Diffusionsverbindung

Diffusionsverbindung, auch Diffusionsbonding genannt, ist ein Fügeverfahren, bei dem zwei Werkstücke durch Diffusion an der Grenzfläche miteinander fest verbunden werden, ohne dass es zu einer Schmelze kommt. In der Regel erfolgen Temperatur und Druck in einer Vakuumkammer oder unter inertem Gas, sodass Oxide reduziert werden und eine saubere Oberfläche vorhanden ist. Durch die erhöhte Temperatur und die angelegte Druckkraft diffundieren Atome über die Grenzfläche; dabei bildet sich eine Diffusionszone, in der sich Material aus beiden Teilen mischt, oft gefolgt von der Bildung intermetallischer Phasen. Das Endergebnis ist eine hochfestе, dichte Verbindung.

Der Prozess umfasst Oberflächenvorbereitung, ggf. den Einsatz einer Diffusionszwischenlage (Interlayer), die das Diffusionsverhalten beeinflusst, das präzise Ausrichten der Bauteile, und das Halten von Temperatur, Druck und Verweilzeit, bis eine ausreichende Diffusionszone entstanden ist. Typische Parameter hängen stark von den Werkstoffen ab; häufige Anforderungen sind sehr glatte Oberflächen, saubere Umgebung und kontrollierte Atmosphärendurchführung. Diffusionsverbindungen werden oft bei Metallen wie Nickel-, Aluminium- oder Titanlegierungen sowie keramischen Werkstoffen verwendet, auch bei der Verbindung heterogener Materialpaarungen.

Anwendungsfelder liegen in der Luft- und Raumfahrt, der Turbinen- und Energietechnik, der Mikrosystemtechnik und bei hermetischen Dichtungen. Vorteile sind hohe Festigkeit, geringe Verformung, gute Temperaturbeständigkeit und die Möglichkeit der Verbindung dissimilarer Werkstoffe. Nachteile umfassen lange Verarbeitungszeiten, hohen Aufwand an Oberflächenvorbereitung, Kosten und eingeschränkte Eignung bei Materialien mit sehr langsamer Diffusion oder starker Bildung unerwünschter Phasen.