DE102006047070A1 - Verfahren zum stoffschlüssigen Fügen von zwei metallischen Bauteilen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum stoffschlüssigen Fügen von zwei metallischen Bauteilen (11a und 11b). Hierzu wird auf korrespondierenden Fügeflächen (12a, 12b) ein Fügehilfsstoff (19) aufgetragen, der erfindungsgemäß aus Vorstufen für eine Keramik besteht. Nach dem Fügen der Bauteile wird eine Wärmebehandlung vorgenommen, die die Vorstufen der Keramik in eine Zwischenschicht verwandelt, welche auf beiden Fügeflächen (12a, 12b) fest haftet und so einen vergleichsweise stabilen Bauteilverbund, insbesondere auch zwischen verschiedenartigen Metallen ergibt. Vorteilhaft können weiterhin andere Zusatzstoffe in Form von Partikeln in den Fügehilfsstoff (19) eingebracht werden, die eine Anpassung an das Anforderungsprofil ermöglichen.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum stoffschlüssigen Fügen von zwei metallischen Bauteilen unter Verwendung eines Fügehilfsstoffes, der vor dem Fügen der Bauteile auf die Fügefläche von zumindest einem der Bauteile aufgetragen wird.
• Ein Fügeverfahren der eingangs angegebenen Art ist beispielsweise aus dem Abstrakt zur JP 08282399 A bekannt. Gemäß diesem Verfahren wird eine Klebeverbindung zwischen zwei metallischen Blechteilen hergestellt, wobei diese unter Ausbildung von Fügeflächen einen Überlappungsbereich aufweisen. Auf diesen Überlappungsbereich wird der Klebstoff aufgetragen, bevor die beiden Blechteile gefügt werden.
• Bei der Auslegung von Klebeverbindungen ist zu beachten, dass diese die Festigkeit der metallischen Fügepartner nicht erreicht und daher durch Vorsehen eines genügend großen Überlappungsbereiches eine für den konstruktiven Anwendungsfall ausreichende Tragfähigkeit erlangt. Als alternatives stoffschlüssiges Fügeverfahren könnte beispielsweise eine Schweiß- oder Lötverbindung zwischen den metallischen Bauteilen ausgebildet werden. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass nicht alle Metalle bzw. Metallpaarungen miteinander verschweißbar oder verlötbar sind.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein stoffschlüssiges Fügeverfahren für zwei metallische Bauteile anzugeben, welches bei einer vergleichsweise hohen Festigkeit der Fügeverbindung für eine vergleichsweise große Anzahl von Metallpaarungen verwendbar ist.
• Diese Aufgabe wird mit dem eingangs beschriebenen Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass als Fügehilfsstoff Vorstufen für eine Keramik zum Einsatz kommen und die Bauteile nach dem Fügen einer Wärmebehandlung ausgesetzt werden, bis die Vorstufen unter Ausbildung einer die Bauteile verbindenden Zwischenschicht chemisch zu einer die Keramik bildenden Metallverbindung umgewandelt wurden. Die Verwendung eines keramischen Fügehilfsstoffes hat den Vorteil, dass einerseits keramische Werkstoffe eine mit metallischen Werkstoffen vergleichbare oder sogar eine höhere Festigkeit aufweisen, sodass eine Fügeverbindung im Bereich des Fügehilfsstoffes keine Schwachstelle im Bauteilverbund darstellt. Außerdem lässt sich vorteilhaft zwischen den meisten keramischen und metallischen Werkstoffen an einer zwischen diesen ausgebildeten Grenzfläche eine hervorragende Haftung erzeugen, sodass ein Versagen einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen zwei metallischen Bauteilen und einem keramischen Fügehilfsstoff auch nicht an den durch die stoffschlüssige Verbindung ausgebildeten Grenzflächen zu erwarten ist. Somit führt vorteilhaft einerseits die hohe Festigkeit des keramischen Fügehilfsstoffes und andererseits die feste Verbindung des keramischen Fügehilfsstoffes mit den metallischen Grenzflächen der angrenzenden Bauteile zu einer vergleichsweise hohen Belastbarkeit der hergestellten stoffschlüssigen Fügeverbindung, die sogar die Festigkeit von Schweißverbindungen erreichen kann.
• Um die erläuterten Vorteile der keramischen Fügeverbindung, d. h. eine hohe Festigkeit des umgewandelten Fügehilfsstoffes bzw. dessen gute Haftung an den metallischen Grenzflächen der Bauteile, zu erreichen, muss erfindungsgemäß die Keramik aus Vorstufen erzeugt werden, die vor einer chemischen Umwandlung zur eigentlichen Keramik auf mindestens eine Fügefläche der beiden Bauteile aufgebracht werden muss. Besonders vorteilhaft ist die Aufbringung des Fügehilfsstoffes auf beide korrenspondierenden Fügeflächen der zu fügenden Bauteile. Hierbei kann vorteilhaft für die auf die korrespondierenden Fügeflächen aufzutragenden Fügehilfsstoffe eine jeweils unterschiedliche Zusammensetzung gewählt werden, die beispielsweise einen mehrschichtigen Aufbau der auszubildenen Fügeverbindung erlauben. Die chemische Umwandlung der Vorstufen für die Keramik zur keramischen Zwischenschicht zwischen den zu verbindenden Bauteilen erzeugt weiterhin vorteilhaft eine besonders dichte Keramik, die im Vergleich zu gesinterten Keramiken eine höhere Festigkeit aufweist. Außerdem kann die Haftung der zu erzeugenden keramischen Zwischenschicht aus dem Fügehilfsstoff dadurch verbessert werden, dass der Fügehilfsstoff im Stadium keramischer Vorstufen auf die Fügeflächen der Bauteile aufgetragen werden.
• Das Verfahren des Auftragens von keramischen Vorstufen auf metallische Bauteile zwecks Ausbildung keramischer Schichten auf diesen Bauteilen ist an sich bekannt, und wird beispielsweise in der US 2002/0086111 A1 , der WO 2004/013378 A1 , der US 2002/0041928 A1 , der WO 03/021004 A1 und der WO 2004/104261 A1 beschrieben. Die in diesen Dokumenten beschriebenen Verfahren beschäftigen sich allerdings nur mit der Herstellung von keramischen Beschichtungen auf Bauteilen, wobei zur Schichterzeugung keramische Vorstufen der zu erzeugenden Keramiken verwendet werden, die nach einem Aufbringen durch eine Wärmebehandlung zu der auszubildenden Keramik umgewandelt werden. Dass die an sich bekannten Vorstufen für Keramiken auch als Fügehilfsstoff für eine stoffschlüssige Verbindung metallischer Bauteile Verwendung finden können, ist allerdings in den genannten Dokumenten nicht erwähnt. Diese Verwendung setzt die für die Erfindung wesentliche und überraschende Erkenntnis voraus, dass die aus den Vorstufen hergestellten Schichten nicht nur eine hohe Festigkeit aufweisen, sondern in der Verwendung als Zwischenschicht zwischen den Fügeflächen zweier zu fügenden metallischen Bauteile auch eine derart gute Haftung an den Fügeflächen erreichen, dass die Festigkeit der Zwischenschicht auf Grund der Übertragbarkeit von auf die verbundenen Bauteile ausgeübten Belastungen in die Zwischenschicht auch ausgenutzt werden kann.
• Die Vorstufen für die Keramik, die häufig auch als Precursor bezeichnet werden, beinhalten die Stoffe, aus denen sich der keramische Werkstoff der auszubildenden Zwischenschicht zusammensetzt und weisen weiterhin Bestandteile auf, die im Rahmen der bei der Wärmebehandlung des Fügehilfsstoffes ablaufenden chemischen Umwandlung zu einer Vernetzung des keramischen Werkstoffes führen. Beispiele für keramische Vorstufen lassen sich den aufgeführten Dokumenten aus dem Stand der Technik entnehmen und müssen in Abhängigkeit von den zu verbindenden metallischen Bauteilen ausgewählt werden.
• Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zu bildende Keramik aus einem Oxid und/oder einem Nitrid und/oder einem Oxinitrid besteht. Durch die Bildung von Oxiden, Nitriden oder Oxinitriden lassen sich vorteilhaft besonders belastbare Zwischenschichten erzeugen. Die Vorstufen solcher Keramiken müssen die Elemente N bzw. O zur Ausbildung der oxidischen, nitridischen oder oxinitridischen Keramik zur Verfügung stellen.
• Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zumindest ein Metall in der zu bildenden Metallverbindung in zumindest einem der Bauteile enthalten ist, wobei die Metallverbindung die Keramik der Zwischenschicht bildet. Dadurch, dass Vorstufen verwendet werden, die das Metall enthalten, welches auch in zumindest einem der zu verbindenden Bauteile vorkommt, wird eine Ähnlichkeit der jeweiligen Schichtzusammensetzung zwischen Bauteil und Zwischenschicht erreicht. Hierdurch können vorteilhaft ungewünschte Diffusionsprozesse zwischen der Schicht und dem metallischen Bauteil verringert werden. Außerdem ist es möglich, dass in der Zwischenschicht beispielsweise metallische Komponenten verbleiben, die den Übergang zwischen der Zwischenschicht und dem Bauteil nicht abrupt verlaufen lassen, sondern eine Übergangszone schaffen. Diese verbessert die Haftung zwischen der Zwischenschicht und dem angrenzenden Bauteil vorteilhaft.
• Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung werden als Vorstufen für die Keramik ein Metallcarboxylat oder ein Gemisch aus verschiedenen Metallcarboxylaten verwendet. Metallcarboxylate eigenen sich vorteilhaft zur Ausbildung oxidischer Keramiken als Zwischenschicht. Vorteilhaft ist es, die Vorstufen für die Keramik in einem Lösungsmittel zu lösen, um das Auftragen der Vorstufen auf die Fügeflächen zu erleichtern und die Haftung der auszubildenden Schichten zu verbessern. Als mögliche Lösungsmittel für Carboxylate kommen beisopielsweise 2-Ethylhexansäure, Essigsäure, Propionsäure, Hexansäure oder Lävulinsäure oder Gemische aus den genannten oder anderen Karbonsäuren in Frage. Außerdem können die Karbonsäuren weiterhin auch Alkyl-, Alkenyl- oder Alkinylgruppen aufweisen, die als Substituenten eines Wasserstoffatomes an die Kohlenstoffkette der Säure angebunden sind. Das Aufbringen der so erhaltenen Lösung kann beispielsweise mittels Sprühen, Streichen, Rollen, Rakeln oder auch Tauchen erfolgen.
• Eine andere besondere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass als Vorstufen für die Keramik eine Hydrazinverbindung, insbesondere Hydrazin, Monomethylhydrazin oder Dimethylhydra zin oder ein Gemisch aus verschiedenen Hydrazinverbindungen, den genannten oder anderen, verwendet werden. Weitere Hydrazinverbindungen zur Herstellung von Vorstufen für die Keramik sind beispielsweise der bereits erwähnten US 2002/0086111 A1 zu entnehmen. Mit Hydrazinverbindungen lassen sich vorzugsweise nitridische Keramiken, bestehend aus Metallnitriden, erzeugen. Als Lösungsmittel für Hydrazinverbindungen kommen insbesondere Wasser und/oder Alkohole wie z. B. Ethanol in Frage.
• Selbstverständlich können Vorstufen für nitridische Keramiken wie z. B. Hydrazin auch mit Vorstufen für oxidische Keramiken, wie z. B. Metallcarboxylaten, gemischt werden. In diesem Fall ist auch das Lösungsmittel entsprechend durch eine geeignete Mischung aus den genannten Substanzen zu modifizieren, sodass eine Lösung sowohl der Hydrazine als auch der Metallcarboxylate möglich wird. Durch die chemische Unmwandlung der Vorstufen zu einer Keramik können sowohl Gemische aus Oxiden und Nitriden als auch Oxinitride entstehen.
• Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass mit dem Fügen der Bauteile nach Aufbringen der Vorstufen für die Keramik gewartet wird, bis ein vorgegebener Teil des Lösungsmittels verdampft ist. Dabei kann auch vorgegeben sein, dass das Lösungsmittel vollständig oder zumindest fast vollständig verdampft ist. Hierbei wird dem Umstand Rechnung getragen, dass durch Fügen der Bauteile die zur Verdampfung der Lösungsmittel zur Verfügung stehende Oberfläche fast vollständig durch die Fügeflächen der Bauteile abgedeckt wird, sodass ein Verdampfen des Lösungsmittels nach dem Fügen kaum noch stattfinden kann. Soll eine chemische Umwandlung des Fügehilfsstoffes daher bei einer bestimmten Konzentration von Lösungsmitteln in dem Fügehilfsstoff erfolgen, die nicht der Konzentration beim Aufbringen des Fügehilfsstoffes auf die Fügeflächen entspricht, so muss die Einstellung der Konzentration durch eine geeignete Verdampfung des Lösungsmittels vor dem Fügen der Bauteile stattfinden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Verdampfen des Lösungsmittels durch eine Erwärmung der mit dem Fügehilfsstoff beschichteten Bauteile unterstützt wird. Hierdurch kann die Zeit, die zur Verdampfung eines definierten Teils des Lösungsmittels erforderlich ist, verkürzt werden. Außerdem wird durch eine Erwärmung der Bauteile auf eine vorgegebene Temperatur ein Parameter für den Verdampfungsvorgang geschaffen, der vorteilhaft eine Steuerung des Prozesses zulässt.
• Weiterhin ist es vorteilhaft möglich, dem Fügehilfsstoff mindestens einen Zusatzstoff, insbesondere ein Metall, einen keramischen Stoff wie Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Titanoxid, hexagonales oder kubisches Bornitrid oder Siliziumdioxid oder auch einen Farbstoff zuzusetzen. Der Fügehilfsstoff weist die Form von Partikeln auf. Hierdurch können die Eigenschaften des Fügehilfsstoffes bei der Verarbeitung oder die Eigenschaften der zu erzeugenden Schicht gezielt beeinflusst werden. Metalle wie Y, Re, Th, Nb, Ta, V oder Tc wirken sich beispielsweise als Stabilisatoren der Zusammensetzung der auszubildenden Zwischenschicht aus. Alternativ können als Metalle auch Al, Cu, Cr, Fe, Co, Pt, Pd, Ag, Au, Ti oder Ni zugesetzt werden. Hierdurch lässt sich beispielsweise die Stellung des Schichtmaterials der Zwischenschicht in der Spannungsreihe der Elemente verschieben, sodass eine Anpassung des elektrochemischen Verhaltens der Zwischenschicht an die Werkstoffe der zu fügenden Bauteile erfolgen kann.
• Vorteilhaft ist es, wenn die Partikel als Nanopartikel zugesetzt werden. Unter Nanopartikeln sind Partikel zu verstehen, deren mittlerer Durchmesser weniger als 100 nm beträgt. Die Verwendung von Nanopartikeln ist daher besonders vorteilhaft, da die eingebrachten Partikel das Gefüge der ausgebildeten Keramik der Zwischenschicht weniger stark beeinflussen als beispielsweise Mikropartikel. Außerdem weisen Nanopartikel eine verhältnismäßig große spezifische Oberfläche auf, sodass Effekte, die sich auf Grund der Oberfläche des zugegebenen Stoffes entwickeln, mit vergleichsweise geringen Partikelkonzentrationen erreichbar sind.
• Um die Qualität der auszubildenden Zwischenschicht zu verbessern, können gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Bauteile an den Fügeflächen zusammengepresst werden, während die Vorstufen der Keramik im Rahmen der Wärmebehandlung umgewandelt werden. Der höhere Druck führt insbesondere zur Vermeidung von Fehlstellen an den Grenzflächen zwischen den Fügeflächen und dem Fügehilfsstoff, wodurch die Belastbarkeit der Fügeverbindung verbessert wird.
• Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen werden, dass auf die Fügeflächen beider Bauteile der Fügehilfsstoff aufgetragen wird. Hierdurch kann vorteilhaft erreicht werden, dass die Haftung des jeweils auf die Fügeflächen aufgebrachten Fügehilfsstoffes unter Zuhilfenahme der Lösungsmittel im Fügehilfsstoff optimiert wird. Bei dem Fügevorgang und der anschließenden Wärmebehandlung zur Erzeugung der keramischen Zwischenschicht werden dann die beiden Grenzflächen des jeweils auf die Fügeflächen aufgebrachten Fügehilfsstoffes aufeinander gebracht, wobei durch die chemische Umwandlung der keramischen Vorstufen zwischen den beiden Schichten aus Fügehilfsstoff eine innige Verbindung entsteht. Weiterhin kann besonders vorteilhaft auf jede Fügefläche ein Fügehilfsstoff anderer Zusammensetzung aufgetragen werden. Die Zusammensetzung kann insbesondere hinsichtlich der Zusatzstoffe modifiziert werden, wodurch beispielsweise für jeden Fügehilfsstoff eine optimale Anpassung an das Material des jeweils benach barten Bauteils erfolgen kann. Hierdurch lässt sich die Haftung der Zwischenschicht an den jeweils angrenzenden Bauteilen vorteilhaft weiter optimieren.
• Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. Gleiche oder sich entsprechende Zeichnungselemente sind in den einzelnen Figuren mit jeweils den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nur insoweit mehrfach erläutert, wie sich Unterschiede zwischen den einzelnen Figuren ergeben. Es zeigen
• 1 bis 4 ausgewählte Schritte eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens und
• 5 einen Ausschnitt durch einen Bauteilverbund gemäß 4 als Ausschnitt V.
• Gemäß 1 ist ein erster Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Zu erkennen sind zwei Bauteile 11a, 11b mit zugehörigen Fügeflächen 12a, 12b, wobei die Bauteile 11a, 11b über die Fügeflächen 12a, 12b miteinander verbunden werden sollen. Zu diesem Zweck wird mit einer Düse 13 ein Fügehilfsstoff 14 auf die Fügefläche 12a des Bauteils 11a aufgetragen. Dieser bildet eine Schicht auf der Fügefläche 12a.
• Gemäß 2 ist ein optionaler Verfahrensschritt dargestellt, bei dem zusätzlich zum Bauteil 11a auch das Bauteil 11b auf der Fügefläche 12b mit dem Fügehilfsstoff 14 beschichtet wird. Hierbei kommt ebenfalls die Düse 13 zum Einsatz. Der Fügehilfsstoff 14 auf der Fügefläche 12b kann dieselbe Zusammensetzung aufweisen wie der Fügehilfsstoff 14 auf der Fügefläche 12a. Alternativ ist es auch möglich, die Zusammensetzung der Fügehilfsstoffe 14 auf den Fügeflächen 12a und 12b zu variieren. Besteht das Bauteil 11a beispielsweise aus Aluminium, so könnten dem Fügehilfsstoff 14 auf der Fügefläche 12a Partikel aus reinem Aluminium zugesetzt werden. Weiterhin könnte mit Hilfe von Aluminiumcarboxylat eine oxidische Aluminiumkeramik erzeugt werden, wobei im Randbereich zur Fügefläche 12a elementare Aluminiumpartikel zu einem Übergang zum Bauteil 11a entstehen ließen.
• Das Bauteil 11b mit seiner Schicht aus Fügehilfsstoff 14 könnte identisch zum Bauteil 11a aufgebaut sein. Das Bauteil 11b könnte jedoch auch aus einem anderen Metall, beispielsweise Eisen, bestehen, wobei als metallische Partikel anstelle von Aluminium Eisen in den Fügehilfsstoff 14 gegeben würde.
• Der Schritt gemäß 3 ist ebenfalls optional. Die aufgebrachte Schicht aus Fügehilfsstoff 14 auf der Fügefläche 12a wird mittels eines Heizstrahlers 15 erwärmt, wobei der Fügehilfsstoff 14 hierdurch auf eine definierte Temperatur gebracht wird. Hierdurch wird eine Verdampfung des Lösungsmittels in dem Fügehilfsstoff 14 erreicht, welches auf eine vorgegebene Konzentration im Fügehilfsstoff herabgesetzt wird. Die Wärmebehandlung wird bei Erreichen der geforderten Konzentration an Lösungsmittel in dem Fügehilfsstoff 14 beendet. In gleicher Weise wie das Bauteil 11a kann entsprechend 3 auch das Bauteil 11b einer Wärmebehandlung zum Verdampfen von Lösungsmittel unterzogen werden, wenn dieses gemäß 2 ebenfalls mit einem Fügehilfsstoff versehen wurde.
• 4 zeigt die abschließende Wärmebehandlung, die sich optional jeweils an den Verfahrensschritt gemäß 1, gemäß 2 oder gemäß 3 anschließen kann. Zur Herstellung der Fügeverbindung werden die Bauteile 11a, 11b mit ihren Fügeflächen 12a, 12b aufeinander gelegt und mittels einer Druckkraft 16 aufeinander gepresst. Der so vormontierte Bau teilverbund 11a, 11b wird in einen Ofen 17 eingesetzt, dessen Inneres mit einer Wärmequelle 18 auf eine definierte Temperatur gebracht wird. Nach einer von den Eigenschaften des Fügehilfsstoffes 14 (vgl. 1 bis 3) abhängigen Behandlungszeit wird die Wärmebehandlung unterbrochen. Der Fügehilfsstoff ist durch eine chemische Umwandlung zu einer eine Zwischenschicht 19 bildenden Keramik geworden, welche auf Grund ihrer jeweiligen Haftung zu den Fügeflächen 12a, 12b eine feste Verbindung der Bauteile 11a, 11b bewirkt.
• Ohne Beschränkung der Allgemeinheit wurde folgende Verbindung als spezielles Ausführungsbeispiel erzeugt. Es wurde ein Fügehilfsstoff aus 58 Gew.-% Zirkon(IV)2-ethylhexanoat, 3 Gew.-% Y(III)2-ethylhexanoat und 39 Gew.-% Essigsäure als Lösungsmittel hergestellt. Anschließend erfolgte eine Reinigung der Fügeflächen mit Ethanol. Die zu fügenden Bauteile bestanden aus Aluminium, wobei auf beide Fügeflächen der Fügehilfsstoff aufgetragen wurde. Anschließend wurden die Bauteile an den Fügeflächen zusammengefügt und in einer Atmosphäre von 400 °C fünf Minuten erhitzt. Der erzeugte Bauteilverbund kühlte abschließend auf Raumtemperatur ab.
• In 5 ist der Ausschnitt V gemäß 4 als Schnitt dargestellt. Zu erkennen ist das Material der Bauteile 11a, 11b und die diese verbindende Zwischenschicht 19. Weiterhin ist zu erkennen, dass in der keramischen Matrix der Schicht 19 Partikel eingebracht sind, die unterschiedliche Funktionen erfüllen können. An der Fügefläche 12a des Bauteils 11a sind beispielsweise Mikropartikel 20 aus Aluminium eingebettet, die eine Übergangszone 21 zwischen dem Bauteil 11a aus Aluminium und der Zwischenschicht 19 schaffen. Weiterhin sind in dem Bereich, in dem die zwei jeweils auf die Fügeflächen 12a, 12b aufgebrachten Schichten aus Fügehilfsstoff aufeinander stoßen, Nanopartikel vorgesehen, die jeweils aus einem Kern 22 und einer Hülle 23 bestehen. Der Kern könnte beispielsweise ein Farbstoff sein, welcher durch die Hülle eingeschlossen ist. Im Falle eines Versagens des Bauteilverbundes 11a, 11b auf Grund einer unzureichenden Verbindung der beiden Schichten von Fügehilfsstoff auf den Fügeflächen 12a, 12b würden die Hüllen 23 entlang der Bruchlinie aufbrechen und den Farbstoff freigeben. Ein Versagen der Zwischenschicht 19 in einer Übergangszone 24 zwischen den ehemaligen (in 5 nicht mehr zu erkennenden) Teilschichten des Fügehilfsstoffes ließe sich somit leicht nachweisen und zur Optimierung der Bauteilverbindungen als Information nutzen. Beispielsweise könnte als Konsequenz der Anpressdruck der Fügeflächen 12a, 12b erhöht werden.
• Weiterhin können Nanopartikel 25 fein dispers in der Matrix der Schicht 19 verteilt sein. Diese können beispielsweise aus einem Material bestehen, welches als Diffusionsreservoir einer Konzentrationsveränderung im betreffenden Material in der Schicht auf Grund von Diffusionsvorgängen durch die Fügefläche 12b hindurch in das Bauteil 11b entgegenwirkt.

Claims (13)

1. Verfahren zum stoffschlüssigen Fügen von zwei metallischen Bauteilen (11a, 11b) unter Verwendung eines Fügehilfsstoffes (14), der vor dem Fügen der Bauteile auf die Fügefläche (12a, 12b) von zumindest einem der Bauteile aufgetragen wird dadurch gekennzeichnet, dass als Fügehilfsstoff (14) Vorstufen für eine Keramik zum Einsatz kommen und die Bauteile (11a, 11b) nach dem Fügen einer Wärmebehandlung ausgesetzt werden, bis die Vorstufen unter Ausbildung einer die Bauteile (11a, 11b) verbindenden Zwischenschicht (19) chemisch zu einer die Keramik bildenden Metallverbindung umgewandelt wurden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu bildende Keramik aus einem Oxid und/oder einem Nitrid und/oder einem Oxinitrid besteht.
3. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Metall in der zu bildenden Metallverbindung der Keramik auch in zumindest einem der Bauteile (11a, 11b) enthalten ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Vorstufen für die Keramik ein Metallcarboxylat oder ein Gemisch aus verschiedenen Matallcarboxylaten verwendet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorstufen für die Keramik in einem Lösungsmittel gelöst werden, welches eine Karbonsäure, insbesondere 2-Ethylhexansäure, Essigsäure, Propionsäure, Hexansäure oder Lävulinsäure, oder Gemische aus Karbonsäuren enthält, wobei die zum Einsatz kommenden Säuren auch Alkyl-, Alkenyl- oder Alkinylgruppen an der Kohlenstoffkette aufweisen können.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Vorstufen für die Keramik eine Hydrazinverbindung, insbesondere Hydrazin, Monomethylhydrazin oder Dimetylhydrazin oder ein Gemisch aus verschiedenen Hydrazinverbindungen verwendet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorstufen für die Keramik in einem Lösungsmittel gelöst werden, welches Wasser und/oder mindestens einen Alkohol, insbesondere Ethanol, enthält.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Fügen der Bauteile (11a, 11b) gewartet wird, bis ein vorgegebener Teil des Lösungsmittels verdampft ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdampfen des Lösungsmittels durch eine Erwärmung der mit dem Fügehilfsstoff (14) beschichteten Bauteile (11a, 11b) unterstützt wird.
10. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Fügehilfsstoff mindestens ein Zusatzstoff, insbesondere ein Metall wie Y, Re, Th, Nb, Ta, V, Tc, Al, Cu, Cr, Fe, Co, Pt, Pd, Ag, Au, Ti, Ni, ein keramischer Stoff wie Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Titanoxid, hexanonales oder kubisches Bornitrid, Siliziumdioxid oder ein Farbstoff in Form von Partikeln (20, 25) zugesetzt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Partikel (20, 25) Nanopartikel zugesetzt werden.
12. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Umwandlung der Vorstufen in die Keramik die Bauteile (11a, 11b) an den Fügeflächen (12a, 12b) zusammengepresst werden.
13. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Fügeflächen (12a, 12b) beider Bauteile (11a, 11b) der Fügehilfsstoff (14) oder Fügehilfsstoffe jeweils unterschiedlicher Zusammensetzung aufgetragen werden.