Eloxieren
Das Eloxieren ist ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Aluminium. Mittels anodischer Oxidation lässt sich eine Schutzschicht auf dem Metall erzeugen, die die natürliche, unkontrollierte Oxidation des Metalls durch die Reaktion mit Sauerstoff aus der Umgebungsluft verhindert.
Die Besonderheit des Verfahrens liegt darin, dass anders als etwa beim Galvanisieren keine Schicht aufgetragen wird, sondern eine Umwandlung der obersten Aluminiumschicht stattfindet. Diese Schicht dient nicht nur dem Korrosionsschutz, sie lässt sich mittels eines zusätzlichen Prozessschritts auch einfärben. Durch die geeignete Wahl der Prozessparameter können Beständigkeit und Optik der Eloxalschicht beeinflusst werden.
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Technische Grundlagen zum Eloxieren
Als unedles Metall reagiert Aluminium wie auch Eisen oder Blei im Rohzustand mit dem Sauerstoff aus der Luft, wodurch sich eine dünne Schicht aus Aluminiumoxid an der Oberfläche bildet. Diese Oxidschicht ist wenige Nanometer dünn und transparent. Die Ausbildung der Schicht ändert Härte und Verschleißbeständigkeit der Werkstückoberfläche nicht, schützt aber das Aluminium vor Korrosion.
Durch das Eloxieren, auch Eloxal-Verfahren genannt (Akronym aus elektrolytische Oxidation von Aluminium), lässt sich die natürliche Bildung der Oxidschicht gezielt verstärken. In der Einteilung der Fertigungsverfahren nach DIN 8580 zählt das Eloxieren zur 5. Hauptgruppe (Beschichten). Dort wird das Eloxieren dem Galvanischen Beschichten (5.9.1) zugeordnet. Mit den übrigen Verfahren der Oberflächentechnik hat das Eloxieren gemein, dass eine gezielte Beeinflussung der Eigenschaften der Werkstoffoberfläche angestrebt wird. Die Oberflächeneigenschaften haben neben der dekorativen Wirkung vielfach eine funktionale Bedeutung:
- Korrosionsbeständigkeit
- Verschleißverhalten
- Elektrischer Kontaktwiderstand
- Katalytische Wirkung
Mit dem Eloxieren lassen sich Schichtdicken von 5 bis 25 Mikrometer erzielen. Die Oxidschicht oder Eloxalschicht schützt das Werkstück so lange vor Korrosion wie ihre Oberfläche intakt ist.
Prozessablauf des Eloxierens
Das Eloxieren lässt sich in 4 Schritte einteilen, wobei das Farbbad als optional anzusehen ist. Dieser Vorgang ist nur erforderlich, wenn eine spezifische Einfärbung des Werkstücks beabsichtigt wird.
- Vorbehandeln
Die Vorbehandlung dient in erster Linie zur Schaffung einer staub- und fettfreien Oberfläche als Ausgangsbedingung für ein gutes Ergebnis. Bei hohem optischem Anspruch an das Werkstück kann auch eine chemische Vorbehandlung Teil des Prozesses sein. Dabei werden durch vorhergehende Bearbeitungsschritte verursachte Unebenheiten in der Oberfläche mittels Beizen egalisiert.
- Anodisch Oxidieren
Beim eigentlichen Schritt des Eloxierens werden die Aluminiumteile in ein Elektrolyt (Oxal- oder Schwefelsäure) getaucht. Das Werkstück ist als Anode geschaltet, also mit dem Pluspol einer Gleichstromquelle verbunden. Als Kathode dienen häufig Platten aus Blei, die vom Elektrolyt nicht angegriffen werden. Fließt der Strom, wird Wasser an der Kathode elektrolytisch zersetzt. Der Sauerstoff an der Anode reagiert mit dem Aluminium und die Oxidschicht bildet sich aus.
- Einfärben
Durch das Einbringen in ein Farbbad können die beim anodisch Oxidieren erzeugten kapillarähnlichen Poren in der Werkstückoberfläche zum Teil mit Farbstoffen gefüllt werden. Die Farbwirkung entsteht also nicht auf der Oberfläche, sondern am Porengrund.
- Versiegeln
Im letzten Schritt werden die offenen Poren in der Werkstückoberfläche versiegelt. Durch das Kochen in demineralisiertem Wasser bildet sich ein transparentes Aluminiumoxidhydrat, das die Poren der Eloxalschicht verschließt.
Durch das Eloxieren lassen sich Härten zwischen 200 und 400 HV realisieren. Mittels Harteloxalverfahren kann eine Härte von bis zu 600 HV erreicht werden.
Anwendungen des Eloxierens
Das Eloxieren wird vor allem als Korrosionsschutz eingesetzt, kommt aber auch in dünneren Schichten für hauptsächlich dekorative Anwendungen zum Einsatz. Dabei eignet sich das Verfahren für die Veredelung von Rohren, Profilen, Stangen, Blechen und allen weiteren Halbzeugen aus Aluminium. Seine vielfältigen Vorteile sind der Grund für die breite Anwendung des Eloxierens:
- Optimale Eignung für Anwendungen im Freien
- Keine elektrische Leitfähigkeit
- Sehr harte und kratzfeste Oberfläche
- Hohe Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion
- Optisch ansprechende Oberfläche
- Sehr geringe Schichtdicke
- Kein Absplittern oder Abblättern
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