Environmental Engineering Reference
In-Depth Information
4.2 Elektroporzellan
4.2.1 Zusammensetzung und Struktur
Technisches Porzellan, hier speziell Elektroporzellan, gehört zu den
Hartporzellanen. Ausführliche Informationen zur aktuellen Entwicklung
I
Deinition
Hart
porzellan zeichnet sich im Vergleich zum vielfach für
Geschirr und Kunstgegenstände eingesetzten
We i ch
porzellan durch einen
großen Anteil an der elektrisch hoch isolierenden und hoch feuerfesten
Kristallphase Mullit (3Al
2
O
3
2SiO
2
)aus.
Da Mullit in der ursprünglichen Zusammensetzung von Elektropor-
zellan die einzige Kristallphase war, wird es auch - in Abgrenzung zu
neueren Entwicklungen - als
Mullit-Porzellan
bezeichnet. Die zur Her-
stellung eingesetzten Rohstoffe enthalten SiO
2
,Al
2
O
3
und K
2
O im Sand,
Kaolin und Feldspat sowie Al
2
O
3
auch aus Tonerde und Bauxit. Der An-
teil des Flussmittels Feldspat und damit von K
2
O wurde so gering wie
möglich gehalten, etwa 3-5% K
2
O.
Während des Brennens bildet sich durch Festphasenumwandlung
der plättchenförmigen Tonminerale des Kaolins oberhalb 1000 °C die
schuppenförmige Kristallphase Mullit (3 Al
2
O
3
2SiO
2
). Etwa paral-
lel entsteht an der Grenzfläche zwischen Sand- und Feldspatkörnern
eine niedrig schmelzende Verbindung, die eutektische Schmelze (Ab-
Viskosität. Die Schmelze sorgt durch ihre Oberflächenspannung für ein
Zusammenrücken der Mullit-Kristalle und ist für das Dichtsintern bei
etwa 1450 °C zuständig. Man spricht von einer Schmelzphasensinterung.
Die Mullitkristalle bilden ihrerseits eine Kartenhausstruktur, die einer
Deformation des Porzellans während des Brandes entgegenwirkt. Beim
Abkühlen kristallisiert aus der Schmelze nochmals Mullit, nun aber
nadelförmig. Es bleibt ein Anteil an Schmelze übrig, die als fein ver-
teilte Glasphase erstarrt. Der flüssigkeits- und gasdichte Scherben kann
1-2 Volumen-% geschlossene Poren enthalten. Der Werkstoff enthält
Schuppen- und Nadelmullit sowie die unstrukturierte Glasphase.
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