Löttechnisches und metallurgisches Potenzial vernickelter AgCu-Basislote

Der stetig wachsende Konkurrenzdruck auf globalen Märkten sowie gesetzliche Regelungen, die zu steigenden Strompreisen führen, erfordern nachhaltige und energieeffiziente Wertschöpfungsketten, in denen nach Möglichkeit mehrere Bearbeitungsschritte zusammengelegt werden können. Im Bereich des Lötens kann dies durch das Zusammenlegen der Fügeaufgabe mit der Wärmebehandlung der Grundwerkstoffe innerhalb eines einstufigen Prozesses erfolgen. In diesem Zusammenhang bestand das Ziel des hier vorgestellten Forschungsvorhabens darin, das Potenzial von nickelbeschichteten AgCu-Hartloten für das Vakuumhartlöten von 1.2767-1.2767-Verbindungen im Prozesstemperaturbereich von 800 bis 900°C zu verifizieren, indem die Wärmebehandlung des Grundwerk-stoffs 1.2767 (X45NiCrMo4) in den Lötzyklus integriert wird. Dazu wurde die Lotfolie AgCu28,1Ni0,75 mittels des Arc-PVD-Verfahrens mit unterschiedlichen Schichtdicken beidseitig vernickelt und die Lötverbindungen in Bezug auf das resultierende Lötnahtgefüge und die Zugfestigkeit analysiert. Die Zugabe von Nickel (Ni) in Form von Beschichtungen führt durch Diffusionsvorgänge zu einem Auflegieren der Lotschmelze mit Ni und damit zu einer Steigerung der Benetzung und Verbindungsfestigkeit, ohne eine ungewünschte Anhebung der initialen Schmelztemperatur des ursprünglichen Lotes. So konnten für die Werkstoffpaarung 1.2767–1.2767 durch die Modifikation des AgCu28Ni0,75-Lotes mit einer 5,0 µm dicken Ni-Schicht Spitzenzugfestigkeiten erreicht werden, welche mit 1.020 MPa im selben Bereich der Festigkeiten liegen, welche mit dem palladiumhaltigen (Pd) Lot erzielt wurden (Rm = 1.084 MPa). Abschließend wurde durch die Übertragung auf ein Demonstratorbauteil, bei dem die Anbindung gut und die Kühlkanäle nach industriellen Standards dicht waren, die Eignung dieser modifizierten Lote nachgewiesen. Hier konnten wichtige Erkenntnisse über das Zusetzen der Kühlkanäle gewonnen werden.