Eigenschaften Eloxal

Eigenschaften einer Eloxal-Schicht

Durch den gezielten Aufbau einer Eloxalschicht können verschiedene Eigenschaftenherausgebildet werden. Die Zusammensetzung des Grundwerkstoffs beeinflusst jedoch in gewissem Umfang die späteren Schichteigenschaften.

Eloxalschichten haben ein metallisch-silbriges Farbaussehen, welches aufgrund der Legierung variieren kann. Eloxalschichten auf kupferhaltigen Grundwerkstoffen wirken ungleichmäßig, fleckig, grau bis bräunlich. Grundwerkstoffe mit höheren Magnesiumanteilen wirken leicht trübe. Mangan und Chrom als Legierungselemente verursachen eine Gelbfärbung der Schichten, Silizium eine graustichige Einfärbung.

Das Aluminiumteil nimmt in Abhängigkeit von der Spannung und Baddauer eine Schichtdicke von 5-30 µm an, was bei der Konstruktion sowie der weiteren Verarbeitung berücksichtigt werden muss. Durch das Eloxieren werden die Oberflächen nicht glatter, man kann mit der Zunahme der Rauhigkeit rechnen. Die Schichthaftung beruht auf chemischen Bindungskräften und ist deshalb ausgezeichnet. Selbst hohe thermische Beanspruchungen oder mechanische Verformungen führen in der Regel zu keiner Änderung bei der Haftung. Die Schichthärten liegen im Bereich von 250-350 HV, wobei die härtesten Schichten nicht un-bedingt auch die Geeignetsten sind.

Die durch das Eloxieren entstandene verstärkte Oxidschicht bietet eine sehr gute Verschleißbeständigkeit und verhindert Korrosionserscheinungen. Zudem nimmt die Durchschlagfestigkeit zu, wobei die Isolationsfähigkeit abhängig von der Legierung, der Schichtdi-cke und den Beschichtungsparametern ist. Eloxierte Bauteile zeigen eine hervorragende Abriebfestigkeit und lassen sich für besondere Anwendungen mit speziellen Gleiteigenschaften ausstatten, so dass der adhäsive Abrieb gegen null tendiert.

Die Aluminiumoxidschichten sind sehr temperaturbeständig und können bis zu 2.000 °C erhitzt werden. Durch unterschiedliches Ausdehnungsverhalten entstehen ab ca. 100-200 °C Mikrorisse in der Schicht, die jedoch weder Haftung noch Schutzwirkung wesentlich beeinträchtigen. Aufgrund der Porösität lässt sich die Schicht gut einfärben.

Aufbau der Eloxalschicht

Es werden drei Grundtypen von Oxidschichten unterschieden, die in Abhängigkeit vom verwendeten Elektrolyten und seinem Rücklösevermögen gebildet werden.

  1. Beim Hochglanzeloxalverfahren bewirkt der Einsatz eines bestimmten Elektrolyten einen simultanen Schichtbildungs- und Wiederablösungsprozess, der auf dem Metall keine messbare Schicht zurücklässt, sondern eine glatte Oberfläche hervorruft.
  2. Falls der Elektrolyt das gebildete Oxid überhaupt nicht lösen kann, erfolgt so lange ein Schichtwachstum, bis die Feldstärke in der Schicht nicht mehr ausreicht. Die so genannten Oxidschichten vom Sperrschichttyp sind dünn, dicht, dielektrisch und völlig undurchlässig.
  3. Elektrolyten mit mittlerer Lösekraft, wie z.B. Schwefel-, Oxal-, Phosphor- und Chromsäure, bilden eine Oxidschicht mit porösem Charakter aus.

Zum Wachstum und Aufbau der Eloxalschicht wurden mehrere Theorien beschrieben, wobei das Modell von Keller, Hunter und Robinson die allgemeine Anerkennung findet. Die Schichten bestehen aus vielen dichtgepackten, säulenartigen, hexagonalen Einzeloxidzellen, die im Zentrum eine Pore besitzen. Die Poren reichen nicht ganz bis zum Grund der Zellen. Der untere porenfreie Bereich der Zellen bildet die dichte, undurchlässige Grund- oder Sperrschicht, gefolgt von der porenhaltigen porösen Deckschicht.