Fachwörter-Lexikon
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Reinigen von Metall
Für die mechanische Bearbeitung von Metallen zur Herstellung von Produkten werden unterschiedliche Hilfsstoffe auf Basis von wasserlöslichen (wässrigen Kühlemulsionen) oder wasserunlöslichen (Ziehfett) Verbindungen eingesetzt. Diese verbleiben nach der Bearbeitung als mehr oder weniger dicker Film auf der Oberfläche. Des Weiteren unterliegen Metalle Oxidationsvorgängen (bekannt als Rost auf Eisenwerkstoffen) die je nach Art des Metalls einen porösen oder auch dichten Deckfilm bilden. Derartige Oberflächenschichten sind bei einer Beschichtung mit Metall oder organischen Schichtwerkstoffen störend, da sie die Haftung der Beschichtung verhindern oder lokal stören. Zudem können solche Deckfilme bei der Montage stören (bei Vorhandensein von Passungen) oder die Funktion einer montierten Baugruppe beeinträchtigen. Aus diesen Gründen müssen metallische Bauteile in den allermeisten Fällen vor einer weiteren Verarbeitung – teilweise auch innerhalb der Prozesskette zur Herstellung von Bauteilen – gereinigt werden. Für die Reinigung muss das Reinigungsmedium auf den jeweiligen zu entfernenden Stoff abgestimmt sein.
Chromschichten – dekorativ
Dekorative Chromschichten werden in der Regel auf Nickelschichten in Dicken zwischen 0,2 µm und 1 µm abgeschieden. Vor allem in der Sanitärindustrie, der Möbelindustrie oder auf Teilen im Fahrzeuginnenraum werden sie ohne weitere Beschichtungen verwendet und zeichnen sich durch gutes Reflexionsvermögen, ihre helle metallische Oberfläche und ihre gute Kratz- und Abriebbeständigkeit aus. Chromoberflächen sind des Weiteren schlecht benetzbar, wodurch sie gut zu reinigen sind. Zum Teil erhalten dekorative Chromoberflächen auch eine zusätzliche Lackierung, zum Beispiel auf Brillengestellen, wodurch eine erweiterte partielle Farbgebung und partielle Bedruckung möglich wird. Insbesondere auf Teile im Fahrzeuginnenbereich kommen Chromoberflächen unter anderem deshalb zum Einsatz, weil die Oberflächen Licht außerordentlich gut reflektieren und die Teile auch bei sehr schlechten Lichtverhältnissen (Dunkelheit) gut erkennbar sind. Für dekorative Schichten können auch Elektrolyte auf Basis von gesundheitlich unbedenklichen Chrom(III)elektrolyten verwendet werden. Allerdings besitzen diese Chromschichten einen leicht graueren Farbton und eine deutlich geringere Härte und Verschleißbeständigkeit.
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.