Entwicklung eines Passivierungs- und Isolierungsprozesses von dünnen Al-Folien inklusive Charakterisierung der Passivierungsschicht für den industriellen Einsatz

Abstract

Im Rahmen dieser Masterarbeit wurde ein Passivierungs- und Isolierungsprozess für dünne Aluminiumfolien entwickelt. Dabei wurde die Idee verfolgt, dass die natürlicheOxidation von Aluminium durch die Behandlung mit heißem destillierten Wasser verstärkt wird und eine ausgeprägte Pseudo-Böhmit-Schicht entsteht, welche in weitererFolge als Isolierungsschicht dient. Dieser Vorgang war bereits Bestandteil von vielen wissenschaftlichen Abhandlungen. Van Gils et al. (2003) haben in ihrer Arbeit beispielsweise dokumentiert, dass es ab einer Temperatur von T = 363K zur Ausbildung reiner Pseudo-Böhmit-Schichten kommt. [1]Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein siebenstufiger Prozess, welcher in die vier Teilprozesse Ätzprozess, Spülprozess, Isolierungsprozess und Trocknungsprozess unterteiltwerden kann, entwickelt. Im Isolierungsprozess als Kernprozess wird die dünne Aluminiumfolie in destilliertem Wasser bei T = 373K und pH = 6.8 für t = 13 min gekocht.Dies führt zu einer Oxid-Hydroxid-Schichtdicke von zirka 380 nm. Untersuchungen mittels XRD bestätigten darüber hinaus, dass es sich bei der Oxid-Hydroxid-Schicht um Pseudo-Böhmit handelt.[1] S. Van Gils, C. A. Melendres und H. Terryn. ”Quantitative chemical composition of thin films withinfrared spectroscopic ellipsometry: application to hydrated oxide films on aluminium”. In: Surface andInterface Analysis 35.4 (2003). DOI: 10.1002/sia.1546.

This master thesis deals with the development of an industrial passivation process for thin aluminum foils. The idea was to boost the natural oxidation process of aluminumby using hot distilled water. As described in many research papers, Van Gils et al. (2003) for example mentioned the growth of an oxide-hydroxide film only consisting ofpseudo-boehmite if aluminum is treated with distilled water at temperatures higher than T = 363 K. [1]The procedure developed in this work resulted in a process consisting of seven steps which can be divided into the following subprocesses: etching process, rinsing process,insulation process and drying process.The insulation process is the key subprocess and responsible for the oxide-hydroxide growth on the aluminum surface. Treating the aluminum foil with distilled water usingthe process parameters T = 373 K, pH = 6.8 and 13 min leads to a thin oxide-hydroxide layer with a thickness of about 380 nm. XRD measurements of passivated aluminumsheets identified the oxide-hydroxide layer as pseudo-boehmite.[1] S. Van Gils, C. A. Melendres und H. Terryn. ”Quantitative chemical composition of thin films withinfrared spectroscopic ellipsometry: application to hydrated oxide films on aluminium”. In: Surface andInterface Analysis 35.4 (2003). DOI: 10.1002/sia.1546.