Wenn es um Keramik geht, denken viele zuerst an Haushaltsgeschirr und dekorative Vasen – zerbrechlich und zart, scheinbar ohne Bezug zu Industrie oder harten Arbeiten. Doch es gibt eine Keramikart, die mit diesem gängigen Bild bricht. Ihre Härte ist nur der von Diamant unterlegen, und sie hält hohen Temperaturen stand, ist korrosionsbeständig, isolierend und leitfähig und erweist sich somit als vielseitig einsetzbar im industriellen Bereich.Siliziumkarbidkeramik.
Von verschleißfesten Anlagen im Bergbau bis hin zu Leistungsmodulen in Elektrofahrzeugen, von hochtemperaturbeständigen Bauteilen in der Luft- und Raumfahrt bis zu alltäglichen Gleitringdichtungen – Siliziumkarbidkeramiken unterstützen mit ihren einzigartigen Eigenschaften unauffällig den effizienten Betrieb zahlreicher Branchen. Heute wollen wir uns damit beschäftigen, was diese außergewöhnliche Keramik so besonders macht.
1. Extrem hart: der „Träger“ im Bereich der Verschleißfestigkeit
Der bekannteste Vorteil von Siliziumkarbidkeramik ist ihre extrem hohe Härte und Verschleißfestigkeit. Ihre Mohshärte ist die zweithöchste nach Diamant, dem härtesten natürlich vorkommenden Material, und sie ist deutlich härter als gewöhnlicher Stahl, Edelstahl und sogar Aluminiumoxidkeramik.
Diese extreme Widerstandsfähigkeit macht es besonders geeignet für Anwendungen, bei denen es starker Beanspruchung standhalten muss. Beispielsweise werden in der Bergbau- und Hüttenindustrie Anlagen zum Transport von Schlamm und Schlackenschlamm (wie Laufräder von Schlammpumpen und Rohrleitungsauskleidungen) häufig über lange Zeit von harten Mineralpartikeln abgetragen. Herkömmliche Metalle würden dabei schnell korrodieren und undicht werden. Bauteile aus Siliziumkarbidkeramik widerstehen dieser Abnutzung problemlos und weisen eine um ein Vielfaches, oft sogar mehr als zehnmal so lange Lebensdauer wie Metallbauteile auf. Dadurch werden die Häufigkeit und die Kosten für den Austausch von Anlagenteilen erheblich reduziert.
Siliziumkarbid findet sich nicht nur in industriellen Anwendungen, sondern auch im Alltag – beispielsweise als Reibpaar in Gleitringdichtungen. Dank seiner hervorragenden Verschleißfestigkeit gewährleistet es die Dichtheit der Anlagen und geringe Verluste bei hohen Drehzahlen und ermöglicht so den stabilen Betrieb von Geräten wie Wasserpumpen und Kompressoren.
2. Überlegene Beständigkeit: Isolierung gegen hohe Temperaturen und Korrosion
Neben ihrer Härte weisen Siliziumkarbidkeramiken auch eine ausgezeichnete Hochtemperaturbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit auf, wodurch sie auch in vielen „rauen Umgebungen“ „an ihren Pfosten haften“.
Hinsichtlich der Hochtemperaturbeständigkeit zeigt Siliziumkarbid selbst nach langjährigem Betrieb bei 1350 °C keine Erweichung oder Verformung. Diese Eigenschaft macht es in der Luft- und Raumfahrt sowie der Rüstungsindustrie besonders beliebt, beispielsweise als Düse für Raketentriebwerke oder als Auskleidung für Hochtemperaturöfen. Es kann direkt mit Hochtemperaturflammen oder geschmolzenen Metallen in Kontakt kommen und behält dabei seine Stabilität. In Hochtemperatur-Produktionsprozessen wie Industrieöfen und dem metallurgischen Stranggießen können Siliziumkarbid-Keramikkomponenten zudem Metalle ersetzen, die durch hohe Temperaturen leicht beschädigt werden, und so die Lebensdauer der Anlagen verlängern.
Siliziumkarbidkeramiken weisen eine extrem hohe Korrosionsbeständigkeit auf. Sie sind beständig gegen Säuren, Laugen sowie diverse korrosive Gase und Flüssigkeiten. Daher werden sie in der chemischen Industrie häufig zur Auskleidung von Reaktionsbehältern, Rohrleitungen und Ventilen für den Transport korrosiver Medien eingesetzt. Auch im Umweltschutz findet Siliziumkarbid Verwendung, beispielsweise in Anlagen zur Behandlung hochkonzentrierter saurer und basischer Abwässer. Dort wird es eingesetzt, um Korrosion zu verhindern und einen stabilen Betrieb der Anlagen zu gewährleisten.
3. Vielseitige „Fähigkeit“: Ein „Funktionsmeister“, der sowohl starr als auch flexibel sein kann.
Wer glaubt, Siliziumkarbidkeramik sei lediglich „hart“ und „langlebig“, unterschätzt sie gewaltig. Je nach Verarbeitungstechnik kann sie auch vielfältige Funktionen wie Leitfähigkeit, Isolierung und Wärmeleitfähigkeit aufweisen und ist somit ein vielseitig einsetzbares Funktionsmaterial.
Leitfähigkeit und Halbleitereigenschaften: Durch Dotierung mit anderen Elementen können Siliziumkarbidkeramiken von Isolatoren zu Leitern und sogar zu Halbleitermaterialien umgewandelt werden. Dadurch eignen sie sich hervorragend für Anwendungen im Bereich der elektronischen Leistungselektronik, beispielsweise für die Herstellung von Leistungsmodulen für Elektrofahrzeuge und Kernkomponenten für Traktionsumrichter in Hochgeschwindigkeitszügen. Im Vergleich zu herkömmlichen Siliziummaterialien weisen Siliziumkarbid-Halbleiter eine höhere Leitfähigkeit und einen geringeren Energieverbrauch auf. Dies ermöglicht es Elektrofahrzeugen, schneller zu laden und eine größere Reichweite zu erzielen, und trägt außerdem zu kleineren und effizienteren Leistungselektronik bei.
- Hervorragende Wärmeleitfähigkeit: Die Wärmeleitfähigkeit von Siliziumkarbidkeramik übertrifft die von herkömmlicher Keramik bei Weitem und erreicht sogar die von einigen Metallen. Dadurch eignet sie sich ideal als Wärmeableitungsmaterial. Beispielsweise leitet sie Wärme in den Kühlkörpern von LED-Lampen und elektronischen Chips schnell ab, verhindert so Schäden durch Überhitzung und verbessert Lebensdauer und Stabilität.
4. Abschließend: Siliziumkarbidkeramik, die „unsichtbare Triebkraft“ der industriellen Modernisierung
Von „hart und verschleißfest“ über „hochtemperaturkorrosionsbeständig“ bis hin zu „multifunktional“ – Siliziumkarbidkeramik hat mit einer Reihe hervorragender Eigenschaften das Verständnis von traditioneller Keramik revolutioniert und sich zu einem Schlüsselwerkstoff für die Entwicklung von High-End-Fertigung, neuen Energien, Energieeinsparung und Umweltschutz entwickelt. Sie ist zwar nicht so verbreitet wie Metall oder so leicht wie Kunststoff, doch in industriellen Anwendungsszenarien, die die Überwindung von Herausforderungen erfordern, erweist sie sich dank ihrer vielseitigen Eigenschaften als entscheidender Faktor für die Problemlösung.
Dank des kontinuierlichen technologischen Fortschritts sinken die Produktionskosten von Siliziumkarbidkeramik stetig, und auch die Anwendungsbereiche erweitern sich kontinuierlich. Zukünftig könnten sowohl effizientere Anlagen zur Erzeugung neuer Energien als auch langlebigere Industriemaschinen durch den Einsatz von Siliziumkarbidkeramik leistungsfähiger werden. Dieses vielseitige Material, das in der Industrie noch weitgehend unentdeckt ist, verändert still und leise unsere Produktion und unser Leben.
Veröffentlichungsdatum: 20. September 2025