Hartanodisierung von Aluminium: Härte und Verschleißfestigkeit

Die Hartanodisierung von Aluminium ist ein Verfahren, das auf der Materialoberfläche eine Aluminiumoxidschicht mit Härte- und Verschleißfestigkeitseigenschaften erzeugt, die denen der natürlichen Anodisierung überlegen sind. Diese außergewöhnlichen tribologischen Eigenschaften machen die Hartanodisierung mit Hartchrom vergleichbar und der stromlosen Vernickelung und Stahl überlegen.

Oberflächenhärte

Die Härte der Hartanodisierungsschicht variiert erheblich in Abhängigkeit von der verwendeten Aluminiumlegierung, da die Beschichtung aus der Umwandlung des Grundmaterials in Oxid entsteht.

Die Härte wird nach Norm ISO 4516, Vickers-Eindringung, mit einer Last gemessen, die je nach Anodisierungsdicke und deren Härte variiert, typischerweise zwischen 15 und 50 Gramm.

Härte in Abhängigkeit von der Legierung - Hartanodisierung

Legierungen der 6000er Serie

Härte: >400 HV

Die Legierungen der 6000er Serie ermöglichen die maximale Härte bei der Hartanodisierung. Dieses außergewöhnliche Ergebnis ist auf die hohe Aluminiumreinheit zurückzuführen, die diese Legierungen charakterisiert und die Bildung sehr kompakten Oxids mit einer optimalen Kristallstruktur begünstigt. Darüber hinaus trägt der minimale Gehalt an Elementen, die die Härte beeinträchtigen, dazu bei, die mechanischen Leistungen der Beschichtung auf hohem Niveau zu halten.

Legierungen der 5000er Serie (mit Mg >2%) und 7000er Serie

Härte: >330 HV

Die Legierungen mit hohem Magnesiumgehalt (5000er Serie mit Mg >2%) und die Legierungen der 7000er Serie bieten hohe Härte, wenn auch geringer als die 6000er Serie. Diese Legierungen gewährleisten eine gute Oxidbildung, obwohl das Vorhandensein von Legierungselementen die Struktur der Beschichtung beeinflusst.

Legierungen der 2000er Serie

Härte: >280 HV

Die Legierungen mit hohem Kupfergehalt weisen eine geringere Härte im Vergleich zu den anderen Serien auf. Dies liegt daran, dass der hohe Kupfergehalt (>2%) die Bildung kompakten Oxids einschränkt und eine weniger einheitliche Struktur erzeugt. Die Leistungen können jedoch durch Verwendung der OX-W-Behandlung verbessert werden, die den Prozess für diese spezifischen Legierungen optimiert.

Gusslegierungen

Härte: >300 HV (für Cu <2%, Si <8%)

Gusslegierungen mit geeigneter Zusammensetzung können mit akzeptablen Ergebnissen anodisiert werden, obwohl die Leistungen im Allgemeinen geringer sind als bei Knetlegierungen. Die Qualität der Beschichtung weist eine gewisse Variabilität in Abhängigkeit von der spezifischen Zusammensetzung der Legierung auf, was eine Einzelfallbewertung erforderlich macht, um die Eignung des Materials für die Behandlung zu bestimmen.

Vergleichstabelle der Härte in Abhängigkeit von der anodisierten Legierung

Verschleißfestigkeit

Die Verschleißfestigkeit ist eng mit der Oberflächenhärte verbunden, hängt aber auch von anderen Faktoren wie der Kristallstruktur und der Zusammensetzung der Oxidschicht ab. Aus diesem Grund sind trotz der Tatsache, dass die Härte der Hartanodisierung (400-450 HV) im Vergleich zu anderen Beschichtungen wie elektrolytischem Hartchrom (ca. 1000 HV) geringer ist, die Leistungen in Bezug auf Verschleißfestigkeit in vielen praktischen Anwendungen vergleichbar oder sogar überlegen.

Der Standardtest zur Bewertung der Verschleißfestigkeit der Anodisierung ist der Taber Abraser nach ISO 10074 Anhang B.3 und MIL-PRF-8625F 3.7.2.2. Der Test wird mit dem Gerät Taber Abraser mit Schleifrädern CS 17 und einer Last von 1 kg durchgeführt. Die Probe wird 10.000 Zyklen Abrieb unterzogen, nach deren Abschluss der Gewichtsverlust des Bauteils gemessen wird.

Die Interpretation der Ergebnisse ist umgekehrt proportional zur Leistung: Eine niedrige Zahl zeigt eine bessere Leistung an, da der Test den Materialverlust durch abrasiven Verschleiß quantifiziert.

Verschleißfestigkeit in Abhängigkeit von der Legierung - Hartanodisierung

Legierungen der 6000er Serie

Gewichtsverlust: <15 mg / 10.000 Zyklen

Die Legierungen der 6000er Serie bieten die maximale Verschleißfestigkeit dank ihrer sehr kompakten Struktur, hohen Härte und ausgezeichneten Beständigkeit sowohl gegen abrasiven als auch adhäsiven Verschleiß.

Legierungen der 5000er Serie (Mg >2%) und 7000er Serie

Gewichtsverlust: <25 mg / 10.000 Zyklen

Sehr gute Verschleißfestigkeit, zwischen 6000er und 2000er Serie.

Legierungen der 2000er Serie

Gewichtsverlust: <35 mg / 10.000 Zyklen

Die Legierungen der 2000er Serie weisen eine akzeptable Verschleißfestigkeit auf, obwohl diese im Vergleich zu den anderen Legierungen geringer ist. Es ist jedoch möglich, eine signifikante Verbesserung durch Verwendung der OX-W-Behandlung zu erzielen, die die Struktur der Oxidschicht optimiert.

Vergleichstabelle der Verschleißfestigkeit in Abhängigkeit von der anodisierten Legierung

Schlussfolgerungen

Die Hartanodisierung bietet eine außergewöhnliche Kombination aus:

• Hoher Härte (400-500 HV bei Legierungen der 6000er Serie)
• Verschleißfestigkeit vergleichbar mit Hartchrom
• Korrosionsbeständigkeit überlegen
• Umweltverträglichkeit (Verfahren ohne gefährliche Substanzen)

Diese Eigenschaften machen sie zur idealen Wahl für Aluminiumbauteile der Präzisionsmechanik, die in zahlreichen Industriesektoren Verschleiß ausgesetzt sind.

Für weitere Informationen zur Auswahl der am besten geeigneten Behandlung für Ihre Anwendung konsultieren Sie den Abschnitt OX-Beschichtungen oder kontaktieren Sie den technischen Support von Durox.