Oxidkeramik

Oxidkeramiken haben große Bedeutung als Schneidstoffe in der zerspanenden Fertigung. Neben oxidischen gibt es auch nichtoxidische Schneidkeramiken. In Oxidkeramiken dominieren vor allem Ionenbindungen. Mit einem Verwendungsanteil von ca. 85 % ist Aluminiumoxid (Al₂O₃) der wichtigste Vertreter der Oxidkeramiken.

Technisch bedeutende Oxidkeramiken sind:

• Aluminiumoxid (Al₂O₃)
• Zirconiumdioxid (ZrO₂)
• Titan(IV)-oxid (TiO₂)
• Magnesiumoxid (MgO)
• Zinkoxid (ZnO)
• Aluminiumtitanat (Al₂O₃ + TiO₂)
• Bariumtitanat (BaO + TiO₂)

Eigenschaften

Oxidkeramiken sind härter, verschleißfester und wärmebeständiger, allerdings auch spröder als Hartmetalle 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 korrosionsbeständig 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:

• Aluminiumoxid: 24 bis 28 W/mK
• Zirconiumdioxid: ~3 W/mK
• Titan(IV)-oxid: ca. 3 bis 4 W/mK
• Aluminiumtitanat: ca. 1,5 bis 3 W/mK

Werkzeuge aus Oxidkeramik

Werkzeuge aus Schneidkeramik gibt es als Wendeschneidplatten. Sie haben eine größere Dicke als Schneidplatten aus Hartmetall und sind meist stark angefast, um die Bruchgefahr zu verringern und auch bei höheren Bearbeitungsgeschwindigkeiten einen (erwünschten) Spanbruch zu ermöglichen.

Deshalb ist das Haupteinsatzfeld dieser Schneidstoffe 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.

Weblinks

• Brevier des Keramikverbandes zu Oxidkeramik