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Seite 8 des Schlussberichts zu IGF-Vorhaben 20611 N Versuchsparameter .................................................................................................................. 36 Verwendete Anlagen ................................................................................................................ 39 Beschichtungsanlage ............................................................................................................ 39 Lötofen ................................................................................................................................. 40 Zugversuch ........................................................................................................................... 41 Lichtmikroskopie ................................................................................................................... 42 Rasterelektronenmikroskopie ................................................................................................ 43 Ultraschall-Mikroskopie ......................................................................................................... 45 Ergebnisse und Auswertung ..................................................................................................... 47 Ergebnisse: AP1 – Herstellung und Charakterisierung vernickelter AgCu-Lotfolien .............. 47 Ergebnisse: AP2 – Benetzungs- und Fließverhalten [Teilziel A + Teilziel B] .......................... 48 a. Benetzung des Stahles 1.2767 ................................................................................... 48 b. Benetzung des Stahles 1.4307 ................................................................................... 54 c. Benetzung von Titan Grade 2 ..................................................................................... 58 Ergebnisse: AP3 – Vakuumlötversuche und Analyse des Lötnahtgefüges [Teilziel A + Teilziel B] .......................................................................................................................................... 63 a. Mikrostrukturanalyse des Lötverbunds 1.2767-1.2767 ............................................... 63 b. Mikrostrukturanalyse des Lötverbunds Titan Grade 2-1.4307 ..................................... 65 Ergebnisse: AP4 – Zugfestigkeit und Bruchverhalten [Teilziel A + Teilziel B] ........................ 67 a. Ergebnisse des Lötverbunds 1.2767-1.2767 .............................................................. 68 b. Ergebnisse des Lötverbunds 1.2767-1.2767 .............................................................. 73 Ergebnisse: AP 5 – Ergebnistransfer & Optimierung [Teilziele A+B] ..................................... 78 Ergebnisse: AP6 – Korrosionsanalyse [Teilziel A] ................................................................. 78 Ergebnisse: AP 5 – Ergebnistransfer & Optimierung [Teilziele A+B] und AP7 – Ergebnistransfer Demonstrator [Teilziele A+B] ..................................................................... 80 Notwendigkeit und Angemessenheit der geleisteten Arbeit ...................................................... 88 Sachgerechte Verwendung der finanziellen Mittel .................................................................... 89 Durchgeführter Plan zum Ergebnistransfer in die Wirtschaft ..................................................... 90 Geplante spezifische Transfermaßnahmen während der Laufzeit des Forschungsvorhabens .. 90 Geplante spezifische Transfermaßnahmen nach der Laufzeit des Forschungsvorhabens ........ 92 Literaturverzeichnis .................................................................................................................. 94 Abbildungsverzeichnis .............................................................................................................. 98 Tabellenverzeichnis ................................................................................................................ 102
Seite 9 des Schlussberichts zu IGF-Vorhaben 20611 N Forschungsthema Untersuchung zum löttechnischen und metallurgischen Potential galvanisch vernickelter AgCu- Basislote für das Hartlöten Wirtschaftliche Relevanz für KMU Wissenschaftlich-technische und wirtschaftliche Problemstellung Die Einhaltung werkstoffspezifischer Wärmebehandlungsvorgaben ist eine zentrale Aufgabe der Löttechnologie. Die prozesssichere Erzielung hochfester und korrosionsbeständiger Fügeverbunde erfordert beim Hartlöten ein tiefgreifendes, werkstofftechnologisches Verständnis des Lot-/Grundwerkstoffsystems. Durch die individuellen Wärmebehandlungsvorgaben der Grundwerkstoffe werden die Prozessparameter beim Hartlöten stark eingeschränkt, sodass beispielsweise bei einer kombinierten Löt-/Wärmebehandlung von Werkzeugstählen die Austenitisierungstemperaturen und die Haltezeit eingehalten werden müssen. Darüber hinaus kann es vorkommen, dass bestimmte Prozessgrenzen nicht überschritten werden dürfen, um spannungsinduzierten Verzug, unzulässiges Kornwachstum oder eine übermäßige Wechselwirkung zwischen dem Lot und dem Grundwerkstoff zu vermeiden. Dadurch wird zwangsläufig der Anspruch an möglichst niedrige, bzw. an die jeweiligen Wärmebehandlungsvorgaben der Grundwerkstoffe angepasste, Prozesstemperaturen für die Lotsysteme verdeutlicht. In dem vorliegenden Forschungsvorhaben wird der Prozesstemperaturbereich von 800-900 °C adressiert, in welchem vornehmlich AgCu-Basislote Anwendung finden. Dem Anwender steht hier jedoch nur eine begrenzte Anzahl von Lotlegierungen zur Auswahl, sodass mitunter Abweichungen von den idealen Wärmebehandlungsvorgaben der Grundwerkstoffe erforderlich werden, um ein hinreichendes Benetzungs- und Fließverhalten des Lotes zu gewährleisten. Insbesondere für AgCu-Basislote kann es bei geringen Prozesstemperaturen zu einer unzureichenden Benetzung kommen (z.B. für höherlegierte CrNi- Stähle). Kommerziell verfügbare AgCu-Basis-Lote ermöglichen in der Regel eine verbesserte Benetzung durch höhere Cu-, Mn-, Ni-oder Pd-Anteile in der Lotlegierung, wodurch jedoch das Schmelzintervall signifikant vergrößert wird und Lotseigerungen begünstigt werden [DAV94]. Als Beispiel dient der Vergleich der naheutektischen Lotlegierung AgCu28,1Ni0,75 (T S/ L: 780-795 °C, Δ=15 K) mit der Lotlegierung AgCu42Ni2 (T S/ L: 770-895 °C, Δ=125 K). Während Mn-haltige Lote aufgrund des hohen Dampfdruckes für Vakuumlötungen nur bedingt einsetzbar sind, ist insbesondere der positive Einfluss höherer Pd-Anteile im Lot auf die Benetzungsfähigkeit bekannt. Aus wirtschaftlicher Sicht und Gründen der Ressourceneffizienz von Edelmetallrohstoffen ist dieser Lösungsansatz langfristig nicht zufriedenstellend (Rohstoffpreis Pd: ca. 56.000 €/kg). Nichtsdestotrotz erhöhen zunehmende Pd-Anteile im Lot üblicherweise auch die Festigkeit sowie die Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit, wobei diese Eigenschaften mit nicht palladiumhaltigen AgCu-Lotsystemen kaum zu erzielen sind. Neben
Seite 1: 2022 Abschlussbericht DVS-Forschung
Seite 4 und 5: Bibliografische Information der Deu
Seite 8 und 9: Seite 10 des Schlussberichts zu IGF

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