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22 Stand des Wissens
Lote. Sie bestehen aus einer kristallinen Phase als Füllstoff und einer Glasmatrix. Die
Glasmatrix dient in erster Linie zur Etablierung der Bindung zwischen den zu
fügenden Komponenten (gute Fließfähigkeit). Ausgehärtet können sie die
Spannungen auf den kristallinen Feststoff übertragen sowie die kristalline Phase vor
den Umgebungseinflüssen zu schützen. Im Gegensatz dazu hat die kristalline Phase
die Funktion, den Ausdehnungskoeffizient des Verbundes und ihr Kristallisationsverhalten
zu steuern.
Komposite sind inhomogene Werkstoffe mit meist anisotropen Eigenschaften. Für die
Auslegung und Entwicklung von glaskeramischen Kompositen ist in den meisten
Fällen eine makroskopische Betrachtung ausreichend. Der Werkstoff wird dabei als
homogen betrachtet. Der Einfluss der Wärmebehandlung bei Glaskomposit-Loten ist
genauso wie bei den glaskeramischen Loten zu betrachten. Ein wichtiger
Unterschied besteht aber darin, dass die Kristallisation durch die kristalline Phase
schneller hervorgerufen wird und somit auch die gewünschten Eigenschaften
schneller eingestellt werden können. Dieses Verhalten kommt auch den zunehmend
bevorzugten automatisierten Fügeverfahren entgegen.
2.2.2. Metallische Lote, Pressdichtungen und alternative Dichtungsvarianten
Als weitere Option und/oder zur Ergänzung der im Abschnitt 2.2. dargestellten
Lotmaterialien für Hochtemperatur-Werkstoffe kommen bislang nur noch metallische
Lote (metallische Hochtemperaturlegierungen) und Pressdichtungen (Glimmer und
keramische Faserwerkstoffe) in Frage.
Metallische Lote/Legierung
Metallische Lote stellen eine weitere Option als Lotmaterials beim Fügen dar. Sie
finden bereits ihre Anwendung bei artgleichen Verbindungen wie Metall/Metall. Auch
in der Elektronikbranche werden sie als Standardmethode für die Verbindung von
keramischen Bauteilen entwickelt. Hier handelt es sich um Nickel- und Silber-Basis
Lotmaterialien.
Allgemein ist wie bei allen Lotprozessen bei beiden Metall-Basissystem eine
ausreichende Benetzung der Fügepartner zu gewährleisten. Sie sind bedingt
geeignet aufgrund der hohen Verarbeitungstemperatur unter Schutzgasatmosphäre,
der Interdiffusion (Ni-Diffusion) und vor allem dem thermisch bedingten Verzug beim
Löten. Zur Verbindung keramischer und metallischer Bauteile, wie bei der SOFC,
müssen die Lote entweder Aktivelemente oder Oxide enthalten, welche mit einem
duktilen Metall ein Eutektikum aufweisen können (z.B. System Ag-CuO) [Kuh 2009].
Diese scheinen also nur einsetzbar zu sein, wenn entweder unempfindliche
Kathodenmaterialen zur Verfügung stehen oder das Aufbringen und Sintern der