Spinell (SP-30-G)

In den vergan­ge­nen Jahren hat die GTS-Forschung ihr Tiegel­pro­gramm syste­ma­tisch und ziel­ge­rich­tet weiter­ent­wi­ckelt. Im Zentrum dieser Bemü­hun­gen steht die Entwick­lung sowohl dich­ter Labor­tie­gel als auch porö­ser, grob­kris­tal­li­ner Tiegel­qua­li­tä­ten, die spezi­fisch auf die Anfor­de­run­gen indus­tri­el­ler Schmelz­pro­zesse abge­stimmt sind. Diese Weiter­ent­wick­lun­gen sind das Ergeb­nis eines inten­si­ven Austauschs mit indus­tri­el­len Anwen­dern und Forschungs­in­sti­tu­tio­nen und spie­geln ein wach­sen­des Inter­esse an maßge­schnei­der­ten kera­mi­schen Werk­stof­fen für Hoch­tem­pe­ra­tur­an­wen­dun­gen wieder.

Ein beson­de­rer Fokus liegt auf der Opti­mie­rung von Spinell­ke­ra­mi­ken, insbe­son­dere auf Basis von Magne­si­um­alumi­nat (MgAl₂O₄). Diese MgAl₂O₄-Kera­mik zeich­net sich durch eine hervor­ra­gende ther­mi­sche und chemi­sche Bestän­dig­keit gegen­über hoch­ag­gres­si­ven Medien, insbe­son­dere alka­li­schen Schmel­zen, aus. Aufgrund dieser Eigen­schaf­ten gilt der Werk­stoff als bevor­zug­tes Mate­rial in anspruchs­vol­len Prozess­um­ge­bun­gen. Neben seiner inhä­ren­ten Korro­si­ons­re­sis­tenz zeigt gesin­ter­ter Spinell auch eine hohe mecha­ni­sche Stabi­li­tät bei hohen Tempe­ra­tu­ren, was ihn für eine Viel­zahl von Hoch­tem­pe­ra­tur­an­wen­dun­gen präde­sti­niert.

In einem inter­dis­zi­pli­nä­ren Koope­ra­ti­ons­pro­jekt mit dem Fraun­ho­fer-Insti­tut für Kera­mi­sche Tech­no­lo­gien und Systeme IKTS in Herms­dorf wurden groß­for­ma­tige gesin­terte Spinell­tie­gel für die Anwen­dung in der Batte­rie- und Ener­gie­spei­cher­for­schung entwi­ckelt. Diese Tiegel befin­den sich derzeit in der prak­ti­schen Erpro­bung und sollen künf­tig zur Effi­zi­enz­stei­ge­rung in der Synthese und Verar­bei­tung von Batte­rie­vor­läu­fer­ma­te­ria­lien beitra­gen. Dabei steht neben der chemi­schen Rein­heit des Tiegel­ma­te­ri­als insbe­son­dere die ther­mo­me­cha­ni­sche Belast­bar­keit im Fokus.

Auch in der metall­ur­gi­schen Indus­trie kommen Spinell­ke­ra­mi­ken vermehrt zum Einsatz, insbe­son­dere aufgrund ihrer ausge­zeich­ne­ten Schla­cken­be­stän­dig­keit. Beim Schmel­zen von Leicht­me­tal­len wie Alumi­nium sowie in verschie­de­nen Berei­chen der Glas­in­dus­trie erwei­sen sich die Tiegel als äußerst leis­tungs­fä­hig. Insge­samt zeigen die Entwick­lun­gen der GTS-Forschung, dass Spinell­ke­ra­mik durch gezielte Werk­stoff- und Struk­tur­mo­di­fi­ka­tion signi­fi­kant an Anwen­dungs­spek­trum und Leis­tungs­fä­hig­keit gewin­nen kann. Die enge Verzah­nung von Grund­la­gen­for­schung und indus­tri­el­ler Anwen­dung bildet dabei die Basis für zukünf­tige Inno­va­tio­nen in diesem tech­no­lo­gisch hoch­re­le­van­ten Bereich.