Einfluss des Oberflächenzustandes auf das thermische Fügen von Aluminium

In der Arbeit wird der Einfluss der natürlichen Aluminiumoxidschicht auf das thermische Fügen von Aluminiumwerkstoffen untersucht. Die Erkenntnisse erhöhen das Verständnis über den Aufbau und die Bildung natürlicher Oxidschichten und zeigen Ansätze auf, wie diese Oxide für das Löten und Schweißen entfernt werden können.
Grundlage der Arbeit ist eine vertiefte Analyse des Aufbaus der wenige nm-dicken Oxid- und Hydroxidschichten in Abhängigkeit der Lagerungsbedingungen und der Grundwerkstoffzusammensetzung. Hierzu werden Standardmethoden zur Oberflächencharakterisierung hinsichtlich ihrer Aussagefähigkeit bewertet. Durch den Einsatz vor allem von XPS und FTIR wird der Einfluss von Lagerungsbedingungen (Temperatur, Luftfeuchte und Lagerdauer) auf die Oxidschicht nachgewiesen. Der Einfluss der Oxidschicht auf die Löteignung der Aluminiumwerkstoffe wird durch Lötversuche unter Stickstoff aufgezeigt. Dabei wird eine mechanische Oberflächenaktivierung genutzt. Die Mechanismen dieser Aktivierungsmethode sind ausführlich erläutert.
Zur Beschreibung der Oberflächenreinigung von Aluminiumwerkstoffen durch einen Lichtbogen wird ein neues Modell des Lichtbogenansatzes an der Oxidschicht entwickelt. Feldverzerrungen an den Oxidschichtkanten erhöhen örtlich die elektrische Feldstärke und verbessern die Elektronenaustrittsbedingungen.