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Harteloxieren / Hard Coat

Harteloxal ist eine spezielle Beschichtung zur funktionellen Veredelung von Aluminiumwerkstoffen. Harteloxalschichten werden durch anodisches Oxidieren in einem kalten Säureelektrolyten erzeugt. Mit Hilfe von elektrischem Strom wird auf der Werkstückoberfläche eine harte, keramikähnliche Aluminiumoxidschicht gebildet. Diese umhüllt das Bauteil und schützt es dadurch sehr gut gegen Korrosion und Verschleiß.

Eigenschaften

Hartanodisierschichten haben im Allgemeinen eine Eigenfarbe, die von der Legierungszusammensetzung abhängig ist. Diese variiert von grau, braun bis schwarz. Die Oberflächenrauhigkeit nimmt beim Hartanodisieren in der Regel zu. An Kanten und Ecken gibt es bei dem Verfahren in der regel einen deutlichen Kanteneffekt. Deswegen sollte man bei der Konstruktion immer darauf bedacht sein, einen möglichst großen Krümmungsradius zu wählen.
Durch Hartanodisieren gebildete Oxidschichtenbesitzen hohe Abriebs- und Verschleißfestigkeiten. Diese Oxidschichten sind gute thermische Isolatoren, da die Schicht einen etwa 10mal geringeren Wärmeleitwert besitzt als der Grundwerkstoff. Zudem besitzen sie ein sehr gutes elektrisches Isolationsvermögen. Die Haftung der Hartoxidschichten ist sehr gut. Im Allgemeinen sind diese Schichten auch korrosionsbeständiger als Eloxalschichten.

Weitere Details

Die hohe Verschleißfestigkeit beruht auf der Härte und der Morphologie des Aluminiumoxids, welche legierungsabhängig ist. Die erzielbare Härte der Harteloxalschicht liegt je nach Zusammensetzung und Struktur des Grundmaterials zwischen 400 und 500 HV0,025. Im Gegensatz zu schwefel- oder chromsauer erzeugten Anodisierschichten besitzen durch Hartanodisierung erzeugte Schichten eine gleichmäßige Härte über die gesamte Schichtdicke.

Harteloxalschichten stellen auf Aluminium einen optimalen Korrosionsschutz dar. Dieser kann durch eine Nachverdichtung (Sealen) noch optimiert werden.

Die Wärmeleitfähigkeit beträgt etwa 1/10 bis 1/30 der Wärmeleitfähigkeit des Grundmaterials. Bei entsprechender Schichtdicke bildet die Schicht einen guten Wärmeisolator und kann zur Wärmeabschirmung verwendet werden.

Temperaturbeständigkeit: Harteloxalschichten können kurzzeitige Temperaturspitzen bis 2.200 K überstehen.

Elektrische Eigenschaften: Die nachverdichtete Hartanodisierschicht ist elektrisch isolierend. Die Durchschlagsspannung am Teil beträgt > 3000 V. Für Legierungen ohne Cu- Gehalt liegt sie höher als für Legierungen mit Cu-Gehalt.

Die Aluminiumoxidschicht wächst, abhängig vom Halbzeug, ca. zur Hälfte in das Metall hinein und ca. zur Hälfte aus dem Metall heraus. Die Oxidschicht ist unlösbar im Grundmetall verankert und kann mechanisch nur unter Zerstörung des Schichtsystems abgelöst werden. Übliche Schichtdicken liegen im Bereich von 30 bis 80 μm. In Ausnahmefällen können bis 150 μm erreicht werden.

Kanteneffekt: Bedingt durch die Wachstumscharakteristik der Oxidschicht entsteht an scharfen Kanten eine Materialverknappung. Diese kann im Kantenbereich zu Rissen in der Schicht führen, d. h. die Kanten werden gegen Beanspruchung empfindlicher und können dadurch sogar abplatzen.

Haftvermögen: Beim Hartanodisieren wird die Schicht durch Umwandlung des Grundmaterials aufgebaut und bildet deshalb mit diesem eine feste Einheit. Da das Streckvermögen des Aluminiumoxids praktisch gleich null ist, treten selbst bei elastischer Verformung des Grundmaterials Haarrisse auf.

Aufgrund der verfahrensbedingten Eigenfarbe der Schichten (grau, braun, schwarz) empfiehlt sich nur das adsorptive Einfärben mit Schwarz. Für andere Farbwünsche ist eine Absprache notwendig.

Möglich sind:

  • Aluminium und Aluminiumlegierungen, jedoch sollte der Kupfergehalt der Legierungen möglichst unter 2 % liegen
  • Gusslegierungen nach Absprache

Hinweis: Verschiedene Legierungsbestandteile wie Silizium, Mangan, Kupfer und Zink führen zu einer Trübung und Färbung (Eigenfarbe) der Oxidschicht.