Glaskeramikstab mit niedriger Dichte für elektrische Isolierung, bearbeitbar, Macor-Stab

1. Überblick über bearbeitbares Glaskeramik

 1.1 Allgemeine Einführung

M bearbeitbares Glimmer-Glaskeramik  isein zweiphasiger anorganischer Verbundwerkstoff ,der die Formbarkeit von Glas mit der Hochtemperatur- und Isolationsstabilität fortschrittlicher Keramiken vereint. Es wird oft als  glaskeramik bezeichnet, da seine charakteristische, große Glimmer-kristalline Mikrostruktur eine einfache mechanische Bearbeitung ermöglicht.

 1.2. Chemische Zusammensetzung und Mikrostruktur

 • Zweiphasige Struktur: ca. 55 % Fluorphlogopit-Glimmer-Kristalle, gleichmäßig eingebettet in eine 45 %ige Borosilikat-Glasmatrix.

 • Glimmerflocken bilden ineinandergreifende geschichtete Mikrokanäle; Risse werden während der Bearbeitung entlang der Glimmerschichten abgelenkt und verhindern ein katastrophales Zersplittern – dies ist der zentrale Mechanismus seiner einzigartige Bearbeitbarkeit .

 • Vollständig dichtes Material ohne offene Porosität, festes, weißes, porzellanähnliches Volumenmaterial mit einer nicht benetzenden, glatten Oberfläche.

 • Dichte: 2. 6in g/cm3, leichter t das ist Aluminiumkeramik.

2. M anfertigungsprozess

 2.1 Rohstoff-Batterie und Mischung

 Ein Glassystem aus Aluminiumborosilikat mit Fluorzusatzstoffen zur Glimmerbildung:

 • Silizium (SiO2), Borkosid (B2O3), Aluminiumoxid (Al2O3) Vorstufen der Glasmatrix

 • Magnesium-, Kalium- und Fluorverbindungen Nukleatoren für Fluorphlogopit-Glimmer (KMg3AlSi3O10F2)

 • Streng proportional, um das Verhältnis zwischen dem endgültigen 55% Glimmkristall und dem restlichen 45% Glasvolumen zu erreichen.

 2.2 Hochtemperaturglas m schmelzen

Schritt A: Geben Sie die gemischte Charge in feuerfeste Schmelzöfen bei 1450–1550 °C ein.

 Schritt B: Lassen Sie die Schmelze ausreichend lange stehen, um eine vollständige Homogenisierung und Entfernung von Blasen (Entblasungsstufe) zu gewährleisten.

 Schritt C: Bilden Sie eine homogene, fluorreiche Glasschmelze.

 Schritt D: Steuern Sie die Schmelzviskosität präzise, um ein fehlerfreies Gießen zu ermöglichen.

2.3 Gießen und kontrolliertes Abkühlen (Phasentrennung)

 Schritt A: Gießen Sie geschmolzenes Glas in Graphit-/Metallformen, um große massive Rohlinge herzustellen: Platten, Blöcke, dicke Stäbe.

Schritt B: Langsame, programmierte Abkühlung löst eine Flüssig-Flüssig-Phasentrennung aus: fluorreichhaltige Nanotropfen verteilen sich gleichmäßig in der Borosilikatglas-Matrix.

 Schritt C: Der abgekühlte Rohling erscheint als milchig-opaleszierendes Glas, vollständig amorph vor der Kristallisation.

 Schritt D: Glühen Sie die gegossenen Rohlinge, um innere thermische Spannungen zu beseitigen und Rissbildung bei späterer Wärmebehandlung zu verhindern.

 2.4Gezielte Wärmebehandlung (Ceramming)

Dieser Prozess ist um eine kontrollierte Kristallisation des Fluorphlogopit-Mikas innerhalb des Glasgefüges auszulösen.

 2.5. Rohlingsschneiden und Vorfertigung

Große keramische Platten in standardisierte Halbfertigprodukte zersägen: Bleche, rechteckige Stäbe, runde Stäbe, Scheiben ;Flächen durch Schleifen auf einheitliche Maßtoleranzen für den kommerziellen Vertrieb bringen ;Prüfung auf innere Fehler (Risse, Blasen, ungleichmäßige Kristallisation) mittels Ultraschall-/Sichtprüfung; Aussortierung fehlerhafter Rohlinge. Dieser Halbfertigstoff stellt den Rohstoff dar, der an Komponentenhersteller geliefert wird.

3. Kernleistungsprofil

 3.1 Bearbeitbarkeit (Definitionsmerkmal)

 • Kann mit Standard-Werkzeugen aus Schnellarbeitsstahl oder Hartmetall (Drehmaschine, Fräsmaschine, Bohrmaschine, Gewindeschneidmaschine, Schleifmaschine, Poliermaschine) bearbeitet werden – teure Diamantschleifer sind für die Grundformgebung nicht erforderlich.  

• Erreicht ultrapräzise Maßtoleranzen von bis zu ±0,013 mm; Spiegelpolitur erzielt eine Rauheit Ra < 0,013 μm.

 • Ermöglicht feine Strukturen: winzige Innengewinde (M1,2), dünne Wände und komplexe 3D-Geometrien ohne Rissbildung.

 • Schnelle Prototypenerstellung und niedrige Kosten für Kleinserien im Vergleich zu gesinterten technischen Keramiken.

 3.2 Thermische Eigenschaften

 • Kontinuierliche Einsatztemperatur: 800 °C; kurzzeitige Spitzen-Temperaturbeständigkeit bis zu 1000 °C.

 • Hervorragende Beständigkeit gegen thermische Schocks: hält schnelle Abkühlung von hoher Betriebstemperatur bis zur Raumtemperatur stand.

 • Niedrige Wärmeleitfähigkeit, wirkt daher als effektive Hochtemperatur-Wärmebarriere.

 • Einstellbarer, niedriger linearer Ausdehnungskoeffizient (CTE), kompatibel zum Hartlöten/Verdichten mit gängigen Metallen und optischem Glas.

 3.3 Elektrische Isolierung

 • Ultra-hoher Volumenwiderstand (10¹⁴–10¹⁵ Ω·cm bei Raumtemperatur) über einen breiten Temperatur- und Frequenzbereich.

 •Hohe Dielektrizitätsstärke (~45 kV/mm) und extrem geringer dielektrischer Verlust – ideal für elektrische Isolierung bei Hochspannung und Hochfrequenz.

 • Die Isolierleistung bleibt auch bei erhöhten Temperaturen stabil, bei denen Polymere versagen.

 3.4 Chemische und vakuumtechnische Verträglichkeit

 • Beständig gegen die meisten Säuren , Laugen, organische Lösungsmittel und Öle; lediglich anfällig gegenüber Fluorwasserstoffsäure und geschmolzenen Alkalimetallen.

 • Sehr geringe Ausgasungsrate nach dem Ausbacken, keine eingeschlossenen Gasporen – vollständig kompatibel mit Ultrahochvakuum-(UHV-)Kammern für Halbleiter- und optische Systeme.

 • Strahlungsbeständig unter Röntgen-, Gamma- und Teilchenbestrahlung, geeignet für nukleare und Raumfahrtumgebungen.

 3.5 Mechanische Eigenschaften und Sicherheit

 • Hohe Druckfestigkeit (~3450 MPa), mittlere Zugfestigkeit (~345 MPa); Glimmer-Laminate verhindern die Rissausbreitung und verbessern so die Zähigkeit.

 • Nichttoxisches, sauberes anorganisches Material ohne flüchtige organische Bestandteile.

 • Der beim Bearbeiten entstehende Staub stellt einen leichten Reizstoff dar und erfordert daher Standard-Lüftungsmaßnahmen.

 4. Wichtige Einschränkungen

 • Nicht geeignet für langfristige Einsatztemperaturen über 800 °C.

 • Empfindlich gegenüber Ätzen durch Flußsäure.

 • Geringere Härte und Verschleißfestigkeit als Aluminiumoxid- oder Siliziumcarbidkeramiken für Anwendungen mit starker Abnutzung.

 5. Hauptanwendungsgebiete in der Industrie

 5.1. Vakuum- und Halbleitertechnik: UHV-Kammerbefestigungen, Durchführungsisolatoren, thermische Abstandshalter, Wafer-Handhabungskomponenten.

 5.2. Luft- und Raumfahrt: Sensorhalterungen für Satelliten, Wärmeisolationsklammern für Space-Shuttles, strukturelle Komponenten mit Strahlungsstabilität.

 5.3. Hochspannungselektronik: Spulenkörper, Netzteileisolatoren, Laserhohlraum-Abstandshalter.

 5.4. Optik und Präzisionsinstrumente: Optische Bankgrundplatten, Spiegelhalterungen, Messtechnikvorrichtungen.

 5.5. Medizin und Kernenergie: Strahlungstestblöcke, nicht kontaminierende präzise Laborvorrichtungen, Strahlenschutzvorrichtungen.

 6. Materialpositionierung

Maschinierbares Glaskeramik ist eine einzigartige Leistungslücke zwischen Kunststoffen, Metallen und gesinterten Keramiken: Es bietet keramikähnliche thermische/ elektrische Stabilität bei gleichzeitiger Erhaltung der schnellen, kostengünstigen Maschinierbarkeit weicher Metalle und ist daher das bevorzugte Material für kundenspezifische Präzisionsteile in Klein- bis Mittelserien, die in Hochtemperatur-, Vakuum- oder Hochspannungsumgebungen eingesetzt werden.