Fachwörter-Lexikon
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Anodisation
Anodisation ist die Erzeugung von Oxidschichten mit Hilfe des elektrischen Stroms. Dabei wird das Metall, auf dem die Oxidschichten gebildet werden, als Pluspol (Anode) in einer elektrisch leitenden, wässrigen Lösung (Elektrolyt) geschaltet. In derselben Lösung befindet sich eine zweite Elektrode, die Kathode. Bei Anlegen einer Spannung fließt zwischen beiden Elektroden ein elektrischer Strom. Das anodisch kontaktierte Metall wird oxidiert und gibt Elektronen ab. Dabei entsteht an der Kathode Wasserstoff, der entweicht. Das verbleibende Hydroxidion reagiert an der Anode mit dem ionisierten Metall zu einem Oxidhydrat mit amorpher Stöchiometrie, entsprechende folgender Gesamtreaktion (vereinfacht):
Me + nH2O → Me(OH)n + n/2H2
Anodisierbar sind die eine kompakte Sperrschicht bildenden Metalle Aluminium, Titan und Magnesium. Die Oxidschicht ist sehr stabil und schützt das darunter liegende Metall vor einem weiteren Angriff durch Oxidation oder Korrosion. Anodisierte Metalloberflächen zeigen sich deshalb im Gebrauch als sehr beständig. Sie behalten je nach Verfahren auch ihr metallisches Aussehen, da die Oxidschicht dünn und transparent ist.
Durch das Anodisieren in sauren wässrigen Lösungen kann die natürlich vorhandene Oxidschicht verstärkt werden. Dies wird in großem Umfang bei Aluminium und Aluminiumlegierungen durchgeführt. Speziell bei Aluminium wird Anodisieren auch als Eloxieren bezeichnet – Eloxieren ist eine Kurzfassung des Begriffes elektrolytisches Oxidieren. Die Dicke der Oxidschicht hängt unter anderem von der beim Anodisieren verwendeten elektrischen Spannung ab. Im Prinzip besteht das beim Anodisieren hergestellte Aluminiumoxid aus zwei Phasen: einer Sperrschicht von einigen Nanometern direkt an der Metallgrenze und einer deutlich dickeren, aus hexagonalen Röhren aufgebauten Oxidschicht. Die Poren mit Durchmessern von 20 nm bis 40 nm befinden sich im Zentrum von so genannten Zellen und stehen annähernd senkrecht auf dem Grundmaterial. Die Struktur der Zellen sowie der Aufbau der Oxidschicht hängen vom Anteil an Fremdstoffen im Aluminium ab.
Strahlen - Zielstellung und Durchführung
Die klassische und umfassend eingeführte Variante ist das Strahlen mit abrasiven Partikeln (meist Korund, aber auch Stahlschrot) mit Hilfe von Druckluft. Sie wird dazu verwendet, harte Oberflächenbeläge beispielsweise vor einer Beschichtung mit Lacken und Schutzanstrichen (Brückenbau, Schiffsbau, Maschinenbau) zu entfernen. Des Weiteren wird das Verfahren zum Entfernen von beschädigten oder schlecht haftenden Beschichtungen (metallisch, organisch) zu Reparaturzwecken zu entfernen, zum Teil auch zum Entfernen von Graten bei Metallguss oder nach Umform- und Schneidvorgängen. Das Verfahren kann je nach eingesetztem Strahlgut stark abtragend sein, was bei der Bearbeitung von Präzisionsbauteilen zu bedenken ist. Bei der Verwendung von Stahlschrot als Strahlgut ist zu berücksichtigen, dass Strahlmittel in die Oberfläche eingedrückt werden und nicht immer vollständig vor einer Beschichtung wieder entfernbar sind. Derartige Strahlreste können beim Überschichten, beispielsweise mit Lack, Korrosion auslösen.
Faserverbundwerkstoffe
Faserverbundwerkstoffe für hochfeste Komponenten. Für die Auswahl der Fasern sind neben der Zugfestigkeit auch andere Eigenschaften wie Dichte, Temperaturbeständigkeit und letztlich auch der Preis entscheidend. Die Fasern werden häufig selbst einer Oberflächenbehandlung unterzogen, um die Benetzung durch den Matrixwerkstoff zu sichern, Reaktionen zwischen Faser und Matrix (z.B. flüssiges Metall) zu verhindern oder die Fasern während der Weiterverarbeitung zu schützen. Nach der Lage der Fasern unterscheidet man Unidirektional (UD), d.h. die Fasern liegen parallel zueinander (z.B. Rovings (Stränge), Bänder, Bidirektional (BD), d.h. die Fasern liegen im rechten Winkel zueinander (z.B. Gewebe), Multidirektional (MD), d.h. die Fasern besitzen keine Vorzugsrichtung (Fasermatten aus Schnittfasern). UD-verstärkte Werkstoffe besitzen nur in Faserrichtung hohe Zugfestigkeiten. In Querrichtung ist die Festigkeit hingegen deutlich geringer, d.h. die Werkstoffeigenschaften sind stark anisotrop (richtungsabhängig).
Die bedeutendste Gruppe der Faserverbundwerkstoffe sind die faserverstärkten Kunststoffe, die eine geringe Dichte mit einer hohen, den unlegierten Stählen vergleichbaren, Festigkeit und einem hohem Elastizitätsmodul (hohe Steifigkeit bei geeigneter Konstruktion) kombinieren. Die einzelne Glasfaser ist 10 μm bis 100 μm dick und zur besseren Handhabung in Strängen mit mehreren tausend Einzelfasern zusammengefasst oder zu Matten, Gewebe und Vliesen verarbeitet. Für besondere Anforderungen, z.B. im Flugzeugbau und der Raumfahrt, werden auch Fasern aus Kohlenstoff, hochfesten und leichten Metallen oder Keramik eingesetzt. Als Bindung dient meistens duroplastischer Kunststoff sowie in geringem Umfang Leichtmetalle.