Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines passiven elektrischen Bauteils, das an seiner Oberfläche eine Isolierschicht aufweist, und ein mit diesem Verfahren hergestelltes oder herstellbares passives elektrischen Bauteil.

Im Zuge der Einführung und Verbreitung der Elektromobilität gewinnt der Leichtbau von Elektromotoren an Bedeutung. Dafür ist es erforderlich, passive Bauteile wie Spulen, Wendeln, Leiter, Drosseln, Widerstände und Schalter aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung oder einer Aluminium enthaltenden Legierung auszubilden. Passive elektrische Bauteile für den Einsatz in Elektromotoren müssen üblicherweise mit einer Isolierschicht versehen werden, die sowohl hohen elektrischen (hohe Durchschlagfestigkeit) als auch hohen mechanischen Anforderungen (geringer Abrieb, starke Haftung zum Grundkörper des Bauteils) genügt. Nach dem Stand der Technik kommen hierfür Isolationsnasslacke, Isolationspulverlacke, Anodisierschichten und plasmapolymere Beschichtungen bzw. deren Kombinationen in Frage, wobei jeweils nach der Herstellung des Bauteils in einem oder mehreren nachgelagerten, zeit- und kostenaufwändigen Schritten (gegebenenfalls mit Vor- und Nachbehandlungen wie dem Härten im Fall von Lacken) die Isolierschicht bildende Materialien auf die Oberfläche des Bauteils appliziert werden müssen. DE 103 14 700 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung oberflächenmodifizierter Werkstücke aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen. Das Verfahren umfasst das Behandeln des zu modifizierenden Werkstückes mit mindestens einem modifizierenden Mittel zum Erhalt des oberflächenmodifizierten Werkstückes, wobei das bereitgestellte zu modifizie- rende Werkstück eine Temperatur von 80 bis 550°C und das mindestens eine modifizierende Mittel eine Temperatur von 15 bis 80°C aufweist. Als modifizierende Mittel werden Metallsalze eines Elementes einer der Nebengruppen IV bis VI bzw. der Hauptgruppen I, II, III oder IV des PSE (bevorzugt in wässriger Lösung), CAB-Flussmittel, Kaliumalumini- umhexafluorid, Ammoniumfluorid, Kaliumfluorid, Natrium- oder Kaliumsilikat, Natrium- oder Kaliumborat, Natrium- oder Kaliumaluminat, Wasser, und eine wässrige Lösung enthaltend Ammoniak, oder Amine, oder organische Säure oder deren Salze offenbart. Die Oberflächenmodifikation soll dabei eine chemische Konversion sein, d.h. Ausbildung einer Konversionsschicht und/oder Ausbildung oder Verstärkung einer Böhmitschicht oder Aluminiumoxidschicht. DE 103 14 700 A1 enthält keine Angaben zu Zusammensetzung, Dicke und den Isolationseigenschaften der so gebildeten Böhmitschicht oder Aluminiumoxidschicht.

US 2002/0053461 A1 offenbart die Herstellung einer Isolierschicht auf einer Aluminiumspule durch Oxidation in einer wässrigen Lösung, wobei die Oxidation bevorzugt bei einer Temperatur von 20 °C bis 120 °C durchgeführt wird. US 8,754,735 B2 offenbart die Bildung einer Isolierschicht auf Aluminium durch anodische Oxidation.

WO 2016/022 871 A1 offenbart einen Aluminium enthaltenden elektrischen Leiter mit einer Isolierschicht, die mindestens ein Oxid eines von Aluminium verschiedenen Metalls (z.B. Titandioxid) enthält und hochtemperaturbeständig ist. Die Isolierschicht wird durch Ab- Scheidung aus einem Bad enthaltend eine wässrige Lösung eines Precursors hergestellt.

US 5,091 ,609 A offenbart einen elektrischen Leiter mit einem Leiterkern, dessen äußere Oberfläche von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bedeckt ist, einer darauf angeordneten anodischen Oxidschicht und einer darauf abgeschiedenen weiteren Oxidschicht, welche durch eine Sol-Gel-Methode oder Pyrolyse eines Salzes einer organischen Säure erzeugt wird. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines passiven elektrischen Bauteils anzugeben, das an seiner Oberfläche eine Isolierschicht mit hoher Durchschlagfestigkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines passiven elektrischen Bauteils, das an seiner Oberfläche eine Isolierschicht aufweist. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die Schritte

Herstellen oder Bereitstellen eines Grundkörpers für das passive elektrische Bauteil, wobei der her- oder bereitgestellte Grundkörper aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung oder einer Aluminium enthaltenden Legierung gebildet ist und eine Temperatur im Bereich von 300 °C bis 630 °C aufweist

Inkontaktbringen der Oberfläche des eine Temperatur im Bereich von 300 °C bis 630 °C aufweisenden Grundkörpers mit einem Oxidationsmittel, welches ein Standardpotential höher als 1 V und eine Temperatur im Bereich von 15 °C bis 150 °C hat.

Bei dem erfindungsgemäße Verfahren wird durch Inkontaktbringen der Oberfläche des eine Temperatur im Bereich von 300 °C bis 630 °C aufweisenden Grundkörpers mit einem Oxidationsmittel an der Oberfläche des Grundkörpers Aluminium durch das Oxidationsmittel zu Aluminiumoxid oxidiert und so eine Aluminiumoxid enthaltende Isolierschicht gebildet. Weist die Oberfläche des her- oder bereitgestellten Grundkörpers vor dem Inkontaktbringen mit dem Oxidationsmittel eine (z.B. durch den Kontakt mit Luftsauerstoff und/oder Feuchtigkeit spontan gebildete) dünne Oxidschicht auf, so wird diese verstärkt, d.h. ihre Dicke nimmt zu.

Um die Bildung von Aluminiumoxid zu begünstigen, werden erfindungsgemäß relativ starke Oxidationsmittel eingesetzt, nämlich Oxidationsmittel mit einem Standardpotential höher als 1 V, bevorzugt 1 ,2 V oder höher, besonders bevorzugt 1 ,5 V oder höher. Unter den in DE 103 14 700 A1 spezifisch offenbarten modifizierenden Mitteln sind, sofern diese überhaupt gegenüber Aluminium oxidierend wirken, keine starken Oxidationsmittel wie hier definiert.

Durch die hohe Temperatur des Grundkörpers bei dem erfindungsgemäßen Verfahren (im Bereich von 300 °C bis 630 °C, bevorzugt 400 °C bis 600 °C, besonders bevorzugt 500 °C bis 550 °C) wird die Redoxreaktion zwischen Aluminium und den Oxidationsmittel be- schleunigt und die schnelle Bildung einer relativ dicken Schicht ermöglicht, in der Aluminium zu Aluminiumoxid oxidiert ist. In anderen Worten, die Oxidation von Aluminium zu Aluminiumoxid schreitet aufgrund der hohen Temperatur des Grundkörpers sehr schnell von der Oberfläche des Grundkörpers in die Tiefe voran. Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren unmittelbar nach der Herstellung des Grundkörpers durchgeführt, wobei der Grundkörper aufgrund bei seinem Herstellungspro- zess (z.B. durch Gießen oder einen Warmbehandlungsprozess) eingetragener Wärme eine Temperatur im Bereich von 300 °C bis 630 °C, bevorzugt 400 °C bis 600 °C, besonders bevorzugt 500 °C bis 550 °C, aufweist. Eine derartige Verfahrensführung ist in ener- getischer Hinsicht vorteilhaft, denn einerseits wird die für das erfindungsgemäße Verfahren nötige Temperatur des Grundkörpers ohne zusätzlichen Energieaufwand durch die bei der Herstellung des Grundkörpers notwendigerweise eingetragene Wärme erzeugt, und andererseits das für herkömmliche Verfahren der Oxidation von Aluminium wie z.B. Anodisieren oder Beschichten mit einem Isolationslack erforderliche Abkühlen des Grundkörpers ver- mieden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der eine Temperatur im Bereich von 300 °C bis 630 °C, bevorzugt 400 °C bis 600 °C, besonders bevorzugt 500 °C bis 550 °C, aufweisenden Grundkörper mit einem Oxidationsmittel in Kontakt gebracht, welches vor dem Kontakt mit dem Grundkörper eine Temperatur im Bereich von 15 °C bis 150 °C hat, in einigen Varianten bevorzugt 20 °C bis 99 °C. Durch den großen Temperaturunterschied zwischen dem Grundkörper und dem Oxidationsmittel erfolgt nach dem Inkontaktbringen des Grundkörpers mit dem Oxidationsmittel eine rasche Abkühlung des Grundkörpers, so dass vorteilhafterweise die Grobkornbildung im Grundkörper unterdrückt oder zumindest vermindert wird. Vorzugsweise werden die Temperatur des Grundkörpers und die Temperatur des Oxidati- onsmittels so aufeinander abgestimmt, dass das Bauteil nach Inkontaktbringen der Oberfläche des Grundkörpers mit dem Oxidationsmittel eine Temperatur von mehr als 100 °C, bevorzugt mehr als 150 °C, besonders bevorzugt bis 200°C aufweist. Dadurch wird eine Dehydratisierung der Isolierschicht erreicht, so dass die Bildung von Böhmit (Alumini- umoxidhydroxid) gegenüber Aluminiumoxid begrenzt wird. Die Bildung von Aluminiumoxid ist gegenüber Böhmit bevorzugt, da Aluminiumoxid bessere Isolationseigenschaften aufweist. Der für das erfindungsgemäße Verfahren her- oder bereitzustellende Grundkörper weist vorteilhafterweise bereits im Wesentlichen die Gestalt des herzustellenden passiven elektrischen Bauteils auf, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Spulen, Wendeln, Leitern, Drosseln, Widerständen, und Schaltern. Bevorzugt wird der Grundkörper durch ein Verfahren hergestellt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus

Gießen einer Schmelze von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung oder einer Aluminium enthaltenden Legierung

Umformen eines Rohlings

- Kombination aus Gießen und Umformen

Fügen von Halbzeugen

Selektives Lasersintern (SLS)

Selektives Laserschmelzen

3D-Drucken von Metallpulver,

- Elektronenstrahlschmelzen

Metallpulverspritzguss mit nachfolgendem Sinterprozess.

Die entsprechenden Verfahren sind dem Fachmann bekannt.

Unter einer Aluminiumlegierung wird erfindungsgemäß eine Legierung verstanden, deren Hauptbestandteil Aluminium ist, d.h. der Aluminiumanteil beträgt mindestens 50 %, bezo- gen auf die Gesamtmasse der Legierung. Unter einer Aluminium enthaltenden Legierung wird erfindungsgemäß eine Legierung mit einem geringeren Aluminiumanteil verstanden.

Das Fügen von Halbzeugen erfolgt beispielsweise durch Schweißen und/oder Löten.

Kombination aus Gießen und Umformen umfassen üblicherweise die Herstellung eines Rohlings, z.B. eines Rohlings in Form einer Spule durch ein Gießverfahren und dessen anschließendes Umformen, z.B. um die Geometrie (Höhe, Breite) der Spule in der gewünschten Weise zu justieren.

Besonders bevorzugt erfolgt die Herstellung des Grundkörpers für das erfindungsgemäße Verfahren durch Gießen einer Schmelze von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung oder einer Aluminium enthaltenden Legierung in ein Formwerkzeug. Der Gießprozess kann auch mit einer teilflüssigen Legierung erfolgen (dem Fachmann bekannt als Thixogießen)

Der Gießprozess erfolgt beispielswiese im Druckguss, Niederdruckguss oder Feinguss, entsprechende Technologien sind dem Fachmann bekannt. In einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Oberfläche des eine Temperatur im Bereich von 300 °C bis 630 °C, bevorzugt 400 °C bis 600 °C, besonders bevorzugt 500 °C bis 550 °C, aufweisenden Grundkörpers mit einer Lösung des Oxidationsmittels in einem Lösungsmittel oder mit einem aus einer Lösung des Oxidationsmittels in einem Lösungsmittel gebildeten Aerosol oder Dampf in Kontakt gebracht, wobei die Lösung, das Aerosol bzw. der Dampf eine Temperatur im Bereich von 15 °C bis 150 °C hat, in einigen Varianten bevorzugt 20 °C bis 99 °C.

In dieser bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Oxidationsmit- tel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Permanganaten, Perboraten, Peroxycar- bonsäuren, Percarbonaten, Peroxiden und Salze der Halogensauerstoffsäuren. Die Wahl des Lösungsmittels trifft der Fachmann unter Berücksichtigung der Löslichkeit des Oxidationsmittels in dem Lösungsmittel, der Verdampfungstemperatur des Lösungsmittels und des Benetzungsverhaltens der resultierenden Lösung gegenüber der Oberfläche des eine Temperatur im Bereich von 300 °C bis 630 °C aufweisenden Grundkörpers, der mit der Lösung des Oxidationsmittels in Kontakt gebracht werden soll. Bevorzugte Lösungsmittel für das Oxidationsmittel sind Wasser, Salzschmelzen sowie Lösungen von Kronenethern in organischen Lösungsmitteln wie Alkoholen und Aromaten, z.B. Toluol. Die Konzentration des Oxidationsmittels in der Lösung beträgt bevorzugt 1 % bis 40 % seiner Sättigungskonzentration bei der Einsatztemperatur der Lösung, weiter bevorzugt 5 % bis 30 % seiner Sättigungskonzentration, besonders bevorzugt 7,5 % bis 20 % seiner Sättigungskonzentration, ganz besonders bevorzugt 10 % seiner Sättigungskonzentration, jeweils bei der Einsatztemperatur der Lösung.

Der Lösung des Oxidationsmittels können ein oder mehrere weitere Bestandteile ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Tensiden, Glycol, Glyzerin, Polyethylenglycol, Poly- propylenglycol, elektrisch nicht leitfähigen Partikeln, Pigmenten und Metallsalzen zuge- setzt sein. Tenside dienen zur Unterstützung der Benetzung der Wandfläche der Oberfläche des Grundkörpers. Geeignete Tenside sind dem Fachmann bekannt. Der Zusatz von Glycol, Glyzerin, Polyethylenglycol und/oder Polypropylenglycol ist besonders bei Verwendung von Wasser als Lösungsmittel sinnvoll, denn dadurch wird die Bildung von Wasserdampf verzögert. Dies ist vorteilhaft, denn die Bildung von Wasserdampf direkt an der Oberfläche des Grundkörpers könnte den Kontakt zwischen der Lösung des Oxidationsmittels und der zu beschichtenden Bauteiloberfläche behindern (Leidenfrost ^' sches Phänomen).

Wenn der Lösung des Oxidationsmittels ein oder mehrere Bestandteile ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus elektrisch nicht leitfähigen Partikeln, Pigmenten und Metallsalzen zugesetzt sind , wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren an der Oberfläche des Grundkörpers eine Isolierschicht gebildet, die neben Aluminiumoxid diese weiteren Bestandteile enthält. So können durch das erfindungsgemäße Verfahren neben den dielektrischen Eigenschaften der Isolierschicht vorteilhafterweise auch weitere Eigenschaften, z.B. die Farbgebung der Isolierschicht, beeinflusst werden. Bevorzugte elektrisch nicht leitfähige Partikel sind u.a. PTFE-Partikel, Glimmer und Ben- tonite. Bevorzugte Pigmente sind anorganische Farbpigmente, u.a. Eisenoxid-, Zirkonsili- kat-, Bismut-, Chromatpigmente und Braunstein. Entsprechende Pigmente sind dem Fachmann bekannt. Bevorzugte Metallsalze sind farbgebende Metallsalze. Entsprechende Metallsalze, z.B. Cr(ll l)-Salze, Bismutvanadat, ZrSi04, Cd-Salze und Mn-Salze sind dem Fachmann bekannt.

Durch in die Isolierschicht eingelagerte farbgebende Metallsalze bzw. Pigmente wird der Isolierschicht eine Färbung oder Schattierung verliehen. Diese kann zur Charakterisierung der Schichtdicke der Isolierschicht, als Qualitätssicherungsmaßnahme oder zur Bauteilkennzeichnung (z.B. als Hinweis, dass eine Isolierschicht vorhanden ist, oder für die Zu- Ordnung zu einer bestimmten Charge oder zu einem bestimmten Bauteiltyp oder zu einem bestimmten Kunden) genutzt werden.

Für das Inkontaktbringen der Oberfläche des Grundkörpers mit einer Lösung des Oxidationsmittels in einem Lösungsmittel oder mit einem aus einer Lösung des Oxidationsmittels in einem Lösungsmittel gebildeten Aerosol stehen verschiedene dem Fachmann bekannte Techniken zur Verfügung, beispielsweise

der Grundkörper wird in eine Lösung des Oxidationsmittels getaucht,

der Grundkörper wird mit einer Lösung des Oxidationsmittels geflutet oder gespült, der Grundkörper wird mit einer Lösung des Oxidationsmittels imprägniert, der Grundkörper wird mit einem Aerosol einer Lösung des Oxidationsmittels in Kontakt gebracht.

Die Menge des auf die Oberfläche des Grundkörpers einwirkenden Oxidationsmittels be- stimmt die Menge des bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gebildeten Aluminiumoxids und Böhmits, und somit die Dicke der gebildeten Isolierschicht. Der Fachmann stellt die Menge des auf die Oberfläche des Grundkörpers einwirkenden Oxidationsmittels über die Konzentration des Oxidationsmittels in der Lösung und/oder über die Auftragsmenge der Lösung ein. Beim Tauchen in eine Lösung des Oxidationsmittels hängt die Auftragsmenge der Lösung des Oxidationsmittels von der Geschwindigkeit beim Herausnehmen des eingetauchten Grundkörpers aus der Lösung, sowie von der Temperatur und Viskosität der Lösung ab.

Bei der Beschichtung mit einem Aerosol einer Lösung des Oxidationsmittels entscheiden die aufgetragene Menge an Aerosol (Sprühdauer) und die Konzentration der Lösung über die Dicke der gebildeten Isolierschicht. Verfahren und Werkzeuge (Zerstäuber) für die Herstellung eines Aerosols sind dem Fachmann bekannt. Bevorzugt weisen die Tröpfchen des Aerosols Tropfendurchmesser im Bereich von 0, 1 μιη und 1 mm auf, bevorzugt im Bereich von 1 μιη bis 300 μιη, besonders bevorzugt im Bereich von 5 μιη bis 50 μιη.

In bestimmten Fällen ist es bevorzugt, dass der Grundkörper während des Inkontaktbrin- gens mit dem Aerosol der Lösung des Oxidationsmittels einem elektrischen Feld ausgesetzt ist. Hier wird dasselbe Prinzip angewendet wie beim elektrostatischen Lackieren, d.h. der mit dem Aerosol in Kontakt zu bringende Grundkörper befindet sich auf Erdpotential (ist geerdet) und das Aerosol wird mittels einer Sprühelektrode gegenüber dem geerdeten Grundkörper negativ aufgeladen. Dadurch wird die Bewegung der Aerosoltröpfchen auf die Oberfläche des Grundkörpers beschleunigt. Diese Wirkung tritt solange ein, bis die durch Reaktion des in dem Aerosol enthaltenen Oxidationsmittels mit dem Aluminium an der Oberfläche des Grundkörpers entstehende Isolierschicht eine solche Dicke erreicht hat, dass wegen ihrer isolierende Wirkung die Aerosoltröpfchen nicht mehr beschleunigt werden, und so ihre Bewegung zur Oberfläche des Grundkörpers zum Erliegen kommt. Es handelt sich also um einen selbstlimitierenden Prozess. Erfindungsgemäß ist es aber nicht ausgeschlossen, die Aerosolabscheidung zu beenden, bevor der selbstlimitierende Effekt eintritt, insbesondere wenn die Feldstärke bei der Aerosolabscheidung höher ist als die gewünschte Durchschlagfestigkeit der Isolierschicht. Eine Umwälzung des Aerosols ist sinnvoll, um einen möglichst gleichmäßigen Kontakt des Werkstücks mit dem Aerosol zu gewährleisten.

Falls erforderlich, wird nach Ausbildung der Isolierschicht die Bauteiloberfläche gewaschen, um Reste der Lösung des Oxidationsmittels zu entfernen. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Lösung des Oxidationsmittels Bestandteile aus der Gruppe bestehend aus Tensiden, Glycol, Glyzerin, Polyethylenglycol und Polypropylenglycol enthält.

Bevorzugt wird die Oberfläche des Grundkörpers bei einem Druck im Bereich von 80 kPa bis 1500 kPa, besonders bevorzugt 100 kPa bis 500 kPa mit einer Lösung des Oxidationsmittels in einem Lösungsmittel oder mit einem aus einer Lösung des Oxidationsmittels in einem Lösungsmittel gebildeten Aerosol in Kontakt gebracht. Besonders bevorzugt ist eine Verfahrensführung bei gegenüber dem Atmosphärendruck (Normdruck) erhöhtem Druck. Durch Erhöhung des Drucks über den Atmosphärendruck steigt der Siedepunkt des Lösungsmittels. Beim Kontakt mit der Lösung des Oxidationsmittels wird die Oberfläche des Grundkörpers auf die Verdampfungstemperatur des Lösungsmittels abgekühlt. Eine hohe Verdampfungstemperatur des Lösungsmittels ist daher vorteilhaft, denn je höher die Verdampfungstemperatur des Lösungsmittels, desto höher ist die Temperatur des Grundkörpers bei der Reaktion mit dem Oxidationsmittel, und desto mehr ist insbesondere bei wäss- rigen Lösungen des Oxidationsmittels die Bildung von Aluminiumoxid begünstigt gegenüber der Bildung von Böhmit (Aluminiumoxidhydroxid). Die Bildung von Aluminiumoxid ist gegenüber Böhmit bevorzugt, da Aluminiumoxid bessere Isolationseigenschaften aufweist.

In einer bevorzugten alternativen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Oberfläche des eine Temperatur im Bereich von 300 °C bis 630 °C, bevorzugt 400 °C bis 600 °C, besonders bevorzugt 500 °C bis 550 °C, aufweisenden Grundkörpers mit einem gasförmigen Oxidationsmittel in Kontakt gebracht. Bevorzugt wird als gasförmiges Oxida- tionsmittel Ozon eingesetzt. Um die Reaktivität des Ozons zu steigern, kann gleichzeitig eine Bestrahlung des Gases bzw. des Werkstücks mit UV- bzw. Vakuum-UV-Strahlung durchgeführt werden.

Falls erforderlich, umfasst das erfindungsgemäße Verfahren nach dem Ausbilden der Aluminiumoxid enthaltenden Isolierschicht einen oder mehrere weitere Schritte, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus

Auftragen eines Isolationsnasslackes, eines Isolationspulverlackes und/oder einer Vergussmasse auf die Isolierschicht Einhüllen in Isolationspapier, in Isolationsfolie und/oder in einen Schrumpfschlauch

Abscheiden einer plasmapolymeren Schicht auf der Isolierschicht

Tempern des Bauteils, bevorzugt bei einer Temperatur im Bereich von > 50 °C bis 250 °C, bevorzugt von 100 °C bis 200 °C, besonders bevorzugt 130 °C bis 160 °C. Durch die drei erstgenannten Schritte wird auf der durch das erfindungsgemäße Verfahren erzeugten Isolierschicht eine weitere Isolierschicht erzeugt, so dass die Durchschlagfestigkeit des Bauteils weiter erhöht wird. Durch Tempern des Bauteils wird in der durch das erfindungsgemäße Verfahren erzeugten Isolierschicht vorhandenes Böhmit in Aluminiumoxid umgewandelt, so dass in der Isolierschicht der Anteil von Aluminiumoxid noch wei- ter erhöht und der Anteil von Böhmit noch weiter verringert wird.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein passives elektrisches Bauteil hergestellt und/oder herstellbar durch das oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahren.

Ein erfindungsgemäß hergestelltes bzw. herstellbares passives elektrisches Bauteil um- fasst

- einen Grundkörper aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung oder einer Aluminium enthaltenden Legierung

eine Isolierschicht an der Oberfläche des Grundkörpers,

wobei in dieser Isolierschicht das Massenverhältnis von Aluminiumoxid zu Böhmit größer ist als 5,

wobei diese Isolierschicht eine Dicke von 1 μιη oder mehr aufweist.

Ein erfindungsgemäßes passives elektrisches Bauteil umfasst einen Grundkörper aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung oder aus einer Aluminium enthaltenden Legierung und eine Isolierschicht an der Oberfläche des Grundkörpers. Das bedeutet, dass das Bauteil einen Grundkörper aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung oder aus einer Aluminium enthaltenden Legierung sowie eine Isolierschicht an der Oberfläche des Grundkörpers aufweist. Diese Isolierschicht enthält Aluminiumoxid sowie gegebenenfalls einen oder mehrere Bestandteile aus der Gruppe bestehend aus Böhmit und weiteren Aluminiumverbindungen. In der besagten Isolierschicht ist das Massenverhältnis von Aluminiumoxid zu Böhmit größer als 5. Die hier definierte Bedingung hinsichtlich des Massenver- hältnisses von Aluminiumoxid zu Böhmit ist erfindungsgemäß in einem sich von der Bauteiloberfläche ins Innere des Bauteils erstreckenden Bereich von mindestens 1 μιη Dicke (gemessen senkrecht zur Bauteiloberfläche) erfüllt. Bevorzugt ist das Massenverhältnis der Anteile von Aluminiumoxid und Böhmit in der Isolierschicht größer als 6, weiter bevorzugt größer als 7, besonders bevorzugt > 10.

Erfindungsgemäß ist es nicht ausgeschlossen, dass auch in einem weiter von der Bauteil- Oberfläche entfernten Bereich (also unterhalb der oben definierten Isolierschicht) noch Aluminiumoxid vorliegt.

Mindestens 90 % der Oberfläche des erfindungsgemäßen passiven elektrischen Bauteils sind von der oben definierten Isolierschicht bedeckt, bevorzugt mindestens 95 % der Oberfläche des erfindungsgemäßen passiven elektrischen Bauteils, besonders bevorzugt min- destens 99 % der Oberfläche des erfindungsgemäßen passiven elektrischen Bauteils.

Das Massenverhältnis der Anteile von Aluminiumoxid und Böhmit in der Isolierschicht wird bestimmt mittels Röntgenbeugung (XRD) mit einem Einfallswinkel von 70° bezogen zur Flächennormalen. Das erhaltene Beugungsmuster wird durch die Beugungsmuster der verschiedenen Modifikationen des Aluminiumoxids, des Böhmits und Aluminiums, ggf. wei- terer Kristallmodifikationen von Nichtaluminiumoxiden (z.B. Braunstein) durch eine Best- Fit-Routine angepasst und daraus das Massenverhältnis Aluminiumoxid zu Böhmit bestimmt.

Neben Aluminiumoxid und ggf. Böhmit und weiteren Aluminiumverbindungen kann die Isolierschicht durch Reduktion des Oxidationsmittels gebildete Reaktionsprodukte enthalten, z.B. im Falle von Kaliumpermanganat als Reduktionsmittel Verbindungen des Mangans (in einer niedrigeren Oxidationsstufe als im Kaliumpermanganat) und Verbindungen des Kaliums.

Die Isolierschicht kann neben Aluminiumoxid (und ggf. Böhmit, weiteren Aluminiumverbindungen und durch Reduktion des Oxidationsmittels gebildete Reaktionsprodukte) einen oder mehrere der folgenden Bestandteile enthalten:

Pigmente

Metallsalze

elektrisch nicht leitfähige Partikel.

Wenn vorhanden, sind die genannten Bestandteile in die Aluminiumoxid enthaltende Iso- lierschicht eingelagert. Bevorzugte elektrisch nicht leitfähige Partikel sind u.a. PTFE- Partikel, Glimmer und Bentonite. Bevorzugte Pigmente sind anorganische Farbpigmente, u.a. Eisenoxid-, Zirkonsilikat-, Bismut-, Chromatpigmente und Braunstein. Entsprechende Pigmente sind dem Fachmann bekannt. Bevorzugte Metallsalze sind farbgebende Metallsalze. Entsprechende Metallsalze, z.B. Cr(lll)-Salze, Bismutvanadat, ZrSiC , Cd-Salze und Mn-Salze sind dem Fachmann bekannt.

Durch in die Isolierschicht eingelagerte farbgebende Metallsalze bzw. Pigmente wird der Isolierschicht eine Färbung oder Schattierung verliehen. Diese kann zur Charakterisierung der Schichtdicke der Isolierschicht, als Qualitätssicherungsmaßnahme oder zur Bauteilkennzeichnung (z.B. als Hinweis, dass eine Isolierschicht vorhanden ist, oder für die Zu- Ordnung zu einer bestimmten Charge oder zu einem bestimmten Typ von Bauteilen oder zu einem bestimmten Kunden) genutzt werden. In die Isolierschicht eingelagerte elektrisch nicht leitfähige Partikel verstärken die isolierende Wirkung.

Die Elementarzusammensetzung der Isolierschicht, und somit der Gehalt an Aluminium und Sauerstoff, ist bestimmbar mittels energiedispersiver Röntgenspektroskopie EDX, wo- bei der Fachmann die Beschleunigungsspannung so wählt, dass die Informationstiefe so groß ist wie die Mindestdicke (1 μιη) der Isolierschicht ist.

Wahlweise kann auch Röntgenphotoelektronenspektroskopie verwendet werden. Um dabei die Elementzusammensetzung in tieferen Lagen (> 10 nm) erfassen zu können, bedient sich der Fachmann der Tiefenprofilierung (Sputtern). Bei der Bestimmung der Elementzu- sammensetzung berücksichtigt der Fachmann ggf. auftretendes präferenzielles Sputtern.

Wenn durch verschiedene Methoden voneinander abweichende Elementarzusammensetzungen ermittelt werden, ist der durch EDX ermittelte Wert maßgeblich.

Die Dicke der Isolierschicht wird mittels der Wirbelstrommethode nach DIN EN ISO 2360, beispielsweise mittels eines Leptoskops der Firma Karl Deutsch Prüf- und Messgerätebau GmbH + Co KG, Wuppertal (Deutschland), zerstörungsfrei bestimmt. Alternativ kann die Dicke der an der Oberfläche des Bauteils gebildeten Isolierschicht an einer Kryo-Bruchflä- che mittels Rasterelektronenmikroskopie bestimmt werden.

Das erfindungsgemäße passive elektrische Bauteil ist beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Spulen, Wendeln, Leitern, Drosseln, Widerständen, und Schaltern. Ein erfindungsgemäßes passives elektrisches Bauteil kann ein oder mehrere Formelemente aus der Gruppe bestehend aus Hinterschnitten, Bohrungen und Kanälen aufweisen. Besonders bevorzugt ist das erfindungsgemäße passive elektrische Bauteil eine Spule.

Bevorzugt weist die Isolierschicht eine Dicke im Bereich von 10 μιη bis 100 μιη auf. Inner- halb dieser Dicke ist das Massenverhältnis von Aluminiumoxid zu Böhmit größer als 5, bevorzugt größer als 6, weiter bevorzugt größer als 7, besonders bevorzugt > 10.

Bevorzugt weist die Isolierschicht eine Durchschlagfestigkeit von 40 V/μιη oder mehr auf, gemessen nach DIN EN 60243-1 und DIN EN 60243-2 für einen Strom von bis zu maximal 3 mA. Besonders bevorzugt hat die Isolierschicht eine Dicke von 10 μιη oder mehr, und ist durchschlagfest gegenüber einer Spannung von 400 V oder mehr, besonders bevorzugt 2500 V oder mehr.

Die Isolierschicht verbessert auch die Korrosionsstabilität und die Alterungsbeständigkeit des passiven elektrischen Bauteils. Bevorzugt sind erfindungsgemäße passive elektrische Bauteile, bei denen die Durchschlagfestigkeit der Isolierschicht nach 1000 Stunden bei einer Temperatur im Bereich von -80 °C bis 300°C um weniger als 20 % abfällt.

In bestimmten Ausführungsformen umfasst ein erfindungsgemäßes passives elektrisches Bauteil eine auf der Oberfläche der Isolierschicht angeordnete weitere Schicht enthaltend ein oder mehrere Materialien ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Isolationslackschichten, Plasmapolymeren, Isolationspapieren, Isolationsfolien, Schrumpfschläuchen und Vergussmassen. Materialien und Verfahren für die Herstellung derartiger Schichten sind dem Fachmann bekannt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert. Beispiel 1 :

Ein passives elektrisches Bauteil in Form eines im Druckguss hergestellten Leiters aus Aluminium (Rotorenaluminium) mit den Abmessungen 10 mm x 10 mm x 100 mm wird der Druckgussform bei 550 °C entnommen und in eine verschließbare Kammer transferiert. Die Kammer ist mit einer als Dielektrikum wirkenden Auskleidung (3 cm dicke PTFE- Platten) versehen. Das Bauteil wird mit einer geeigneten Klemmvorrichtung an den Stellen geerdet, die als Kontaktierungsstellen für den Einsatz als elektrischer Leiter vorgesehen sind, und daher keine Isolierschicht erhalten sollen. Die Kammer wird geschlossen, und mittels eines Kompressors wird in der Kammer ein Druck von 500 kPa eingestellt.

Einer elektrostatischen Lackieranlage wird eine wässrige Lösung enthaltend 0, 1 mol/l KMnC und 0,3 mol/l Glycerin zugeführt. Die Zerstäubungsdüse (Rotationszerstäuber) der Lackieranlage ist mit einer elektrisch isolierenden Durchführung in die Kammer eingebracht. Durch Anlegen einer Spannung von 45 kV an den Zerstäuber (Strom 8 μΑ) wird das Aerosol aufgeladen. Durch Drehen des Aluminiumleiters in der Kammer wird die Oberfläche mit dem Aerosol gleichmäßig beaufschlagt. Nach dem Besprühen wird die Kammer entspannt und das Bauteil entnommen. Es weist zu diesem Zeitpunkt eine Temperatur von 150 °C auf. Nach Abkühlung wird das Bauteil mit Wasser und Aceton gereinigt, um überschüssiges Glycerin und KMnC von der Oberfläche zu entfernen. Die Dicke der an der Oberfläche des Bauteils gebildeten Isolierschicht wird an einer Kryo- Bruchfläche mittels Rasterelektronenmikroskopie an 10 verschiedenen Stellen bestimmt. Die Schichtdicke betrug 2,8 μιη ± 0,3 μιη. Die mittels EDX bestimmte Elementzusammensetzung der Isolierschicht im Bereich einer Dicke von 1 μιη ist wie folgt: AI (28 at%), O (53 at%), Mn (14 at%), C (5 at%) und Spuren von K. Die Durchschlagfestigkeit beträgt 180 V gemessen nach DIN EN 60243-1 und DIN EN 60243-2 bis zu einem maximalen Stromfluss von 3 mA. Das Massenverhältnis von Aluminiumoxid zu Böhmit wurde mittels Röntgen- beugung (XRD) unter Verwendung eines Einfallswinkels von 70 ° bezogen zur Flächennormalen zu 15 ± 3 bestimmt.

Beispiel 2 In einer verschließbaren Kammer wird ein Becken befüllt mit einer wässrigen Lösung enthaltend 0,1 mol/l KMnÜ4 und 0,3 mol/l Glycerin bereitgestellt. Ein passives elektrisches Bauteil in Form eines im Druckguss hergestellten Leiters aus Aluminium (Rotorenaluminium) mit den Abmessungen 10 mm x 10 mm x 100 mm wird der Druckgussform bei 550 °C entnommen und in die Kammer transferiert. Die Kammer wird geschlossen, und mittels eines Kompressors wird in der Kammer ein Druck von 500 kPa eingestellt. Das Bauteil wird sodann in die im Becken befindliche Lösung getaucht. Nach 5 min wird das Bauteil aus der Lösung genommen, die Kammer entspannt und das Bauteil entnommen. Es weist zu diesem Zeitpunkt eine Temperatur von 140 °C auf. Nach Abkühlung wird das Bauteil mit Wasser und Aceton gereinigt, um überschüssiges Glycerin und KMnC von der Oberfläche zu entfernen.

Die Dicke der an der Oberfläche des Bauteils gebildeten Isolierschicht wird an einer Kryo- Bruchfläche mittels Rasterelektronenmikroskopie an 10 verschiedenen Stellen bestimmt. Die Schichtdicke betrug 3,5 μιη ± 0,2 μιη. Die mittels EDX bestimmte Elementzusammensetzung der Isolierschicht im Bereich einer Dicke von 1 μιη ist wie folgt: AI (29 at%), O (56 at%), Mn (1 1 at%), C (4 at%) und Spuren von K. Die Durchschlagfestigkeit beträgt 195 V gemessen nach DIN EN 60243-1 und DIN EN 60243-2 bis zu einem maximalen Stromfluss von 3 mA. Das Massenverhältnis von Aluminiumoxid zu Böhmit wurde mittels Röntgen- beugung (XRD) unter Verwendung eines Einfallswinkels von 70° bezogen zur Flächennormalen zu 10 ± 2 bestimmt.