Vielseitige Einsetzbarkeit und hohe Leistungsfähigkeit bei Metall-Keramik-Verbindungen durch aktives Hartlöten

MorganBild1Mit dem Verfahren des aktiven Hartlötens (active brazed alloy process, ABA-Verfahren) ist es Morgan Advanced Materials gelungen, Metalle und Keramik auf einfache Weise miteinander zu verbinden. Durch die herkömmlichen Metallisierungs- und Lötverfahren lassen sich Metall-Keramik-Verbindungen nur mit hohen Kosten oder großem Aufwand herstellen. Das neue Verfahren bietet laut Morgan Advanced Materials somit für zahlreiche Anwendungen große Vorteile.Das ABA-Verfahren wird von der Medizintechnik bis hin zur Luftfahrt in den unterschiedlichsten Industriebereichen eingesetzt, hier allerdings bisher nur in ganz speziellen Anwendungen. Morgan ist jedoch davon überzeugt, dass sich das die Einsatzgebiete dieses Verfahrens aufgrund seiner Vielseitigkeit in Zukunft noch erweitern lassen. Dies gilt umso mehr, als Hybridbauteilen aus Metall und Keramik eine immer größere Bedeutung zukommt, da sie über nützliche Leistungsmerkmale beider Werkstoffe verfügen. Das ist nicht zuletzt bei Hochvolumenanwendungen von Vorteil.
Im Unterschied zu anderen Technologien können mit dem ABA-Verfahren auch Bauteile an schwer zugänglichen Stellen miteinander verbunden werden, so z. B. in Rohren. Bislang wurde in solchen Fällen immer eine vorhergehende Metallisierung oder ein herkömmliches Lötverfahren eingesetzt. Das neue Verfahren eröffnet somit ganz neue Möglichkeiten bei der Ausführung der Bauteile ebenso wie bei der Kombination der unterschiedlichen Werkstoffe.

Zu den Einsatzgebieten des neuen ABA-Verfahrens gehören die medizintechnische Ausrüstung für die Protonentherapie zur Krebsbehandlung sowie hochmoderne Platinen. Bei letzteren können die leitenden Streifen nun mit einer dünnen Lotschicht nach dem ABA-Verfahren aufgebracht werden. Auf ein kosten- und zeitintensives Verfahren zu physikalischen Dampfabscheidung (PVD) kann somit verzichtet werden.

Martin Davidson von Morgan erläutert: „Das ABA-Verfahren stellt eine höchst effiziente Möglichkeit dar, metallische und keramische Bauteile mechanisch fest und dicht miteinander zu verbinden. Bei vielen Anwendungen ist dieses Verfahren wesentlich schneller und kostengünstiger als die standardmäßige Metallisierung. Damit stellt sie vor allem bei Schichtkeramiken eine echte Alternative für Ingenieure dar. Aufgrund ihrer hohen Abschälfestigkeit bietet sich das ABA-Verfahren vor allem zur Erzeugung von Stumpfverbindungen an. Mit dem ABA-Verfahren hergestellte Verbindungen halten Temperaturen bis zu 650⁰C stand.

„Die Festigkeit der Verbindung hängt nicht nur von der Ausführung, sondern auch vom Siliziumgehalt der zu verlötenden Werkstoffe ab. Je geringer der Siliziumgehalt ist, desto fester ist die Verbindung. Dadurch können nicht nur Aluminiumoxidkeramiken mit einer Reinheit von 97-99,9%, sondern auch Zirkonium, Siliziumkarbid, Saphire und Metalle mit Metall verbunden werden.“

„Morgans Leistungsspektrum umfasst die gesamte Entwicklung, da sich aufgrund ihres unterschiedlichen Ausdehnungsverhaltens nicht alle Werkstoffe gleichermaßen miteinander verbinden lassen. Teile, die nach dem ABA-Verfahren hergestellt wurden, interagieren nicht mit anderen Werkstoffen. Dadurch erfüllen sie nicht nur alle Anforderungen an medizinische Implantate, sondern eignen sich generell für den Einsatz in rauen oder schwierigen Umgebungen – eine ganz zentrale Eigenschaft, die Ingenieuren bei Neuentwicklungen immer wieder zugutekommt.“

Beim ABA-Verfahren entstehen stoffschlüssige hartgelöteteVerbindungen, bei denen das Lot sich nicht auf der Keramikoberfläche ausbreitet. So kann die ursprüngliche Form des Werkstückes beibehalten werden. Selbst kleine Teile lassen sich nach dem neuen Verfahren erfolgreich miteinander verlöten.

MorganBild2Martin Davidson fasst zusammen: „Wir möchten Kunden aus allen Branchen ansprechen, die sichere und effiziente Möglichkeiten suchen, Metalle mit keramischen Werkstoffen zu verbinden. Unser Team von ausgewählten Ingenieuren verfügt über umfangreiche Erfahrung in der Werkstoffkunde und wird jeweils die effizientesten Lösungen für jede einzelne Anwendung finden.“

 

Weitere Informationen:
www.morganadvancedmaterials.com

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