Ti-Impfen von Ni-Basisloten zur Steigerung der Präzision im Lötgut

• Ti inoculation of Ni based brazing alloys to increase the precision in the filler metal

Hebing, Julian; Bobzin, Kirsten (Thesis advisor); Reisgen, Uwe (Thesis advisor)

Düren : Shaker Verlag (2022)
Buch, Doktorarbeit

In: Schriftenreihe Oberflächentechnik 72
Seite(n)/Artikel-Nr.: VII, 149 Seiten, Seite A-R : Illustrationen, Diagramme

Dissertation, RWTH Aachen University, 2022

Kurzfassung

Nickelbasisloten sind weit verbreitet und werden auch in zukünftigen Technologien und Produkten einen bedeutenden Platz in der Fügetechnik einnehmen. Insbesondere bei Bauteilen, die im Betrieb einer hohen thermischen und/oder korrosiven Belastung ausgesetzt sind, finden diese Lote seit jeher Anwendung. Aufgrund der enthaltenen schmelzpunktsenkenden Metalloide wie Silizium, Phosphor und Bor kommt es hier im Lötprozess jedoch zur Ausbildung von harten und spröden Phasen bzw. Sprödphasenbändern in der Mitte der Lötnaht, was mit verschlechterten und unvorhersehbaren mechanischen Eigenschaften der Fügeverbindung einhergeht. Die gängigen Ansätze zur Vermeidung oder Auflösung dieser Sprödphasen basieren auf dem Konzentrationsausgleich bzw. der Verteilung der Metalloide im Lötspalt und im Grundwerkstoff durch Diffusionsprozesse. Derlei Ansätze sind geprägt von langen Haltezeiten, hohen Temperaturen und einem hohen technischen Aufwand zur Limitierung der Lötspaltbreite sowie der damit verbundenen Verkürzung der Diffusionswege. Der daraus resultierende hohe technische Aufwand, die langen Prozesszeiten, die hohen Löttemperaturen und der hohe Energiebedarf führen jedoch zu einer Einschränkung der Wirtschaftlichkeit dieser Lötprozesse ohne verlässliche Reproduzierbarkeit der Fügeverbund-eigenschaften. Im Rahmen dieser Arbeit wird die neue Methode des Impfens von Nickelbasisloten untersucht und weiterentwickelt. In dem Zusammenhang werden verschiedene Ti-geimpfte Lotpasten sowie amorphe Lotfolien aus den Lotlegierungen Ni 620, Ni 650 und Ni 660 hergestellt und anhand von industrietypischen Lötverbindungen aus Warmarbeitsstahl oder nichtrostendem Stahl getestet und charakterisiert. Die Impfung ermöglicht dabei die gezielte Bildung von Ti-haltigen Ausscheidungen innerhalb des Lötspalts, die die Mikrostruktur der Fügeverbindung verändern. Im Vergleich zu bestehenden Ansätzen werden dabei die Sprödphasen durch die Ausscheidungen kleiner und sie verteilen sich im Lötgut. Die Untersuchungen zeigen, dass dieser Ansatz gut geeignet ist, die mechanischen Eigenschaften von Nickelbasislötverbindungen bereits in kurzen Lötprozessen deutlich zu verbessern und insbesondere die Reproduzierbarkeit der Verbundeigenschaften zu erhöhen.

Einrichtungen

• Lehrstuhl für Oberflächentechnik im Maschinenbau [419010]