Engineering Resource
Aluminiumoxid wird für Eigenschaften spezifiziert, die kein Metall bietet – Härte, Isolierung, Hochtemperaturstabilität – und jede dieser Eigenschaften ist auch der Grund, warum es kompromisslos zu bearbeiten ist.
Was Aluminiumoxid ist und warum es spezifiziert wird
Aluminiumoxid (Al2O3) ist eine technische Keramik mit sehr hoher Härte, hervorragender Verschleißfestigkeit, guter Hochtemperaturbeständigkeit und starker elektrischer Isolierung. Es findet sich in Halbleiter-Prozessanlagen, Vakuumkomponenten, Isolatoren, Verschleißteilen sowie Medizin- und Analysehardware.
Aluminiumoxid-Güten werden über den Aluminiumoxidgehalt klassifiziert, nicht über einen einheitlichen Legierungsnamen:
| Güte | Al2O3-Gehalt | Typische Verwendung |
|---|---|---|
| 95 % Aluminiumoxid | ≥ 95 % | Allgemein, kostengetrieben |
| 96 % Aluminiumoxid | ≥ 96 % | Gängige Industriekeramik |
| 97 % Aluminiumoxid | ≥ 97 % | Bessere Festigkeit und Isolierung |
| 99 % Aluminiumoxid | ≥ 99 % | Hochreine Teile |
| 99,5 % Aluminiumoxid | ≥ 99,5 % | Hohe Reinheit, Verschleiß, Isolierung |
| 99,7 % Aluminiumoxid | ≥ 99,7 % | High-End-Anwendungen |
| 99,9 % Aluminiumoxid | ≥ 99,9 % | Ultrahochreine Anwendungen |
Höherer Aluminiumoxidgehalt verbessert in der Regel Durchschlagfestigkeit, Verschleißfestigkeit und thermisches Verhalten – bei höheren Materialkosten und oft größerer Bearbeitungsschwierigkeit.
Warum es nicht wie Metall bearbeitbar ist
Metalle verformen sich, bevor sie brechen, was dem Zerspaner eine Warnung gibt. Aluminiumoxid tut das nicht: Es hat praktisch keine plastische Verformung, bricht an der Kante und platzt aus, statt einen Span zu bilden. Die praktischen Folgen: Material wird mit Diamantwerkzeugen in kleinen Tiefen abgetragen, Schwingungen und Punktlasten sind gefährlich, und die Prozesszeit misst sich in Schleifbahnen statt Fräsbahnen.
Prozesskontrollen, die wirken
Diamantwerkzeuge mit kleiner Schnitttiefe und kontrolliertem Vorschub; eine Aufspannung, die Kraft verteilt statt konzentriert, sodass Kanten gestützt werden; moderate, kontrollierte Kühlung statt Temperaturschock; und gezielte Fasen und Radien, damit Innenecken während und nach der Bearbeitung keine Spannung konzentrieren.
Konstruktionsgrenzen, die man kennen sollte
- Tiefe, enge Nuten sind schwierig und langsam – flacher ist deutlich günstiger.
- Scharfe Innenecken reißen; ein kleiner Radius ist meist erforderlich.
- Gewinde sind begrenzt, und eine Konstruktion ohne sie ist oft zuverlässiger.
- Sehr dünne Wände sind in jeder Phase fragil, auch bei Handhabung und Versand.