Aluminiumoxid – Al₂O₃

Aluminiumoxid bzw. Alumina ist die am häufigsten eingesetzte technische Keramik. Das Material wird abhängig von der Anwendung in unterschiedlichen Reinheitsgraden verwendet. Der Gehalt an Aluminiumoxid liegt normalerweise zwischen 92 und 99,7 % Al₂O₃, der Rest besteht aus SiO2, CaO, Na2O und Fe₂O₃.

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Gründe für die Spitzenposition von Aluminiumoxid innerhalb der technischen Keramik sind sein Preis, seine technischen Eigenschaften und die Vielzahl der möglichen Produktionsmethoden. Wenn man sich diese Eigenschaften richtig zunutze macht und die richtige Produktionsmethode wählt, kann Alumina sehr kostengünstig sein.

Wie werden Bauteile aus Aluminiumoxid hergestellt?

Der erste Schritt ist immer die Herstellung des Pulvers, das mit einem Bindemittel vermischt wird, damit es sich formen lässt. Anschließend wird das Bauteil durch Pressen, Gießen oder Spritzgusstechnik geformt. Das Rohprodukt kann auf ungefähre Abmessungen gebracht und dann in den Ofen gegeben werden. Den ersten Vorgang im Ofen bezeichnet man als Entbinden. Das Bindemittel wird dabei aus der Form herausgebrannt und das Bauteil ist fertig für das Sintern. Das Sintern erfolgt bei hohen Temperaturen, dabei bekommt das Bauteil seine endgültige Form. Nach diesem Schritt ist Schleifen die einzige noch mögliche Art der Bearbeitung.

Gibt es Standardabmessungen, die bei der Konstruktion berücksichtigt werden sollten?

Für kleine Mengen kann es sinnvoll sein, herauszufinden, ob sich die Produkte aus Standardprodukten fertigen lassen, die auf dem Markt erhältlich sind, beispielsweise aus Rohren oder Substraten. Für größere Mengen und komplexere Produkte muss das richtige Formgebungsverfahren gewählt werden, um die Teile so wirtschaftlich wie möglich herzustellen.

Wie hoch sollte der Aluminiumoxidanteil sein?

Hightech-Präzisionsbauteile werden normalerweise aus 99,7 % Aluminiumoxid hergestellt, weil der Materialpreis nur begrenzten Einfluss auf den Preis des Endprodukts hat und die Anforderungen hoch sind. Für große Produkte mit weniger hohen Anforderungen (beispielsweise verschleißfeste Anwendungen) entscheidet man sich meist für einen Prozentsatz zwischen 92 und 96 %. Es gibt natürlich auch Ausnahmen in Fällen, in denen ein bestimmter Prozentsatz Aluminiumoxid einen Vorteil in anderen Prozessschritten bietet.

Was für Toleranzen lassen sich erreichen?

Im Allgemeinen gilt Ähnliches wie bei der Metallbearbeitung. Zu beachten ist, dass die Bearbeitung von Keramik sehr kostspielig ist, das Vermeiden unnötiger Bearbeitung hat einen direkten Einfluss auf Ihre Preisgestaltung. Toleranzen über ±0,1 mm lassen sich durch die Bearbeitung des in Spritzgießtechnik erstellten Grünlings erreichen, was einen großen Preisunterschied ausmachen kann.

Die Auswahl der richtigen Produktionsmethode

Welche Produktionsmethode die kostengünstigste ist, hängt von der Menge und den jeweiligen Anforderungen ab. Für diese Entscheidung ist viel Erfahrung notwendig. Wir sind in der Lage, Sie dabei zu unterstützen. Zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren.

Welche Oberflächenrauheit kann erreicht werden?

Im Allgemeinen haben geschliffene Produkte aus Aluminiumoxid eine Oberflächenrauheit von weniger als Ra 1,6 µm. In den meisten Fällen ist sogar eine Rauheit von 0,4 oder 0,8 µm möglich, dafür ist allerdings ein zusätzlicher Bearbeitungsschritt nötig, was die Kosten erhöht.

Electrical properties

Mechanical properties

Thermal properties

Temperature application

Properties Density g/cm3 Porosity % Mechanical properties Hardness (Vickers) kg/mm2 Compressive strength N/mm2 Bending strength N/mm2 E-modulus kN/mm2 Weibull modulus m Fracture toughness K1c Mpam Coefficient of friction Thermal properties
(Max. use temperature) *in air ℃ *in inert atm. ℃ Thermal shock resistance Expansion coefficient *20C - 200C *20C - 600C *20C - 1000C Thermal conductivity at 20C W/mK Electrical properties (Resistivity) * at 20C ohm cm * at 400C ohm cm * at 1000C ohm cm

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