Tech­ni­sche Kera­mik von GTS – Hoch­leis­tungs­werk­stoffe für Indus­trie und Forschung

Häufige Fragen zu tech­ni­scher Kera­mik von GTS

Was macht GTS Kera­mik als Herstel­ler für tech­ni­sche Kera­mik beson­ders?

GTS Kera­mik gehört zu den führen­den Herstel­lern für tech­ni­sche Kera­mik und Indus­trie­ke­ra­mik in Deutsch­land – und ist gleich­zei­tig Entwick­lungs­part­ner. Als Fami­li­en­un­ter­neh­men mit Sitz in Düssel­dorf entwi­ckeln wir kunden­spe­zi­fi­sche Werk­stoff­re­zep­tu­ren statt nur Stan­dard­qua­li­tä­ten zu liefern. Unsere Kunden spre­chen direkt mit den Inge­nieu­ren, die ihre Lösung entwi­ckeln – ohne mehr­stu­fi­gen Vertrieb. Über 100 Forschungs­ko­ope­ra­tio­nen mit euro­päi­schen Insti­tu­ten stüt­zen unsere Werk­stoff­ent­wick­lung mit belast­ba­ren Daten.

Welche kera­mi­schen Werk­stoffe verar­bei­tet GTS?

GTS fertigt tech­ni­sche Kera­mik aus Alumi­ni­um­oxid (Al₂O₃) in dich­ter und porö­ser Quali­tät, Zirkon­oxid (ZrO₂), Quarz mit und ohne Sili­zi­um­ni­trid-Zusatz, Spinell, Tialit (Alumi­ni­um­t­i­ta­nat) und Scha­motte. Insge­samt bieten wir 16 doku­men­tierte Werk­stoff­qua­li­tä­ten an, deren chemi­sche Zusam­men­set­zung über offen zugäng­li­che Richt­ana­ly­sen nach­prüf­bar ist.

Was ist der Unter­schied zwischen dich­ter und porö­ser Kera­mik bei Schmelz­tie­geln?

Dichte Kera­mik (z. B. AL99‑G mit >99,7 % Alumi­ni­um­oxid) verhin­dert jede Wech­sel­wir­kung zwischen Tiegel und Schmelze und ist die rich­tige Wahl für hoch­reine Schmelz­pro­zesse, etwa beim Platin­schmel­zen. Poröse Kera­mik (z. B. KR-98-VG mit >98 % Korund) bietet eine höhere Tempe­ra­tur­wech­sel­be­stän­dig­keit und eignet sich für Anwen­dun­gen mit schnel­len ther­mi­schen Zyklen. Welche Quali­tät für einen bestimm­ten Prozess opti­mal ist, hängt vom Schmelz­gut, der Ofen­at­mo­sphäre und dem Belas­tungs­zy­klus ab – GTS berät hierzu indi­vi­du­ell.

Für welche Metalle bietet GTS Induk­ti­onstie­gel an?

GTS entwi­ckelt Induk­ti­onstie­gel für das Schmel­zen von Edel­me­tal­len (Platin, Rhodium, Silber), Indus­trie­me­tal­len (Eisen, Kupfer, Zink, Zinn) und Spezi­al­me­tal­len (Gallium, Blei). Jeder Tiegel wird auf das jewei­lige Metall, die Ofen­at­mo­sphäre und den ther­mi­schen Belas­tungs­zy­klus abge­stimmt. Die chemi­sche Bestän­dig­keit der verschie­de­nen GTS-Werk­stoff­qua­li­tä­ten gegen­über spezi­fi­schen Metal­len ist in den Richt­ana­ly­sen und Produkt­da­ten­blät­tern doku­men­tiert.

Welche Kera­mik eignet sich für Induk­ti­onstie­gel?

Beim induk­ti­ven Schmel­zen wird nicht die Kera­mik erhitzt, sondern das Metall im Inne­ren des Tiegels. Die Kera­mik muss das elek­tro­ma­gne­ti­sche Feld möglichst verlust­frei durch­las­sen und gleich­zei­tig die entste­hende Hitze aushal­ten. Quarz ist hier­für beson­ders geeig­net, weil er elek­tro­ma­gne­tisch trans­pa­rent ist und einen nied­ri­gen ther­mi­schen Ausdeh­nungs­ko­ef­fi­zi­en­ten besitzt. Bei 1.000 °C dehnt sich Quarz um etwa 0,5 % aus, Zirkon­oxid dage­gen um rund 1 %. Diese höhere Ausdeh­nung kann bei Zirkon­oxid zu ther­mi­schen Span­nun­gen und Riss­bil­dung führen. GTS fertigt Induk­ti­onstie­gel vorwie­gend aus Quarz­ke­ra­mik (Quali­tä­ten Q100, Q100‑M, Q95F) und berät bei der Auswahl der passen­den Quali­tät für Ihren spezi­fi­schen Schmelz­pro­zess.

Bei welchen Tempe­ra­tu­ren kann ich tech­ni­sche Kera­mik einset­zen?

Die Einsatz­tem­pe­ra­tur hängt vom Werk­stoff ab, denn Kera­mik ist kein einzel­nes Mate­rial, sondern eine ganze Mate­ri­al­klasse mit sehr unter­schied­li­chen Tempe­ra­tur­gren­zen. Tech­ni­sche Kera­mi­ken, wie sie GTS fertigt, arbei­ten in einem deut­lich höhe­ren Bereich als Haus­halts­ke­ra­mik. Alumi­ni­um­oxid (z. B. AL99‑G, KR-98-VG) ist für Dauer­tem­pe­ra­tu­ren bis ca. 1.700 °C ausge­legt. Zirkon­oxid (ZR‑G, ZR-95-VG) eignet sich eben­falls für Hoch­tem­pe­ra­tur­an­wen­dun­gen und bietet dabei eine beson­ders hohe mecha­ni­sche Belast­bar­keit. Quarz­ke­ra­mik (Q100, Q95F) kommt vor allem in der Schmelz­tech­nik zum Einsatz, wo eine hohe Tempe­ra­tur­wech­sel­be­stän­dig­keit entschei­dend ist. Wich­ti­ger als die Maxi­mal­tem­pe­ra­tur ist oft die Tempe­ra­tur­wech­sel­be­stän­dig­keit sowie die Atmo­sphäre (Luft, Vakuum, Schutz­gas) und die mecha­ni­sche Belas­tung. GTS stellt hierzu ein TWB-Merk­blatt zur Verfü­gung und berät indi­vi­du­ell.

Welche kera­mi­sche Quali­tät eignet sich für welche Anwen­dung?

Die Wahl der rich­ti­gen Kera­mik­qua­li­tät hängt von der Anwen­dung ab. Für hoch­reine Schmelz­pro­zesse, etwa beim Platin- oder Rhodi­um­schmel­zen, eignet sich dich­tes Alumi­ni­um­oxid (AL99‑G, >99,7 % Rein­heit). Für Anwen­dun­gen mit häufi­gen Tempe­ra­tur­wech­seln ist porö­ses Korund (KR-98-VG, >98 %) die bessere Wahl, da es eine höhere Tempe­ra­tur­wech­sel­be­stän­dig­keit bietet. Quarz­ke­ra­mik (Q100, Q95F) ist der Stan­dard für Induk­ti­onstie­gel in der Schmelz­tech­nik. Zirkon­oxid (ZR‑G) kommt zum Einsatz, wenn maxi­male mecha­ni­sche Festig­keit und chemi­sche Bestän­dig­keit gefor­dert sind, etwa in der Medi­zin­tech­nik. Alle 16 Werk­stoff­qua­li­tä­ten sind mit offen zugäng­li­chen Richt­ana­ly­sen doku­men­tiert.

Welche Kera­mik eignet sich zum Schmel­zen von Metal­len?

Welche Kera­mik zum Metall­schmel­zen geeig­net ist, hängt immer vom jewei­li­gen Metall ab. Metalle reagie­ren beim Schmel­zen unter­schied­lich mit Kera­mi­ken, abhän­gig von Tempe­ra­tur, Oxida­tion und chemi­scher Zusam­men­set­zung. GTS entwi­ckelt Induk­ti­onstie­gel gezielt für das Schmel­zen von Edel­me­tal­len wie Platin, Rhodium und Silber, Indus­trie­me­tal­len wie Eisen, Kupfer, Zink und Zinn sowie Spezi­al­me­tal­len wie Gallium oder Blei. Die chemi­sche Bestän­dig­keit jeder GTS-Werk­stoff­qua­li­tät gegen­über spezi­fi­schen Metal­len ist in den Richt­ana­ly­sen doku­men­tiert. Die Kera­mik muss immer auf das jewei­lige Metall abge­stimmt sein, um Reak­tio­nen, Verun­rei­ni­gun­gen oder Schä­den am Tiegel zu vermei­den.

Wie oft kann ich einen Schmelz­tie­gel verwen­den?

Ein Schmelz­tie­gel ist ein Verschleiß­teil, dessen Lebens­dauer von mehre­ren Fakto­ren abhängt: dem Werk­stoff des Tiegels, der Schmelz­tem­pe­ra­tur und dem ther­mi­schen Zyklus (Aufheiz- und Abkühl­ge­schwin­dig­keit), der chemi­schen Aggres­si­vi­tät der Schmelze sowie der mecha­ni­schen Belas­tung beim Hand­ling. Zu schnel­les Aufhei­zen und Abküh­len verkürzt die Stand­zeit erheb­lich, da Ther­mo­schock zu Riss­bil­dung führen kann. GTS opti­miert die Werk­stoff­re­zep­tur gezielt auf Ihren Prozess, um die Stand­zeit zu maxi­mie­ren. Die empfoh­le­nen Aufheiz- und Abkühl­kur­ven finden Sie in unse­rem TWB-Merk­blatt.

Welche Kera­mik eignet sich zum Veraschen?

Welche Kera­mik zum Veraschen geeig­net ist, hängt vom zu veraschen­den Mate­rial ab. Entschei­dend sind die Mate­ri­al­form (flüs­sig, pulver­för­mig oder fest) und die benö­tigte Veraschungs­tem­pe­ra­tur. Für Veraschungs­pro­zesse im Labor bietet GTS Schmelz­tie­gel aus verschie­de­nen Werk­stoff­qua­li­tä­ten an. Quarztie­gel (A1, A2, A3) eignen sich für Stan­dard­ver­aschun­gen bei mode­ra­ten Tempe­ra­tu­ren. Für höhere Tempe­ra­tu­ren oder chemisch anspruchs­vol­lere Proben kommen Alumi­ni­um­oxid-Tiegel (AL95‑G, AL99‑G) in Frage. Die Wahl muss immer an die Mate­ri­al­form und die erfor­der­li­che Tempe­ra­tur ange­passt werden, um Reak­tio­nen, Schä­den oder Mate­ri­al­ver­luste zu vermei­den.

Wie verschleiß­fest ist tech­ni­sche Kera­mik?

Die Verschleiß­fes­tig­keit von Kera­mik hängt stark von Werk­stoff und Gefüge ab. Zirkon­oxid (ZR‑G) bietet die höchste Bruch­zä­hig­keit und Biege­fes­tig­keit, Alumi­ni­um­oxid (AL99‑G, KR-98-VG) über­zeugt durch hohe Härte und chemi­sche Bestän­dig­keit. Ein weite­rer entschei­den­der Faktor ist die Dichte: Poröse Kera­mi­ken sind weni­ger verschleiß­fest, da sie leich­ter ange­grif­fen werden. Dichte, fein gesin­terte Kera­mi­ken sind deut­lich wider­stands­fä­hi­ger und halten mecha­ni­schen wie ther­mi­schen Belas­tun­gen länger stand. GTS hat sich auf dem Gebiet der Verschleiß­tech­nik spezia­li­siert und fertigt hoch­ver­schleiß­feste kera­mi­sche Bauele­mente als Einzel­stück oder in Groß­se­rie.

Kann GTS auch Proto­ty­pen und Einzel­stü­cke ferti­gen?

Ja. GTS fertigt kera­mi­sche Bauteile vom Einzel­stück bis zur Groß­se­rie. Für die Proto­ty­pen­fer­ti­gung setzen wir auch 3D-Verfah­ren ein. Nach dem Sinter­brand werden die Bauteile so hart, dass sie nur noch mit Diamant­werk­zeu­gen bear­beit­bar sind. Der Über­gang vom Proto­typ zur stabi­len Seri­en­fer­ti­gung ist eine unse­rer Kern­kom­pe­ten­zen – wir beglei­ten diesen Prozess itera­tiv bis zur repro­du­zier­ba­ren Quali­tät.

In welchen Bran­chen werden GTS-Produkte einge­setzt?

GTS belie­fert Kunden in der Schmelz­tech­nik und im Gieße­rei­we­sen, der Kris­tall­züch­tung, der Labor- und Medi­zin­tech­nik, der Luft- und Raum­fahrt, der Solar- und Batte­rie­tech­nik, der Schmuck­in­dus­trie sowie der Leucht­mit­tel- und Glas­in­dus­trie. Darüber hinaus entwi­ckeln wir Inge­nieur­ke­ra­mik für den Maschi­nen­bau und die Elek­tro­nik. Refe­renz­kun­den sind unter ande­rem Bosch, Schott, Arce­lor­Mit­tal und Yoko­gawa sowie zahl­rei­che euro­päi­sche Forschungs­in­sti­tute.

Welche Aufheiz- und Abkühl­kur­ven empfiehlt GTS für dichte Kera­mik?

Dichte kera­mi­sche Bauteile soll­ten kontrol­liert und gleich­mä­ßig aufge­heizt und abge­kühlt werden, um Ther­mo­schock zu vermei­den. GTS stellt ein TWB-Merk­blatt (Tempe­ra­tur­wech­sel­be­stän­dig­keit) zur Verfü­gung, das allge­meine Empfeh­lun­gen für Aufheiz- und Abkühl­kur­ven enthält. Für spezi­fi­sche Anwen­dun­gen bera­ten unsere Inge­nieure indi­vi­du­ell.

Bietet GTS auch Kera­mik für die Medi­zin­tech­nik an?

Ja. Im Bereich Phar­ma­zie und Medi­zin­tech­nik gilt GTS als wich­ti­ger Liefe­rant hoch­wer­ti­ger kera­mi­scher Bauteile. Das Unter­neh­men war unter ande­rem maßgeb­lich an der Entwick­lung von künst­li­chem Knochen­er­satz­ma­te­rial betei­ligt (Forschungs­pro­jekt TiFoam am Fraun­ho­fer Insti­tut Dres­den). Zirkon­oxid eignet sich aufgrund seiner hohen mecha­ni­schen Belast­bar­keit und Biokom­pa­ti­bi­li­tät beson­ders für Anwen­dun­gen in der Implan­tatt­ech­nik.