Stand der Technik Der Spritzguß (CIM = ceramic injection moulding) oder die Extrusion stellen zwei wichtige Verfahren bei der keramischen Formgebung dar. Hierbei ist zunächst die Herstellung eines sogenannten Polymercompounds erforder- lich. Hierunter versteht man die Dispersion von Keramik- teilchen in einer hochviskosen polymeren Matrix. Durch Verarbeitung einer solchen Mischung im Spritzguß oder der Extrusion wird die gewünschte Form erzielt. Nach Entfernung der organischen Hilfsstoffe (Entbindern) liegt ein keramischer Grünkörper vor, der durch Sintern verdichtet wird. Damit diese Sinterung zu einem dichten Körper führt, muß der keramische Feststoffgehalt des Grünkörpers ausreichend hoch sein, wobei er mehr als 40 Vol.-% betragen soll, d. h. in diesem Fall soll auch der Polymercompound mindestens zu 40% gefüllt sein.

Nanoskalige Pulver liegen immer agglomeriert vor. Die Stärke der Agglomerate, die sogenannte Agglomerathärte, hängt von der Vorgeschichte der Pulver ab. Die Palette reicht von Van-der-Waals-Austauschkräften über Wasser- stoffbrückenbindungen bis hin zu echten Sinterhälsen. Um die Agglomerationsneigung abzuschwächen, werden die Ober- flächen von Pulvern mit Synthesehilfsstoffen geschützt.

Hierbei ist jedoch als nachteilig anzusehen, daß bei der Pulverherstellung keine hohen Temperaturen zum Einsatz kommen können, so daß die Pulver oftmals noch amorphe Anteile enthalten. Ferner wird als nachteilig angesehen, daß die Hilfsstoffe bei der weiteren Verarbeitung stören.

Bei der Herstellung von keramischen Grünkörpern durch Extrusion oder CIM und bei der Erzeugung von hoch- gefüllten Kunststoffen werden heute üblicherweise Pulver eingesetzt, deren spezifische Oberfläche den Wert von 15 m2/g in der Regel nicht übersteigt. Es werden also Pulver mit einer relativ geringen spezifischen Oberfläche eingesetzt. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Agglomerationsneigung feinerer Pulver vergleichsweise viel höher ist, sowie deren Agglomerathärte und dem damit verbundenen Energieaufwand bei der Zerkleinerung dieser Pulveragglomerate, sofern dies überhaupt möglich ist.

Es gibt jedoch Einsatzzwecke, bei denen eine große Oberfläche der Füllstoffe wünschenswert ist. Mit steigen- dem Oberflächen-Volumenverhältnis nehmen die Wechsel- wirkungen der Füllstoffe mit der umgebenden Matrix zu.

Ober diese Wechselwirkungen definieren sich die gewünschten Eigenschaften partikelgefüllter Kunststoffe.

Pulver aus Zirkoniumdioxid lassen sich auf pulver- metallurgischem Weg durch Sintern zu Körpern mit weniger als 5% Porosität verarbeiten. Dieses Material besteht aus tetragonalen Körnern, aus einer Mischung von tetra- gonalen, monoklinen und kubischen Körnern oder rein aus monoklinen Körnern. Die tetragonale Phase wird durch eine kleine Korngröße, durch Dotierung mit Fremdelementen, durch hohe Temperatur, durch intrinsischen Druck des Gefüges und durch äußeren Druck stabilisiert.

Folgenden wird die kleine Korngröße als Teilchengrößen- stabilisierung und der intrinsische Druck des Gefüges als Gefügestabilisierung bezeichnet. Das Zirkoniumdioxid mit gemischten Phasenanteilen zeigt intrinsische Spannungen des Gefüges, die den tetragonalen Anteil stabilisieren.

Diese intrinsischen Spannungen führen zu sehr hohen Festigkeiten des Materials. Dabei läßt sich jedoch bisher Zirkoniumdioxid mit gemischten Phasenanteilen nur unter Zuhilfenahme von mehr als 1 Mol-% Dotierstoffen herstellen, was als nachteilig angesehen wird. Bekannte Dotierstoffe sind hierbei zum Beispiel Y203-, CaO, Ce02 oder MgO.

Aufgabe und Vorteile der Erfindung Die Aufgabe vorliegender Erfindung bestand darin, ein Polymercompound und ein Verfahren zu seiner Herstellung bereitzustellen, bei dem eine Dispersion von freien nanokristallinen Keramikpartikeln vorliegt.

Diese Aufgabe wird in überraschender Weise durch ein Polymercompound umfassend ein keramisches Pulver und ein Polymer, gelöst, wobei das Pulver eine spezifische Oberfläche von mehr als 1,8. 108 M2/M3 aufweist und mehr als 5 Vol.-% des Polymercompounds beträgt, das Polymer scherkraftbeständig ist und die Porengrößen im Polymer- compound 3-15 nm betragen.

Ferner bestand die Aufgabe darin, unter Verwendung eines Polymercompounds zu einem Sinterkörper aus Zirkonium- dioxid mit einer sehr hohen Festigkeit zu gelangen, ohne den Einsatz von mehr als 0,8 Mol. % Dotierstoffen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das keramische Pulver in dem erfindungsgemäßen Polymercompound mehr als 40 Vol.-% beträgt.

In besonders vorteilhafter Weise läßt sich nunmehr ein aus diesen erfindungsgemäßen Polymercompound herge- stellter Grünkörper bei einer um 200-300 K niedrigeren Temperatur sintern, als mit den im Stand der Technik eingesetzten Pulvern.

Bevorzugt ist ein Polymercompound, bei dem das keramische Pulver mehr als 40 und weniger als 50 Vol.-% beträgt.

Bevorzugt ist ferner ein Polymercompound, der zusätzlich eine oder mehrere gesättigte oder ungesättigte C2-Cle- Carbonsäuren und/oder ein oder mehrere gesättigte oder ungesättigte C2-Cl8-alkyl-dimethylsubstituierte Chlor- silane und/oder ein oder mehrere gesättigte oder ungesättigte C2-Cl8-Alkylamine aufweist.

Bevorzugt ist ein Polymercompound, bei dem das keramische Pulver eine spezifische Oberfläche von mehr als 2, 5'10 m2/m3 aufweist.

Des weiteren ist insbesondere ein Polymercompound bevorzugt, bei dem das Polymer ein Polyolefin, ein Polyester oder ein Polyamid als Thermoplast umfaßt.

Als Polyolefine sind HD-Polyethylen, LD-Polyethylen, Copolymere aus Polyethylen mit Vinylacetat oder Butyl- acrylat, Polypropylen sowie ein mit Acrylsäure oder Maleinsäureanhydrid gepfropftes Polypropylen bevorzugt.

Das mit Vinylacetat copolymerisierte Polyethylen weist einen Vinylacetatanteil von bis zu 50% auf, das mit Butylacrylat polymerisierte Polyethylen einen Butyl- acrylatanteil von bis zu 30%. Das mit Maleinsäureanhydrid gepfropfte Polyethylen weist 3% Maleinsäureanhydrid auf,

das mit Acrylsäure gepfropfte Polypropylen weist 6% Acrylsäure auf.

Als Polyester sind Polyethylenterephthalat, Polybutylen- terephthalat, Polycarbonat oder Polylacton bevorzugt. Als Polyamide sind Polyamid 6, Polyamid 12 und Polyamid 66 bevorzugt.

Als bevorzugte keramische Pulver werden Oxide, wie z. B.

ZrO2, A1203, Si02, MgO, TiO2, Y203, Carbide, Nitride oder deren Mischungen, eingesetzt. Als keramische Pulver für den Polymercompound sind alle Arten von Zirconium- dioxiden, auch mit Anteilen anderer Metalloxide, geeig- net. Ferner eigenen sich die alpha-, gamma-und delta- Aluminiumoxide sowie alle einfachen und zusammengesetzten Oxide basischer oder amphoterer Oberfläche. Besonders bevorzugt ist amorphes Si02 (Aerosil@). Bei Verwendung von Siliciumdioxid ist der Einsatz eines Silandisper- gators besonders bevorzugt. Bei den Carbiden sind insbesondere Silicium-und Wolframcarbid geeignet. Als Nitride sind insbesondere Si3N4 und A1N geeignet, wobei vorzugsweise ein Amin als Dispergator zum Einsatz kommt.

Bei dem neuen Verfahren ist vor allem die einfache und sehr schnelle Einarbeitung (Compoundierung) des Pulvers in die Mischung in nur einem Aggregat, dem Kneter, besonders vorteilhaft. Ein weiterer Vorteil liegt in der Möglichkeit, ein heterogenes Werkstoffsystem zu erzeugen, dessen Eigenschaften nur noch von den Wechselwirkungen an den Phasengrenzflächen der Inhaltsstoffe bestimmt wird.

Thermoplaste mit einer starken Neigung zum thermo- mechanischen Abbau unter überwiegender oder vollständiger Zersetzung sind zum Einsatz beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht geeignet.

Der Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung des Polymercompounds unter-Verwendung eines keramischen Pulvers und eines Thermoplasten, wobei das keramische Pulver eines mit einer spezifischen Oberfläche von mehr als 1,8 108 m2/m3 als Thermoplast, ein scherkraftbeständiges Polymer in einem Kneter mit einer derart hohen Scherkraft geknetet werden, daß die Porengrößen im Polymercompound bei einer Füllung des Polymers mit dem keramischen Pulver von mindestens 5 Vol.-% 3-15 nm betragen.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren können nunmehr in überraschender Weise auch agglomerierte Pulver bis auf ihre Primärteilchengröße aufgeschlossen werden, wodurch Polymercompounds und daraus hergestellte Körper mit den oben genannten Porengrößen herstellbar werden.

Das neuartige Verfahren besteht darin, daß eine Mischung aus einem agglomerierten keramischen Pulver, wobei die Primärteilchengröße : 5 30 nm und agglomeriert 1 um und darüber beträgt, einem Dispergator, wie Carbonsäure und einem Thermoplasten, der hohe Scherkräfte verträgt, in einem Kneter mit derart hohen Scherkräften aufbereitet wird, daß das Pulver deagglomeriert wird und dessen

Primärteilchen hierdurch vereinzelt und durch den Dispergator geschützt vorliegen. Durch den Dispergator werden die Primärteilchen vor einer Reagglomeration geschützt.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden im Polymer- compound Feststoffgehalte von bis zu 57 Vol.-% erreicht.

Ferner werden durch das Verfahren Porengrößen bis hinunter zu 3 nm mit enger Verteilung erzielt. Diese beiden Befunde zeigen eindeutig, daß die Agglomerate aufgebrochen wurden. Agglomerierte Pulver sind normaler- weise für die keramische Prozeßtechnik untauglich und durch Mahlprozesse aller Art nicht in diesem Maße deagglomerierbar.

Durch den im erfindungsgemäßen Verfahren angewandten Scherprozeß bleibt die spezifische Oberfläche des Pulvers gleich oder sie vergrößert sich. Dies konnte durch Stickstoffadsorption bei 77 K nach der BET-Methode nachgewiesen werden.

Die Porengrößen im Grünkörper wurden mittels N2- Desorption oder Hg-Porosimetrie gemessen. Dabei ergab sich, daß die mittlere Porengrößen mindestens um den Faktor zwei kleiner sind, als die auf die gleiche Weise am Pulver gemessenen mittleren Porengrößen. Ferner ergab sich, daß diese eine enge monomodale Verteilung des Porenvolumens über dem Porendurchmesser aufweisen.

Die Zugabe der gesättigten oder ungesättigten Carbon- säure (n) während der Compoundierung als Dispergator führt dazu, daß eine chemische Reaktion der Carboxylgruppe mit der Pulveroberfläche stattfindet. Hierbei wird die Carboxylgruppe in die resonanzstabilisierte, negativ geladene, Carboxylatgruppe umgewandelt, und diese lagert sich an positive Ladungszentren auf der Pulveroberfläche an, so daß es zu einer adsorptiven ionischen Bindung kommt. Dies konnte durch Fourier-Transformations-IR- Spektren für die Decansäure als Dispergator und Zirconiumdioxid nachgewiesen werden.

Bei Verwendung der gesättigten oder ungesättigten alkyl- dimethylsubstituierten Chlorsilanen als Dispergator kommt es zu einer Reaktion zwischen der Pulveroberfläche und den Chlorsilanen. Als besonders vorteilhaft hat sich die Anwendung von Dimethyl-alkyl-chlorsilan als Dispergator für nanoskalige carbidische Pulver erwiesen, wobei der Alkylrest den C1-C18-Rest umfaßt.

Die Porengrößen in dem Polymercompound liegen bei entsprechender Füllung des Organikanteils zwischen 3 und 15 nm. Dadurch ist die Beweglichkeit der Makromoleküle bis zu einer untersuchten Temperatur von 300°C stark eingeschränkt. Das führt in besonders vorteilhafter Weise zu einem thermomechanischen Verhalten, bei dem das Speichermodul des erfindungsgemäßen Polymercompounds bis zu einer Temperatur von 300°C praktisch konstant bleibt.

Das Polymercompound, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde, kann als Ausgangsstoff für die keramische Formgebung durch Spritzguß, Extrusion, Warm-und Kaltpressen, Kalandrieren oder Walzen dienen.

Hierbei können dichte keramische Grünkörper und nach Entbinderung und Sinterung dichte keramische Körper und solche mit definierter offener und/oder geschlossener Porosität hergestellt werden.

Die erfindungsgemäßen Polymercompounds können als Formkörper in Form eines Stranges oder Hohlstranges beliebigen Querschnitts, eines Rohres, eines Vierkants oder einer Folie vorliegen. So wurden beispielsweise Stränge mit 6-8 mm Durchmesser, Rohre mit 14 mm x 3 mm, Vierkante mit 4 mm x 5 mm, Folien mit 10 mm x 1 mm und insbesondere Folien mit 75 mm x 0,5 mm hergestellt.

Die Polymercompounds können als Formkörper mittels des Spritzgußverfahrens auch als komplexe dreidimensionale Körper vorliegen.

Die erfindungsgemäßen Polymercompounds eignen sich auch als partikelverstärkter Kunststoff.

Darüber hinaus sind die erfindungsgemäßen Polymer- compounds geeignet als Masterbatch zur Erzeugung gefüllter Kunststoffe. Als Füllstoffe werden insbesondere funktionelle Füllstoffe, z. B. für die Farbgebung, mit dielektrischen Eigenschaften (Isolierstoffe), elektrische Leitfähigkeit und/oder UV-Absorption eingesetzt.

Bei den erfindungsgemäß hergestellten Folien zeigte sich ein besonderer Vorteil in deren Flexibilität, welche für die Bedruckbarkeit notwendig ist. Hierbei kommt die übliche Dickschichttechnik zum Einsatz. Beim Bedrucken zeigte sich, daß eine gute Verträglichkeit zu organischen Systemen der Druckpasten, insbesondere zu Polyvinyl- butyral und hochsiedenden Lösemitteln auf Ether-und Esterbasis besteht.

Die erfindungsgemäßen Polymercompounds eignen sich auch zur Verwendung als Leiterplattenmaterial.

Die bisher verwendeten Leiterplattenmaterialien sind beispielsweise aramidfaserverstärkter Kunststoff oder glasfaserverstärkte Epoxidharze. Diese Materialien können jedoch nicht voll befriedigen.

Erwünscht ist ein Leiterplattenmaterial mit angepasstem thermischen Ausdehnungskoeffizienten zur Minimierung thermischer Spannungen in integrierten Bauelementen und deren elektrische Kontaktierungen. Ferner ist ein Dielek- trikum für auf FR4-Leiterplattenträgern nachträglich aufgebrachten Verbindungs-und dielektrischen Ebenen erwünscht, wie beispielsweise sogenannte RCC-Folien (resin coated copper foils), die Ausdehnungskoeffizienten zwischen Kernmaterial und Bauelementen ausgleichen.

Ferner ist ein Dielektrikum für die Montage von Halbleiterbauelementen auf metallischen Wärmesenken mit verbesserter Wärmeleitfähigkeit und angepasstem thermi- schen Ausdehnungskoeffizienten erwünscht.

Die aus den erfindungsgemäßen Polymercompounds herge- stellten Leiterplatten erreichen diese Ziele durch eine gegenüber den bekannten Leiterplatten verbesserte Wärme- leitfähigkeit, Reduzierung der thermischen Spannungen infolge eines geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten und bei Verwendung von nanokristallinem amorphen Si02 auch als besonders gut zugängliche und kostengünstige Ausführungsform. Hierbei kann ein Wärmeausdehnungs- koeffizient von 0,5 ppm/K und eine Wärmeleitfähigkeit von 1, 3 W/mK erreicht werden.

Durch die Verstärkung mit nanokristallinen Partikeln kann die Dauergebrauchstemperatur von einfachen Thermoplasten auf ca. 200° gesteigert werden. Bereits bei Füllgehalten des Polymers von mehr als 5 Vol.-% werden die Wärme- ausdehnungskoeffizienten von herkömmlichen Leiterplatten- materialien unterschritten und es wird eine gute Anpassung an den Wärmeausdehnungskoeffizient von Chips erreicht. Das Optimum für diese Anwendung der Polymer- compounds liegt bei einem Füllgehalt von 40-50 Vol.-%.

Der Wärmeausdehnungskoeffizient der Mischung ist gegen- über dem reinen Polymer mit 5-8 ppm/K stark reduziert.

Die durch thermisches Zyklieren auftretenden Spannungen in montierten Bauelementen und deren Kontaktierungen werden dadurch minimiert.

Des weiteren wird die Wärmeleitung gegenüber dem reinem Polymer und gegenüber den Leiterplattenmaterialien des Standes der Technik erhöht.

Durch den Einsatz von Aerosils wird die Dauergebrauchs- temperatur gegenüber dem reinen Polymer auf über 200°C angehoben. Damit wird das Substrat beispielsweise auch gegenüber bleifreien Loten mit höherer Schmelztemperatur beständig.

Die erfindungsgemäßen Polymercompounds eignen sich auch als Vergussmasse für elektrische oder elektronische Komponenten.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Verwendung der damit hergestellten Produkte besteht darin, daß sämtliche verwendete Inhaltsstoffe nicht umweltgefährdend und aufgrund der sehr hohen oder nicht vorhandenen MAK-Schwellen problemlos in einem industriel- len Prozeß einsetzbar sind.

Beispiele zur Herstellung des Polymercompounds Beispiel 1 Es wurde eine Mischung aus 86,6 Massen% VP-ZrO2 mit einer spezifischen Oberfläche von 54 m2/g (=3,1-108 m2/m3) (Hersteller : Degussa AG), 4 Massen% Decansäure und 9,4 Massen% Polyethylen-vinylacetat mit einem Vinylacetat- anteil von 28% hergestellt. Diese Mischung wurde drei Stunden im Zwangs-Innenmischer W 350 der Firma Brabender geknetet. Hierbei trat ein maximales Drehmoment von 350 Nm auf.

Die mittlere Porengröße im entbinderten Polymercompound betrug 8 nm. Im Polymercompound lag das Pulver mit einem Anteil von 50 Vol.-% vor.

Beispiel 2 Es wurde eine Mischung aus 83,2 Massen% ZrO2 mit einer spezifischen Oberfläche von 132 m2/g (=7,7-108 m2/m3) (Hersteller : Institut für Neue Materialien, Saarbrücken), 9,5 Massen% Decansäure und 7,3 Massen% Polyethylen- vinylacetat mit einem Vinylacetatanteil von 28% hergestellt. Diese Mischung wurde 90 Minuten im Zwangs- Innenmischer W 350 der Firma Brabender geknetet. Hierbei trat ein maximales Drehmoment von 440 Nm auf.

Die mittlere Porengröße im entbinderten Polymercompound betrug 3,5 nm. Im Polymercompound lag das Pulver mit einem Anteil von 43,6 Vol.-% vor.

Beispiel 3 Es wurde eine Mischung aus 87,5 Massen% eines für die Katalyse hergestellten ZrO2 mit einer spezifischen Oberfläche von 35 m2/g (=2,0-108 m2/m3), 2,9 Massen% Decansäure und 9,6 Massen% Polyethylen-vinylacetat mit einem Vinylacetatanteil von 28% hergestellt. Diese Mischung wurde 90 Minuten im Zwangs-Innenmischer W 350 der Firma Brabender geknetet. Hierbei trat ein maximales Drehmoment von 340 Nm auf.

Die mittlere Porengröße im entbinderten Polymercompound betrug 12 nm. Im Polymercompound lag das Pulver mit einem Anteil von 52 Vol.-% vor.

Beispiel 4 Es wurde eine Mischung 83,1 Massent Ti02 P25 mit einer spezifischen Oberfläche von 50 m2/g (=1, 9 108 m2/m3) (Hersteller : Degussa AG), 4,4 Massen% Decansäure und 12,5 Massen% HD-Polyethylen mit einer Mol-Massen von 300.000 g/mol (Gewichtsmittel aus Gelpermeationschromatographie) hergestellt. Diese Mischung wurde 80 Minuten im Zwangs- Innenmischer W 50 der Firma Brabender geknetet. Hierbei trat ein maximales Drehmoment von 70 Nm auf.

Die mittlere Porengröße im entbinderten Polymercompound betrug 11 nm. Im Polymercompound lag das Pulver mit einem Anteil von 50 Vol.-% vor.

Beispiele zur Herstellung der Formkörper Beispiel 5 Es wurde der gemäß Beispiel 1 hergestellte Polymer- compound nach vorangegangener Granulierung in einer Schlagwerksmühle oder einem Backenbrecher in einem Brabender-Extruder mit einer Foliendüse geformt. Der Extruder besaß eine Thermoplast-Förderschnecke mit einem Längen-Durchmesser-Verhältnis von 25 bei einem

Schneckendurchmesser von 19 nm. Die Düse als Formungs- werkzeug hatte die Dimensionen 75 x 0,55 mm. Die Zylinder-und Düsentemperatur betrug 230° C.

Bei einer Extrusionsgeschwindigkeit von 0,1 bis 0,2 m/s betrug der in der Austragszone gemessene Druck 7-107 Pa und das am Antrieb gemessene Drehmoment 100 Nm.

Beispiel 6 Es wurde der gemäß Beispiel 3 hergestellte Polymer- compound nach vorangegangener Granulierung in einer Schlagwerksmühle oder einem Backenbrecher mit einer 100- Spritzgußmaschine der Fa. Arburg mit einem Werkzeug bestehend aus zwei Formnestern der Vierkantgeometrie 4 x 5 x 80 mm3 geformt. Dabei betrug die Zylindertemperatur 220°C, die Werkzeugtemperatur 80°C, die Einspritzzeit 0,6s, die Nachdruckzeit 20s, ebenso die Kühlzeit. Der Nachdruck betrug 1,2 108 Pa.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Sinterkörpers, wobei der Polymercompound nach seiner Formgebung entbindert und gesintert wird.

Die so hergestellten Formkörper, beispielsweise aus Zirkoniumdioxid können bei 1.100°C vollständig verdichtet werden. Aufgrund dieser besonders niedrigen Sinter- temperatur im Vergleich zur Standard-Pulversinter- temperatur von 1.400°C ist nunmehr durch Cosintern

möglich, neue Verbundstoffe wie zum Beispiel Sensor- elemente oder elektrische Bauteile herzustellen.

Beispiel für die Herstellung eines Keramikkörpers aus dem Polymercompound Beispiel 7 Der gemäß Beispiel 1 hergestellte und gemäß Beispiel 5 geformte Polymercompound ergab nach dem Entbindern der organischen Bestandteile einen ungesinterten keramischen Körper (Grünkörper). Durch zehnstündiges Sintern bei 1.100°C an Luft trat eine technische Schwindung von linear 16,4% auf. Dabei entstand ein Körper mit einer Porosität von 5% und einem rein monoklinem Phasenanteil des Zr02.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Sinterkörper, herstellbar aus einem erfindungsgemäBen Polymercompound, aus Zr02 mit einem tetragonalen Phasenanteil und mit einer Porosität von weniger als 5 %, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er weniger als 0,8 Mol-% Fremdelemente, ausgenommen Hafnium, und einen monoklinen Phasenanteil von weniger als 90% aufweist.

Durch diese erfindungsgemäße Lösung, also durch die kombinierte Teilchen-und Gefügestabilisierung, konnte eine hohe Bruchfestigkeit des Sinterkörpers erzielt werden, wobei eine wesentliche Reduzierung des Anteils an Dotierstoffen erreicht werden konnte. Erst durch den

Einsatz der erfindungsgemäßen Polymercompounds mit der Stabilisierung der nanokristallinen Rohstoffe konnte der neue Sinterkörper realisiert werden.

Der erfindungsgemäße Sinterkörper aus Zr02 wird bei einem Fremdelementanteil von weniger als 0,8 Mol-% als undotiert bezeichnet. Die durchschnittliche Korngröße in dem gesinterten Gefüge beträgt weniger als 100 nm.

Unterschiedliche monokline Anteile des Materials wie auch unterschiedliche tetragonale Anteile können durch Variation der Sinterbedingungen eingestellt werden.

Während des Sinterns wachsen die Körner an. Der Anteil der Körner, die nach dem Abkühlen des Körpers eine kritische Korngroße überschritten haben und monoklin vorliegen, steigt mit zunehmender mittlerer Korngröße.

Deshalb wächst mit zunehmender Sinterdauer und -temperatur auch der monokline Phasenanteil.

Die in dem Sinterkörper enthaltenen etwa 2 Mol-% Hf °2 sind natürlicher Gehalt. Hf02 wirkt nicht als Dotierung zur Stabilisierung der tetragonalen Phase.

Zur Herstellung des undotierten, gefügestabilisierten Zirkoniumdioxids werden sehr feine Ausgangspulver mit mittleren Korngrößen von weniger als 12 nm eingesetzt. Es ist bei seiner Herstellung darauf zu achten, daß die mittlere Korngröße während der Sinterung nicht auf Werte von über 100 nm anwächst, was durch die Verarbeitung der Ausgangspulver in den beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren gewährleistet ist.

Ausgangspulver in den beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren gewährleistet ist.

Beispiele zur Herstellung eines undotierten, gefüge- stabilisierten Zirkoniumdioxids Beispiel 8 Es wurde ein Polymercompound gemäß Beispiel 2 hergestellt und entsprechend Beispiel 5 geformt. Nach dem Entbindern der organischen Bestandteile lag der ungesinterte keramische Körper als Grünkörper vor. Durch vierstündiges Sintern an Luft bei 970°C entstand daraus ein Körper mit einer Porosität von 3 % und einem monoklinen Phasenanteil von 30,5 %. Der restliche Teil des Gefüges war tetragonal und kubisch. Der Anteil an Zr02 und Hf02 betrug mehr als 99,2 Mol-%. Die mittlere Korngröße des gesinterten Körpers betrug 62 nm.

Beispiel 9 Es wurde ein Polymercompound gemäß Beispiel 2 hergestellt. Nach dem Entbindern der organischen Bestandteile und 15-stündigem Sintern an Luft bei 1020°C wurde ein keramischer Körper erhalten. Seine mittlere Korngröße betrug 73 nm, der monokline Anteil 85,5%. Die Dichte betrug 5,67 g/cm3. Nach der Mischungsregel sind das 97,3% der theoretischen Dichte.

Beispiel 10 Es wurde ein Polymercompound gemäß Beispiel 2 hergestellt. Nach dem Entbindern der organischen Bestandteile und zweistündigem Sintern an Luft bei 970°C wurde ein keramischer Körper erhalten. Er wies eine Dichte von über 95% der theoretischen Dichte auf (5,67 g/cm3). Der monokline Anteil betrug 20,5 %. Die chemische Analyse ergab weniger als 0,8 Mol-% Fremdelemente, ausgenommen Hafnium.