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Was sind die verschiedenen Arten von Keramik? Welche ist die beste?

02 August, 21

Was kommt Ihnen in den Sinn, wenn Sie das Wort "Keramik", "Keramiktöpfe" oder "Keramikplatten" hören? Dabei handelt es sich um Keramik, aber auch andere Keramiktypen werden in Transformatoren, Heizelementen und vielen anderen Anwendungen eingesetzt. Keramik wird für mehr als nur Tassen und Töpferwaren verwendet.

Der Begriff "Keramik" wird in einem ziemlich weiten Sinne verwendet. Keramik bezieht sich auf jeden nichtmetallischen, nichtorganischen Feststoff in der Chemie. Das bedeutet, dass Metalle wie Eisen und Kupfer, Holz und Kunststoff ausgeschlossen sind. Zu den anderen Keramiken gehören stattdessen Materialien wie Glas, Graphit, Diamanten, Porzellan und Zement.

Was sind Keramiken?

Keramik ist ein nichtmetallisches anorganisches Material, das aus Metall- oder Nichtmetallverbindungen besteht, die bei sehr hohen Temperaturen geformt und anschließend gehärtet werden. Es handelt sich um eine harte Keramik, die korrosionsbeständig und im Allgemeinen spröde ist. Das Wort "Keramik" stammt vom griechischen Wort "Töpferei" ab.

Wir alle sind mit Haushaltsgegenständen, Kunstobjekten und Baumaterialien aus Ton vertraut, aber Töpfern ist nur ein Aspekt der keramischen Welt. Heutzutage ist der Begriff "Keramik" weiter gefasst und umfasst auch Materialien wie Glas, Hochleistungskeramik und einige Zementsysteme.

Praktischere Stücke wie Schüsseln, Teller und Töpfe werden manchmal als Töpferwaren bezeichnet. Keramik wird manchmal verwendet, um Kunstgegenstände von dekorativen Stücken ohne praktischen Zweck zu unterscheiden, aber beide werden in der gleichen Technik hergestellt.

Die Art des verwendeten Tons und die Temperatur, bei der er erhitzt wird, ergeben sehr unterschiedliche Keramiken. Es kann schwierig sein, zu bestimmen, in welche Kategorie Ihre Keramikmaterialien gehören. Es gibt zwei Haupttypen von Keramiken. Töpferware oder traditionelle Keramik und fortschrittliche oder moderne Keramik. Die nachstehende Liste zeigt die verschiedenen Arten von Keramik und die für Ihre individuellen Bedürfnisse am besten geeignete.

Keramiktypen

Töpferwaren Keramiken

1. Steingut

Seit Tausenden von Jahren benutzen Töpfer Öfen, um Steingut zu brennen. In der Blütezeit des Römischen Reiches wurden sie als Amphoren verwendet, um Wein und Olivenöl bis in die entlegensten Winkel des Landes zu transportieren. Allerdings konnten Flüssigkeiten durch diese Gefäße sickern, so dass Waren wie Öl bei wiederholtem oder längerem Gebrauch ranzig wurden.

Im Gegensatz zu anderen traditionellen Keramiken wie Steingut und Porzellan können sie bei Temperaturen von bis zu 1.200° F gebrannt werden. Manche Töpfer lackieren ihre Kreationen, um sie wasserdicht zu machen. Aufgrund der niedrigeren Brenntemperatur kann man sie jedoch immer noch mit einem Messer abkratzen und beschädigen. Die meisten Ziegelsteine, die heutzutage in Bauwerken verwendet werden, sind aus Steingut, ebenso wie Pflanzgefäße aus Terrakotta und andere Küchengeräte.

Für Töpferanfänger ist Steingut eine beliebte Wahl. Dies liegt zum Teil daran, dass Steingut-Ton oft leichter zu bearbeiten und nachsichtiger ist. Es ist jedoch weniger anpassungsfähig und empfindlich als andere Töpferwaren.

2. Steingut

Steingut ist die älteste Form der Keramik, gefolgt von Steinzeug. Das Brennen dauert länger als bei Steingut. Das meiste Steinzeug wird bei Temperaturen zwischen 2.000 und 2.400 Grad gebrannt, also heißer als Lava aus einem Vulkan. Bei diesen sehr hohen Temperaturen wird das Steinzeug verglast, so dass die Glasuren auf der Außenseite zu Glas werden.

Im Gegensatz zu Porzellan, das fast ausschließlich weiß ist, kann Steingut heute in verschiedenen Tönen hergestellt werden. Darüber hinaus werden einigen Steingutprodukten verschiedene Tonfarben beigemischt, um ihnen eine wirklich einzigartige Note zu verleihen.

Steingut ist traditionelle Keramik, die langlebig, porenfrei und robust ist. Es ist widerstandsfähig, stilvoll und anpassungsfähig und kann von einer persönlichen Trophäe bis hin zu einer Auflaufform verwendet werden. Unter den richtigen Umständen kann es auch die Hitze einer Mikrowelle, einer Spülmaschine oder sogar eines Ofens aushalten. Außerdem verteilt und speichert Steingut die Wärme gleichmäßiger als andere Materialien und ist daher ideal für Kaffee und Tee.

Steinzeug wird zur Herstellung von Sanitärobjekten wie Waschbecken und Badewannen verwendet. In der chemischen Industrie werden Steinzeugrohre auch zur Herstellung von Rohrleitungen, Drainagerohren, unterirdischen Kabelummantelungen, Kanalisationsrohren, Hausleitungen, Absorptionstürmen, Ventilen und Pumpen verwendet. Sie sind preiswerter als viele andere Baumaterialien, aber sie sind zerbrechlich und haben keinen Wiederverkaufswert, wenn sie zerbrochen sind.

3. Porzellan

Porzellan war die letzte Art von Keramik, die ihren Weg in den Westen fand und um 1700 in Europa und Nordamerika an Popularität gewann. In China wird es wegen seiner Haltbarkeit und Festigkeit noch länger geschätzt. Porzellan wurde in der Vergangenheit bei noch höheren Temperaturen gebrannt als Steinzeug. Die endgültige Brenntemperatur lag in der Regel bei etwa 2.600° F.

Der einzige wesentliche Unterschied zwischen Porzellan und Steingut besteht heute darin, dass Porzellan fast immer aus weißem Ton hergestellt wird. Obwohl das weiße Mineral Kaolin häufig verwendet wird, kann praktisch jeder weiße Ton oder Knochenasche verwendet werden. Andererseits ist Kaolin schwieriger zu bearbeiten und weniger nachsichtig als andere Tone. In der heutigen Zeit ist er auch anfälliger.

Porzellan kann von Bildhauern auch in feinere Formen gebracht werden als Steingut oder Steinzeug. Sammler schätzen Porzellan seit dem 18. Jahrhundert, und es wurde verwendet, um alles nachzubilden, von der wehenden Mähne eines Pferdes bis zu den Stofffalten eines Kleides. Doch mit dem Aufkommen neuer Technologien und Ideen verschwimmen die Grenzen zwischen Porzellan und Steinzeug für moderne Töpfer zunehmend.

Hochleistungskeramik

1. Bone China

Keramiker änderten die traditionelle Rezeptur, indem sie pulverisierte Knochenasche hinzufügten, um Bone China herzustellen, eine Art von Porzellan, das weniger anfällig für Absplitterungen ist. Darüber hinaus hat es ein elfenbeinweißes Aussehen. In der heutigen Welt hat es den Platz des reinen Porzellans eingenommen. Bone China ist die haltbarste Form von Porzellan.

Außerdem ist es sehr verschleißfest und splitterfrei. Darüber hinaus hat es eine unglaubliche physikalische Festigkeit und ergibt in den meisten Fällen ein weißes, durchscheinendes Ergebnis. Knochenasche, Kaolin, Phosphate und Feldspat sind alle vorhanden. Dennoch bevorzugte Europa das deutsche Porzellan, obwohl Bone China auch in den Vereinigten Staaten und im Vereinigten Königreich beliebt ist.

Die Farbe von ungebranntem Porzellan kann von cremefarben bis weiß reichen, während Knochenporzellan von Natur aus farblos oder weiß ist. Sie sind jedoch beide weiß, wenn sie fertig gebrannt sind, und werden in der Regel bei einer höheren Temperatur von 1200 bis 1450 Grad Celsius gebrannt, die etwas höher ist als die von Steinzeug.

2. Glaskeramik

Es ist eine der zahlreichen Keramiksorten, die durch die Regulierung der Kristallisation entstehen und ähnliche Eigenschaften wie Glas haben. Allerdings mit der Härte und Festigkeit von Keramik. Glaskeramik wird mit Hilfe modernster Fertigungstechnologien hergestellt. Das Ergebnis sind Materialien mit wünschenswerten Eigenschaften wie Porosität, mechanische Festigkeit, Haltbarkeit, hohe Temperaturen, Transparenz und Biokompatibilität.

Dieses Material hat eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit und Supraleitfähigkeit. Keramik dieser Art wird zur Herstellung von Teilen für Koch- und Backgeschirr sowie für Kochflächen verwendet. Darüber hinaus wird dieses Material häufig für wissenschaftliche und industrielle Geräte sowie für medizinische Geräte verwendet.

3. Schamottesteine

Ziegel sind gewöhnliche Keramik, da sie häufig durch Erhitzen von Materialien hergestellt werden, die Ton ähneln, und Sand wird als Keramik eingestuft. Diese Art von Keramik ist in vielen Haushalten zu finden. Die Eigenschaften dieser Keramik sind sehr unterschiedlich, je nachdem, wie sie hergestellt wird und woraus sie besteht.

Dieses Porzellan ist robust, spröde, schwer und hält im Allgemeinen hohen Temperaturen stand. Schornsteine, Kamine und Wände sind geeignete Orte für die Verwendung dieser Keramik. Auch im Landschaftsbau wird sie häufig verwendet.

4. Silizium

Silizium ist ein weiteres herausragendes keramisches Material, das aufgrund seiner chemischen Eigenschaften allgemein als überlegen gilt. Diese Art von Keramik ist reichlich vorhanden und macht etwa 90 % der Erdkruste aus. Sand und Silizium werden häufig in Tonen verwendet, die zur Herstellung typischer Töpferwaren dienen.

So wird z. B. Silikatkeramik zur Herstellung von gebrannten Ziegeln und Kaolinit zur Herstellung von Porzellan, Silikatmineralien, verwendet. Daher enthält dieses Material sowohl einen spröden und starren kristallinen Festkörper als auch einen Halbleiter.

Aus kristallinem Silizium, das dem polykristallinen Silizium ähnelt, werden Solarzellen und Halbleiterbauelemente wie integrierte Schaltkreise von außerordentlicher Reinheit hergestellt. Darüber hinaus werden hochwertige Siliziumminerale zur Herstellung von Keramik, Glas und Zement verwendet. Sie sind daher die am häufigsten verwendeten Rohstoffe in der Bauindustrie.

5. Siliziumkarbid

Zu den anderen keramischen Materialien gehört Siliziumkarbid, ein hochwertiges Halbleitermaterial, das Kohlenstoff und Silizium enthält. Es kommt in der Natur als der äußerst seltene Stein Moissanit vor. Keramikmaterialien aus Siliziumkarbid sind robust und äußerst hart.

Es ist ein Halbleiter, der in über 250 verschiedenen kristallinen Materialien vorkommt. Obwohl diese Keramik von Natur aus weiß ist, wird sie häufig durch andere Materialien wie Eisen eingefärbt. Darüber hinaus weist es eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf.

Schneidewerkzeuge, Öfen, Bremsscheiben, Schleifmittel, Heizelemente, Beleuchtungen und Stromversorgungssysteme sind Beispiele für die Verwendung dieser Keramik. Da es das gleiche Aussehen und die gleiche Härte wie Diamanten hat, ist die natürliche Form von Siliziumkarbid wie ein Edelstein begehrt. Es ist eine Alternative zu synthetischem Zirkoniumdioxid, das härter ist als Zirkoniumdioxid.

6. Titancarbid

Es handelt sich um eine schwarz gefärbte, hitzebeständige und außerordentlich haltbare Form von Keramik. Keramik ist hitzebeständig, sehr hart, korrosionsbeständig und verschleißfest. Diese Keramiken werden häufig für Werkzeugspitzen, Maschinenteile, Hitzeschilde und Uhrenmechanismen verwendet.

7. Wolframkarbid

Es handelt sich um eine harte und dichte Substanz, die aus gleichen Anteilen von Kohlenstoff und Wolfram besteht. Keramik dieser Art ist dick, hart, haltbar, stark und hat einen geringen elektrischen Widerstand. Es gibt sie für industrielle Geräte, Schneidwerkzeuge und Sportgeräte.

Was sind die Vor- und Nachteile von Keramiken?

Vorteile von Keramik:

  1. Aufgrund ihrer großen Härte werden sie häufig als Schleifpulver und Schneidwerkzeuge verwendet.
  2. Sie haben einen hohen Schmelzpunkt und sind daher ideal für die Verwendung als feuerfestes Material.
  3. Ein weiterer Grund, sie als feuerfestes Material zu verwenden, ist, dass sie gute Wärmeisolatoren sind.
  4. Sie haben einen hohen elektrischen Widerstand und eignen sich daher ideal als Isoliermaterial.
  5. Aufgrund ihrer geringen Massendichte ergeben sie leichte keramische Bauteile
  6. Sie sind in der Regel chemisch inert oder korrosionsbeständig, was sie langlebig macht.
  7. Kostengünstig, da sie leicht zugänglich sind
  8. Die glasierte Keramik ist schmutzabweisend und daher langlebig

Nachteile von Keramik:

  1. Sie haben eine spröde Natur an sich
  2. Sie haben eine sehr geringe Elastizität
  3. Sie haben keine große Zugfestigkeit
  4. Selbst bei identischen Proben gibt es eine große Bandbreite an Festigkeitsschwankungen
  5. Sie sind schwierig zu fertigen und zu formen
  6. Es ist schwierig, die Maßtoleranzen während der gesamten Verarbeitung unter Kontrolle zu halten
  7. Die Stoßfestigkeit ist gering, da sie bei Stößen mit schweren Gegenständen brechen kann.
  8. Der Reibungskoeffizient ist niedrig

Tipps für die Auswahl eines keramischen Materials:

  1. Kennen Sie die Betriebsumgebung. Dazu gehören die Atmosphäre, die Temperatur, die Belastung, die Ermüdung, die Expositionszeit, vorhersehbare Abweichungen von der Norm, mechanische Einwirkungen oder schnelle Erwärmung/Abkühlung.
  2. Die Konstruktion als keramische Werkstoffe ist relativ unempfindlich gegenüber abrupten Querschnitten wie Kerben, Löchern und Ecken.
  3. Die Funktion der Verbindung, ihre Einsatzbedingungen und Leistungskriterien sowie geeignete Fügeverfahren für die Herstellung.
  4. Und schließlich die Kosten und die Verfügbarkeit von Rohstoffen und die wesentlichen Herstellungsverfahren. Sie werden danach beurteilt, ob sie geeignet sind, ein Bauteil mit dem gewünschten Leistungsprofil zu vertretbaren Kosten zu liefern, sowie nach den Problemen bei der Materialauswahl und der Bauteilgestaltung.

Häufig gestellte Fragen (FAQs)

1. In welcher Hinsicht ist Keramik ein nützliches Material?

Keramik wird aus Erde hergestellt, die mit Wasser vermischt wird, um eine weiche Play-Doh-Textur zu bilden, die zu verschiedenen funktionalen Gegenständen geformt und gebrannt werden kann. Es gibt viele Gegenstände aus Ton, darunter Haushaltsgegenstände, Kunstskulpturen, Gebäude und sogar Uhren. Darüber hinaus sind keramische Artefakte hilfreich, weil sie preiswert zu erwerben sind.

Sie werden in zahlreichen Formen hergestellt, aber obwohl sie zerbrechlich und spröde sind, sind sie robuste Produkte. Küchengeräte wie Teller, Tassen, Messer und sogar Keramikkochfelder sind beliebte Keramikprodukte, da Keramik hitzebeständig und duroplastisch ist. Darüber hinaus wird Keramik derzeit für die Herstellung von Uhren und einigen bekannten Kunstwerken verwendet.

2. Wann sind hochfeste Keramiken sinnvoll?

Keramik ist unter Druck am stärksten, seine Druckfestigkeit ist etwa 10-mal höher als die Zugfestigkeit. Daher werden Verunreinigungen und Fehler in Keramik durch Druck nicht beeinträchtigt, während eine Zugbelastung dazu führt, dass sich Fehler ausbreiten.

3. Was sind die Anwendungen von Hochleistungskeramik?

Hochentwickelte keramische Werkstoffe werden heute in zahlreichen Anwendungen eingesetzt, die von Kühlschrankmagneten bis hin zu einer wachsenden Zahl von Sektoren reichen, darunter Metallverarbeitung, Luft- und Raumfahrt, Elektronik, Automobilbau und Personenschutz. Aufgrund ihres geringen Gewichts werden sie in der Raumfahrtindustrie, bei Schneidwerkzeugen, bei der Herstellung von feuerfesten Materialien und zur Wärmeisolierung eingesetzt, da sie eine geringe Wärmeausdehnung aufweisen. Schließlich werden sie als Isolatoren in elektrischen Systemen eingesetzt.

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