Magnesiumoxid gewinnt in der Keramik- und Displayindustrie an Bedeutung

Haben Sie sich jemals gefragt, was die glühenden Öfen von Stahlwerken, die leuchtenden Farben von Plasma-TV-Bildschirmen und die Sicherheitsleistung von PKW-Bremsbelägen verbindet? Die Antwort liegt in einem außergewöhnlichen Keramikmaterial: Magnesiumoxid (MgO), auch bekannt als Magnesia oder Periklas. Heute erkunden wir die bemerkenswerten Eigenschaften und vielfältigen Anwendungen dieses vielseitigen Materials.

Magnesiumoxid gehört zur Gruppe der Erdalkalimetalloxide, zusammen mit Strontiumoxid (SrO), Bariumoxid (BaO) und Calciumoxid (CaO). Diese Verbindung aus Magnesium und Sauerstoff weist eine kubische Kristallstruktur auf und verfügt über einen außergewöhnlich hohen Schmelzpunkt von 2800 °C – vergleichbar mit Zirkoniumoxid – was es zu einem der feuerfestesten verfügbaren Oxide macht.

In keramischen Glasuren dient Magnesiumoxid als wirksames Mattierungsmittel, wobei bei hohen und niedrigen Temperaturen unterschiedliche Mechanismen wirken. Während es traditionell aus Dolomit und Talk bezogen wurde, erfolgt die moderne Produktion hauptsächlich durch Kalzinieren natürlicher Mineralien. Die häufigste natürliche Quelle ist Magnesit (MgCO ₃ ), wobei auch Meerwasser und unterirdische Soleablagerungen als wichtige Quellen dienen. Untersuchungen zeigen, dass Magnesium das achtmeist vorkommende Element in der Erdkruste ist (ungefähr 2 %) und 0,12 % des Meerwassergehalts ausmacht.

Die Umwandlung von Magnesiumcarbonat (MgCO ₃ ) und Magnesiumhydroxid (Mg(OH) ₂ ) in Oxidform erfordert Kalzinierung. Diese thermische Behandlung wirkt sich erheblich auf die Oberfläche, die Porengröße und die Reaktivität des Materials aus. Die Art und Konzentration der Verunreinigungen variieren je nach Mineralquelle. Unterschiedliche Kalzinierungstemperaturen ergeben unterschiedliche Magnesiumoxid-Varianten:

• Totgebrannte Magnesia: Hergestellt bei Temperaturen über 1500 °C
• Geschmolzene Magnesia: Erzeugt durch Kalzinieren von Magnesiumoxid über 2650 °C

Magnesiumoxid-Keramiken verdanken ihre weit verbreitete Verwendung mehreren außergewöhnlichen Eigenschaften:

• Außergewöhnliche Feuerfestigkeit: Behält die Stabilität unter extremen Temperaturen bei
• Hervorragende Korrosionsbeständigkeit: Widersteht dem Angriff von Säuren, Laugen und anderen korrosiven Substanzen
• Hohe Wärmeleitfähigkeit: Ermöglicht einen effizienten Wärmeübergang
• Geringe elektrische Leitfähigkeit: Bietet hervorragende Isolationseigenschaften
• Infrarottransparenz: Ermöglicht die Übertragung von Infrarotstrahlung für spezielle optische Anwendungen

Als Hauptbestandteil von feuerfesten Steinen schützt Magnesiumoxid die Stahlherstellungsöfen vor extremen Temperaturen. Kohlenstoffmaterialien wie Teer, Pech oder Graphit werden oft zugesetzt, um die Beständigkeit gegen alkalische Schlackekorrosion zu erhöhen. Diese Spezialsteine finden breite Anwendung in der Stahl-, Nichteisenmetall-, Glas- und Zementherstellung, häufig in Kombination mit Spinell- oder Chromverbindungen.

In der Superlegierungs-, Nuklear- und Chemieindustrie minimieren Magnesiumoxid-Tiegel die Materialkorrosion während Hochtemperaturprozessen. Diese Tiegel sind in verschiedenen Reinheitsgraden erhältlich und enthalten oft Zusätze wie Ton, Yttriumoxid oder Aluminiumoxid, um das Sintern zu optimieren oder das Kristallwachstum zu kontrollieren. Sie behalten ihre Stabilität über einen beeindruckenden Bereich von 1400-2400 °C bei.

Durch die Nutzung seiner elektromechanischen Eigenschaften trägt Magnesiumoxid zu Bremsbelagformulierungen bei. Seine moderate Härte reduziert den Metallverschleiß und leitet gleichzeitig Wärme von den Reibungsflächen effektiv ab.

Plasma-Display-Panels enthalten Magnesiumoxid in Schutzbeschichtungen und nutzen die einzigartigen elektrooptischen Eigenschaften des Materials.

Extrudierte Magnesiumoxidscheiden schützen Thermoelemente, die unter extremen Bedingungen arbeiten, und gewährleisten so genaue Temperaturmessungen.

Magnesiumoxidpulver spielt eine wichtige Rolle in Heizelementen und dient als Isolierung zwischen elektrischen Komponenten und ihren Gehäusen. Geschmolzene Magnesia bietet optimalen elektrischen Widerstand und Wärmeleitfähigkeit. Das Material fungiert auch als Mineralisolierung in Kabeln und wirkt als sekundärer Flussmittel in Hochtemperaturglasuren.

Hochreines Magnesiumoxid findet zunehmend Verwendung in der Elektronik, insbesondere als Sputtertargets und Verdampfungsmaterialien für das Wachstum von Dünnschicht-Halbleitern.

Basierend auf Magnesiumoxychlorid-Formulierungen bietet Magnesiumzement ein schnelles Aushärten für feuerfeste Anwendungen und allgemeine Reparaturen.

Magnesiumoxid-Keramiken zeigen, wie scheinbar gewöhnliche Materialien außergewöhnliche Technologien ermöglichen. Von Industrieöfen bis zu elektronischen Displays unterstützt diese vielseitige Verbindung den technologischen Fortschritt in mehreren Bereichen. Mit dem Fortschritt der Materialwissenschaften wird Magnesiumoxid wahrscheinlich neue Anwendungen finden und seine Rolle beim Aufbau unserer technologischen Zukunft weiter festigen.