Teilprojekt A06 Laserstrahllöten

Beim Löten von Aluminium und Aluminiumlegierungen ist es vor dem Prozess erforderlich die resistente Oxidschicht zu entfernen, um eine Anbindung zwischen dem Grundwerkstoff und dem Lot zu ermöglichen. In der Praxis erfolgt dies in der Regel durch den Einsatz ökologisch und gesundheitlich bedenklicher Flussmittel. In der ersten Förderperiode konnte daher ein Prozess entwickelt werden, der ohne den Einsatz dieser Flussmittel auskommt. Beim flussmittelfreien Laserstrahllöten wird die Oxidschicht zunächst durch einen ns-gepulsten Laserstrahl entfernt. Anschließend erfolgt der Lötprozess mittels eines kontinuierlichen Laserstrahls. Um eine erneute Oxidation der Aluminiumoberfläche zu verhindern, erfolgt der Prozess unter einer XHV-adäquaten Schutzgasatmosphäre bei einem Sauerstoffpartialdruck von 10^–18 mbar, welche durch die Zugabe von Silan (1 % in Argon) ermöglicht wird. Der Einsatz von Silan ermöglicht somit einen Lötprozess in zwei Schritten, der ohne den Einsatz von Flussmitteln auskommt.

Im Rahmen des Projektes wurde zunächst in einer Handschuhbox eine entsprechende Versuchsumgebung aufgebaut, in der anschließend Experimente zum flussmittelfreien Laserstrahllöten durchgeführt wurden. Untersuchungen zur Desoxidation mittels ns-gepulster Laserstrahlung haben gezeigt, dass ein Abtragen der Oxidschicht generell möglich ist. Weiterhin wurden Lötbarkeit und Benetzbarkeit unter dem Einfluss von Silan untersucht. Hierzu wurden nach vorheriger Desoxidation mittels Laserstrahlung Blindnähte unter reiner Argon-Atmosphäre und unter XHV-adäquater Atmosphäre gelötet. Die Ergebnisse dieser Untersuchung zeigen, dass beim Löten unter XHV-adäquater Atmosphäre eine Benetzung und stoffschlüssige Verbindung zwischen Lot und Grundwerkstoff erfolgt. Dies ist unter reiner Argon-Atmosphäre nicht erreichbar, da der Restsauerstoffgehalt zu hoch ist und zu einer erneuten Oxidation der Oberfläche führt.