In situ-undersökning av aluminiumoxiduppbrytning vid flussfri lödning

Syfte och mål

Idag är det en utmaning att utveckla en stabil process för uppbrytning av aluminiumoxid (Al2O3) i kvävgasatmosfär med hjälp av magnesium (Mg). Viktigt är att uppnå rätt mängd Mg för lyckad Al2O3-uppbrytning där för mycket Mg bygger upp en film av magnesiumoxid (MgO). Med hjälp av synkrotronljusbaserade XPS-studier av Al2O3-uppbrytningsprocessen nära verkliga processförhållanden ska det vara möjligt att bestämma de villkor som påverkar Mg initierad oxiduppbrytning i kvävgasatmosfär, vilket skulle möjliggöra fluss-fri lödning av aluminium (Al) i kontrollerad atmosfärsmiljö.

Resultat och förväntade effekter

Genom att följa förändringarna i XPS-spektra för syre (O), aluminium (Al) och magnesium (Mg) har det varit möjligt att följa kinetiken när Mg initierar uppbrytningen av Al2O3. Projektet har därmed gett nya perspektiv om Mg-initierad Al2O3-uppbrytning och fortsatt analysarbete förväntas ge indikationer om nödvändiga förutsättningar för fluss-fri lödning av aluminium i kvävgasatmosfär. Projektet har även visat på nyttan att använda XPS för att belysa industriellt relevanta utmaningar.

Upplägg och genomförande

Värmebehandlingar med temperaturer upp till 550 °C har utförts i kvävgasatmosfär med prover av valsad aluminiumplåt. Under värmebehandlingen analyserades oxidskiktets sammansättning med hjälp av röntgenfotoelektronspektroskopi (XPS). Uppvärmningen utfördes i 1 mbar kvävgasatmosfär, som är tillräckligt för att undvika magnesiumförångning samtidigt som det ger en god XPS-intensitet. Experimentet utfördes vid strålrören HIPPIE och SPECIES på synkrotronljusanläggningen MAX IV i Lund. Databearbetning och analys har utförts, och sker fortfarande, vid Gränges R&I.