Elektrische Charakterisierung und Heizleiterprüfstände

Thema

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Messaufbau zur Impedanzspektroskopie an keramischen Pulvern.

Definierte elektrische Eigenschaften von Keramikpulvern sind ein wichtiges Qualitätskriterium bei der Herstellung von Keramikwerkstoffen für elektrische Anwendungen wie Isolatoren, elektrische Heizleiter, Varistoren, PTC-Keramiken oder keramische Sensoren. Darüber hinaus sind elektrische Eigenschaften ein sensibler Indikator für die Strukturmerkmale, Verunreinigungen und Oberflächenbeschaffenheit von Pulvern und insbesondere für keramische Pulver.

Das Fraunhofer IKTS verfügt über unikale Teststände, mit denen sich spezifische Eigenschaften von elektrisch funktionellen Werkstoffen, insbesondere von Strukturkeramiken, bestimmen lassen. Neben der Beschreibung der elektrischen Leitungsvorgänge ist es durch die temperaturabhängige Messung des elektrischen Widerstands unter definierter Atmosphäre möglich, Vorgänge wie Oxidation, Phasenumwandlungen und Rissbildung mit hoher Genauigkeit und Sensibilität indirekt zu identifizieren und zu quantifizieren. Impedanzmessungen an keramischen Pulvern ermöglichen zudem Rückschlüsse auf Korngrößen, Oberflächen, Verunreinigungen und Kristallphasen am Pulver und können so wertvolle Informationen zur Qualitätsbewertung dieser Pulver vor dem eigentlichen Beginn der keramischen Fertigung liefern.

 

Leistungsangebot
 

  • Präzise Bestimmung des elektrischen Widerstands bzw. der elektrischen Leitfähigkeit in einem weiten Bereich mit 2- oder 4-Punkt-Methode bis 1400 °C
  • Messung von Ladungsträgerkonzentration, Ladungsträgertyp und Seebeck-Koeffizienten in Abhängigkeit von der Temperatur
  • Messung unter Argon, Stickstoff- und wasserstoffhaltigen Inertgasen sowie Luftatmosphäre
  • Impedanzspektren an keramischen Pulvern und Probekörpern zur einfachen Bewertung der Qualität 

Heizleiterprüfstände

Elektrische Heizelemente werden in zahlreichen industriellen Prozessen genutzt. Neben metallischen Heizleitern spielen elektrisch leitfähige Keramiken eine wichtige Rolle. Insbesondere im Hochtemperaturbereich in korrosiven und chemisch reaktiven Atmosphären bieten keramische Werkstoffe viele Vorteile. In unseren Heizleiterprüfständen untersuchen wir Werkstoffe oder Heizelemente hinsichtlich ihres Betriebsverhaltens mit wechselnden Spannungen, Temperaturen, Aufheiz- und Abkühlszenarien unter Inert-, Luft- oder Hochvakuumatmosphäre. Dabei werden elektrische Parameter, Leistungsaufnahme, Heizelementtemperatur sowie zeitabhängige Veränderungen dieser Parameter, die Funktionsfähigkeit von Kontaktierungen und Wechselwirkungen mit Isolationsmaterialien erfasst.


Technische Ausstattung

Hochvakuum-Heizleiterprüfstand

  • Spannungen bis 10 V AC
  • Ströme bis 3000 A AC
  • Messung unter Hochvakuum bis 2 ·10-6 mbar
  • Temperatur-Zeit-Programme bis max. 2200 °C

Normaldruck-Heizleiterprüfstand

  • Spannungen bis 400 V AC
  • Ströme bis 600 A AC
  • Messung unter Luft, Sickstoff oder Argon
  • Temperatur-Zeit-Programme bis max. 1600 °C
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Molybdän-Heizelement im Hochvakuum-Heizleiterprüfstand bei 1700 °C.
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Temperaturabhängige Widerstandsmessung mittels 4-Punkt-Methode.