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In der Übergangszone Lot / Si3N,-Keramik sind drei Reaktionsschichten enthalten, die aufgrund
vorliegender Analogien bzw. Übereinstimmungen ebenfalls mit R1 bis R3 bezeichnet wurden (Bild
5). Die vierte Reaktionsschicht fehlt. Die Reaktionsschicht R1 ist identisch mit der intermetalli-
schen Phase des Metall-SiC-Systems. Die Reaktionsschicht R2 stellt ein Mischoxid MxO mit X =
2-5 und M = SisTisFe3sCo,Nie dar. Neben der Stöchiometrie des M-Anteils stimmt auch die
Gitterstruktur mit der Schicht R2 im Metall-SiC-System überein. Die keramikseitige Reaktions-
schicht R3 wurde als TiN mit kfz-Struktur identifiziert. Sie zeigt die gleichen morphologischen
Merkmale wie die TiC-Schicht im Vergleichssystem. Abweichend enthält die TiN-Schicht auch
Sauerstoff. Der O-Anteil ist in der zweiten Schichthälfte (globulare Kritallite) mit ca. 15At.-%
deutlich höher als in dem Schichtbereich mit bevorzugter Kristallitwachstumsrichtung (wenige At.-
%).
Bei Einsatz der Al‚O;-Keramik ist die Übergangszone nicht schichtförmig aufgebaut. Sie kann als
eine Mischung von Lotphasen und mindestens vier verschiedenen Reaktionsphasen mit Abmessun-
gen < 0,5 um beschrieben werden. Eine Reaktionsphase wurde mittels EDXS als Titanoxid mit
60 - 70At.-% O-Anteil identifiziert. Andere Reaktionsphasen enthalten neben O und Ti auch die
Elemente Fe, Co und Ni. Eine Phase wurde als Mischoxid MxO mit ca. 40At.-% O-Anteil,
M = TisFesCo‚Ni«4 und einer kfz-Gitterstruktur mit a = 1,11 nm charakterisiert.
Schlußfolgerungen
Die Untersuchungen am TEM ermöglichten im Vergleich zur Rasterelektronenmikroskopie einen
wesentlichen Informationszuwachs, der überwiegend zur Identifizierung der Reaktionsphasen
geführt hat. In Bild 5 sind sämtliche Aussagen zur Übergangszone Lot / Keramik in den drei
Metall-Keramik-Systemen zusammengefaßt. Gleichzeitig wurden die Aussagen der REM/EDXS-
Untersuchungen bestätigt und abgesichert. Es wird eingeschätzt, daß bei Fortsetzung der Arbeiten
die Kombination der erwähnten Verfahren unabdingbar ist.
Die Benetzung der Keramik mit dem Lot erfolgte bei den gegebenen Materialien und Fügebedin-
gungen wie erwartet infolge von chemischen Reaktionen an der Keramikoberfläche. Die Reakti-
onsphasenbildung ist komplex. Neben TiC, TiN bzw. Titanoxid wurden mehrere zusätzliche
Reaktionsphasen gebildet. Dabei ist auch der Einfluß der Elemente des metallischen Fügepartners
(Fe, Co, Ni) eindeutig. Diese werden durch das schmelzflüssige Lot gelöst, gelangen zum Reakti-
onsbereich an der Keramikoberfläche und tragen wesentlich zur Reaktionsphasenbildung bei. Je
nach Wahl des Keramikmaterials ist die Übergangszone verschieden aufgebaut (Bild 5). Jedoch
waren für den Einsatz der drei Keramiken auch Analogien und teilweise Übereinstimmungen
festzustellen. Dadurch könnte eine bessere Absicherung der Ergebnisse und deren Interpretation
erreicht werden. Für die siliziumhaltigen Keramiken ist der schichtförmige Aufbau der Übergangs-
zone typisch. In beiden Fällen wird die Reaktionsschicht R1 durch die gleiche intermetallische
Phase gebildet. Weiterhin zeigen die Schichten R2 und R3 jeweils die gleichen morphologischen
Merkmale. Ihre chemische Zusammensetzung ist aufgrund der Variierung des keramischen
Materials zum Teil unterschiedlich. Im Fall der Siz3N4-Keramik kommen dabei besonders die
Sinterzusätze YO; und Al‚O3 zum Tragen. Nur so konnte die Bildung der Schicht R2 als
Mischoxid und der Sauerstoffanteil in der TiN-Schicht (R3) erklärt werden. Dagegen sind für die
Schichten R2 beider Metall-Keramik-Systeme sowohl die Zusammensetzung des metallischen
Anteils als auch die Gitterstruktur übereinstimmend. Auch am Übergang zur Al,‚O;-Keramik wurde