Harteloxieren: Kurzanleitung zu Verfahren, Vorteilen und Tipps

Beim Hartanodisieren handelt es sich um eine dichte, gleichmäßige Aluminiumoxidbeschichtung vom Typ III zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit, Haftfestigkeit und Haltbarkeit sowie zum Schutz vor Korrosionsschäden.

Eine Hartbeschichtung oder Harteloxierung ist eine dichte, dicke Aluminiumoxidschicht. Aluminium Eloxieren wird in drei Kategorien eingeteilt Arten der EloxierungTyp I ist eine Chromsäureanodisierung mit einer Dicke von 0,0001 Zoll. Typ II, in Nordamerika auch als Schwefelsäureanodisierung bezeichnet, ist in MIL-A-8625 beschrieben und hat eine Dicke von 1 Zoll. Diese variiert zwischen 8 und 25 Mikrometern bzw. 0.00007 bis 0001 Zoll. Normen für dünne Schwefelsäureanodisierungen sind MIL-A-8625 Typ II und IIB, AMS 2471 (transparent), AMS 2472 (gefärbt), BS EN ISO 12373/1 (ästhetisch) und BS 3987 (Konstruktion). 

Die dritte oder harte Anodisierungsschicht ist dicker und zwischen 13 und 150 Mikrometer (0.0005 bis 0.006 Zoll). Dabei werden Schwefelsäure und die niedrige Temperatur des Bades verwendet. Standards für dickes Schwefelsäureanodisieren sind MIL-A-8625, Typ III; AMS 2469; ASTM B580, Typ A; ISO 10074; MIL-A-63576; und AMS 2482. Harte Anodisierung wird angewendet, wenn die Teile in Anwendungen eingesetzt werden, in denen sie wahrscheinlich verschleißen und ein maximaler Korrosionsschutz erforderlich ist. 

Informationen zum Thema Harteloxierung

Harteloxierung 

Harteloxierungsverfahren sind eine robuste und kompakte Schicht aus Aluminiumoxid auf der Oberfläche von Aluminiumteilen. Bei diesem Verfahren wird das Aluminium in ein Säurebad getaucht und ein elektrischer Strom hindurchgeleitet.  

Durch den elektrolytischen Prozess bildet das Aluminium eine eigene feste und dicke anodische Schicht, die die Beschichtung verstärkt. Während beim Standard-Anodisieren der Prozess bei niedriger Spannung und hoher Temperatur durchgeführt wird, erfolgt das Hard Coat Anodizing bei niedriger Temperatur und hoher Spannung, wodurch die gebildete Oberfläche steifer, porenfreier und verschleißfester ist. Dieses Verfahren verbessert nicht nur die Abrieb- und Korrosionsbeständigkeit des Teils, sondern erhöht auch seine Härte. Außerdem ermöglicht es die Verwendung von Farbstoffen, die eine Vielzahl von Farben bieten, um das Aussehen des Gewebes zu verbessern. (Erfahren Sie mehr über Alodine vs. Eloxieren Beschichtungen)

Aluminium-Hartanodisierungsprozess

Hartbeschichtete, eloxierte Aluminiumteile

Durch komplexes Eloxieren wird eine kontrollierte Oxidschicht auf den Aluminiumteilen gebildet. Dieser Prozess ist wirtschaftlich und trägt auch dazu bei, die Lebensdauer der Beschichtung zu verlängern. Hier ist eine kurze Beschreibung des Prozesses, wie man hart Eloxieren Farben Aluminium.

Vorbehandlung 

Der erste Prozess beim Eloxieren von Aluminium ist das Entfetten und Entkalken des Bauteils. Dadurch werden Fett und anderer Schmutz von der Oberfläche des Elements abgewaschen. Das Satinieren erfolgt durch Ätzen, wodurch eine matte Oberfläche entsteht. Dabei wird heißes Natriumhydroxid verwendet, um die Oberfläche von Unreinheiten zu befreien. Beim Glanzveredeln werden Phosphor- und Salpetersäure verwendet, um eine nahezu spiegelähnliche Oberfläche zu erzeugen. Dieser Prozess verfeinert und reinigt die Aluminiumoberfläche.  

Prozessübersicht

Hartanodisierung erfolgt durch Oxidation des Aluminiummetalls mit Sauerstoff. Dabei kommen Schwefelsäure und niedrige Temperaturen zum Einsatz. Hier sind die Schritte: 

• Stapeln Sie das Aluminiumteil zur Herstellung der Anode und legen Sie es in die Schwefelsäure. Das Säurebad hat einen Säure- und gelösten Aluminiumgehalt von 180 bis 200 Gramm pro Liter. 

• Die Schwefelsäurelösung wird mit Hilfe von Luftblasen gerührt. 

• Durch die Zirkulation wird die Säure bis nahe an den Gefrierpunkt oder auf die Temperatur abgekühlt, bei der sie fester wird. Der Sauerstoff für die Reaktion kommt aus dem Schwefelsäurebad. 

• Sauerstoff reagiert mit Aluminium und bildet eine Oxidschicht aus eloxiertes AluminiumDies geschieht bei einer Spannung von 100 Volt oder mehr und einer Stromdichte von 24 bis 40 A/ft2. 

• Setzen Sie die Stromzufuhr fort, bis die erforderliche Oxiddicke erreicht ist. Die Betriebstemperaturen liegen weiterhin zwischen -2 und 0 °C.  
• Die Beschichtung wird chemisch auf dem Substrat abgeschieden, wodurch die Hartanodisierung entsteht. Die Dicke der Hartanodisierung variiert zwischen 0.0005 und 0.006 Zoll und reicht von 13 bis 150 Mikrometer. Dickere Filme werden durch höhere Spannung und den Einsatz von Kühltanks hergestellt. 

Welche Aluminiumlegierungen eignen sich zum Eloxieren?

Verschiedene Aluminiumlegierungen können mit einer harten Sperrschicht eloxiert werden. Ob Sie hart eloxiertes Aluminium verwenden oder nicht, hängt mehr von Ihren Anforderungen an die Endbearbeitung als von der Art der Legierung ab. Darüber hinaus beeinflussen die Eigenschaften der Legierungen die Beschichtungsergebnisse. Beispielsweise wird beim Eloxieren von Aluminiumlegierungen der 5000er-Serie die Verschleißfestigkeit beeinträchtigt, während Sie mit den Legierungen der 6000er-Serie die besten Ergebnisse erzielen.

Die üblichen Legierungen für die Hartanodisierung von Aluminium sind:

● 5052
● 6061
● 6063
●6082 usw.

Darüber hinaus variieren die Farben der Hartanodisierung je nach Legierungselementen. Die folgende Tabelle zeigt die Aluminiumlegierungsreihen und die entsprechenden Farben.

Welche Branchen nutzen Harteloxieren?

Harteloxieren ist eines der vielseitigsten Anodisierungsverfahren in verschiedenen Branchen. Diese Technik wird hauptsächlich für Metalle wie Aluminium, Titan und Magnesium verwendet, aber hauptsächlich Aluminium wird eloxiert. Dabei werden die äußeren Schichten dieser Materialien in eine korrosionsbeständige, nichtleitende und in manchen Fällen dekorative Schicht umgewandelt. Aufgrund der Schutz- und ästhetischen Eigenschaften ist Harteloxieren in verschiedenen Branchen beliebt. So stellt die Optikindustrie beispielsweise hochbeständige und präzise Teile für raue Betriebsumgebungen her. In der Rüstungsindustrie verleiht Harteloxieren militärischer Ausrüstung den Schutz und die Korrosionsbeständigkeit, die erforderlich sind, um auch in den rauesten Umgebungen effektiv zu funktionieren. 

Architekturindustrie 

In der Architekturbranche wird eloxiertes Aluminium für die Außen- und Innendekoration von Gebäuden verwendet; es hat eine Schutzfunktion und verleiht einem Gebäude ein modernes Aussehen. Auch der medizinische Sektor profitiert erheblich von diesem Verfahren, da es dafür sorgt, dass die verwendeten medizinischen Instrumente nicht nur korrosionsbeständig, sondern auch biokompatibel und leicht sterilisierbar sind. 

Luft- und Raumfahrt

Eloxierte Luft- und Raumfahrtteile

Harteloxieren wird in der Luft- und Raumfahrtindustrie eingesetzt, um die Härte und Korrosionsbeständigkeit von Teilen wie Fahrwerken und hydraulischen und strukturellen Teilen von Flugzeugen zu verbessern. Diese Beschichtungen halten den Bedingungen stand, die während des Fluges am häufigsten auftreten, und sorgen für dauerhafte Betriebszuverlässigkeit und Sicherheit.  

Automobilindustrie

Eloxiertes Autoteil

In der Automobilindustrie ist die Harteloxierung von entscheidender Bedeutung, um die Verschleißfestigkeit und den Schutz des Materials von Zylindern, Zylinderlaufbuchsen und Motorinnenkomponenten zu erhöhen. Dieser Prozess erhöht die Haltbarkeit der Automobilteile, die Reibung und mechanischer Belastung ausgesetzt sind; daher werden die Leistung und Zuverlässigkeit des Fahrzeugs verbessert. 

Medizinische Instrumente

Präzises medizinisches Eloxieren 

Medizinische Instrumente werden mit Harteloxal beschichtet, um ihre Härte, Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilität zu erhöhen. Diese Oberflächenbehandlung trägt dazu bei, zu verhindern, dass medizinisch empfindliche Geräte durch Chemikalien beeinflusst und beschädigt werden, sodass sie in Einrichtungen effizient und sicher eingesetzt werden können. 

Verbraucherteile und Hardware

Harteloxieren ist für Konsumgüter und häufig verwendete Hardware wie Hydraulikzylinder und -getriebe hilfreich. Dies geschieht durch die Bildung einer langlebigen Verschleißschutzschicht auf diesen Teilen, was bedeutet, dass sie weniger verschleißen und die Effizienz der Geräte verbessert wird.  

Vorteile der Hardcoat-Veredelung

Harteloxierte Dickenbeschichtungen bieten verschiedene Vorteile. Einige der erwarteten Vorteile sind:

• Korrosionsbeständigkeit

Harteloxierte Beschichtungen sind sehr korrosionsbeständig; sie bestehen problemlos strenge Tests wie den 1000-Stunden-5%-Salzsprühtest (ASTM B-117). Dadurch sind sie für Anwendungen geeignet, bei denen sie rauen Bedingungen ausgesetzt sind, und müssen länger halten, ohne zu rosten. 

• Härte

Die Mikrohärte von hart eloxiertem Aluminium liegt zwischen 500 und 530 VPN. Diese Härte ist gleichmäßig und hängt nicht von der Dicke der Beschichtung ab. Sie kann einen Wert von 1.5 mil erreichen, was dem Material ein angemessenes Maß an Härte verleiht und es gleichzeitig abrieb- und verschleißfest macht.

• Verschleißschutz

Harteloxierte Beschichtungen sind zehnmal verschleißfester als normal eloxiertes Aluminium. Dies wird durch Tests deutlich, bei denen robustes eloxiertes Aluminium im Vergleich zu cyanidgehärtetem Stahl bei demselben Abriebprozess eine relativ geringe Verschleißrate aufweist. 

• Toleranzen

Durch Harteloxieren entsteht eine dünne und gleichmäßige Beschichtungsschicht, die auch der Kontur des Teils folgt und mit einer geringen Toleranz hergestellt werden kann. Dies macht es für den Einsatz bei Teilen mit komplizierten Formen geeignet, da es eine gleichmäßige Schicht und Abschirmung ergibt. 

• Hitzebeständigkeit

Die mit Harteloxal beschichteten Bereiche können kurzzeitig Temperaturen von bis zu 2000 Grad Celsius standhalten. Diese Hitzebeständigkeit ist auf die nicht reaktive Natur der Beschichtung zurückzuführen. Daher kann sie in Anwendungen eingesetzt werden, bei denen die Beschichtung hohen Temperaturen ausgesetzt sein und ordnungsgemäß funktionieren muss. 

• Elektrische Eigenschaften

Harteloxierte Beschichtungen haben eine gute elektrische Isolierung und sind so gut wie Glas und Porzellan. Diese Materialien sind für ihren sehr hohen Widerstand bekannt; daher können sie in elektrischen Teilen und Anwendungen verwendet werden, bei denen Isolierung erforderlich ist. 

• Thermische Eigenschaften

Harteloxierte Beschichtungen haben eine geringe Leitfähigkeit, Ausdehnungsraten und eine hohe thermische Emissivität. Die Emissivitätsnähe eines schwarzen Körpers wird durch Dicke und Wärmeableitung verbessert, ohne dass eine weitere Färbung erforderlich ist. 

Aufgrund dieser Eigenschaften werden Harteloxalbeschichtungen besonders häufig in Branchen eingesetzt, in denen hohe Anforderungen an Härte, Verschleißfestigkeit, Wärme und elektrische Leitfähigkeit gestellt werden.

Zu berücksichtigende Faktoren für eine effiziente Harteloxierung

Bei der Entscheidung für eine Harteloxierung müssen einige Aspekte berücksichtigt werden, wie etwa die Materialverträglichkeit, die Qualität der Oberflächenvorbereitung und natürlich die Kosten des Verfahrens im Verhältnis zu den Vorteilen, die es bietet.

Materialauswahl

Das Hartanodisieren eignet sich am besten für Aluminiumsubstrate, da diese positiv auf den Prozess reagieren. Weitere Metallarten, die ebenfalls mit dem Hartanodisieren eloxiert werden können, sind:

• Magnesium
• Titan
• Edelstahl
• Kupfer

Diese Materialien verfügen über natürliche Oxidschichten und eine hohe Affinität zu Sauerstoff, um die Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit des Metalls zu verbessern.  

Oberflächenvorbereitung

Es ist sehr wichtig, eine gute und glatte Oberfläche für die Eloxierung zu haben. Diese Vorbereitung verringert die Möglichkeit einer ungleichmäßigen Beschichtungsdicke oder einer schlechten Haftung auf der Beschichtung und verbessert so die Effizienz und das Aussehen des Teils. 

Kosten- und Zeiteffizienz

Obwohl das Harteloxieren im Vergleich zu anderen Oberflächenbehandlungen teurer und zeitaufwändiger ist, gleichen die Vorteile, die es bietet, die Kosten normalerweise aus. Es verbessert die Festigkeit und Zuverlässigkeit des Bauteils unter Bedingungen, bei denen es hoher Belastung ausgesetzt ist; daher ist es für den Einsatz in kritischen Anwendungen geeignet. (Lesen Sie mehr über Eloxieren vs. Pulverbeschichten)

Spezielle Normen für das Harteloxieren 

Hier sind die Harteloxierung Normen für den Anodisierungsprozess;

• MIL-A-8625, Typ III: Schreibt Härte- und Korrosionsstandards für verschiedene Wirtschaftssektoren vor. 
• AMS 2469: Legt technische Spezifikationen für das Eloxieren von Aluminiumlegierungen fest.  
• ASTM B580, Typ A: Legt Richtlinien für die Durchführung von anodischen Beschichtungen auf Aluminiumoberflächen fest. 
• ISO 10074: Bietet globale Standards für den Hardcoat-Finishing-Prozess.  
• MIL-A-63576 (PTFE-versiegelt): Beschreibt Verfahren zum Versiegeln von PTFE (Polytetrafluorethylen), um die Schmierfähigkeit und die Verschleißeigenschaften zu verbessern. 
• AMS 2482 (PTFE-versiegelt): Bietet mehr Anforderungen an die PTFE-Abdichtung auf eloxierten Oberflächen, um den Bedarf an Anwendungen mit geringer Reibung zu erfüllen.

Fazit 

Hartbeschichtung ist eine der optimalen Methoden, um Metallteile zu verstärken und ihre Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit zu verbessern. Dieses Verfahren wird in vielen Branchen wie der Luft- und Raumfahrt und der Medizintechnik eingesetzt, da es die Lebensdauer und Effizienz der Teile erhöht. In Fällen, in denen eine harte Oberflächenbehandlung von Teilen erforderlich ist, die anspruchsvollen Bedingungen ausgesetzt sind, kann auf Harteloxieren zurückgegriffen werden. 

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Häufig gestellte Fragen

F1. Wie lange hält die Harteloxierung? 

Die Haltbarkeit der Harteloxierung hängt von vielen Faktoren ab und kann relativ kurz oder recht lang sein. Je nach Bedingungen kann sie mehrere Jahrzehnte dauern. Dies hängt von den Umgebungsbedingungen und der Abriebmenge ab, der die Oberfläche wahrscheinlich ausgesetzt sein wird. In sanften Umgebungen hält sie länger. Unter extremen Bedingungen kann sie schneller verschleißen. Dies macht sie für viele Anwendungen zu einer langfristigen Lösung. 

F2. Wie lange dauert der Harteloxierungsprozess? 

Die für die Harteloxierung benötigte Zeit hängt von folgenden Faktoren ab: Dicke der Beschichtung, Spannung, Stromdichte und Konzentration des verwendeten Elektrolyten. Auch die Wassertemperatur des Bades hat Einfluss darauf. Im Allgemeinen wird eine bestimmte Formel angewendet, um die benötigte Zeit zu berechnen. Dadurch sind die Ergebnisse bei jedem durchgeführten Experiment genau und konsistent. 

F3. Rosten harteloxierte Oberflächen? 

Nein, hart eloxierte Oberflächen rosten nicht. Rost entsteht normalerweise bei Eisen und Stahl, während sich beim Eloxieren eine Schicht auf der Oberfläche von Aluminium bildet. Diese Schicht hilft, die Oxidation zu verhindern, die zum Rosten des Metalls führt. Daher bleibt eloxiertes Aluminium lange Zeit korrosionsbeständig und stabil. 

F4. Ist die Hartbeschichtung eine dauerhafte Lösung? 

Nein, sie ist nicht dauerhaft, bietet aber einen dauerhaften Schutz für die Oberfläche des Aluminiummaterials. Die eloxierte Schicht ist nicht dauerhaft und kann sich mit der Zeit abnutzen oder beschädigt werden. Sie wird auch von Umweltfaktoren innerhalb oder außerhalb der Unternehmensorganisation beeinflusst. Dennoch bleibt sie mehrere Jahre lang eine langlebige und wirksame Behandlung. Das freiliegende Aluminium entwickelt auf natürliche Weise seine Oxidschicht, die jedoch nicht so stark ist wie die Hartbeschichtung. 

F5. Sind harteloxierte Materialien elektrisch leitfähig? 

Nein, die eloxierte Schicht ist nicht elektrisch leitfähig. Obwohl das Grundmetall leitfähig ist, ist die eloxierte Schicht auf der Oberfläche eine Isolierschicht. Daher sind eloxierte Oberflächen bei Anwendungen, bei denen eine elektrische Isolierung erforderlich ist, sehr wichtig.