氧化陶瓷
氧化陶瓷是高性能或工程陶瓷的一種特殊形式。它屬於技術陶瓷領域。其製造基於陶瓷粉末技術，而不是傳統冶金技術。氧化陶瓷由高純度金屬氧化物組成。氧化陶瓷包括純氧化物、混合氧化物和穩定氧化物相，其特點是硬度高、耐磨性強、化學穩定性好且溫度穩定性強。
典型的原料包括氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂或氧化釔。這些粉末經過非常細的粉碎。然後，將它們精確計量並均勻混合。然後進行塑形，例如壓製或注塑。在極高溫度下進行燒結以實現壓實。由此產生緻密、堅固且幾乎無孔的材料。
氧化物陶瓷可以具有不同的結構和特性。這些特性取決於組成、顆粒大小和燒結過程。從化學角度來看，氧化物陶瓷基本上是惰性的。它們幾乎不會與酸、鹼或溶劑發生反應。此外，它們還具有電絕緣性和耐溫性。
其一個主要特徵是硬度非常高。其硬度遠超鋼材。根據材料的不同，其維氏硬度可達淬火鋼的數倍。因此，氧化陶瓷非常適合作為耐磨保護層。
在實踐中，它們通常被用作金屬部件的塗層。這通常是通過熱噴塗工藝實現的。典型的工藝包括等離子噴塗、高速火焰噴塗或使用粉末或線材填充系統進行噴塗。這樣可以在基材上形成牢固附著的陶瓷層。
如果氧化陶瓷用作波浪保護，則需要進行後處理。對塗層表面進行微細研磨和研磨。這樣就形成了極其光滑且尺寸非常精確的表面。這些表面通常具有鏡面般的光澤。從視覺上來看，它們往往與金屬基材幾乎沒有區別。由於其硬度、耐磨性和化學穩定性，氧化陶瓷是機械和設備製造中的核心材料。在需要高使用壽命和低污染的領域，氧化陶瓷是首選材料。
1. 密度和相對密度
壓實程度對強度和耐磨性至關重要。
原始密度：
ρ = m / V
- ρ = 密度
- m = 質量
- V = 體積
相對密度：
ρrel = ρ理論 /ρ測量
在實踐中，超過 98 % 的值被視為高質量的燒結。
2. 硬度（維氏硬度）
對耐磨塗層非常重要。
HV = 1,854 ⋅ F/d2
- HV = 維氏硬度
- F = 測試力
- d = 壓痕的中間對角線
典型數值：
- 氧化鋁：1,500–2,200 HV
- 鋼：200–800 HV
3. 彎曲強度（三點彎曲試驗）
對於陶瓷等脆性材料而言非常重要。
σB = 3FL/(2bh2)
- σB = 彎曲強度
- F = 斷裂力
- L = 支撐寬度
- b = 樣品寬度
- h = 樣品厚度
氧化陶瓷的典型值為 300–1,000 MPa。
4. 熱膨脹
對金屬上的陶瓷塗層很重要。
ΔL = α⋅L0⋅ ΔT
- α = 線性熱膨脹係數
- L0 = 起始長度
- ΔT = 溫度變化
典型值：
氧化鋁：~8 · 10⁻⁶ /K
鋼：~12 · 10⁻⁶ /K
→ 解釋了界面上的熱應力。