahl von Sauerstofffehlstellen im Aluminiumoxiddrahtling erzeugen, die Diffusion von O2− beschleunigen und die Dichtungsgeschwindigkeit des Drahtlings erhöhen, wodurch die Entfernung der Restporosität erleichtert wird.

Sinterprozessablauf von Aluminiumoxidkeramiken – welche Sintermethoden gibt es für Aluminiumoxidkeramiken?

2. Heißisostatisches Presssintern

Heißisostatisches Pressen (HIP) ist eine Prozesstechnologie, die hohe Temperatur und hohen Druck kombiniert; dabei erreichen die Heiztemperaturen bis zu 2000 °C. Unter Verwendung eines hochdruckfähigen Inertgases oder Stickstoffs in einem geschlossenen Behälter als Druckübertragungsmedium kann der Arbeitsdruck über 200 MPa betragen. Unter dem gemeinsamen Einfluss von hoher Temperatur und hohem Druck lassen sich geschlossene Gasöffnungen, die beim normalen Drucksintern nur schwer zu beseitigen sind, vollständig eliminieren, sodass hochtransparente Aluminiumoxidkeramiken mit submikroner Korngröße hergestellt werden können. Aufgrund der feinen Korngröße der mit dieser Methode hergestellten transparenten Aluminiumoxidkeramiken verfügen diese Keramiken über ausgezeichnete mechanische Eigenschaften.

3. Entladungsplasma-Sintern

Das Funkenerosions-Sintern (SPS) umfasst das Einfüllen von Rohmaterialpulver in eine Form aus Materialien wie Graphit sowie das Anwenden einer spezifischen Sinterenergie und Pressdruck auf das Rohmaterialpulver mittels oberer und unterer Stempel sowie elektrisch beaufschlagter Elektroden. Der Sinterprozess wird durch Funkenaktivierung, thermoplastische Deformation und Abkühlung abgeschlossen. Aufgrund seiner Fähigkeit, schnell zu sintern und bei relativ niedrigen Temperaturen eine Verdichtung feinkörniger keramischer Strukturen zu erreichen, wird SPS in den letzten Jahren vielfach zur Herstellung transparenter Aluminiumoxidkeramiken eingesetzt.