Lektion 11.6BeschichtenKapitel 11 · Beschichten und Oberflächenbearbeitung

Eloxieren

Strom lässt aus dem Aluminium selbst eine harte Oxidschicht wachsen

Beim Eloxieren (Anodisieren) wächst auf Aluminium eine harte, schützende Oxidhaut, indem im Säurebad elektrischer Strom hindurchfließt. Das farbige Metall eines Laptopgehäuses, eines Karabiners oder einer Taschenlampe ist eloxiertes Aluminium. Anders als bei Lack oder Galvanik wird nichts oben aufgetragen: Die Oberfläche des Metalls selbst wird zu einer keramikartigen Schicht.

Foto: Polyparadigm, Public domain, via Wikimedia Commons

Eloxieren · das Becken, dann die gewachsene, gefärbte und verdichtete OxidschichtDie eingekreisten Zahlen entsprechen den Schritten unten. Die drei unteren Bilder zoomen in die Oxidschicht, die in Wirklichkeit viel dünner ist als gezeichnet.

So funktioniert es

Reinigen und beizen. Das Teil wird entfettet, dann in einem Laugenbad (stark alkalisch) gebeizt und dekapiert (kurz in Säure getaucht, um lose Rückstände zu lösen). Das Beizen ergibt die matte Optik, chemisches Polieren eine glänzende.
Als Anode einhängen. Das Teil wird fest an ein Gestell aus Aluminium oder Titan geklemmt und in die Säure getaucht, meist Schwefelsäure bei etwa 20 °C. Hier ist das Teil die Anode (Pluspol), also das Gegenteil der Galvanik.
Strom einschalten. Ein Gleichstromnetzgerät treibt den Strom, beim üblichen Schwefelsäure-Eloxal meist bei etwa 15–20 V, vom Teil zu den Kathodenplatten im Becken.
Das Oxid wächst. Sauerstoff aus dem Wasser reagiert mit der Aluminiumoberfläche zu Aluminiumoxid. Die Schicht wächst teils ins Metall hinein, teils nach außen und ist voller winziger, gerader Poren, meist 20–60 Minuten lang.
Färben (optional). Die offenen Poren saugen organische Farbstoffe wie ein Schwamm auf, sodass Schwarz, Rot, Blau, Gold und andere Farben entstehen. Beim transparenten Eloxieren entfällt dieser Schritt.
Verdichten. Heißes Wasser kurz vor dem Sieden oder ein Nickel- bzw. anderes Verdichtungsbad lässt das Oxid aufquellen und schließt die Poren. Das schließt den Farbstoff ein und verbessert den Korrosionsschutz erheblich.

Das Hartanodisieren läuft kälter, nahe 0 °C, und bei höherer Spannung, um für verschleißbeanspruchte Teile eine viel dickere, härtere Schicht aufzubauen. Auch Titan und Magnesium lassen sich eloxieren; bei Titan erzeugt das dünne Oxid durch Lichtinterferenz leuchtende Farben, ganz ohne Farbstoff.

Wichtige Fakten

Werkstoffe: Vor allem Aluminiumlegierungen; auch Titan und Magnesium. Legierungen mit viel Kupfer oder Silizium lassen sich schlechter eloxieren
Typische Teile: Laptop- und Handygehäuse, stranggepresste Fensterrahmen, Kochgeschirr, Kletterausrüstung, Fahrradteile, Flugzeugteile
Bauteilgröße: Von kleinen Schrauben bis zu mehrere Meter langen Strangpressprofilen; das Becken setzt die Grenze
Präzision: Dünn und gleichmäßig: Standardschichten meist 5–25 µm, Hartanodisieren etwa 25–100 µm; etwa die Hälfte der Dicke wächst als Aufmaß auf jede Oberfläche
Oberfläche: Übernimmt die Oberfläche darunter (matt bei gebeizt oder gestrahlt, glänzend bei poliert), mit gleichmäßigem seidenmatten oder glänzenden Aussehen
Geeignete Losgröße: Von Einzelteilen bis zur kontinuierlichen Fertigung von Profilen und Konsumgütern
Werkzeug- und Maschinenkosten: Gestelle sind günstig; eine komplette Eloxalanlage mit Becken, Gleichrichtern, Kühlern und Abwasserbehandlung kostet Hunderttausende oder mehr
Geschwindigkeit: Etwa 20–60 Minuten im Eloxalbad, dazu Reinigen, Färben und Verdichten; ein ganzer Zyklus dauert rund 1–2 Stunden

Stärken und Grenzen

Stärken

Teil des Metalls, daher kann sie nicht abblättern oder abplatzen wie Lack
Hart und verschleißfest, besonders beim Hartanodisieren
Dünn und berechenbar, sodass enge Passungen erhalten bleiben
Viele haltbare Farben, bei denen der metallische Glanz durchscheint

Grenzen

Funktioniert nur bei Aluminium, Titan, Magnesium und wenigen weiteren Metallen
Das Oxid ist spröde und kann reißen, wenn sich das Teil verbiegt
Elektrisch isolierend, sodass Kontaktstellen abgedeckt oder nachbearbeitet werden müssen
Manche gefärbten Töne, besonders Rot und Blau, bleichen in starkem Sonnenlicht aus

Wo es eingesetzt wird

UnterhaltungselektronikGehäuse von Laptops, Handys und Tablets, Kopfhörerteile, PC-Gehäuse
ArchitekturFensterrahmen, Vorhangfassaden, Fassadenplatten, Handläufe
Luft- und Raumfahrt, VerteidigungZellenstrukturteile, hartanodisierte Aktuatorteile und Gehäuse
Sport und OutdoorKarabiner, Fahrradkomponenten, Taschenlampen, Angelrollen
KücheHartanodisiertes Kochgeschirr, Küchenutensilien, Teile von Espressomaschinen
MaschinenbauPneumatikzylinder, Kolben, Riemenscheiben, Ventilgehäuse

So erkennen Sie es

Ein farbiges oder silbriges Metall mit seidigem, leicht tiefem Glanz, bei dem die Metallstruktur durch die Farbe scheint.
Keine Schicht, die man bis auf eine andere Farbe durchkratzen kann; ein tiefer Kratzer zeigt blankes, helles Aluminium.
Kleine ungefärbte Stellen, wo das Teil am Gestell geklemmt war, oft an einer Kante oder in einer Bohrung.
Eine Oberfläche, die laut einem einfachen Prüfgerät keinen Strom leitet, obwohl das Teil aus Metall ist.

Im Vergleich mit

Galvanisieren11.5das Teil ist die Kathode und erhält neues Metall aus dem Bad; beim Eloxieren ist es die Anode, und seine eigene Oberfläche wird zu Oxid.Pulverbeschichten11.2trägt eine dickere Kunststoffschicht auf und ist ebenfalls bei Aluminium üblich, sitzt aber obenauf und kann abplatzen.PVD-Beschichtung11.8scheidet im Vakuum sehr dünne, harte metallische Schichten ab, zum Beispiel auf Werkzeugen und Uhren.

Ansehen

Yijin Solution · Eine Erklärung für Einsteiger zur Oxidschicht, die im Säurebad wächst

Captain Corrosion · Reinigen, beizen, eloxieren, färben und verdichten, Schritt für Schritt

RAPID DIRECT · Ein Rundgang durch eine Eloxalanlage, Becken für Becken

Gamers Nexus · Gestelle mit PC-Gehäuseteilen, in einer echten Fabrik eloxiert und gefärbt

Echte Fotos ansehen

Wikipedia: Eloxal — Fotos farbiger eloxierter Teile und ein Schema der porösen Oxidstruktur
Fotosuche auf Wikimedia Commons

Merken

Eloxieren verwandelt die Aluminiumoberfläche in Oxid; nichts wird obenauf aufgetragen.
Das Teil ist der Pluspol, und das Oxid wächst voller Poren, die Farbstoff aufnehmen können.
Das Verdichten schließt die Poren und sichert Farbe und Korrosionsschutz.