Fachwörter-Lexikon
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Anodisation von Titan
Ein weiteres Metall, das in nennenswertem Umfang anodisiert wird, ist Titan. Der prinzipielle Prozess ist derselbe wie bei Aluminium, allerdings sind die hier erzeugten Schichten absolut porenfrei und in der Regel deutlich dünner. Sie bewegen sich im Bereich zwischen etwa 0,1 µm und 2 µm. Die hohe Transparenz der Schichten bewirkt bei Lichteinfall einen Interferenzeffekt, indem ein Teil des Lichts an der Außenseite der Oxidschicht und der übrige Teil an der Grenzfläche zwischen Metall und Metalloxid reflektiert wird. Die Überlagerung beider Lichtwellen führt zur partiellen Auslöschung von Licht und damit zur Erzeugung eines Farbeffekts. Die Steuerung der Oxidschichtdicke durch Verwendung von bestimmten Anodisierspannungen (Werte zwischen etwa 10 V und 100 V Gleichspannung sind hier üblich) lassen sich gezielt farbige Oberflächen erzeugen. Gebräuchlich sind Blau, Rot, Gold, Braun und Grün. Eingesetzt werden solche Schichten für medizinische Geräte und Implantate. Die Farben dienen als Erkennungsmerkmal für die Chirurgen. Zudem sind Titan und Titanoxid biokompatibel und äußerst beständig gegen jegliche Einwirkungen durch Säuren, Laugen oder Bakterien. Biokompatibilität weisen auch Titanlegierungen mit hohem Titangehalt auf.
CVD-Abscheidung
Bei der klassischen chemischen Dampfabscheidung (chemical vapour deposition – CVD) werden bei sehr hohen Temperaturen (um 1000 °C) die Ausgangsstoffe thermisch zersetzt, woraus sich auf metallischen Oberflächen Schichten bilden. Die Schichten zeichnen sich durch eine sehr gute Haftung auf dem Grundwerkstoff aus, da aufgrund der hohen Temperaturen zugleich Diffusionsprozesse zwischen Grund- und Schichtwerkstoff ablaufen. Hergestellt werden mittels CVD vor allem sehr verschleißbeständige Schichten auf Stahlwerkzeugen auf Basis von Siliziumdioxid, Titannitrid oder auch Diamant.
Neuere Varianten der CVD-Abscheidung arbeiten zusätzlich mit Plasmen, wodurch die Arbeitstemperatur deutlich gesenkt werden kann. Das sogenannte plasmaunterstützte CVD-Verfahren (PECVD) kann bereits ab Temperaturen von 200 °C eingesetzt werden, wodurch zum Teil auch Kunststoffe als Grundmaterial in Betracht kommen. Auch hier eignen sich vor allem (organische) Siliziumverbindungen als Ausgangsstoff zur Herstellung von Siliziumdioxidschichten. Die Beschichtungen erhöhen beispielsweise die Kratzfestigkeit oder erlauben eine Veränderung der Benetzungsfähigkeit von Grundwerkstoffen. Die Dicke der aufgebrachten Schichten liegt im Bereich von wenigen Mikrometern.
Stahl
Die als Stahl bezeichneten Eisen-Kohlenstoff-Legierungen mit 0,02 bis 2,06 % Kohlenstoff (unlegierter Stahl) oder zusätzlich mit metallischen oder nichtmetallischen Komponenten legiert, sind die wichtigsten Gebrauchsmetalle überhaupt. Die physikalischen Eigenschaften des Eisens sind durch Legierungen stark variierbar, wobei das wichtigste Legierungselement der Kohlenstoff ist, der die Festigkeit erheblich erhöht und dabei die Verformbarkeit und Zähigkeit herabsetzt.Die Vielseitigkeit der Stähle als Konstruktionswerkstoffe beruht auf der Möglichkeit, die Eigenschaften der Stähle in weiten Grenzen verändern zu können. Außerdem lassen sich die Stähle mit allen bekannten Fertigungsverfahren bearbeiten.