Ofenisolation
Für die Isolation von Hochtemperaturöfen stehen verschiedene Materialien zur Auswahl. Im Einzelnen sind die maximale Anwendungstemperatur, Ofenatmosphäre und Reinheitsanforderungen bei der Wahl zu berücksichtigen. So eignen sich Isolationswerkstoffe aus oxidischen Verbindungen in oxidierender Atmosphäre meist nur bis zu einer Temperatur von 1650 °C. Bei höheren Temperaturen begrenzen Kristallwachstum und Versprödung oder Reduktionsreaktionen die Lebensdauer.
Nichtoxidische Werkstoffe, meist mit einer Zusammensetzung aus dem System Si-C-B-N-O, erreichen ihre Anwendungsgrenze bei ca. 1800 °C. Sie sind in Prozessen mit hohen Reinheitsanforderungen, z. B. in der Halbleiterindustrie, nicht einsetzbar.
Kohlenstoff, in der Form von Graphit, hat dagegen eine außerordentlich hohe Temperaturbeständigkeit von 2800 °C in inerter Atmosphäre (Stickstoff, Argon oder Vakuum). Sehr hohe Reinheitsgrade können hier durch Hochtemperaturbehandlungen erreicht werden. Typische Isolationswerkstoffe sind Weich- und Hartfilze aus Kohlenstofffasern. Weichfilze werden nach einer Formgebung über die Gasphasen-Infiltration mit Kohlenstoff zu selbst tragenden Strukturen fixiert. Hartfilze werden vielfach mit Graphit- oder Kohlenstofffaser-Folien kaschiert, um Korrosionsreaktionen und die Freisetzung von Fasern in den Ofenraum bzw. das Produkt zu reduzieren. Als Stützmaterial bieten sich CFC-Konstruktionen an, da diese ebenfalls hochrein und hochtemperaturstabil hergestellt werden können.
Neben den Filzen können auch Kohlenstoffschäume zur Isolation eingesetzt werden. Diese zeichnen sich ebenso wie die Filze durch eine hohe Temperaturbelastbarkeit bis ca. 2800 °C und eine hervorragende Temperaturwechselbeständigkeit aus. Auf Grund ihrer hohen Reinheit sind diese auch hervorragend für den Einsatz in der Halbleitertechnik geeignet. Da die Schäume selbsttragend und formstabil sind, können im Gegensatz zu Weichfilzen dreidimensionale Strukturen aus Blöcken gesägt werden, die im Ofen ohne Gerüst zur Isolation eingesetzt werden können. Zur Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit können die Schäume mit Pyrokohlenstoff bzw. -graphit beschichtet und/oder imprägniert werden.
Nichtoxidische Werkstoffe, meist mit einer Zusammensetzung aus dem System Si-C-B-N-O, erreichen ihre Anwendungsgrenze bei ca. 1800 °C. Sie sind in Prozessen mit hohen Reinheitsanforderungen, z. B. in der Halbleiterindustrie, nicht einsetzbar.
Kohlenstoff, in der Form von Graphit, hat dagegen eine außerordentlich hohe Temperaturbeständigkeit von 2800 °C in inerter Atmosphäre (Stickstoff, Argon oder Vakuum). Sehr hohe Reinheitsgrade können hier durch Hochtemperaturbehandlungen erreicht werden. Typische Isolationswerkstoffe sind Weich- und Hartfilze aus Kohlenstofffasern. Weichfilze werden nach einer Formgebung über die Gasphasen-Infiltration mit Kohlenstoff zu selbst tragenden Strukturen fixiert. Hartfilze werden vielfach mit Graphit- oder Kohlenstofffaser-Folien kaschiert, um Korrosionsreaktionen und die Freisetzung von Fasern in den Ofenraum bzw. das Produkt zu reduzieren. Als Stützmaterial bieten sich CFC-Konstruktionen an, da diese ebenfalls hochrein und hochtemperaturstabil hergestellt werden können.
Neben den Filzen können auch Kohlenstoffschäume zur Isolation eingesetzt werden. Diese zeichnen sich ebenso wie die Filze durch eine hohe Temperaturbelastbarkeit bis ca. 2800 °C und eine hervorragende Temperaturwechselbeständigkeit aus. Auf Grund ihrer hohen Reinheit sind diese auch hervorragend für den Einsatz in der Halbleitertechnik geeignet. Da die Schäume selbsttragend und formstabil sind, können im Gegensatz zu Weichfilzen dreidimensionale Strukturen aus Blöcken gesägt werden, die im Ofen ohne Gerüst zur Isolation eingesetzt werden können. Zur Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit können die Schäume mit Pyrokohlenstoff bzw. -graphit beschichtet und/oder imprägniert werden.
