使用不同填料硬銲接合Crofer 22合金與8YSZ陶瓷

Abstract

本研究分為兩部分，第一部分是使用活性銀基填料(Ticusil、Cusil-ABA)及非晶鎳基填料(MBF-51)分別將Crofer 22 H鐵鉻合金及8YSZ陶瓷進行高溫硬銲接合。第二部分是使用未含活性元素之銀基填料(BAg-8)及金基填料(70Au-22Ni-8Pd)分別對Crofer 22 APU與具表面金屬化(Cu、Ti濺鍍層)之8YSZ陶瓷進行高溫硬銲接合。實驗中嘗試以不同填料及不同真空度之條件進行異質硬銲，期望能改善SOFC電池中連接板與電解質接點之性質，藉由EPMA可觀察其表面形貌以確認銲點接合之完整性，及利用WDS定量分析以分析各相元素之組成。 第一部分中與使用Cusil-ABA填料相比，活性元素Ti含量較高之Ticusil活性銀基填料，在高溫、高真空之條件，銲道橫截面完好無裂紋，但在高溫低真空、大氣之條件下，由於氧分壓的上升，銲道與8YSZ界面產生裂紋，無法形成良好之銲點。而使用高溫鎳基非晶填料(MBF-51)進行硬銲接合，可有效在高溫高真空下達到完整的接點，應為MBF-51屬非晶金屬填料且在更高溫的環境對陶瓷之潤濕性提高所致。 第二部分為在硬銲前先對8YSZ陶瓷做表面金屬化之處理，先後在8YSZ上鍍一層約1 μm之活性元素Ti、約0.4 μm之保護金屬Cu，可使用未含活性元素之銀基填料(BAg-8)，在高溫高真空之條件下，成功將兩基材硬銲接合在一起。但在高溫大氣下之條件，鍍層外層之Cu在升溫時即形成氧化物，無法保護活性元素Ti層，喪失對8YSZ陶瓷之潤濕性，導致銲接效果不佳。而使用金基填料(70Au-22Ni-8Pd)也可有效在高溫高真空之環境良好接合兩基材，其中填料與8YSZ界面之濺鍍層在升溫過程中可能已產生反應，並在高溫持溫過程中濺鍍層溶解至填料中。