Hartanodisieren, auch bekannt als Hardcoating oder Typ III-Anodisieren, ist ein Verfahren, das verwendet wird, um eine verschleißfeste, korrosionsbeständige Beschichtung auf einer Vielzahl von Metallen zu erzeugen. Eloxieren kann in zwei große Unterkategorien unterteilt werden: dekoratives und hartes Eloxieren. Der Hauptunterschied zwischen den beiden besteht darin, wie dick und haltbar die Beschichtung ist und das genaue Verfahren zu ihrer Herstellung.
Der Anodisierungsprozess
Beim Anodisieren eines Metallteils wird es in eine elektrisch leitfähige Flüssigkeit gegeben, typischerweise eine Säurelösung, die als Elektrolyt bezeichnet wird. Stromkreise haben eine positive Elektrode (Kathode), an der Elektronen eintreten, und eine negative (Anode), an der sie austreten; beim Anodisieren wird das Metallteil zur negativen Elektrode. Wenn ein elektrischer Strom durch die Lösung geleitet wird, führt die Wirkung der Elektronen, die den Stromkreis durch das Metallteil verlassen, zum Aufbau einer zähen, korrosionsbeständigen Oxidationsschicht. Die Beschichtung kann nach dieser Behandlung entweder so belassen werden, wie sie ist, oder mit dekorativen Farbstoffen und anderen leistungsverbessernden Additiven weiter veredelt werden.
Der Herstellungsprozess von hartanodisierten Teilen unterscheidet sich in mehrfacher Hinsicht von dekorativen Beschichtungen. Es verwendet im Allgemeinen höhere elektrische Ströme und etwas schwächere Elektrolytlösungen. Die Temperatur der Elektrolytlösung ist ebenfalls niedriger, was einen geringeren Verzug der Präzisionsteile und eine bessere Haftung der Beschichtung ermöglicht. Generell gilt auch das Anodisieren als relativ umweltfreundlich und die Nebenprodukte sind recycelbar.
Arten von Beschichtungen
Harteloxierte Beschichtungen werden typischerweise auf stark beanspruchte Industrieteile aufgebracht, die für den Einsatz in aggressiven oder stark korrosiven Anwendungen vorgesehen sind. Diese Beschichtungen sind typischerweise viel dicker und härter als dekorative Beschichtungen und verleihen den Teilen normalerweise eine Haltbarkeit, die der von gehärtetem oder einsatzgehärtetem Stahl nahekommt. Sie dringen auch besser ein und decken Oberflächenunreinheiten wie Fissuren besser ab.
Im Allgemeinen weisen hartanodisierte Teile Beschichtungen auf, die 10 µm (0.01 mm oder 0.0004 Zoll) überschreiten, wobei typische Beschichtungen 25 µm (0.025 mm oder 0.001 Zoll) überschreiten. Dekoratives Eloxieren weist in der Regel Beschichtungen von weniger als 10 µm auf und weist, obwohl es dauerhaft ist, nicht die außergewöhnlichen Verschleißeigenschaften des Harteloxierens auf. Dekorative oder architektonische Behandlungen finden sich häufig bei Konsumgütern wie Haushaltskochgeschirr, Gehäusen für elektronische Geräte und Ornamenten.
Hartbeschichtete Artikel haben normalerweise eine dunkelgraue, matte Oberfläche, die jedoch je nach Metall des Artikels und der Zusammensetzung der Elektrolytlösung variieren kann. Dieses Verfahren kann auch ein schwarzes Finish sowie verschiedene Bronzetöne erzeugen. Dekoratives Eloxieren erzeugt normalerweise einen helleren Farbton und kann matt oder glänzend gemacht werden. Beide Typen nehmen normalerweise Farbe gut auf.
Vorteile
Einer der Hauptgründe für das Eloxieren von Metall besteht darin, es korrosionsbeständiger zu machen. Die dicke äußere oxidierte Schicht verhindert, dass das Innenmaterial Feuchtigkeit, Sauerstoff und anderen Faktoren ausgesetzt wird, die zum Zerfall des Metalls führen können. Versiegelte Gegenstände sind noch korrosionsbeständiger und können oft bis zu Tausenden von Stunden Salzwassersprühen ausgesetzt werden.
Auch die äußere Beschichtung ist extrem hart, typischerweise viel härter als das Originalmetall. In vielen Fällen kann eine dicke Harteloxalschicht so hart sein wie Werkzeugstahl. Außerdem ist es sehr verschleißfest, was bedeutet, dass es häufig für Kolben und andere Gleitteile verwendet wird, die oft aneinander reiben. Da die Oxidationsschicht Teil des Metalls selbst ist, löst sie sich nicht ab; Die Metalloberfläche kann nach dem Eloxieren jedoch rau sein, daher kann es erforderlich sein, sie abzuschleifen, um ein Abbrechen der Bits zu verhindern.
Harteloxierte Metalle sind in der Regel sehr isolierend, d. h. sie leiten weder Wärme noch Strom gut. Dies ist besonders nützlich für Anwendungen, bei denen das Teil bei hohen Temperaturen verwendet werden muss. Die Beschichtung ist außerdem chemisch stabil und ungiftig.
Zusätzliche Behandlungen
Harteloxierte Oberflächen können wie dekorative Beschichtungen eingefärbt werden, bleiben aber aufgrund der rein funktionalen Natur der meisten Teile in den meisten Fällen unverändert. Sie sind jedoch oft mit leistungssteigernden Additiven wie Teflon® imprägniert, die die Selbstschmierung des Teils verbessern. In einigen Fällen werden sie auch in kochendem destilliertem Wasser oder Dichromatlösungen versiegelt, um ihre Korrosionsbeständigkeit weiter zu verbessern.
Nachteile
Eloxiertes Metall hat eine viel geringere Dauerfestigkeit, was bedeutet, dass es bei Belastung eher bricht, obwohl dies verbessert werden kann, wenn das Element versiegelt wird. Das Versiegeln des Artikels kann jedoch seine Widerstandsfähigkeit gegen abrasiven Verschleiß verringern. Ob ein Teil versiegelt ist oder nicht, hängt oft von seiner endgültigen Verwendung ab. Das Eloxieren schützt auch dünnere Metallgegenstände nicht vor Beschädigungen wie Dellen. Die äußere Beschichtung macht das Metallteil dicker, was ein Problem sein kann, wenn Schraubenlöcher oder andere Zwischenräume vorgebohrt werden.
Materialien, die eloxiert werden können
Obwohl Aluminium bei weitem das am häufigsten hartanodisierte Metall ist, können andere Materialien von der Behandlung profitieren, darunter Tantal, Magnesium und Titan. In allen Fällen verleihen die Behandlungen den Teilen eine außergewöhnliche Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit und können in nahezu jede Farbe eingefärbt werden. Zu den üblichen Anwendungen für hartanodisierte Teile gehören schwere kommerzielle Koch- und Backformen, medizinische Prothesenteile und Automobilkomponenten. Das Militär ist ein weiterer großer Verbraucher dieser Produkte, da die meisten hartanodisierten Oberflächen die strengen militärischen Spezifikationen erfüllen oder übertreffen.