Übersicht über das Eloxieren von Aluminium

Beim Anodisierungsprozess (manchmal auch als Eloxieren bezeichnet) wird die Oberfläche von Aluminium durch einen elektrolytischen Prozess in eine dickere, gleichmäßigere Oxidschicht umgewandelt.

Durch elektrochemisches Anodisieren entsteht eine Aluminiumoxidoberfläche mit folgenden Eigenschaften:

• Korrosionsbeständigkeit

• Angenehmes Aussehen

• Verschleißfestigkeit

• Verbesserte Haftung von Farbe oder Klebstoffen

• Verbesserte Schmierfähigkeit

• Verbesserte galvanische Haftung

Dieser Artikel konzentriert sich auf das Eloxieren von Aluminium. Allerdings können auch andere Metalle eloxiert werden, darunter Magnesium, Titan und Aluminiumlegierungen. Es gibt verschiedene Arten von eloxierten Aluminiumoberflächen, darunter klar eloxiertes Aluminium, schwarz eloxiertes Aluminium und hart eloxiertes Aluminium. Es gibt auch einige häufig verwendete Eloxierungsarten: Typ I, Typ II und Typ II.

Mit diesem Artikel können Sie schnell und präzise die richtige Oberflächenbehandlung für Ihr Aluminiumprofil auswählen.

Was ist eloxiertes Aluminium?

Eloxieren ist ein elektrochemischer Prozess, der einer Metalloberfläche eine dekorative, haltbare und korrosionsbeständige eloxierte Oxidschicht verleiht. Aluminium eignet sich gut zum Eloxieren, obwohl auch andere Nichteisenmetalle wie Magnesium und Titan eloxiert werden können.

Wie funktioniert der Eloxierungsprozess?

Das Anodisieren wird erreicht, indem das Aluminium in ein saures Elektrolytbad getaucht und ein elektrischer Strom durch das Medium geleitet wird. Im Anodisierungsbehälter ist eine Kathodenröhre installiert; das Aluminium fungiert als Anode, wodurch Sauerstoffionen aus dem Elektrolyt freigesetzt werden und sich mit Aluminiumatomen auf der Oberfläche des anodisierten Teils verbinden können. Anodisieren ist daher ein hochkontrolliertes Oxidationsproblem und eine Verstärkung eines natürlichen Phänomens.

Verfügbare Arten von Aluminium-Eloxierungsverfahren

Um zu verstehen, wie Aluminium eloxiert wird, müssen Sie die im Eloxierungsprozess verwendeten Aluminiumarten kennen. Am häufigsten werden die Militärspezifikationen MIL-PRF-8625 Typ II mit Schwefelsäure und Typ III mit Hartbeschichtung verwendet. Typ II ist allgemein als konventionelle Eloxierung bekannt, während Typ III als harte Eloxierung bezeichnet wird.

Typ I – Chromsäureanodisierung

Beim Anodisierungsverfahren Typ I wird Chromsäure verwendet, um eine dünne Beschichtung auf der Oberfläche eines Metallteils zu bilden.

Obwohl Typ I die dünnste Eloxalschicht ist, verbessert sie dennoch die Korrosionsbeständigkeit des Teils. Allerdings führt sie beim Einfärben auch zur geringsten Farbabsorption.

Typ II – Schwefelsäureanodisierung

Beim Eloxieren vom Typ II wird anstelle von Chromsäure Schwefelsäure verwendet. Dadurch entsteht eine etwas dickere Oberflächenschicht auf dem Aluminiumteil.

Die Schwefelsäure-Anodisierung vom Typ II hat eine Dicke von 0,0002 bis 0,001 Zoll und eignet sich besser für gefärbte Teile.

Typ III – Harteloxieren 

Dies wird oft bezeichnet als"Harteloxieren"und verwendet ebenfalls die Schwefelsäuremethode. Allerdings entsteht dabei ein dickeres (>0,001 Zoll) dickere Eloxalschicht als Typ II. Harteloxierte Teile weisen die beste Verschleißfestigkeit und Fleckenbeständigkeit auf. Für Teile mit extrem engen Toleranzen ist dies jedoch möglicherweise nicht ideal.

Welche Art der Eloxierung sollten Sie wählen? Was ist der Unterschied?

• Bei Typ I wird Chromsäure verwendet, um eine dünne Beschichtung auf der Oberfläche von Metallteilen zu bilden. Diese Beschichtung wird dort eingesetzt, wo Korrosionsbeständigkeit und ein gewisses Maß an Verschleißfestigkeit erforderlich sind, wie beispielsweise bei der Herstellung stark beanspruchter Strukturteile für Flugzeuge.

  
  

• Beim Eloxieren vom Typ II wird Schwefelsäure verwendet, um eine etwas dickere Oberflächenschicht auf Aluminiumteilen zu bilden. Es wird bei der Herstellung von Konsumgütern, Küchengeschirr, architektonischen Aluminiumteilen und industriellen Aluminiumteilen eingesetzt.

  
  

• Typ III ähnelt Typ II, hat aber eine dickere korrosionsbeständige Schicht. Dadurch eignet es sich ideal für Teile, die extremen Temperaturen und chemischer Belastung standhalten müssen. Das Militär verwendet es beispielsweise zur Herstellung robuster Metallteile, die häufig in Schusswaffenkomponenten, Zahnrädern, Ventilen und vielen anderen Teilen verwendet werden, die aneinander gleiten.

Alle Arten von Klebstoffen helfen, dass Farbe und andere Klebstoffe besser haften als blankes Aluminium. Zusätzlich zum Anodisierungsprozess müssen einige Teile möglicherweise gebeizt, versiegelt oder mit anderen Materialien wie Trockenfilmschmiermitteln behandelt werden. Wenn ein Teil gefärbt werden soll, gilt es alsTyp2, während ein ungefärbter TeilTyp1.

Wie färbt man eloxierte Aluminiumteile?

Die eloxierte Oxidstruktur stammt vom Aluminiumsubstrat und besteht vollständig aus Aluminiumoxid. Anstatt wie Farbe oder Beschichtung auf die Oberfläche aufgetragen zu werden, ist dieses Aluminiumoxid vollständig in das darunterliegende Aluminiumsubstrat integriert, sodass es nicht abplatzt oder abblättert. Es hat eine hochgeordnete poröse Struktur, die eine sekundäre Verarbeitung wie Färben und Versiegeln ermöglicht.

Sobald der Farbstoff aufgetragen ist, können die Poren versiegelt werden, sodass die Farbe in die Oxidschicht eingebettet werden kann. Da der Farbstoff nun Teil dieser passiven Schicht ist, verblasst oder blättert er nicht ab und sorgt für ein dauerhaftes, langlebiges und elegantes Finish.

Verbessert das Eloxieren die Wärmeableitung?

Ja, das stimmt. Wenn ein Gegenstand heißer als seine Umgebung ist, beginnt er abzukühlen. Je größer die Oberfläche des heißen Gegenstands ist, desto schneller wird die Wärme abgeleitet. Eloxiertes Aluminium hat eine größere Oberfläche als unbehandeltes Aluminium und kann daher Wärme effizienter abgeben.

Diese verbesserte Wärmeleitfähigkeit oder Wärmeableitung ist auf eine verbesserte konvektive Wärmeübertragung und eine verbesserte Emissivität zurückzuführen. Konvektive Wärmeübertragung ist die Übertragung von Wärme zwischen einer Oberfläche und der umgebenden Luft und wird hauptsächlich durch das Design und in geringerem Maße durch die Eloxierung beeinflusst.

Strahlungswärmeübertragung, auch als Emissivität bekannt, findet zwischen zwei Oberflächen statt und kann durch Eloxieren deutlich verbessert werden. Aufgrund dieser Eigenschaft eignet sich eloxiertes Aluminium gut für kleine Kühlkörper, wie in unserem Artikel über Kühlkörper aus eloxiertem Aluminium beschrieben.

Ist eloxiertes Aluminium hochleitfähig?

Nein, das ist es nicht. Aluminium selbst ist hochleitfähig; die Oxidschicht hat jedoch ähnliche physikalische und chemische Eigenschaften wie Keramik. Eine der Haupteigenschaften von Keramik ist die elektrische Isolierung.

Eloxierte Aluminiumbleche können durch Kontakt immer noch eine begrenzte Leitfähigkeit erreichen, da die Oxidschicht so dünn ist, aber die Leitfähigkeit ist im Vergleich zu unbehandeltem Aluminium viel geringer. Es gibt zwar Workarounds, aber wenn die Leitfähigkeit ein wichtiger Aspekt Ihres Produktdesigns ist, sollten Sie eine andere Oberflächenbehandlung für Ihr Aluminiumprodukt in Betracht ziehen.

Vorteile des Eloxalverfahrens

Beim Eloxieren wird die natürliche Aluminiumoxidschicht durch eine neue ersetzt, um die Haltbarkeit der Teile, die Lackhaftung, das Erscheinungsbild der Komponenten und die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern. Außerdem entsteht eine chemisch beständige Beschichtung, die scharfen Reinigungsmitteln widersteht. Das Bild unten zeigt einige Teile, die eloxiert und dann in verschiedenen Farben eingefärbt wurden.

Beim Anodisierungsprozess wird ein Säurebad und elektrischer Strom verwendet, um diese anodische Schicht auf dem Grundmaterial zu bilden. Einfach ausgedrückt erzeugen wir eine kontrollierte und langlebige Aluminiumoxidschicht auf unseren Komponenten, anstatt uns auf die dünne Oxidschicht zu verlassen, die natürlicherweise auf jeder blanken Aluminiumoberfläche vorhanden ist. Es ähnelt dem Brünieren, Parkerzen, Passivieren und anderen Oberflächenbehandlungen mit Konversionsbeschichtungen, die zur Korrosionsbeständigkeit und Oberflächenhärtung eingesetzt werden.

Typische Anwendungen von eloxierten Aluminiumteilen

Eloxalfarbe hat ein breites Anwendungsspektrum, am häufigsten wird sie jedoch aus ästhetischen Gründen verwendet, da Komponenten damit in verschiedenen Farben gefärbt werden können.

Der obere USB-Stick ist Grade 1 (ungefärbt), daher sieht die eloxierte Beschichtung sauber aus und hat fast die Farbe der Basislegierung. Der untere USB-Stick ist in einem kräftigen Blau gefärbt. Ein weiteres Beispiel ist der Gewindeadapter unten, der eloxiert und schwarz gefärbt wurde.

Die Beschichtung des Gewindeadapters scheint nicht verschleißfest zu sein, was darauf hindeutet, dass er mit einer dünnen eloxierten Schicht vom Typ II überzogen ist oder dass der Produktionsprozess schlecht kontrolliert wurde.

Als viertes Beispiel haben wir einige eloxierte Kühlkörper, die unten gezeigt werden.

Anodische Beschichtungen können die Wirksamkeit von Kühlkörpern steigern, indem sie die Oberflächenemission um eine Größenordnung erhöhen und so die Wärmeübertragung durch Strahlung verbessern.

Unten sehen wir ein mattschwarzes Ventil mit einer relativ hochwertigen Eloxalschicht. Beachten Sie auch das attraktive, lasergravierte Logo, das einen guten Kontrast zum Rest des Bauteils bildet. Das Logo wird normalerweise durch die Eloxalschicht geätzt und nicht auf die Oberfläche des Teils gedruckt, was sowohl die Haltbarkeit verbessert als auch Kosten und Prozessschritte spart.

Eloxiertes Aluminium ist ideal für Außenschilder, da es leicht, korrosionsbeständig und haltbarer als Farbe ist. Die eloxierte Oberfläche kann leicht im Siebdruckverfahren bedruckt oder mit reflektierenden Materialien beschichtet werden, wie das folgende Beispiel eines Außenschilds zeigt:

Obwohl wir eine breite Palette von Anwendungen besprochen haben, haben wir kaum an der Oberfläche aller potenziellen Anwendungen für eloxiertes Aluminium gekratzt. Wenn Sie nach weiteren Informationen und Beispielen suchen, empfehlen wir Ihnen, sich die Website des Aluminum Anodizers Council anzusehen. Webseite.

Sollten Sie Ihre Aluminiumprofile eloxieren?

Die Entscheidung, ob Sie Ihre Aluminiumprofile eloxieren oder nicht, hängt von der beabsichtigten Anwendung des Produkts ab. Wie dieser Artikel zeigt, hat das Eloxieren sowohl Vor- als auch Nachteile.

Angenommen, Ihr Hauptanliegen ist Korrosionsbeständigkeit und ein sehr schönes metallisches Aussehen, oder Sie möchten die Emissivität oder Haftung einer Grundierung oder eines Klebers verbessern. In diesem Fall kann Eloxieren eine gute Wahl für die Endbearbeitung extrudierter Produkte sein.

Wenn jedoch die elektrische Leitfähigkeit von entscheidender Bedeutung ist oder das Werkstück weiteren Formprozessen unterzogen werden soll, ist das Eloxieren möglicherweise nicht die beste Wahl. Diese können Risse in der Oxidschicht verursachen. Das Eloxieren vergrößert außerdem leicht die Größe des Werkstücks. Daher ist es nicht zu empfehlen, wenn Sie mit sehr engen Maßtoleranzen arbeiten.

Wenn Sie nach einer Alternative zum Eloxieren suchen, können Sie Folgendes in Betracht ziehen:Pulverbeschichtungals Möglichkeit, Aluminiumprodukten eine leuchtende Farbe zu verleihen. Wenn für Ihre Anwendung eine matte Oberfläche geeignet ist und Sie eine längere Haltbarkeit und Schutz vor UV-Ausbleichen benötigen, können Sie eine PVDF-Beschichtung auf Ihre Aluminiumprodukte auftragen.

FAQs

• Wie funktioniert das Anodisieren von Aluminium?

Beim Anodisieren wird die Aluminiumoberfläche durch einen elektrochemischen Prozess in eine dickere, haltbarere und gleichmäßigere Oxidschicht umgewandelt. Die poröse Struktur der resultierenden Oberfläche ermöglicht eine bessere Haftung von Lack und Klebstoff, eine bessere Haftung der Beschichtung, eine bessere Wärmeableitung und ermöglicht das Einspritzen von Schmier- und Farbstoffen.

• In welchen Farben kann man Aluminium eloxieren?

Die meisten Farben können Sie durch den Einsatz von Farbstoffen während des Eloxierungsprozesses oder durch anschließendes Lackieren erzielen (z. B. um eine reine weiße Farbe zu erzielen).

Es gibt verschiedene Methoden zum Färben durch Anodisieren, darunter elektrolytisches Färben, Tauchfärben, Integralfärben und Interferenzfärben (siehe Abschnitt Färbemethoden). Mögliche Anodisierungsfarben sind Schwarz, Blau, Blaugrau, Braun, Gold, Grau, Grün, Oliv, Rosa, Rot, Violett und Gelb. Einige Verfahren erzeugen Farben, die UV-beständig sind. Einige Verfahren erzeugen Farben, die durch optische Interferenzeffekte und andere durch Lichtstreuung entstehen.

Es ist wichtig zu beachten, dass für einige Farben möglicherweise spezielle chemische Reagenzien und eine komplexere Verarbeitung erforderlich sind. Daher müssen auch Kosten und Machbarkeit berücksichtigt werden.

• Wie sieht klar eloxiertes Aluminium aus?

Klar eloxiertes Aluminium hat einen gleichmäßigen, transparenten Film, der eine erhöhte Korrosions- und Verschleißfestigkeit bietet. Die Farbe des Films variiert mit zunehmender Beschichtungsdicke von sehr hell bis dunkelgrau.

Klar eloxiertes Aluminium kombiniert die Festigkeit von Metall mit einer glasartigen, durchscheinenden Qualität und bietet so eine einzigartige ästhetische und funktionale Materialauswahl für die Design- und Fertigungswelt.

• Welche Art der Anodisierung sollte ich wählen?

Die meisten bearbeiteten Teile sind nach Typ II (oder"konventionell") Schwefelsäureanodisierung und Typ III Hardcoat oder"hart"Anodisieren mit Schwefelsäure gemäß Militärspezifikation MIL-PRF-8625. Beim Anodisieren Typ I wird umweltschädliche Chromsäure verwendet, die nur selten spezifiziert wird.

Sie können spezifische Behandlungsdetails, einschließlich Oxidfilmdicke, Farbe, Behandlungsprozess und zugehörige Qualitätsstandards mit Ihrem Lieferanten oder einem professionellen Techniker besprechen, um sicherzustellen, dass das Endprodukt Ihren Erwartungen und Anforderungen entspricht.

• Wie viel kostet das Eloxieren von Aluminium?

Die Kosten hängen von der Beschichtungsdicke, der Art der Anodisierung, den Nachbearbeitungsleistungen, der Teilegeometrie und der Chargengröße ab.

• Wird das Eloxieren zu Verschleiß führen?

Eloxieren ist haltbar, da es Teil des Aluminiumgrundmaterials ist. Es nutzt sich jedoch durch Abrieb ab und die Farbe kann bei längerer Außenbeanspruchung verblassen. Harteloxieren vom Typ III behält seine Farbe und Verschleißfestigkeit länger als Harteloxieren vom Typ II.