Eigenschaften einer Eloxal-Schicht

Durch den gezielten Aufbau einer Eloxal-Schicht können verschiedene Eigenschaften herausgebildet 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 grau stichige Einfärbung.

Das Aluminiumteil nimmt in Abhängigkeit von der Spannung und Baddauer eine Schichtdicke von 5 bis 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 Rauigkeit 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 unbedingt auch die Geeignetsten sind.

Die durch das Eloxieren entstandene verstärkte Oxidschicht bietet eine hervorragende Verschleißbeständigkeit und verhindert Korrosionserscheinungen. Zudem nimmt die Durchschlagfestigkeit zu, wobei die Isolationsfähigkeit abhängig von der Legierung, der Schichtdicke und den Beschichtungsparametern ist. Eloxierte Bauteile zeigen eine exzellente Abriebfestigkeit und lassen sich für besondere Anwendungen mit speziellen Gleiteigenschaften ausstatten, sodass 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 Porosität lässt sich die Schicht gut einfärben.

Aufbau der Eloxal-Schicht

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 sogenannten Oxidschichten vom Sperrschichttyp sind dünn, dicht, dielektrisch und völlig undurchlässig.
3. Elektrolyten mit mittlerer Lösekraft, wie 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 dicht gepackten, 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.

Stichpunkthaft die Eigenschaften einer Eloxal-Schicht
– Hart
– Verschleißfest
– Korrosionsbeständig
– Isolierend
– Dekorativ (durch Färbung möglich)
– Gute Haftung auf dem Grundmaterial

Eine Eloxal-Schicht zeichnet sich durch verschiedene Eigenschaften aus. Zum einen ist sie sehr hart und widerstandsfähig gegenüber mechanischer Beanspruchung, wodurch eine hohe Abriebfestigkeit gewährleistet wird. Zum anderen ist sie äußerst korrosionsbeständig und schützt das darunterliegende Material vor schädlichen Umwelteinflüssen, wie Feuchtigkeit oder Säuren.
Überdies besitzt die Eloxal-Schicht isolierende Eigenschaften, was bedeutet, dass sie elektrisch nicht leitfähig ist und somit als Schutzschicht für elektronische Bauteile eingesetzt werden kann.
Ein weiterer Vorteil der Eloxal-Beschichtung besteht in ihrer dekorativen Wirkung. Durch das Färben der Schicht können unterschiedliche Farbtöne erzielt werden, wodurch sich vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten ergeben.
Neben diesen optischen Aspekten weist die Eloxal-Schicht auch eine gute Haftung auf dem Grundmaterial auf, sodass ein dauerhaft stabiler Verbund entsteht. Insgesamt handelt es sich bei der Eloxal-Beschichtung um eine äußerst robuste und langlebige Oberflächenveredlung mit zahlreichen Anwendungsbereichen in verschiedenen Industriezweigen.