Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe Unter Urformen versteht man nach DIN 8580 Fertigungsverfahren, bei denen aus formlosen Stoffen feste Körper hergestellt werden. Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe PM = Pulver-Materialurgie Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe Herstellung von Hoch-leistungskeramiken: über pulvertechno-logische Verfahren, Hohe Schmelzpunkte  keine Schmelz- technologischen Verfahren möglich Keine Plastizität  Umformung nicht möglich. Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

Keramiktechnologie Nach: Gehre; TU-BAF Masse-Auf- bereitung Form-gebung Grün-/Weiß-bearbeitung End-bearbeitung Pulver Sintern Keramik Festkörper-reaktion Gasphasen-reaktion Schmelz-verfahren aus Lösung Mahlen Mischen Granulieren Plastifizieren Pressen Extrudieren Spritzen Gießen … Fräsen Drehen Bohren Sägen Tempern Sinter- brand Reaktions-brand (Heißpressen, HIP) Schleifen Läppen Polieren Tempern Fügen Bauteil Foliengießen (Siebdruck) CVD / PVD / Sol Gel (Funktionskeramik) Nach: Gehre; TU-BAF

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe Herstellung von Keramik Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe PM von Keramik  Pulver-morphologien Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe Keramische Pulver für Energieanwendungen Pulveraufbereitung Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 Keramische Pulver für Energieanwendungen Pulveraufbereitung Fuel Cell / Battery / Supercapacitor / Capacitor Energietechnologie Fuel Cell Battery Super capacitor Energy density Informations technologie capacitor Power density Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 Li-Ionen-Akkumulator “Rocking chair principle” Inter/deintercalation system 0.5 LiC6 + Li0.5CoO2 0.5 C6 + LiCoO2 Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 Li-Ionen-Akkumulator “Rocking chair principle” Inter/deintercalation system Li -> -3.05 V Fe -> -0.4 V Pb -> -0,12 V H2 -> 0 V O2 -> 1.22 V Au -> 1.42 V F2 -> 2.85 V organischer Elektrolyt wässriger Elektrolyt 0.5 LiC6 + Li0.5CoO2 0.5 C6 + LiCoO2 0.7 LiC6 + Li0.3NiO2 0.7 C6 + LiNiO2 Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 Volumetrische Energiedichte [Wh/l] hängt stark von der Packungsdichte des verwendeten Kathodenmaterials ab Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

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Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe Keramische Pulver für Energieanwendungen Pulveraufbereitung Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe Ta- und Nb-Kondensatoren Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe Ta- und Nb-Kondensatoren Ta2O5 (+MnO2) Sintered Ta-Powder Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

Hydrometallurgische Herstellung von Ta / Nb Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe Hydrometallurgische Herstellung von Ta / Nb  ein Beispiel für Pulversynthese Ore Tin slags / Concentrates HF Digestion Residues Filtration MIBK / H2SO4 Raffinate Solvent Extraction dil. H2SO4 Ta/Nb Separation H2O Steam MIBK Ta in MIBK Ta Strip Solution Nb Strip Solution KCl H2O / NH3 Crystallisation Ta Acid Nb Acid Filtration Filtration Filtration K2TaF7 Calcination Calcination Ta2O5 Nb2O5 Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 Quelle: H.C. Starck

Hydrometallurgische Herstellung von Ta / Nb Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe Hydrometallurgische Herstellung von Ta / Nb ~ 10t MIBK ~ 6t NH3-Solution NH3 -Recycling MIBK-Recycling Processing 4 t Ore containing 25% Ta2O5/Nb2O5 1t Ta2O5/Nb2O5 ~ 2t HF HF-Recycling HF-Recycling ~ 15t Raffinate 12t NH4F 2t Residue CaF2 NH3 Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

Properties of Mg-reduced Powders Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe Properties of Mg-reduced Powders Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

Synthese von Siliciumcarbid Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe Synthese von Siliciumcarbid Acheson (1891) „Carborundum“ - SiO2 (Sand) + 3C (Petrolkoks)  SiC + 2CO - endotherm, H= +528 kJ/mol SiC - Walzenlänge 10-30 m, Breite/Höhe bis 4 m - elektr. Leistung 3-12 MW (ca. 8 kWh/kg SiC) - Tmax = 2500°C, Dauer 40-160 h - 50 t SiC aus 400 t Rohmischung - -SiC-Modifikation (HT-Polytypen) - zerkleinern (brechen, sortieren, mahlen) - reinigen, klassieren (sieben)  1 Mio t/a (Feuerfest, Schleifmittel, Metallurgie, Heizleiter, Lackindustrie, Bauwesen, Keramik) Quelle: ESK-SiC Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

Herstellung von La(Sr)MnO3 als Kathodenmaterial für SOFCs Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe Das Co-Fällungsverfahren Fällungs- Fällungs- Edukte Edukte NH4OH H2O mittel mittel Lösung Herstellung von La(Sr)MnO3 als Kathodenmaterial für SOFCs Lösen Lösen Lösen Lösen Dosieren Dosieren Dosieren Dosieren Fällung Konti-Fällung Edukte LaCl3 oder La2O3 + HCl SrCl2 oder SrCO3 + HCl MnCl2 Fällungsmittel: (NH4)2CO3 Batch-Betrieb Konti-Betrieb Filtration Nebenprodukte Wäsche (NH4)2CO3 + NH4Cl + H2O Trocknung Tempern analog Mixed Oxides Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe Das Co-Fällungsverfahren Carbonat-Precursorsynthese Produkt Lösung Batch Kontinuierlich La/Sr/Mn-Lsg. (NH4)2CO3 H2O NH3 (aq) Zeitlich vorgegebene Zugabe der Salzlösung Rühren waagegesteuerte Dosierung intensive Durchmischung (Korbrührer mit Strombrecherkranz) kontinuierliche Produktentnahme Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

Herstellung von La(Sr)MnO3 als Kathodenmaterial für SOFCs Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe Das Mixed-Oxide-Verfahren Edukt-Homogenisierung durch Dispergieren / Sprühtrocknung Sprühgranulat aus Suspension von La2(CO3)3, SrCO3, MnO2 (dispergiert mit Ultra-Turrax) Herstellung von La(Sr)MnO3 als Kathodenmaterial für SOFCs Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe Das Mixed-Oxide-Verfahren Edukte : La2O3, La2(CO3)3 SrCO3 Mn3O4, MnO2, MnCO3 Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe Typische Zusammensetzung eines Sprühgranulats Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe For Example: PM particles by atomisation Verdüsungsanlage Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe Herstellung von Keramik Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe Formgebung – Einteilung der Verfahren Binder + Dispersionsmittel Kraft Pressform- gebung Plastische Formgebung Gießform- gebung Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1

Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1 Fakultät Maschinenwesen Institut für Werkstoffwissenschaft, Professur für Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe Keramische Werkstoffe 06 Fertigungsverfahren Teil 1