Entwicklung neuer Nickellote für das Hochtemperaturlöten von Edelstählen im Schutzgasdurchlaufofen

Die löttechnische Verarbeitung von Edelstahlbauteilen erfolgt – vor allem bei
größeren Chargen – bevorzugt in kontinuierlichen Schutzgasdurchlauföfen mit
Nickelbasisloten. Da viele Durchlauföfen aber nur für Temperaturen bis 1100 °C
ausgelegt sind, können dafür derzeit nur Nickelbasislote verwendet werden, welche
mit Phosphor oder Bor legiert sind. Bor- und phosphorfreie Nickellote, wie z. B.
Ni 650 besitzen deutlich höhere Arbeitstemperaturen und werden in der Regel nur im
Vakuumofen verarbeitet. Durch die höheren Verarbeitungstemperaturen kann es
allerdings zu einer Grobkornbildung im Grundwerkstoff und damit zu verringerten
Festigkeiten der Lötverbindung kommen. Von Nachteil beim Löten mit bor- und
phosphorhaltigen Loten ist die Bildung überaus spröder, intermetallischer Phasen in
der Lötnaht, was sich nachteilig auf die Festigkeit der Verbindung auswirkt. Hinzu
kommt, dass mit diesen Loten gefügte Verbindungen auch verhältnismäßig geringe
Korrosionsbeständigkeiten besitzen.
Die Zielsetzung dieser Arbeit bestand somit in der Entwicklung bor- und
phosphorfreier Nickelbasislote mit einem Schmelzbereich unter 1100 °C. Die Lote
sollten sich prozesssicher im Schutzgasdurchlaufofen verarbeiten lassen und
gegenüber den konventionellen bor- und phosphorhaltigen Nickelbasisloten
(insbesondere dem borhaltigen Lot Ni 620) eine höhere Korrosionsbeständigkeit
sowie höhere Festigkeiten aufweisen. Die schmelzpunktsenkenden Elemente Bor
und Phosphor wurden bei der Lotentwicklung durch Kupfer und Mangan jeweils in
Kombination mit Silizium substituiert.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden insgesamt neun neue Lotlegierungen entwickelt,
welche einen Schmelzbereich unter 1100 °C besitzen und bezüglich ihres Fließ- und
Benetzungsverhaltens sowie Spaltfüllungsvermögens vergleichbar mit dem
borhaltigen Referenzlot Ni 620 sind. Im Gegensatz zum Referenzlot lassen sich alle
modifizierten Legierungen allerdings auch unter stickstoffhaltigen Atmosphären
verarbeiten, was eine wesentliche Verbesserung darstellt. Des Weiteren zeichnen
sich drei der modifizierten Lotlegierungen (C3, C4 sowie M2) gegenüber Ni 620
durch eine deutlich höhere Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit aus. Bezüglich
ihrer Festigkeiten liegen die mit den Loten C3 sowie C4 gefügten
Edelstahlverbindungen im Engspaltbereich auf demselben Niveau, wie mit Ni 620
gefertigte Verbindungen.