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Eine Reihe weiterer Oxidkeramiken zeichnet sich durch beson-
dere elektrische und magnetische Eigenschaften aus. Darunter
finden sich elektrische Isolatoren, Dielektrika, Halbleiter,
elektrische Leiter und Supraleiter. Keramiken aus Fe 2 O 3 und
eventuell weiteren Metalloxiden sind elektrisch nicht leitend,
aber magnetisierbar (ferrimagnetisch). Sie werden als Ferrite
bezeichnet und je nach Eigenschaft als Spulenkern in Elektro-
magneten oder als Dauermagnet verwendet. Einige wichtige
Keramiken bestehen aus Phasen in der Perowskitstruktur,
zum Beispiel ist BaTiO 3 ein hervorragender Kondensator,
Mischungen aus PbZrO 3 und PbTiO 3 sind piezoelektrische Ke-
ramiken und elektrooptische Keramiken wie (Pb,La)(Zr,Ti)O 3 ,
LiNbO 3 und LiTaO 3 verändern beispielsweise durch elektrische
oder magnetische Felder induziert ihren Brechungsindex.
Schließlich gibt es noch Keramiken aus Karbiden (Silizium-
karbid, SiC, Borkarbid, B 4 C, Wolframkarbid, WC) und aus
Nitriden (Siliziumnitrid, Si 3 N 4 , Aluminiumnitrid, AlN, Bornitrid,
BN), die als »nichtoxidische Keramiken« zusammengefasst
werden. Sie zeichnen sich durch extreme Härte und Wider-
standsfähigkeit aus.
Keramik kann alternativ auch anhand des Anwendungszwecks
klassifiziert werden: Geschirrkeramik, Sanitärkeramik, Feuer-
festkeramik, Fliesen, keramische Schleifmittel und technische
Keramik. Für Letztere sind Begriffe wie Hochleistungskeramik,
Strukturkeramik, Ingenieurkeramik, Elektrokeramik und
(für den medizinischen Bereich) Biokeramik geläufig.
Die Formgebung erfolgt meist im feuchten Zustand, durch
Pressen, Spritzen, Gießen, freies Modellieren oder auf der
klassischen Töpferscheibe. Dünne Beschichtungen können
durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD) und andere
Sonderverfahren erzeugt werden. Gegebenenfalls machen
Zusatzstoffe wie Leim, Wachs, Gelatine oder Paraffinöl
die Formgebung erst möglich, sie verflüchtigen sich beim
Brennen. Weitere Zutaten wie Styroporkugeln, Kohlestaub
oder Sägemehl können die Porosität erhöhen.
Der geformte »Grünling« wird zunächst getrocknet, um das
Porenwasser auszutreiben, und anschließend bei hoher
Temperatur gebrannt beziehungsweise gesintert. Es kommt zu
chemischen Reaktionen, die mit einer Kontaktmetamorphose
vergleichbar sind, insbesondere werden wasserhaltige Minera-
le (z. B. Tonminerale) durch wasserfreie Phasen (z. B. Mullit)
ersetzt. Andere Phasen wie Al 2 O 3 rekristallisieren, in beiden
Fällen entsteht ein neues Gefüge, das fester ist und ein gerin-
geres Porenvolumen hat. Auch das Volumen des Werkstücks
nimmt etwas ab. Bei bestimmten Zusammensetzungen und
hoher Temperatur schmilzt ein Nebenbestandteil (z. B. Feld-
spat) auf. Die Schmelze kann Poren schließen und einen
dünnen Film zwischen Korngrenzen bilden. Beim Abkühlen
erstarrt sie zu einem Glas, das eventuell zu feinen Mineralen
auskristallisiert. Die Schmelzbildung kann durch Zugabe
weiterer Stoffe (Flussmittel) begünstigt werden. Das Glas
macht Porzellan wasserundurchlässig und gibt ihm Glanz.
Dentalkeramik hat einen besonders hohen Glasanteil. Feuer-
festkeramik darf keine leicht schmelzenden Anteile enthalten,
wenn sie eine Glasphase haben, ist sie beim Sintern bei sehr
hoher Temperatur entstanden.
Bei Bedarf wird Keramik glasiert, also mit einem dünnen
Glasfilm überzogen - eine glatte, wasserdichte Oberfläche,
die durch Färbung dekorativ gestaltet werden kann. Dazu
wird auf die Oberfläche des (meist bei geringer Temperatur)
vorgebrannten Stückes Mineralmehl (überwiegend Quarz
zusammen mit Flussmitteln wie Kalifeldspat, Kalzit, Bor- oder
Bleiverbindungen sowie temperaturunempfindlichen Farb-
pigmenten) aufgebracht. Anschließend wird das Stück bei
hoher Temperatur gebrannt.
spat, Glimmer, etwas Eisenhydroxide, Pyrit und eventuell Kar-
bonat. Daher sind sie unterschiedlich gut für Keramik geeignet,
wobei sich durch Zugabe weiterer Minerale die Eignung ver-
bessern lässt. Töpfertone dürfen keine groben Minerale oder
Gesteinsfragmente enthalten, sie müssen feinkörnig, gut formbar
und brennbar sein, beim Trocknen dürfen sich keine Risse bil-
den. Für Ziegel sind die Anforderungen geringer, das Material
darf grob sein und höhere Gehalte an Eisenmineralen, Karbonat
und so weiter enthalten. Dazu ist auch Lehm geeignet, ein häufi-
ger tonreicher Boden. Da Tone nicht wasserdurchlässig sind,
werden sie auch im Gewässerbau verwendet.
Vermiculit ist ein besonderes Tonmineral, da er sich beim
Erhitzen auf mehr als 850 °C auf das fünf- bis fünfzigfache Volu-
men ausdehnt. Aus dem Blättchen wird dann ein Würmchen,
daher der Name. Expandiert hat er eine sehr geringe Dichte, zu-
gleich ist er stark absorbierend. Er wird als Wärme- und Schall-
dämmung, als Zuschlag in Beton und Estrich, als Verpackungs-
material, zum Aufsaugen von Flüssigkeiten (z. B. Öl bei Unfällen,
Katzenstreu) und im Gartenbau verwendet. Vermiculit entsteht
bei der Verwitterung oder hydrothermalen Alteration von Dun-
kelglimmer (Biotit, Phlogopit). Zwar ist er auch in vielen Böden
enthalten, aber gewonnen wird er vor allem aus verwitterten oder
alterierten glimmerreichen Gesteinen in Alkaligesteinskom-
plexen ( 7 Abschn. 3.9 ), zum Beispiel Phalaborwa ( 7 Kasten 3.15 )
und Kovdor ( 7 Abschn. 3.10.1 ). Im Gegensatz zu anderen Ton-
mineralen kann er auch in Form von mehreren Millimetern oder
gar Zentimetern großen Tafeln vorkommen und wird daher
manchmal zu den Glimmern gezählt.
7.6
Alumosilikate
Die Alumosilikate Andalusit, Disthen (Kyanit) und Sillimanit
haben die Zusammensetzung Al 2 SiO 5 . Im Englischen werden sie
oft als » sillimanite minerals « zusammengefasst. Sie werden für
die Herstellung von Spezialkeramik und Feuerfestmaterialien
verwendet, beim Brennen wandeln sie sich in Mullit und SiO 2
um. Sie entstehen insbesondere bei der Metamorphose von Ton-
steinen und anderen aluminiumreichen Gesteinen: Andalusit bei
einer niedriggradigen Metamorphose (Kontaktmetamorphose,
leichte Regionalmetamorphose), Sillimanit bei hoher Tempera-
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