Die letzten zwei Beiträge handelten von den mechanischen, thermischen und elektrischen Eigenschaften von Bornitrid Keramiken, im speziellen unseres HeBoSint® SL-N 300. Heute widmen wir uns der chemischen Beständigkeit und relativen Dichte.
Korrosion: Meist denkt man bei Korrosion lediglich an Metalle, jedoch beschreibt Korrosion den chemischen Angriff eines Mediums auf den jeweiligen Werkstoff. Bei Verschleiß hingegen spricht man von einer Abnutzung des Materials durch tribologische Beanspruchung.
Korrosionsarten: Im Allgemeinen begegnen einem bei technischen Keramiken vier Formen von Korrosion: Die Flächenkorrosion, die selektive Korrosion, die Fehlstellenkorrosion und die intergranulare Korrosion entlang der Korngrenzen. In der Anwendung zeigt sich jedoch, dass dies meist nicht klar zu differenzieren ist, weshalb wir uns die Einflussgrößen der Anwendung, des Werkstoffes und deren Einfluss auf die mögliche Korrosion genauer anschauen möchten.
Anwendungstemperatur: Mit Blick auf die Hochtemperaturkorrosion ist vor allem auch die thermische Schwachstelle des jeweiligen Werkstoffes zu betrachten. Sobald eine Schmelz- oder Zersetzungstemperatur der jeweiligen Phase erreicht ist, steigt die Wahrscheinlichkeit zur entsprechenden chemischen Reaktion und damit auch zur Korrosion.
Mit Rücksicht auf diesen Umstand zeigt sich in der Anwendung, dass der Werkstoff SL-N 300 sehr gut für den Einsatz im metallischen Guss geeignet ist. Bei metallischen Schmelzen liegen die Arbeitstemperaturen meist im Bereich von 1400 bis 1600 °C. Hier zeigt sich, dass bereits die Temperaturbeständigkeit der beiden Hauptphasen des HeBoSint® SL-N 300, Bornitrid und SiAlON, einen möglichen chemischen Angriff gut überstehen, da deren Temperaturbeständigkeit deutlich über der Schmelztemperatur der Metalle liegt. Bei solche einem Einsatz scheiden die meisten Oxidkeramiken bereits aus.
Reaktionspartner: Um die mögliche Korrosion bewerten zu können sind die beteiligten Verbindungen und Elemente genauer zu betrachten. Es zeigt sich beispielsweise, dass vor allem unedle Metalle zur Oxidation neigen. Die Abwesenheit von Sauerstoff bei Nichtoxidkeramiken ist dementsprechend vorteilhaft.
Oxidkeramiken zeigen allerdings bei Sauerstoffüberschuss einen Vorteil. Hier neigen Nichtoxidkeramiken bereits bei niedrigen Temperaturen zur Oxidation, weshalb das HeBoSint® SL-N 300 an Luft bis ca. 900°C beständig ist. Ist die umgebende Atmosphäre allerdings inert, z.B. Argon oder Stickstoff, ist eine Reaktion erst bei Temperaturen über 1800°C zu erwarten. Dies ist durch den nitridischen Charakter des SL-N 300 zu erklären.
Relative Dichte/ Porosität: Ebenfalls entscheidend für die Korrosion ist die Reaktionsfläche. Diese ist wiederum stark durch die Porosität beeinflusst. Das bedeutet, dass Werkstoffe mit geringer bzw. keiner offenen Porosität möglichst wenig Fläche für chemischen Angriff bieten. Im Bereich der Bornitrid-Keramiken handelt es sich beim HeBoSint® SL-N 300 um einen Werkstoff mit wenig bis keiner offenen Porosität was mit Blick auf das zuvor genannte einen korrosiven Vorteil darstellen kann.
Wie beschrieben ist Korrosion stets durch mehrere Randbedingungen beeinflusst, weshalb meist die Kombination mehrerer Eigenschaften zur Wahl des bestmöglich geeigneten Materials führt.
Fazit und Ausblick
In unserer dreiteiligen HeBoSint® SL-N 300 Reihe haben wir die mechanischen, thermischen, elektrischen und nun auch chemischen Eigenschaften beleuchtet. Ein starker Charakter in jeder Hinsicht. Bei näherem Blick auf die einzelnen Eigenschaften zeigt sich das Zusammenspiel und deren gegenseitige Beeinflussung. Es ist uns mit diesem Werkstoff gelungen, eine gute Balance herzustellen und so eine Komposit Keramik am Markt zu platzieren, die den höchsten Ansprüchen gerecht wird.
Wenn Sie mehr erfahren wollen oder Beratung wünschen, steht Ihnen unser technischer Vertrieb gerne zur Verfügung. Wir beraten Sie gerne und finden gemeinsam mit Ihnen heraus, ob unser HeBoSint® SL-N 300 auch für Sie die passende Lösung sein kann.
Link zur technischen Beratung: https://www.henze-bnp.de/service/technischer-vertrieb.php
