Verbesserung von Keramiken durch Niederdruckspritzgießen
Heutzutage wird das Pulverspritzgießen hauptsächlich zur Herstellung komplexer Bauteile für die Industrie eingesetzt. Der Anwendungsbereich von Gussteilen aus nicht-tonhaltigen Keramikpulvern hat sich von der Fahrzeugindustrie und der Feinwerktechnik allerdings nach und nach auf die Porzellanindustrie ausgeweitet. Bei der Verwendung von nicht-tonhaltigen Keramikpulvern erfolgt beim Niederdruckspritzgießen in der Regel die sukzessive Mischung, die Entbinderung und thermische Behandlung der Pulvermischung, die geringe Mengen an Geliermittel enthält. Diese ungefährlichen Additive, durch die durch eine Abkühlung der warmen Keramiksuspension ein gleichmäßiges Gel gebildet werden kann, sind mit denen, die in der Nahrungsmittelindustrie eingesetzt werden, vergleichbar. Während des AQUIMCER-Projekts wurden bei der Herstellung von beständigen, nicht-tonhaltigen wässrigen Keramiksuspensionen mit einem noch nie erreichten Gehalt an Feststoffen deutliche Fortschritte erzielt. Der Feststoffgehalt der wässrigen Aluminiumoxidsuspension (Al2O3) konnte auf 96 Gew.-% gesteigert werden. Die Verwendung von Al2O3-Pulvern mit einer Teilchengröße von unter einem Mikrometer (µm) stellt zusätzlich einen geringen Verschleiß während der Herstellung sicher. Forschungsarbeiten, die vom Projektpartner Ceramica Industriale F.E.R. aus Italien durchgeführt wurden, zeigten, dass mit wässrigen Suspensionen aus kolloidalem Al2O3 eine schnelle Entbinderung möglich ist, wobei lediglich kleine Mengen kohlenstoffhaltiger Rückstände zurückbleiben. Die Adhäsion zwischen den Bindemitteladditiven und den Pulverteilchen war ausreichend stark, sodass die Zentrifugalkräfte während des Einspritzvorgangs zu keiner Trennung dieser beiden Komponenten führten. Die geringe Viskosität dieser Suspensionen hatte dagegen einen positiven Einfluss auf die Reduzierung der Anzahl und der Größe der Defekte sowie auf den Bauteilverzug während des Sinterns. Die positiven Eigenschaften des Spritzgießens und des isotropen Sinterns, die bei Aluminiumoxidkeramiken erzielt werden konnten, machen dieses Urformverfahren bestens geeignet für nicht-oxidhaltige Keramikpulver wie Siliciumnitrid (Si3N4).
