Autor: Susanne Freund

Kostengünstige Zirkonoxidfilter zur Schmelzenreinigung – HMI#3

4.4.2018

#3 der Reihe: Schmelzen, Gießen, Metallveredelung und Qualitätssicherung mit zerstörungsfreien Prüfverfahren.

Bis heute ist das größte Anwendungsfeld von Schaumkeramik die Metallschmelzenfiltration, um qualitativ hochwertige Gussstücke und Halbzeuge herzustellen. Durch den Einsatz der Keramikfilter werden Verunreinigungen wie Schlackenreste, Gießereisande und eingeschlossene Gasblasen entfernt. Gleichzeitig wird ein verwirbelungsfreier Schmelzenfluss ausgebildet, was zu einer sehr guten Gießformfüllung führt und die Herstellung besonders komplexer und dünnwandiger Gießbauteile möglich macht.

Am Fraunhofer IKTS werden sowohl Rezepturen auf Basis von Siliciumcarbid, Aluminiumoxid und Zirkonoxid, als auch Herstellungsverfahren für diese Filter entwickelt. Dabei liegt der Fokus zum einen auf hochgefüllten Beschichtungssuspensionen mit besonders guten Hafteigenschaften und zum anderen auf verschiedenen Beschichtungstechniken wie Walzen und Zentrifugieren. Das IKTS verfügt über eine kontinuierlich arbeitende, modular aufgebaute Beschichtungsanlage, mit der sich industrielle Beschichtungsbedingungen nachstellen lassen. Somit kann eine industrielle Schaumkeramikfertigung simuliert und optimal vorbereitet werden.

© Fraunhofer IKTS

Schaumkeramikbauteile aus verschiedenen Werkstoffen.

Mit einer neu entwickelten Rezeptur konnten so die Kosten für Zirkonoxidfilter um ca. 40 % gesenkt werden. Bisher waren diese im Vergleich zu Filtern aus Aluminiumoxid und Siliciumcarbid aufgrund höherer Rohstoffpreise noch sehr viel teurer. Da sie allerdings bei noch höheren Temperaturen eingesetzt werden können, kann eine Kostensenkung zu einem breiteren Einsatz führen. In der Rezeptur der am Fraunhofer IKTS entwickelten reaktionsgebundenen Schäume werden 65 % des originalen Zirkonoxidpulvers durch eine stöchiometrische Mischung aus Aluminiumoxid und Zirkonsilikat ausgetauscht. Die neuen reaktionsgebundenen Filter sind damit im Vergleich zu herkömmlichen Zirkonoxidfiltern nicht nur kostengünstiger, sondern sie besitzen darüber hinaus noch höhere Festigkeiten.