Löten von Keramik-Metall-Verbunden mit Reaktivloten an Luft und deren Alterungsverhalten bei hohen Temperaturen

Dichtungen für Festoxidbrennstoffzellen können mit silberbasierten Reaktivloten durch einen Lötprozess an Luft sowohl im Ofen als auch mittels induktiver Erwärmung hergestellt werden. Diese Arbeit zeigt einerseits die Anwendungsgrenzen silberbasierter Reaktivlote bei hohen Temperaturen (850 °C) auf und stellt andererseits das Potenzial dieser Lotfamilie hinsichtlich neuer und kostengünstiger Fügetechnologien für Keramik-Metall-Verbunde dar.

Festoxidbrennstoffzellen arbeiten bei hohen Temperaturen (bis zu 850 °C) und erfordern mechanisch stabile, langzeitbeständige Dichtungen von Komponenten aus Keramik und Metall. Diese Dichtungen können mit silberbasierten Loten durch einen Lötprozess an Luft sowohl im Ofen als auch mittels induktiver Erwärmung realisiert werden. Der erste Teil dieser Arbeit zeigt, dass mit beiden Lötverfahren gasdichte Keramik-Metall-Verbunde mit Biegefestigkeiten von bis zu 200 MPa herstellbar sind. Im zweiten Teil der Arbeit werden Degradationsprozesse der Verbunde bei 850 °C an Luft untersucht. Beobachtet werden Verringerungen der Biegefestigkeit aufgrund des Wachstums der Reaktions-schicht im Lötgefüge infolge der Diffusion von Chrom und Mangan sowie durch Verdampfung von Silber aus der Lötnaht. Es konnte gezeigt werden, dass die gealterten Verbunde auch nach 800 Stunden bei 850 °C hohe Dichtheiten und Festigkeiten bis 60 MPa aufweisen. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen einerseits die Anwendungsgrenzen silberbasierter Reaktivlote bei hohen Temperaturen auf und stellen andererseits das Potenzial dieser Lotfamilie hinsichtlich neuer und kostengünstiger Fügetechnologien für Keramik-Metall-Verbunde dar.