Für die europäisch-japanische Weltraummission BepiColombo zum Planeten Merkur (Start 2014) wurde eine beheizbare Metall-Keramik-Struktur für ein Massenspektrometer entwickelt. Diese Konstruktion ermöglicht eine effektivere Ionisation von energetischen Neutralteilchen mittels beschichteten Umwandlungsplatten. Aus Gewichts- und Funktionsgründen mussten dünne, unterschiedliche Werkstoffe mit hoher Zuverlässigkeit verbunden werden. Die beheizbare Struktur (bestehend aus Titan und Aluminiumoxidkeramik) wurde mit eutektischem Gold-Germanium Lot im Vakuumofen gefügt. Das Lot wurde aufgrund des niedrigen Schmelzpunkts und seiner relativ hohen mechanischen Festigkeit ausgewählt. Direktlötung von beschichteten Oberflächen mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten würde zu hohen mechanischen Spannungen führen, die wegen den periodisch auftretenden Heizzyklen, den Verbund nachhaltig schwächen könnten. Die Titanhalterung wurde mit Ni/Au beschichtet, während für die Keramikheizer ein CrNi/TiW/Au Schichtaufbau verwendet wurde. Nebst den Grenzflächenreaktionen während des Lötprozesses wurden die mechanischen Festigkeiten, sowie das Langzeitverhalten des Metall-Keramik Verbundes untersucht. Die Verbunde wiesen Scherfestigkeiten von bis zu 100 MPa auf.
Fügen einer beheizbaren Metall-Keramik-Struktur mit eutektischem Au-Ge-Lot
Joining of a heated metal-ceramic structure with an eutectic brazing solder
2010
5 Seiten, 11 Bilder, 3 Tabellen, 8 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
Keramik-Metall-Verbindung , Goldlegierung , Germaniumlegierung , Aluminiumoxid , Titan , Heizelement , Raumfahrttechnik , Vakuumverfahren , Temperaturwechselbeanspruchung , Wärmeausdehnungskoeffizient , metallischer Überzug , Mehrfachbeschichtung , Scherfestigkeit , Grenzflächenreaktion , Langzeitverhalten , Vakuumhartlöten
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