EP3118354A1 - Method for forming a structured oxide coating and a substrate formed thereby - Google Patents

Method for forming a structured oxide coating and a substrate formed thereby Download PDF

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EP3118354A1
EP3118354A1 EP16175229.0A EP16175229A EP3118354A1 EP 3118354 A1 EP3118354 A1 EP 3118354A1 EP 16175229 A EP16175229 A EP 16175229A EP 3118354 A1 EP3118354 A1 EP 3118354A1
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    • C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon

Definitions

  • Anodizing converts the surface of an aluminum alloy substrate into an aluminum oxide layer.
  • Components made of anodized aluminum accordingly have an oxide layer on the surface. Oxide-free surface areas can be realized only by masking or a subsequent removal of the oxide layer due to the dipping process. By laser processing, the oxide layer of a component made of anodized aluminum, for example, be removed locally.
  • an aluminum alloy having a silicon content of e.g. 12%. Since the solubility of silicon in an aluminum alloy is limited, silicon precipitates are present after casting. These silicon precipitates have a platelet shape and a characteristic grain size. It is known that for such alloys the mechanical strength can be increased by solution annealing and quenching. It is further known that this type of increase in strength hinders oxide formation by anodizing.
  • DE 4326430 A1 describes a way how an electrolyte can be pumped to delimited surface regions of the substrate and thus anodized locally limited.
  • the writings DE 10 2006 051 709 A1 and DE 10 2013 110 659 A1 describe a further alternative, wherein in an oxygen atmosphere by means of a laser, an aluminum alloy substrate is locally melted and the reflow zone reacts with oxygen, ie aluminum oxide is formed in a delimited area by laser processing.
  • the present invention relates to a method for producing a patterned oxide layer on a silicon-containing aluminum alloy substrate by laser pretreatment and anodization, and a substrate produced by the method.
  • the invention can in principle also be applied to magnesium or titanium alloys.
  • a substrate made of an aluminum alloy with a silicon content of 5 to 15% is provided in a first step.
  • a second surface area is melted on the substrate in a second step with a laser.
  • a smaller grain size of the silicon precipitates than in the alloy in the first surface area is generated by the melting down to the penetration depth of the laser.
  • the substrate is anodized by an immersion bath process, whereby a first oxide layer having a first layer thickness is formed in the first surface region and no oxide layer or a second oxide layer with a lower second layer thickness than the first layer thickness of the first oxide layer is formed in the second surface region.
  • a mask in the second step of the method in the second surface area, can be used during the laser processing for further structuring.
  • the present invention also relates to an aluminum alloy substrate having a silicon content of 5-15%.
  • the substrate has, in a first surface area on the surface, a first oxide layer with a first layer thickness.
  • no oxide layer or a lower second layer thickness of a second oxide layer is present as the first layer thickness of the first oxide layer in the first surface area.
  • the second surface area at the surface to the penetration depth of the laser within the aluminum alloy on a smaller grain size of the silicon precipitates than in the first surface area. In the second surface area, therefore, lies on the surface up to the penetration depth
  • the laser within the aluminum alloy also has a higher hardness than within the aluminum alloy in the first surface area.
  • the second surface area advantageously has no oxide layer or at least an order of magnitude lower second layer thickness of the second oxide layer than the first layer thickness of the first oxide layer in the first surface area due to the anodization.
  • the invention enables the preparation of a patterned oxide layer on a silicon-containing aluminum alloy substrate by a dipping process without masking, i. it is possible to realize surface areas with significantly different layer thicknesses and resulting different mechanical and electrical properties in a favorable process. For example, in the area of the high layer thickness, high corrosion protection and, in the area of the low layer thickness, a low ohmic resistance for electrical grounding of a component can be realized. In addition, the adhesion of a gasket or adhesive at a lower oxide layer thickness can be improved. Furthermore, lower oxide layer thicknesses facilitate, for example, subsequent exciting machining or welding processes.
  • the method according to the invention makes it possible to dispense with a local removal of the oxide layer of an anodized component and an optionally associated additional purification step, thereby simplifying the production.
  • a patterned oxide layer on a silicon-containing aluminum alloy substrate by laser pretreatment is disclosed in U.S. Pat Fig. 1 described.
  • a first step 101 provision is made of a substrate 201 (see FIG Fig. 2 ) of an aluminum alloy with a silicon content of between 5 and 15%.
  • a second step 102 a second surface area 204 on the surface 202 of the substrate 201 (see Fig.2 and Fig. 3 ) with a laser up to a penetration depth of 305 (see Fig. 3 ) melted.
  • Such a laser processing can, for example, be pulsed and carried out with a neodymium-doped yttrium-aluminum-garnet laser.
  • the laser processing in the second surface area 204 of the substrate 201 from the surface 202 (see FIG Fig. 2 ) up to the penetration depth 305 (see Fig. 3 ) reduces a grain size of silicon precipitates within the aluminum alloy and thus in this second surface region 204 also a higher hardness than within the aluminum alloy in the first surface region 203 (see Fig. 2 ) reached.
  • the substrate 201 is anodized (see Fig. 2 ). By anodizing, a first oxide layer 301 having a first layer thickness 302 is formed on the surface 202 of the substrate 201 in the first surface region 203 (see FIG Fig. 3 ).
  • the first oxide layer 301 has a first layer thickness 302 of 3 to 40 ⁇ m.
  • the oxide formation in the second surface area is avoided or the second oxide layer 303 has a second layer thickness 304 of 0-3 ⁇ m (see FIG Fig. 3 ).
  • FIG. 2 shows a plan view of a substrate 201 according to the invention with a surface 202.
  • the surface 202 is structured by the first surface region 203 and the second surface region 204, wherein in the first surface region 203, a first oxide layer 301 with a first layer thickness 302 and the melting during the laser treatment in the second surface region 204 no oxide layer or a second oxide layer 303 with a second layer thickness 304 is present (see Fig. 3 ).
  • Fig. 3 is an in Fig. 2 shown cross section along the route AA 'mapped.
  • the penetration depth 305 of the laser beam is drawn into the substrate.
  • silicon precipitates having a smaller grain size than within the aluminum alloy are present in the second surface region 203.
  • Fig. 4 is a cross section of a substrate according to the invention shown, wherein in the first surface region 402, an oxide layer 404 is present.
  • the second surface region 403 there is no oxide in this exemplary embodiment.
  • a joining partner 406 is arranged in the second surface area 403, however.
  • the joining partner 406 can in this case be attached to the substrate 401 in the second surface area 403, as in FIG Fig. 4 represented, abut and there, for example, with screws, with adhesive or by welding to be fixed (the fixings are not shown).
  • the first layer thickness 405 of the first oxide layer 404 is, for example, 20 ⁇ m.
  • the electrical resistance between the joining partner 406 and the substrate 401 is low due to the lack of oxide layer in the second surface region 403, which is why the substrate 401 can be electrically contacted by the contact with the joining partner 406.
  • the thermal conductivity between the joining partner 406 and the substrate 401 is high, which is why contact with the joining partner 406 in the second surface region 403 can also dissipate heat from the substrate 401.
  • Fig. 5 is a cross section of a substrate according to the invention 501 shown, wherein the substrate 501 is formed as a cap.
  • the substrate 501 is formed as a cap.
  • a surface 505 of the joining edge at the cap end is melted in a second surface region 503 of the substrate 501, and a smaller grain size of silicon precipitates is thus realized within the aluminum alloy in the second surface region 503 than within the aluminum alloy in the first surface region 503.
  • a first oxide layer 504 having a first layer thickness 505 is realized in the first surface region 502.
  • the oxide formation in the second surface area 503 is avoided. This enables a better adhesion of an adhesive 504 or a seal in the second surface area 503 than in the first surface area 502.
  • the adhesive is electrically conductive as a composite material with metallic particles, so that the adhesive bond also provides a good conductive, electrical contact to the Substrate allows.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer strukturierten Oxidschicht auf einem Substrat aus einer Silizium-haltigen Aluminiumlegierung durch Laservorbehandlung und Anodisieren sowie ein dadurch erzeugtes Substrat. Im Verfahren wird dabei ein Oberflächenbereich auf dem Substrat mit einem Laser aufgeschmolzen und das Substrat anschließend anodisiert. Dadurch entsteht ein Substrat mit einer strukturierten Oxidschicht, wobei in einem Oberflächenbereich keine oder eine zumindest reduzierte Schichtdicke gegenüber der nicht behandelten Oberfläche vorliegt.The present invention relates to a method for producing a patterned oxide layer on a substrate made of a silicon-containing aluminum alloy by laser pretreatment and anodization and a substrate produced thereby. In the process, a surface region on the substrate is melted with a laser and the substrate is then anodized. This results in a substrate having a structured oxide layer, wherein in one surface area there is no or at least a reduced layer thickness with respect to the non-treated surface.

Description

Verfahren zur Erzeugung einer strukturierten Oxidschicht auf einem Substrat aus einer Silizium-haltigen Aluminiumlegierung durch Laservorbehandlung und Anodisieren sowie ein dadurch erzeugtes Substrat.A method of forming a patterned oxide layer on a silicon-containing aluminum alloy substrate by laser pretreatment and anodization, and a substrate formed thereby.

Stand der TechnikState of the art

Durch Anodisieren wird die Oberfläche eines Substrates aus einer Aluminiumlegierung in eine Aluminiumoxidschicht konvertiert. Bauteile aus anodisiertem Aluminium weisen demnach an der Oberfläche eine Oxidschicht auf. Oxidfreie Oberflächenbereiche können aufgrund des Tauchbadprozesses nur durch Maskierungen oder ein nachträgliches Abtragen der Oxidschicht realisiert werden. Durch eine Laserbearbeitung kann die Oxidschicht eines Bauteils aus anodisiertem Aluminium beispielsweise lokal entfernt werden.Anodizing converts the surface of an aluminum alloy substrate into an aluminum oxide layer. Components made of anodized aluminum accordingly have an oxide layer on the surface. Oxide-free surface areas can be realized only by masking or a subsequent removal of the oxide layer due to the dipping process. By laser processing, the oxide layer of a component made of anodized aluminum, for example, be removed locally.

Für den Druckguss von Gehäusegeometrien eignet sich eine Aluminiumlegierung mit einem Siliziumanteil von z.B. 12%. Da die Löslichkeit von Silizium in einer Aluminiumlegierung begrenzt ist, liegen nach dem Guss Siliziumausscheidungen vor. Diese Siliziumausscheidungen weisen eine Plättchenform und eine charakteristische Korngröße auf. Es ist bekannt, dass für solche Legierungen die mechanische Festigkeit durch Lösungsglühen und Abschrecken gesteigert werden kann. Es ist des Weiteren bekannt, dass diese Art der Festigkeitssteigerung eine Oxidbildung durch Anodisieren behindert.For die casting of housing geometries, an aluminum alloy having a silicon content of e.g. 12%. Since the solubility of silicon in an aluminum alloy is limited, silicon precipitates are present after casting. These silicon precipitates have a platelet shape and a characteristic grain size. It is known that for such alloys the mechanical strength can be increased by solution annealing and quenching. It is further known that this type of increase in strength hinders oxide formation by anodizing.

Alternativ ist in DE 4326430 A1 eine Möglichkeit beschrieben, wie ein Elektrolyt zu abgegrenzten Oberflächenbereichen des Substrates gepumpt und somit lokal begrenzt anodisiert werden kann.Alternatively, in DE 4326430 A1 describes a way how an electrolyte can be pumped to delimited surface regions of the substrate and thus anodized locally limited.

Die Schriften DE 10 2006 051 709 A1 und DE 10 2013 110 659 A1 beschreiben eine weitere Alternative, wobei in einer Sauerstoff-Atmosphäre mithilfe eines Lasers ein Substrat aus einer Aluminiumlegierung lokal aufgeschmolzen wird und die Aufschmelzzone mit Sauerstoff reagiert, d.h. Aluminiumoxid in einem abgegrenzten Bereich durch eine Laserbearbeitung gebildet wird.The writings DE 10 2006 051 709 A1 and DE 10 2013 110 659 A1 describe a further alternative, wherein in an oxygen atmosphere by means of a laser, an aluminum alloy substrate is locally melted and the reflow zone reacts with oxygen, ie aluminum oxide is formed in a delimited area by laser processing.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer strukturierten Oxidschicht auf einem Substrat aus einer Silizium-haltigen Aluminiumlegierung durch eine Laservorbehandlung und Anodisieren sowie ein durch das Verfahren erzeugtes Substrat. Die Erfindung ist prinzipiell auch auf Magnesium- oder Titanlegierungen übertragbar.The present invention relates to a method for producing a patterned oxide layer on a silicon-containing aluminum alloy substrate by laser pretreatment and anodization, and a substrate produced by the method. The invention can in principle also be applied to magnesium or titanium alloys.

Im erfindungsgemäßen Verfahren wird in einem ersten Schritt ein Substrat aus einer Aluminiumlegierung mit einem Siliziumanteil von 5 - 15 % bereitgestellt. Anschließend wird auf dem Substrat in einem zweiten Schritt ein zweiter Oberflächenbereich mit einem Laser aufgeschmolzen. Im zweiten Oberflächenbereich wird bis zur Eindringtiefe des Lasers durch das Aufschmelzen eine kleinere Korngröße der Siliziumausscheidungen als in der Legierung im ersten Oberflächenbereich erzeugt. In einem dritten Schritt wird das Substrat durch einen Tauchbadprozess anodisiert, wodurch im ersten Oberflächenbereich eine ersten Oxidschicht mit einer ersten Schichtdicke gebildet wird und im zweiten Oberflächenbereich keine Oxidschicht oder eine zweite Oxidschicht mit einer niedrigeren zweiten Schichtdicke als der ersten Schichtdicke der ersten Oxidschicht entsteht.In the method according to the invention, a substrate made of an aluminum alloy with a silicon content of 5 to 15% is provided in a first step. Subsequently, a second surface area is melted on the substrate in a second step with a laser. In the second surface area, a smaller grain size of the silicon precipitates than in the alloy in the first surface area is generated by the melting down to the penetration depth of the laser. In a third step, the substrate is anodized by an immersion bath process, whereby a first oxide layer having a first layer thickness is formed in the first surface region and no oxide layer or a second oxide layer with a lower second layer thickness than the first layer thickness of the first oxide layer is formed in the second surface region.

In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann im zweiten Schritt des Verfahrens im zweiten Oberflächenbereich eine Maske während der Laserbearbeitung zur weiteren Strukturierung eingesetzt werden.In an alternative embodiment of the invention, in the second step of the method in the second surface area, a mask can be used during the laser processing for further structuring.

Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Substrat aus einer Aluminiumlegierung mit einem Siliziumanteil von 5 - 15 %. Das Substrat weist in einem ersten Oberflächenbereich auf der Oberfläche eine erste Oxidschicht mit einer ersten Schichtdicke auf. In einem zweiten Oberflächenbereich liegt keine Oxidschicht oder eine niedrigere zweite Schichtdicke einer zweiten Oxidschicht als die erste Schichtdicke der ersten Oxidschicht im ersten Oberflächenbereich vor. Außerdem weist der zweite Oberflächenbereich an der Oberfläche bis zur Eindringtiefe des Lasers innerhalb der Aluminiumlegierung eine kleinere Korngröße der Siliziumausscheidungen als im ersten Oberflächenbereich auf. Im zweiten Oberflächenbereich liegt deshalb an der Oberfläche bis zur Eindringtiefe des Lasers innerhalb der Aluminiumlegierung auch eine höhere Härte als innerhalb der Aluminiumlegierung im ersten Oberflächenbereich vor. Vorteilhafterweise weist der zweite Oberflächenbereich durch das Anodisieren keine Oxidschicht oder eine um mindestens eine Größenordnung niedrigere zweite Schichtdicke der zweiten Oxidschicht als die erste Schichtdicke der ersten Oxidschicht im ersten Oberflächenbereich auf.The present invention also relates to an aluminum alloy substrate having a silicon content of 5-15%. The substrate has, in a first surface area on the surface, a first oxide layer with a first layer thickness. In a second surface area, no oxide layer or a lower second layer thickness of a second oxide layer is present as the first layer thickness of the first oxide layer in the first surface area. In addition, the second surface area at the surface to the penetration depth of the laser within the aluminum alloy on a smaller grain size of the silicon precipitates than in the first surface area. In the second surface area, therefore, lies on the surface up to the penetration depth The laser within the aluminum alloy also has a higher hardness than within the aluminum alloy in the first surface area. The second surface area advantageously has no oxide layer or at least an order of magnitude lower second layer thickness of the second oxide layer than the first layer thickness of the first oxide layer in the first surface area due to the anodization.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die Erfindung ermöglicht die Herstellung einer strukturierten Oxidschicht auf einem Substrat aus einer Silizium-haltigen Aluminiumlegierung durch einen Tauchbadprozess ohne Maskierung, d.h. es können Oberflächenbereiche mit deutlich unterschiedlicher Schichtdicke und daraus resultierenden unterschiedlichen mechanischen und elektrischen Eigenschaften in einem günstigen Verfahren realisiert werden. So kann beispielsweise im Bereich der hohen Schichtdicke ein hoher Korrosionsschutz und im Bereich der niedrigen Schichtdicke einen niedriger ohmscher Widerstand zur elektrischen Erdung eines Bauteils realisiert werden. Außerdem kann die Haftung einer Dichtung oder eines Klebers bei niedrigerer Oxidschichtdicke verbessert sein. Des Weiteren erleichtern niedrigere Oxidschichtdicken beispielsweise nachträgliche spannende Bearbeitungs- oder Schweißprozesse.The invention enables the preparation of a patterned oxide layer on a silicon-containing aluminum alloy substrate by a dipping process without masking, i. it is possible to realize surface areas with significantly different layer thicknesses and resulting different mechanical and electrical properties in a favorable process. For example, in the area of the high layer thickness, high corrosion protection and, in the area of the low layer thickness, a low ohmic resistance for electrical grounding of a component can be realized. In addition, the adhesion of a gasket or adhesive at a lower oxide layer thickness can be improved. Furthermore, lower oxide layer thicknesses facilitate, for example, subsequent exciting machining or welding processes.

Gegenüber dem Stand der Technik kann durch das erfindungsgemäße Verfahren auf ein lokales Entfernen der Oxidschicht eines anodisierten Bauteils und auf einen gegebenenfalls damit verbundenen zusätzlichen Reinigungsschritt verzichtet werden, wodurch die Herstellung vereinfacht wird.Compared with the state of the art, the method according to the invention makes it possible to dispense with a local removal of the oxide layer of an anodized component and an optionally associated additional purification step, thereby simplifying the production.

Zeichnungendrawings

  • Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Ablaufdiagramm mit den Prozessschritten des Verfahrens. Fig. 1 shows an inventive flowchart with the process steps of the method.
  • Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf ein erfindungsgemäßes Substrat. Fig. 2 shows a plan view of a substrate according to the invention.
  • Fig. 3 zeigt den Querschnitt A-A' aus Fig. 2 eines erfindungsgemäßen Substrates. Fig. 3 shows the cross section AA 'from Fig. 2 a substrate according to the invention.
  • Fig. 4 zeigt den Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels, wobei ein erfindungsgemäßes Substrates Kontakt zu einem Fügepartner aufweist. Fig. 4 shows the cross section of a further embodiment, wherein a substrate according to the invention has contact with a joining partner.
  • Fig. 5 zeigt einen Querschnitt eines als Kappe ausgeformten erfindungsgemäßen Substrates aus einer Aluminiumlegierung zur Realisierung eines Gehäuses. Fig. 5 shows a cross section of a formed as a cap substrate according to the invention made of an aluminum alloy for the realization of a housing.
Ausführungsbeispieleembodiments

Das Verfahren zur Erzeugung einer strukturierten Oxidschicht auf einem Substrat aus einer Silizium-haltigen Aluminiumlegierung durch Laservorbehandlung ist in Fig. 1 beschrieben. In einem ersten Schritt 101 erfolgt eine Bereitstellung eines Substrates 201 (siehe Fig. 2) aus einer Aluminiumlegierung mit einem Siliziumanteil zwischen 5 - 15 %. In einem zweiten Schritt 102 wird ein zweiter Oberflächenbereich 204 auf der Oberfläche 202 des Substrates 201 (siehe Fig.2 und Fig. 3) mit einem Laser bis zu einer Eindringtiefe 305 (siehe Fig. 3) aufgeschmolzen. Eine solche Laserbearbeitung kann beispielsweise gepulst und mit einem Neodym-dotierten Yttrium-Aluminium-Granat-Laser erfolgen. Im zweiten Schritt 102 wird durch die Laserbearbeitung im zweiten Oberflächenbereich 204 des Substrates 201 von der Oberfläche 202 (siehe Fig. 2) bis zur Eindringtiefe 305 (siehe Fig. 3) eine Korngröße von Siliziumausscheidungen innerhalb der Aluminiumlegierung reduziert und damit in diesem zweiten Oberflächenbereich 204 auch eine höhere Härte als innerhalb der Aluminiumlegierung im ersten Oberflächenbereich 203 (siehe Fig. 2) erreicht. In einem dritten Schritt 103 wird das Substrat 201 anodisiert (siehe Fig. 2). Durch das Anodisieren wird auf der Oberfläche 202 des Substrates 201 im ersten Oberflächenbereich 203 eine erste Oxidschicht 301 mit einer ersten Schichtdicke 302 gebildet (siehe Fig. 3). Im zweiten Oberflächenbereich 204 entsteht durch das Anodisieren keine Oxidschicht oder eine zweite Oxidschicht 303 mit einer zweiten Schichtdicke 304 (siehe Fig. 3). Vorteilhafterweise weist die erste Oxidschicht 301 eine erste Schichtdicke 302 von 3 - 40 µm auf. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Oxidbildung im zweiten Oberflächenbereich vermieden oder die zweite Oxidschicht 303 weist eine zweite Schichtdicke 304 von 0 - 3 µm auf (siehe Fig. 3).The method for producing a patterned oxide layer on a silicon-containing aluminum alloy substrate by laser pretreatment is disclosed in U.S. Pat Fig. 1 described. In a first step 101, provision is made of a substrate 201 (see FIG Fig. 2 ) of an aluminum alloy with a silicon content of between 5 and 15%. In a second step 102, a second surface area 204 on the surface 202 of the substrate 201 (see Fig.2 and Fig. 3 ) with a laser up to a penetration depth of 305 (see Fig. 3 ) melted. Such a laser processing can, for example, be pulsed and carried out with a neodymium-doped yttrium-aluminum-garnet laser. In the second step 102, the laser processing in the second surface area 204 of the substrate 201 from the surface 202 (see FIG Fig. 2 ) up to the penetration depth 305 (see Fig. 3 ) reduces a grain size of silicon precipitates within the aluminum alloy and thus in this second surface region 204 also a higher hardness than within the aluminum alloy in the first surface region 203 (see Fig. 2 ) reached. In a third step 103, the substrate 201 is anodized (see Fig. 2 ). By anodizing, a first oxide layer 301 having a first layer thickness 302 is formed on the surface 202 of the substrate 201 in the first surface region 203 (see FIG Fig. 3 ). In the second surface region 204, anodization does not produce an oxide layer or a second oxide layer 303 with a second layer thickness 304 (see FIG Fig. 3 ). Advantageously, the first oxide layer 301 has a first layer thickness 302 of 3 to 40 μm. In a preferred embodiment, the oxide formation in the second surface area is avoided or the second oxide layer 303 has a second layer thickness 304 of 0-3 μm (see FIG Fig. 3 ).

In Fig. 2 ist eine Aufsicht auf ein erfindungsgemäßes Substrat 201 mit einer Oberfläche 202 dargestellt. Die Oberfläche 202 ist durch den ersten Oberflächenbereich 203 und den zweiten Oberflächenbereich 204 strukturiert, wobei im ersten Oberflächenbereich 203 eine erste Oxidschicht 301 mit einer ersten Schichtdicke 302 und durch das Aufschmelzen während der Laserbehandlung im zweiten Oberflächenbereich 204 keine Oxidschicht oder eine zweite Oxidschicht 303 mit einer zweiten Schichtdicke 304 vorliegt (siehe Fig. 3).In Fig. 2 FIG. 2 shows a plan view of a substrate 201 according to the invention with a surface 202. The surface 202 is structured by the first surface region 203 and the second surface region 204, wherein in the first surface region 203, a first oxide layer 301 with a first layer thickness 302 and the melting during the laser treatment in the second surface region 204 no oxide layer or a second oxide layer 303 with a second layer thickness 304 is present (see Fig. 3 ).

In Fig. 3 ist ein in Fig. 2 dargestellter Querschnitt entlang der Strecke A-A' abgebildet. Zusätzlich zu den oben beschriebenen Darstellungen ist in Fig. 3 auch die Eindringtiefe 305 des Laserstrahls in das Substrat eingezeichnet. Im zweiten Oberflächenbereich 204 liegen von der Oberfläche 202 bis zur Eindringtiefe 305 innerhalb der Aluminiumlegierung Siliziumausscheidungen mit einer geringeren Korngröße als innerhalb der Aluminiumlegierung im zweiten Oberflächenbereich 203 vor.In Fig. 3 is an in Fig. 2 shown cross section along the route AA 'mapped. In addition to the representations described above, in Fig. 3 also the penetration depth 305 of the laser beam is drawn into the substrate. In the second surface region 204, from the surface 202 to the penetration depth 305 within the aluminum alloy, silicon precipitates having a smaller grain size than within the aluminum alloy are present in the second surface region 203.

In Fig. 4 ist ein Querschnitt eines erfindungsgemäßen Substrates dargestellt, wobei im ersten Oberflächenbereiches 402 eine Oxidschicht 404 vorliegt. Im zweiten Oberflächenbereiches 403 liegt in diesem Ausführungsbeispiel kein Oxid vor. Im zweiten Oberflächenbereiches 403 ist allerdings ein Fügepartner 406 angeordnet. Der Fügepartner 406 kann dabei an das Substrat 401 im zweiten Oberflächenbereich 403, wie in Fig. 4 dargestellt, anliegen und dort beispielsweise auch mit Schrauben, mit Kleber oder durch Schweißen fixiert sein (die Fixierungen sind nicht dargestellt). Die erste Schichtdicke 405 der ersten Oxidschicht 404 beträgt z.B. 20µm. Der elektrische Widerstand zwischen dem Fügepartner 406 und dem Substrat 401 ist aufgrund der fehlenden Oxidschicht im zweiten Oberflächenbereich 403 niedrig, weshalb das Substrat 401 durch den Kontakt zu dem Fügepartner 406 elektrisch kontaktiert werden kann. Außerdem ist in einer solchen Ausgestaltung die Wärmeleitfähigkeit zwischen dem Fügepartner 406 und dem Substrat 401 hoch, weshalb durch einen Kontakt zu dem Fügepartner 406 im zweiten Oberflächenbereich 403 auch Wärme vom Substrat 401 abgeleitet werden kann.In Fig. 4 is a cross section of a substrate according to the invention shown, wherein in the first surface region 402, an oxide layer 404 is present. In the second surface region 403, there is no oxide in this exemplary embodiment. In the second surface area 403, however, a joining partner 406 is arranged. The joining partner 406 can in this case be attached to the substrate 401 in the second surface area 403, as in FIG Fig. 4 represented, abut and there, for example, with screws, with adhesive or by welding to be fixed (the fixings are not shown). The first layer thickness 405 of the first oxide layer 404 is, for example, 20 μm. The electrical resistance between the joining partner 406 and the substrate 401 is low due to the lack of oxide layer in the second surface region 403, which is why the substrate 401 can be electrically contacted by the contact with the joining partner 406. In addition, in such an embodiment, the thermal conductivity between the joining partner 406 and the substrate 401 is high, which is why contact with the joining partner 406 in the second surface region 403 can also dissipate heat from the substrate 401.

In Fig. 5 ist ein Querschnitt eines erfindungsgemäßen Substrates 501 dargestellt, wobei das Substrat 501 als Kappe ausgeformt ist. Durch einen Laser wird in einem zweiten Oberflächenbereich 503 des Substrates 501 eine Oberfläche 505 des Fügerands am Kappenende aufgeschmolzen und somit innerhalb der Aluminiumlegierung im zweiten Oberflächenbereich 503 eine geringere Korngröße von Siliziumausscheidungen als innerhalb der Aluminiumlegierung im ersten Oberflächenbereich 503 realisiert. Durch Anodisieren wird im ersten Oberflächenbereich 502 eine erste Oxidschicht 504 mit einer ersten Schichtdicke 505 realisiert. Die Oxidbildung im zweiten Oberflächenbereich 503 wird vermieden. Dies ermöglicht im zweiten Oberflächenbereich 503 eine bessere Haftung eines Klebers 504 oder einer Dichtung als im ersten Oberflächenbereich 502. In einer möglichen Ausgestaltung ist der Kleber durch Ausgestaltung als Verbundmaterial mit metallischen Partikeln elektrisch leitfähig, so dass die Klebeverbindung außerdem einen gut leitfähigen, elektrischen Kontakt zum Substrat ermöglicht. Das aus einem Druckguss-Prozess hergestellte und als Kappe ausgestaltete Substrat 501 kann zusammen mit einem Deckel ein Gehäuse für eine elektrische Schaltung realisieren.In Fig. 5 is a cross section of a substrate according to the invention 501 shown, wherein the substrate 501 is formed as a cap. By means of a laser, a surface 505 of the joining edge at the cap end is melted in a second surface region 503 of the substrate 501, and a smaller grain size of silicon precipitates is thus realized within the aluminum alloy in the second surface region 503 than within the aluminum alloy in the first surface region 503. By anodizing, a first oxide layer 504 having a first layer thickness 505 is realized in the first surface region 502. The oxide formation in the second surface area 503 is avoided. This enables a better adhesion of an adhesive 504 or a seal in the second surface area 503 than in the first surface area 502. In one possible embodiment, the adhesive is electrically conductive as a composite material with metallic particles, so that the adhesive bond also provides a good conductive, electrical contact to the Substrate allows. The substrate 501 made of a die-cast process and configured as a cap, together with a lid, can realize a housing for an electrical circuit.

Claims (5)

Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Oxidschicht umfassend • einen ersten Schritt (101), in dem ein Substrat (201, 401, 501) aus einer Aluminiumlegierung mit einem Siliziumanteil von 5 - 15 % bereitgestellt wird, und • einen dritten Schritt (103), wobei an einer Oberfläche (202, 507) des Substrates (201, 401, 501) in einem ersten Oberflächenbereich (203, 402, 502) eine erste Oxidschicht (301, 404, 504) mit einer ersten Schichtdicke (302, 405, 505) durch Anodisieren in einem Tauchbad gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass • in einem zweiten Schritt (102) vor dem dritten Schritt (103) in einem zweiten Oberflächenbereich (204, 403, 503) auf dem Substrat (201, 401, 501) die Oberfläche (202, 507) mit einem Laser bis zu einer Eindringtiefe (305) aufgeschmolzen wird, wodurch im dritten Schritt (103) im zweiten Oberflächenbereich (204, 403, 503) durch das Anodisieren keine Oxidschicht oder eine niedrigere zweite Schichtdicke (304) einer zweiten Oxidschicht (303) als die erste Schichtdicke (302, 405, 505) der ersten Oxidschicht (301, 404, 504) im ersten Oberflächenbereich (203, 402, 502) gebildet wird.Process for producing a structured oxide layer comprising A first step (101) in which an aluminum alloy substrate (201, 401, 501) with a silicon content of 5 to 15% is provided, and • a third step (103), wherein on a surface (202, 507) of the substrate (201, 401, 501) in a first surface region (203, 402, 502) a first oxide layer (301, 404, 504) having a first Layer thickness (302, 405, 505) is formed by anodizing in a dipping bath, characterized in that In a second step (102) before the third step (103) in a second surface area (204, 403, 503) on the substrate (201, 401, 501) the surface (202, 507) with a laser to a penetration depth (305) is melted, whereby, in the third step (103), in the second surface region (204, 403, 503), by anodizing, no oxide layer or lower second layer thickness (304) of a second oxide layer (303) than the first layer thickness (302, 405, 505) of the first oxide layer (301, 404, 504) is formed in the first surface area (203, 402, 502). Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Schritt (102) das Aufschmelzen der Oberfläche (202, 507) des Substrates (201, 401, 501) im zweiten Oberflächenbereiches (204, 403, 503) mit einem Laser erfolgt, wobei eine Aluminiumoxidbildung im zweiten Schritt (102) vermieden wird.A method according to claim 1, characterized in that in the second step (102), the melting of the surface (202, 507) of the substrate (201, 401, 501) in the second surface region (204, 403, 503) is carried out with a laser, wherein an alumina formation in the second step (102) is avoided. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass im dritten Schritt (103) im zweiten Oberflächenbereich (204, 403, 503) die zweite Schichtdicke (304) um mindestens eine Größenordnung niedriger als die ersten Schichtdicke (302, 405, 505) der ersten Oxidschicht (301, 404, 504) ist.Method according to claims 1 and 2, characterized in that in the third step (103) in the second surface area (204, 403, 503) the second layer thickness (304) is at least an order of magnitude lower than the first layer thickness (302, 405, 505) of first oxide layer (301, 404, 504). Substrat mit einer strukturierten Oxidschicht, umfassend • ein Substrat (201, 401, 501) aus einer Aluminiumlegierung mit einem Siliziumanteil von 5 - 15 %, und • ein erster Oberflächenbereich (203, 402, 502) an der Oberfläche (202, 507) des Substrates (201, 401, 501) mit einer ersten Oxidschicht (301, 404, 504), welche eine erste Schichtdicke (302, 405, 505) aufweist, und • ein zweiter Oberflächenbereich (204, 403, 503) an der Oberfläche (202, 507) des Substrates (201, 401, 501), welcher kein Oxid oder eine niedrigere zweite Schichtdicke (304) einer zweiten Oxidschicht (303) als die erste Schichtdicke (302, 405, 505) der ersten Oxidschicht (301, 404, 504) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Oberflächenbereich (204, 403, 503) unterhalb der Oberfläche (202, 507) des Substrates (201, 401, 501) in der Aluminiumlegierung im Bereich einer Eindringtiefe (305) des Lasers eine kleinere Korngröße von Siliziumausscheidungen als im ersten Oberflächenbereich (203, 402, 502) vorliegt.A substrate having a patterned oxide layer comprising A substrate (201, 401, 501) made of an aluminum alloy with a silicon content of 5 - 15%, and A first surface area (203, 402, 502) on the surface (202, 507) of the substrate (201, 401, 501) having a first oxide layer (301, 404, 504) having a first layer thickness (302, 405, 505 ), and A second surface area (204, 403, 503) on the surface (202, 507) of the substrate (201, 401, 501) containing no oxide or a lower second layer thickness (304) of a second oxide layer (303) than the first layer thickness (302, 405, 505) of the first oxide layer (301, 404, 504), characterized in that in the second surface area (204, 403, 503) below the surface (202, 507) of the substrate (201, 401, 501) in the aluminum alloy in the region of a penetration depth (305) of the laser a smaller grain size of silicon precipitates than in first surface area (203, 402, 502) is present. Substrat nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass an der Oberfläche (202, 507) im zweiten Oberflächenbereich (204, 403, 503) durch die kleinere Korngröße der Siliziumausscheidungen innerhalb der Eindringtiefe (305) eine höhere Härte der Aluminiumlegierung als an der Oberfläche (202, 507) im ersten Oberflächenbereich (203, 402, 502) vorliegt.Substrate according to claim 3, characterized in that on the surface (202, 507) in the second surface region (204, 403, 503) due to the smaller grain size of the silicon precipitates within the penetration depth (305) a higher hardness of the aluminum alloy than at the surface (202, 507) is present in the first surface area (203, 402, 502).
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