Verfahren Eloxieren

Verfahren Eloxieren

1. Oberflächenbearbeitung

Die Oberfläche wird nach dem Fräsen durch Schleifen, Bürsten und Polieren mit Schmirgelpapier mechanisch gereinigt. Die Körnung des Schmirgelpapiers ist feiner als 600 µm und erzeugt dadurch eine glatte und kratzfreie Oberflächenschicht.

Bemerkung: Da jeder Kratzer nach dem Eloxieren noch deutlicher zum Vorschein kommt, ist die mechanische Oberflächenbearbeitung einer der wichtigsten Verfahrensschritte.

2. Chemische Reinigung

Das Werkstück wird vor dem Anodisieren chemisch gesäubert indem Fette, Oxidschichten sowie enthaltene Fremdmetalle der Oberfläche entfernt werden. Um dies zu gewährleisten werden folgende Schritte vorgenommen:

  1. NaOH wird auf 45 °C erhitzt und das Werkstück anschließend eingetaucht
  2. Beizdauer: 5 min (Entfernung der gebildete Oxidschicht und Fremdmetalle der Oberfläche)
  3. H2O – Spülung
  4. Werkstück ca. 30 Sekunden lang in HNO3 tauchen
  5. H2O ? Spülung

Bemerkung: Durch das Beizen bildet sich eine dunkle Oberflächenschicht, die auf einen hohen Kupfergehalt der Aluminiumlegierung zurückzuführen ist. An der Oberfläche scheiden sich demnach Kupfer-Ionen ab. Der Tauchvorgang in der Salpetersäure befreit das Werkstück von den Fremdmetall- und Laugenresten, so dass das Aluminium in typischer Alu-Farbe erscheint.

3. Spülen mit Wasser

Ein gründliches Spülen ist notwendig, um die Säurereste zu entfernen und somit ein chemisch reines Eloxieren sicher zu stellen.

4. Eloxieren

Da die Werkstoffoberfläche die zu benötigende Stromdichte bestimmt, ermittelten wir im Vorfeld diese Größe. Vorausgesetzt wird eine Ladungsmenge von 1,5 A/dm2.

Rohlinge: – ca. 0,7 dm2 /Stück – Versuchdurchlauf mit 3 Rohlingen: 3 x 0,7 dm² x 1,5 A/ dm² = 3,15 A (18 V)

Durchführung:

  1. 10%-ige H2SO4 –> Spannungsanschluss:
  • Werkstücke als Anode (Pluspol)
  • Kathode (Minuspol)
  • Erhöhung der Stromstärke auf 6 A bzw. 3,15 A
  1. Durchführung der Elektrolyse: 45 min bei konst. 20°C
  2. H2O ? Spülung

Bemerkung:

Bei der Elektrolyse wird Wärme freigesetzt. Um die Temperaturerhöhung des Schwefelsäurebades zu vermeiden, wird das Bad durch einen Kühlbehälter mit einer Wassertemperatur von 12°C geschützt.

Nachdem die Werkstücke aus dem Schwefelsäurebad entnommen wurden, stellte man eine optische Änderung der Oberfläche fest. Die Alu-Fläche erscheint etwas dunkler und matter, was auf den Anteil der Legierungselemente zurückzuführen ist.

5. Spülen mit Wasser

Um die Schwefelsäure zu entfernen und das Farbstoffbad vor chemischen Einwirkungen zu schützen, müssen die Werkstücke wieder gründlich gespült werden, da andernfalls der pH-Wert des Farbbades verschoben wird.

6. Farbbad/ Tauchfärben

In unserem Versuch wurde das Adsorptive Farbverfahren angewandt.

Versuchsaufbau:

  • Lösung zum Neutralisieren: HNO3
  • Gerät: Heizplatte, Rührfisch, Becherglas oder Farbwanne
  • Farbmischung: 4-5g Eloxalfarbe/ 1 l H2O

Ablauf:

  1. Farbbad auf ca. 50°C erhitzen
  2. Werkstück ca. 30 Sekunden lang in HNO3 tauchen
  3. H2O – Spülung
  4. destillierte H2O – Spülung
  5. Werkstück 2 – 5 min im Farbbad tauchen

Bemerkung:

Nach dem Eloxieren werden trotz Reinigens nicht alle Rückstände der Schwefelsäure aus den Poren gelöst. Die Salpetersäurelösung ermöglicht jedoch die Entfernung der Schwefelsäure-Reste. Durch die stärkeren Kohäsionskräfte kann sich der Farbstoff somit besser an das Material ablagern.

Die Aluminiumteile, die im blauen sowie roten Farbbad getaucht wurden, zeigten ein positives Farbergebnis. Hingegen verlor die Goldfärbung an Kraft, was auf die Legierungselemente zurückzuführen ist. Außerdem konnte festgestellt werden, dass eine längere Verweildauer im Bad die Farbintensivität erhöht.

7. Versiegeln / Verdichten

Geräte: Heizplatte, Rührfisch, Becherglas

  1. Wasser wird auf > 96°C erhitzt
  2. Werkstück ca. 45 min ins Bad

Bemerkung:

Das Verdichten erzeugt eine extrem harte und strapazierfähige Eloxaloberfläche, da aufgrund der Wasseraufnahme und der Hitze die Zwischenverbindungen in ihre Endform überführt werden.

Durch das kochende Wasser wurden die roten sowie goldenen Farbstoffe jedoch zum Teil aus der Verbindung herausgelöst (auch ?Ausbluten? genannt), was die Korrosionsbeständigkeit aber in keiner Weise beeinträchtigt. Die schimmernde Intensität der blauen Farbe blieb auch nach dem Kochen erhalten.