Elektrolytische Oberflächenumwandlung

Anodisieren - Eloxieren ("coatieren") , Ematalieren

 

Beim Anodisieren wird die Aluminiumoberfläche in ein Aluminiumoxid umgewandelt. Ähnliches kann für die Werkstoffe Titan und Magnesium gesagt werden. Dieser elektrochemische Prozess findet in speziellen Elektrolyten (Behandlungslösungen) bei bestimmten Temperaturen und Stromdichten statt.

 

Wichtiger Konstruktionshinweis: Passmaßentwicklung im Prozess

Da sich die Oxidschicht im Zuge einer elektrolytischen Oberflächenumwandlung aus dem Grundwerkstoff heraus entwickelt, wächst sie bei der Normalanodisation bei zu 65% und bei der Hartanodisation rund 50% in den Grundwerkstoff hinein. Somit lässt sich ein Maßzuwachs im ersten Fall von ca. 35% und im zweiten Fall von ca. 50% feststellen. Zu beachten gilt es, dass dies bei Wellenaußendurchmessern immer 2x35% oder 2x50% sind.

Eine bildliche Darstellung können sie hier finden. Schichtwachstum beim Anodisieren

Der Unterschied zwischen Normal- und Hartanodisation liegt in der Prozesstemperatur von ca. 20°C bzw. zwischen -4 und +4°C. Die Schichteigenschaften bei beiden Verfahrenvarianten mit gleichem Grundmaterial unterscheiden sich hauptsächlich in folgenden Merkmalen

Normalanodisierschichten weisen vorzugsweise Schichtdicken kleiner 25µm auf.

Die Schichthärte und die Verschleißfestigkeit von Normalanodisierschichten sind niedriger.

Die Struktur der Normalanodisierschichten ist poröser und damit besser einfärbbar.

Abhängig vom Legierungsgehalt bildet sich mit steigender Schichtdicken auch eine Eigenfärbung des Materials von silberfarben hin zum Anthrazitfarbton aus. Die Schichtdickenverteilung ist im Gegensatz zu galvanischen Auflageschichten über die gesamte Oberfläche sehr gleichmäßig. Bei einer homogenen Gefügeausbildung der jeweiligen Legierung sind Schichtdickenschwankungen sehr gering. Stärkere Schwankungen gibt es dagegen bei heterogenen Grundgefügen, wo jeder Gefügebestandteil seine individuelle Schichtdickenentwicklung besitzt.
Am Beispiel der Aluminiumgusslegierung ALSi7 lässt sich das gut verdeutlichen. Messungen der Schichtdicke über den jeweiligen Gefügebestandteilen, ergab deutliche Unterschiede. So erzielte man im Prozess über den Alfa-Mischkristall ca. 50µm, wohingegen beim Eutektikum von Al/Si nur 5µm in einer mikroskopischen Messung am Schliff gemessen werden konnten. Mit Hilfe der zerstörungsfreien Wirbelstrom Messmethode wurde am gleichen Bauteil und der gleichen Messstelle zwischen 30 und 40µm ermittelt. aus diesem Grunde sollte bei Werksoffen mit heterogenen Gefügen eine geeignete Messmethode mit dem Kunden vereinbart werden. In den allermeisten Fällen ist der metallographische Schliff das Schiedsverfahren.

Einige, besonders in der Oberflächentechnik für Flugzeuge anzutreffende Verfahren, sind nachfolgend erwähnt. Chromsäureanodisieren (CAA) – vorwiegend für die anschließende Lackierung bzw. Verklebung verwendet. Dieses Verfahren existiert  in verschiednen Varianten, die auf die verwendeten Legierungen abgestimmt sind.

Die Mischsäureverfahren Borsäure / Schwefelsäure (BSA),  Weinsäure / Schwefelsäure (TSA) und Phosphorsäure / Schwefelsäure (PSA) treten in neuerer Zeit in den Markt ein, um Cr(VI)-haltige Verfahrensvarianten abzulösen.

Neben dem Chromsäureanodisieren (CAA) ist das Phosphorsäureanodisieren (PAA) für Klebeanwendungen bereits in Anwendung und wird zukünftig durch das weitere Mischsäureverfahren Phosphorsäure / Schwefelsäure ergänzt. Diese Verfahrenstechniken erzeugen besonders offen und zahlreiche Oxidporen in der Oberfläche, welche die Aufnahme von Klebeprimern erleichtert und eine optimalen Haftgrund erzeugen.

Für technisch funktionelle Anwendungen gegen Verschleiß und Korrosion kommen die Verfahrensvarianten in Schwefelsäure (SAA) oder Säuremischungen mit Nachverdichtung und Hartanodisieren (HSA) zum Einsatz.

An dieser Stelle soll noch einmal auf das Ematal hingewiesen sein, welches oben schon erwähnt wurde.