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.
Tempern
Unter Tempern wird im allgemeinen eine Wärmebehandlung verstanden, bei der mit Temperaturen zwischen Erwärmen (> 100 °C) und Glühen (<600 °C) gearbeitet wird.
Temperbehandlungen werden in der Oberflächentechnik beispielsweise zur Entfernung von Wasserstoff aus Metallen genutzt. Der Wasserstoff entsteht bei der kathodischen Abscheidung von Metallen als unerwünschtes, aber unvermeidliches Nebenprodukt aus der Zersetzung des Wassers. Sowohl die Wasserstoffentwicklung als auch die Reduktion von Metall verlaufen nach dem selben Prinzip. Je nach Art der Metalloberfläche, an der die Abscheidung abläuft, und der Zusammensetzung des Abscheideelektrolyten ist der Anteil an Wasserstoff unterschiedlich hoch; besonders viel Wasserstoff wird beispielsweise bei der Chromabscheidung aus stark sauren Elektrolyten erzeugt. Die Wasserstoffentwicklung verläuft so, dass an der Metalloberfläche zunächst atomarer Wasserstoff entsteht, der in einem Folgeschritt zu Wasserstoffmolekülen wird und als Gas von der Oberfläche abperlt. Allerdings reicht die kurze Zeitspanne aus, dass bei einigen Werkstoffen ein merklicher Teil des atomaren Wasserstoffs vor der Rekombination in das Metall diffundiert. Im Metall kann sich atomarer Wasserstoff innerhalb des Metallgitters bewegen und einlagern – insbesonder bei hochfesten Stählen oder Palladium. In der Folge wird das Metall mechanisch geschwächt. Dieser Effekt wird als Wasserstoffversprödung bezeichnet. Verfahren, die Wasserstoff entwickeln können – Metallabscheidung, Beizen in Säure, kathodische elektrolytische Entfettung – sind bei hochfesten Werkstoff kritisch zu betrachten. Hochfeste Werkstoffe werden deshalb nach einer kathodischen Behandlung bei Temperaturen zwischen etwa 200 °C und etwa 300 °C getempert – die Behandlungsdauer liegt bei 3 bis 1 Stunden.
Eine Temperbehandlung bei ca. 150 °C bis 250 °C
(einige Minuten auf Endtemperatur) ist aber auch ein gutes Verfahren, um die Haftfestigkeit von Beschichtungen zu prüfen. Ist die Haftung einer Beschichtung durch nicht gründlich entfernte Oxidschichten oder lokal vorliegenden Fettreste ungenügend, so entstehen aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnung von Beschichtung und Grundmaterial Aufwölbungen oder Risse in der Beschichtung. Das Verfahren wird insbesondere bei schwer zu beschichtenden Werkstoffen wie Aluminium angewandt.
Feuerverzinnen
Die Beschichtung mit Zinn durch Tauchen in einer Zinnschmelze, die sogenannte Feuerverzinnung, wird beispielsweise zur Herstellung von Zinnschichten auf Teilen für die Elektrotechnik eingesetzt, um eine lötbare Oberfläche zu erhalten. Wie im Falle des Feuerverzinkens garantieren die entstehenden Übergangszonen zwischen Grundmaterial (in der Elektrotechnik meist Kupferwerkstoffe) und Zinnschicht eine sehr gute Haftung der Beschichtung. Die Schichtdicken liegen je nach Anwendung im Bereich von wenigen 10 µm.