Nickelreaktivlot / Oxidkeramik-Fügungen als elektrisch ... - JuSER
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61<br />
Vergleichsweise besser sind die kubisch teilstabilisierten (3YSZ, CTE 9,9 x 10 -6 K -1 [137]) und<br />
vollstabilisierten Zirkonoxidkeramiken (8YSZ, CTE 10,5 x 10 -6 K -1 [136]) bezüglich des<br />
Ausdehnungsverhaltens an das Nickellot angepasst. Sandwichfügungen mit diesen Keramiken<br />
liegen nach dem Fügen unversehrt vor. Allerdings kommt es besonders bei 8YSZ zu einer<br />
deutlichen Graufärbung der Keramiken sowie der Ausbildung von vergleichsweise sehr dicken<br />
Reaktionszonen im Übergangsbereich. Aufgrund dieser Beobachtung und der Vermutung eines<br />
Sauerstoffausbaus aus der Keramik wurden Versuchsproben für 400 h an Luft bei 800°C<br />
ausgelagert. Die Bildung einer deutlich erkennbaren Sprödzone im Übergangsbereich<br />
Lot / Keramik bestätigte die Vermutung. Bereits bei geringen extern eingebrachten Lasten<br />
kommt es in der Folge zum Bruch der Verbindung (Abb. 6-6).<br />
3YSZ<br />
250 µm<br />
Ni102+5TiH 2<br />
Cr Ti Zr O [Si]<br />
Cr Zr O [Si] [[Ti]]<br />
korrosionsbedingter Bruch<br />
O Cr Zr [Si] [[Ti]]<br />
3YSZ<br />
3YSZ<br />
Zr Ni Fe Cr O<br />
Ni Fe Cr Zr [O Si]<br />
Cr Zr Si O<br />
Cr Zr O [Si]<br />
(vorm<strong>als</strong> Ni102+5TiH 2)<br />
Cr 2B<br />
Crofer 22 APU<br />
10 µm<br />
Abb. 6-6: Die nach dem Fügeprozess unversehrt vorliegenden Verbindungen oxidieren wegen der hohen<br />
Sauerstoffleitfähigkeit durch die Keramik stark, was selbst bei Fügungen mit 3YSZ-Keramiken (Kerafol GmbH) nach<br />
400 h bei 800°C an Luft zum Versagen führt {Lötzyklus 3: 1070°C, 10 -4 mbar; Abbildungen: Lichtmikroskop (IK),<br />
REM-RE & EDX Darstellung: Reihenfolge entspricht ca. der relativen Intensität / deutliche Elementanteile, [geringe<br />
Elementanteile] & [[Elementspuren]]}.<br />
Von allen betrachteten Keramiken besitzen Magnesiumoxid und die mit CeramTec eigens für<br />
diese Arbeit entwickelte MgO-Mischkeramik das am besten an das Lotsystem angepasste<br />
thermische Ausdehnungsverhalten. Dies spiegelt sich zunächst darin wieder, dass alle<br />
Versuchsproben ohne merkliche Verformung oder Segmentationsrisse nach dem Fügeprozess<br />
vorliegen. Die Verbindungen sind reproduzierbar, fest und homogen und basieren auf dünnen<br />
Ti-Mg-O-Reaktionszonen (Abb. 6-7). Durch die Ausbildung einer überwiegend aus Chromoxiden<br />
bestehenden Passivierung liegen die Versuchsproben auch nach einem 400-stündigen<br />
Auslagerungsversuch ohne eine Veränderung der Grenzzone vor.
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