Das Eloxieren von Aluminium ist ein bekanntes Prozess zur Verbesserung der Oberfläche von Teilen und Objekten aus Aluminiumlegierungen, die meist, aber nicht nur, durch CNC-Bearbeitung hergestellt werden. Es bietet eine sehr gute Korrosions- und Abriebbeständigkeit, aber - wie bei fast jedem Prozess - gibt es verschiedene Formen.
Während Typ I und II des Eloxierens zu Hause durchgeführt werden können (wobei allerdings Vorsicht geboten ist, da bei diesem elektrochemischen Verfahren Säure verwendet wird), ist Typ III des Eloxierens - das so genannte Harteloxieren - Sache der Fachgeschäfte.
Was ist das Harteloxieren von Aluminium, welche Oberflächeneigenschaften werden dadurch erzielt und warum ist es besser, es von Profis durchführen zu lassen?
Was ist Eloxieren von Aluminium?
Das Eloxieren Aluminium ist ein elektrochemisches Prozess, bei dem eine Oxidschicht (die hauptsächlich aus Aluminiumtrioxid, AL2O3, besteht) auf der Oberfläche von Teilen aus Aluminiumlegierungen erzeugt wird.
Die Beschichtung wird erreicht, indem das Objekt Säuren und elektrischem Strom mit einer Spannung und Intensität ausgesetzt wird, die an die Parameter des jeweiligen Verfahrens angepasst sind. Der Hauptzweck ist die Verbesserung des Korrosionsschutzes - obwohl Aluminium als solches selten rostet, kann dies in bestimmten Fällen vorkommen.
Die Aluminiumtrioxid-Schicht bietet einen viel besseren Schutz als die natürliche Oxidschicht, die sich durch den Oberflächenkontakt mit der atmosphärischen Luft bildet. Dies ist besonders wichtig in Situationen, in denen Aluminiumteile in aggressiven Umgebungen arbeiten sollen (z.B. in Kontakt mit korrosiven Substanzen), während gleichzeitig die Härte der resultierenden Oberfläche wichtig ist (Eloxieren verbessert die Widerstandsfähigkeit gegen Kratzer, mechanische Beschädigungen und Abrieb) oder die Möglichkeit der Farbgebung.
Sowohl Aluminium- als auch Titanlegierungen können dem Prozess unterzogen werden (letztere ist aufgrund ihrer geringeren Beliebtheit weniger verbreitet).
Die Parameter der durch Harteloxieren erzeugten Beschichtung zeichnen sich aus durch:
- eine sehr gute Abriebfestigkeit,
- hohe Härte (bis zu 550 HV) und Perforationsbeständigkeit (1.500 V bei 50 µm Dicke),
- sehr hohe Korrosionsbeständigkeit (bis zu 1.500 Stunden Salzsprühnebelbelastung),
- verbesserte Beständigkeit gegen thermische Belastung (bis zu 2000 ºC).
Es gibt 3 Typen der Aluminium-Eloxierung:
- Typ I Eloxieren - die Oxidschicht wird durch die Verwendung von Chromsäure für die Elektrolyse erhalten, und ihre Eigenschaften sind für viele Anwendungen gut genug (obwohl die Schicht selbst dunkler ist). Wichtig ist, dass es sich gut für das
- Typ II Eloxieren - die üblichste Form der Herstellung einer Aluminiumtrioxidschicht auf der Oberfläche von Teilen. Dabei wird niedrig konzentrierte Schwefelsäure verwendet, und die Leistung der resultierenden Beschichtung ist gut, ebenso wie die Möglichkeiten der Färbung. Dies ist eine beliebte Methode zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit und zur Färbung der Oberfläche von Teilen aus Aluminiumlegierungen (z.B. zu dekorativen Gründen).
- Typ III Eloxieren, oder Harteloxieren von Aluminium - ein kompliziertes Prozess, der eine sehr haltbare Oberfläche hervorbringt und in vielen Branchen als Standard gilt. Bei der Harteloxierung werden sehr hohe Mengen an Schwefelsäure verwendet, um eine Oxidschicht auf der Metalloberfläche zu bilden. Auch die Spannung und der Strom sind bei der Elektrolyse viel höher, und die Werte ändern sich während des Prozesses. So entsteht eine harte Eloxalschicht, die sich durch eine hohe mechanische Widerstandsfähigkeit auszeichnet, die sehr anspruchsvollen Anwendungen entspricht (z.B. Motorkomponenten oder militärische Ausrüstung).
Harteloxieren Aluminium: Was ist Typ III dieses Prozesses?
Sicherlich ist das Harteloxieren das komplizierteste der drei Prozesse zur Herstellung einer Oxidschicht auf der Oberfläche von Aluminium und seinen Legierungen.
Es ist ein mehrstufiger Prozess und erfordert zum einen die Kenntnis der Legierungsart sowie des erwarteten Effekts (z.B. die erzielte Dicke der Oxidschicht).
Der Prozess selbst kann in mehrere Schritte unterteilt werden:
- Nach der Metallbearbeitung (z.B. im Rahmen von CNC-Dienstleistungen) werden die eloxierten Teile oder Bauteile zunächst gründlich gewaschen und entfettet; in manchen Fällen ist ein chemisches Polieren (zur Entfernung von Kratzern) notwendig. Das Ziel ist es, eine schmutzfreie Oberfläche zu erhalten.
- Bevor der elektrolytische Prozess beginnt, werden die Teile gründlich gespült, aufgehellt und erneut gespült.
- Danach werden die Teile einer Harteloxierung unterzogen, bei der sie in ein Bad mit Schwefelsäure der entsprechenden (hohen) Konzentration getaucht und je nach Prozessstufe einer unterschiedlich starken und intensiven Spannung ausgesetzt werden.
- Am Ende des Eloxierzyklus können die Teile zusätzlich eingefärbt werden, entweder mit organischen Farbstoffen (SANDALOR) oder mit der entsprechenden Dicke der Oxidschicht (je dicker, desto dunkler der Farbton).
- Die letzte Stufe des Eloxierens - gleich welcher Art - ist die Abdichtung, die entweder kalt oder warm erfolgen kann.
Anwendungen des Harteloxierens
Die einfache Antwort lautet: "überall dort, wo die hohe mechanische Widerstandsfähigkeit der Oberfläche und die technischen Eigenschaften von Aluminium, wie geringes Gewicht oder gute Wärmeleitfähigkeit, erforderlich sind".
Die Anwendungen des Harteloxierens hängen mit den Parametern zusammen, die das Prozess bietet, und folglich finden Teile, die diesem Prozess unterzogen werden, Anwendung in folgenden Branchen:
- Automobilindustrie - eine breite Palette von Teilen für Autos, sei es für Motoren,
- Antriebsstrang oder Aufhängung,
- Luft- und Raumfahrt
- Militär (z. B. Waffenteile oder Strukturteile),
- Schiffbau (wegen der sehr hohen Salzbeständigkeit),
- Medizin (z. B. chirurgische Instrumente),
- Haushaltsgeräte (z. B. Kochplatten oder hochwertige Backofenausstattungen).
Warum ist es besser, das Harteloxieren auszulagern?
Es gibt viele Tutorials im Internet ( in Foren oder auf YouTube), in denen man lernen kann, "wie man Aluminiumteile zu Hause eloxiert". Dabei geht es vor allem um die Herstellung von Oxiden auf der Oberfläche von Aluminium der Typen I und II - vor allem wegen der besseren Verfügbarkeit des für diese Prozesse erforderlichen Zubehörs (Chromsäure oder Schwefelsäure in geringerer Dosierung) und wegen des geringeren Schwierigkeitsgrads.
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