Messung der Eloxalschichtdicke auf Aluminium

DeFelsko stellt ein handgeführtes, zerstörungsfreies Beschichtung Dicken Messgerät -Gerät her, das sich ideal zur Messung der Dicke von Eloxalschichten auf Aluminium eignet. 

Was sind die Herausforderungen bei der Messung der Eloxaldicke?

Um die Dicke von Eloxalschichten und anderen dünnen Beschichtungen effizient zu kontrollieren, ist ein präzises, zerstörungsfreies Messverfahren ( Messung ) erforderlich.   

Eine weitere Herausforderung ist die „ Messung “ beim Eloxieren in kleinen oder schwer zugänglichen Bereichen.

Beschichtung en zur Eloxierung, Schichtdicke Messung -Lösungen

 Die Wirbelstromprüfgeräte der Serie „N“ vonPosiTector 6000eignen sich ideal für die zerstörungsfreie Messung von nichtleitenden Beschichtungen auf Nichteisenmetallen. Die Sonde „PosiTector 6000 NAS“ wurde speziell für die hochauflösende Messung von Eloxalschichten auf Aluminium entwickelt. Obwohl die Sonde „ PosiTector 6000 NAS“ bis zu 625 μm (25 mil) messen kann, ist sie am genauesten und bietet ihre höchste Auflösung bei Werten unter 100 μm (4 mil), was innerhalb des zu erwartenden Bereichs der meisten Eloxalanwendungen liegt.

Abbildung 1 - PosiTector 6000 NAS Sonde zur Messung der Eloxierung

Bei der Messung der Dicke von „ Beschichtung “ an kleinen oder schwer zugänglichen Stellen ist die N-Mikrosonden-Serie 6000 von PosiTector eine ideale Alternative zu den „ Messung “-Sonden. Mit Sondenspitzen in den Winkeln 0°,45° oder 90°lassen sich Dickenmessungen in tiefen Bohrungen, an kleinen Vorsprüngen oder an Innendurchmessern vornehmen. Bei Verwendung einer Halterung oder eines Schnellwechseladapters weisen die N-Mikrosonden identische Spezifikationen wie die NAS-Sonden auf.

Abbildung 2 - PosiTector 6000 N Mikrosonde zur Messung der Anodisierung

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Aktuelle Preise sowie Bestellmöglichkeiten für diese Messgeräte zur Bestimmung der Dicke von eloxierten Beschichtung finden Sie auf unserer Verkaufsseite.

Hintergrund zum Eloxieren

Was ist Eloxieren?

Eloxieren ist ein elektrochemisches Umwandlungsverfahren, das seit den 1930er Jahren existiert. Mehrere Metalle können anodisiert werden, darunter Aluminium, Magnesium, Titan und Tantal. Eloxiertes Aluminium wird aufgrund seiner geringen Kosten, seiner ästhetischen Qualitäten und seiner idealen mechanischen Eigenschaften in vielen Anwendungen eingesetzt.

Im Gegensatz zu den meisten Schutzbeschichtungen verändert das Eloxieren die äußere Struktur des Metalls dauerhaft. Wenn Aluminium der air ausgesetzt wird, bildet sich auf natürliche Weise ein dünner Aluminiumoxidfilm, der das Aluminium vor weiterer Oxidation schützt. Durch den Anodisierungsprozess wird die oxidierte Oberfläche deutlich dicker – bis zu mehreren Tausendstel Zoll. Die Härte des anodisierten Aluminiumoxid- Beschichtung s ist mit der eines Diamanten vergleichbar, was die Abriebfestigkeit des Aluminiums erhöht. Die zusätzliche Dicke der Oxidschicht verbessert die Korrosionsbeständigkeit des Aluminiums und erleichtert gleichzeitig die Reinigung des Oberfläche . Die poröse Beschaffenheit bestimmter Anodisierungsarten ermöglicht es, das Aluminium in verschiedenen Farben einzufärben, was es optisch ansprechender macht.

Die Eloxalschicht ist in der Regel bis zu 5 mils dick. Die drei gängigsten Varianten des Eloxierens von Aluminium sind das chromhaltige Eloxieren (Typ I), das schwefelsaure Eloxieren (Typ II) und das Harteloxieren (Typ III).

• Bei der Chromatierung wird ein Chromsäure-Elektrolyt verwendet, wodurch die dünnsten Schichten mit einer Dicke von nur 0,02 bis 0,1 mil (0,5 bis 2,5 Mikrometer) entstehen. Dabei dringt die Schicht zu 50 % in das Substrat ein und wächst um 50 % über die ursprünglichen Abmessungen hinaus. Die Chromatierung hat den geringsten Einfluss auf die Ermüdungsfestigkeit und ist weniger korrosiv, wodurch sie sich ideal für komplexe und schwer zu spülende Teile eignet.  Hervorragend geeignet für „ Beschichtung “-Aluminiumgussteile; die meisten chromisch eloxierten Teile werden in Militär- und Luft- und Raumfahrtanwendungen eingesetzt und sind eher funktionaler als dekorativer Natur.
• Die Schwefelanodisierung ist die gebräuchlichste Methode der Anodisierung, bei der Schwefelsäure verwendet wird, um Beschichtungen mit einer Dicke von bis zu 1 mil (25 Mikron) zu erzeugen. Die Beschichtung dringt zu 67 % in das Substrat ein und wächst zu 33 % über die ursprünglichen Abmessungen hinaus. Aufgrund seiner durchlässigen Beschaffenheit eignet sich das Schwefelanodisieren hervorragend zum Einfärben und bietet eine Grundlage für Grundierungen, Haftvermittler und organische Beschichtungen. Die Schwefelanodisierung bietet Korrosionsbeständigkeit und ist sehr langlebig. Typische Anwendungen sind Architektur, Luft- und Raumfahrt, Fertigung, Automobilbau und Computer.
• Beim Harteloxieren (auch als Hartbeschichtung bekannt) wird ein Elektrolyt mit höherer Schwefelsäurekonzentration at bei niedrigerer Temperatur verwendet, was zu einer zähen Außenhaut mit hervorragender Abriebfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Lichtbeständigkeit, Durchschlagfestigkeit und Oberfläche Härte (Rockwell-C-Skala bis zu 70) führt. Es kommt zu einer 50-prozentigen Eindringtiefe in das Substrat und einem 50-prozentigen Übermaß gegenüber den ursprünglichen Abmessungen, was eine Gesamtdicke von 0,5 bis 4 mil ergibt. Harteloxierte Metalle weisen eine erhöhte Oberflächenrauheit ( Oberfläche ) auf. Zu den gängigen Anwendungsbereichen zählen nicht dekorative Lebensmittelverpackungsanlagen, Papierrollen für Kopierer sowie Außenanwendungen wie Ladenfronten und Fenster.

Aluminium-Eloxalverfahren

Das Aluminiumteil wird auf abisolierte Aluminium- oder Titangestelle gehängt, die einen guten elektrischen Kontakt gewährleisten. Während des Eloxierungsprozesses werden die Teile befestigt und die Gestelle in einer Reihe von Tanks aufgehängt.

1. Das Aluminiumteil wird in ein heißes Bad mit einem Einweichreiniger getaucht, um den gesamten Oberfläche Schmutz zu entfernen.
2. Das Teil wird gespült, um eine Verunreinigung der Lösung in den nachfolgenden Tanks zu vermeiden.
3. Im nächsten Becken wird das Bauteil mit einer Säurelösung (Chromsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure oder Phosphorsäure) desoxidiert, wodurch die dünne, ungleichmäßige Aluminiumoxidschicht entfernt wird Oberfläche.
4. Auch hier wird das Teil gespült, um eine Verunreinigung des Tanks zu vermeiden.
5. Beim Ätzen wird das Teil in einen Tank mit einer Natriumhydroxidlösung gehängt. Das Ätzen entfernt den natürlichen Glanz des Aluminiums und verleiht ihm ein weiches, mattes, strukturiertes Aussehen.
6. Das Bauteil wird in den Eloxalbehälter eingetaucht, der eine verdünnte Mischung aus Säure und Wasser enthält, die den Durchfluss von elektrischem Strom ermöglicht. Die Art der Säure, die Konzentration der Lösung und die Temperatur sind entscheidende Parameter und hängen von der gewünschten Oberflächenbeschaffenheit und Farbe ab. Der Minuspol des Stromkreises ist mit dem Gestell mit den Bauteilen verbunden, während der Pluspol des Stromkreises an eine oder mehrere „Kathoden“ angeschlossen ist, die Strom in den Behälter einleiten.  Die Anzahl und Anordnung der Kathoden variiert je nach Größe und Form des Bauteils sowie nach der Gesamtfläche der zu behandelnden Aluminium Oberfläche . Oberflächen, die der Kathode am nächsten liegen, erhalten eine dickere anodische Beschichtung. Für die normale Schwefelsäure-Anodisierung wird eine Gleichstromquelle verwendet, die bis zu 24 Volt erzeugen kann, wobei die Spannung in der Regel zwischen 18 und 24 Volt gehalten wird. Die dem Anodisierungsbehälter zugeführte Stromstärke hängt von der Menge des zu behandelnden „ Oberfläche “ ab; in der Regel sind pro Quadratfuß Fläche 12 bis 16 Ampere erforderlich. Die Elektrolytlösung wird während des Anodisierungsprozesses umgerührt, um eine gleichmäßige Lösungstemperatur zu gewährleisten. Der Anodisierungsvorgang im Behälter dauert unter normalen Bedingungen weniger als eine Stunde.
7. Zum Einfärben wird das Teil in ein Becken mit einem verdünnten, wasserlöslichen, organischen Farbstoff getaucht. Die Dauer und die Temperatur des Eintauchens variieren bei jedem Farbstoff.
8. Der letzte Schritt im Eloxierungsprozess ist die Versiegelung der nun gefärbten Außen Oberfläche , damit diese nicht durch Sonnenlicht ausbleicht oder Flecken bekommt. Unversiegelt weist die poröse Außen Oberfläche eine geringere Korrosionsbeständigkeit auf. Bei ungefärbten Beschichtungen wird das eloxierte Aluminiumteil 20 bis 30 Minuten lang in kochendes, entionisiertes Wasser getaucht. Dadurch wandeln sich die unstrukturierten Poren des Aluminiumoxids in eine festere, kristalline Hydratform um. Sind die eloxierten Teile gefärbt, erfolgt der Versiegelungsvorgang 3 bis 5 Minuten lang in einem Becken mit einer Nickelacetat-Lösung.
9. Beim Harteloxieren wird je nach Verfahren eine Mischung aus Schwefel- und Oxalsäure verwendet. Es werden relativ niedrige Temperaturen sowie ein höherer Strom und eine viel höhere Spannung verwendet. Die erzeugte "graue" Oxidschicht beträgt in der Regel 2 bis 3 Millimeter und ist sehr dicht, verschleißfest und korrosionsbeständig.   

Eine Alternative zu Gestellen ist die Massenanodisierung, die sich besser für die Anodisierung kleiner, unregelmäßig geformter Teile wie Nieten, Hülsen und medizinische Naben eignet. Anstelle von Gestellen werden die Teile in perforierten Aluminium-, Kunststoff- oder Titankörben verarbeitet. Unabhängig davon, ob Sie eine Coil- oder eine Serienproduktion benötigen, bietet das Eloxieren eine der besten Möglichkeiten der Aluminiumveredelung in der Branche.

Eine weitere Alternative ist das Coil-Eloxieren. Aluminiumbänder werden voreloxiert, um die Kosten für die Endbearbeitung zu senken, Produktionszeit zu sparen und die Materialhandhabung zu reduzieren. Die Vorteile von voreloxiertem Aluminium lassen sich auf die meisten Produkte anwenden, die aus Blechen oder Bandmaterial hergestellt werden. Produkte, die aus Strangpressprofilen, Gussteilen, Stangen, Stäben oder Platten hergestellt werden, sind auf Stückeloxalverfahren wie Regal- oder Schüttgutverfahren beschränkt.

Obwohl die meisten Aluminiumlegierungen in einem Eloxalbecken Aluminiumoxid bilden, neigen sie dazu, unterschiedlich zu eloxieren. Einige Legierungen sind schwieriger zu eloxieren, während andere in leicht unterschiedlichen Farbschattierungen eloxieren. Nach dem Eloxieren bieten die verschiedenen Legierungen unterschiedliche Verarbeitungseigenschaften (Bearbeitung, Schleifen, Polieren), Umweltbeständigkeit und Maßhaltigkeit.

Warum eloxieren?

Das Eloxieren ist ein äußerst wirksames und wünschenswertes Mittel zur Veredelung von Aluminium. Einige der wichtigsten Vorteile des Eloxierens sind:

• Langlebigkeit - Die meisten eloxierten Teile unterliegen keinem Verschleiß durch Handhabung, Installation, Nutzung und Wartung.
• Haftung - Die Eloxierung ist Teil des Aluminiums und sorgt für eine vollständige Verklebung und unübertroffene Haftung.
• Farbe – Eloxierte Teile weisen unter UV-Einwirkung eine gute Farbstabilität auf, verfügen über keine aufgebrachte „ Beschichtung “, die zu Abplatzungen oder Abblättern neigt, und zeichnen sich durch einen reproduzierbaren Färbeprozess aus.
• Qualität der ursprünglichen Oberfläche - Die Teile weisen keine Markierungen aus dem ursprünglichen Eloxalverfahren auf.
• Pflege - Eine milde Reinigung mit Wasser und Seife bringt ein eloxiertes Profil in der Regel wieder in sein ursprüngliches Aussehen zurück.
• Ästhetik - Die Eloxierung bietet eine große Anzahl von Glanz- und Farbalternativen, wobei das metallische Aussehen des stranggepressten Aluminiums durchscheint.
• Kosten - Eloxieren ist im Vergleich zu anderen Veredelungsmethoden sehr kostengünstig. Zusätzlich zu den niedrigen Verarbeitungs- und Wartungskosten minimiert die Langlebigkeit die Ersatzkosten.
• Umwelt, Gesundheit und Sicherheit - Das Eloxieren entspricht den geltenden gesetzlichen Bestimmungen, da es zu den umweltfreundlichsten industriellen Verfahren gehört und in der Regel nicht gesundheitsschädlich ist. Eine anodisierte Oberfläche ist chemisch stabil, zersetzt sich nicht, ist ungiftig und hitzebeständig bis zum Schmelzpunkt von Aluminium. Da das Eloxalverfahren eine Verstärkung eines natürlich vorkommenden Oxidprozesses ist, ist es ungefährlich und erzeugt keine schädlichen oder gefährlichen Nebenprodukte. Die chemischen Bäder, die beim Eloxieren verwendet werden, werden oft zurückgewonnen, recycelt und wiederverwendet. 

Warum die Eloxalschichtdicke messen?

Die Parameter des Eloxalprozesses haben einen erheblichen Einfluss auf die Eigenschaften des gebildeten Oxids. Bei niedrigen Temperaturen und geringen Säurekonzentrationen entsteht eine weniger poröse und härtere Beschichtung Beschichtung. Höhere Temperaturen und ein höherer Säuregehalt führen in Verbindung mit längeren Eintauchzeiten zu weicheren, poröseren Beschichtungen. Geringfügige Änderungen an der Legierung selbst oder an einem dieser Parameter können erhebliche Auswirkungen auf die Beschichtung haben Beschichtung.

Mithilfe verschiedener Prozesssteuerungen und Messung Techniken sind Anodisierungsbetriebe in der Lage, den Anodisierungsprozess Beschichtung zu überwachen, zu steuern und zu korrigieren.  Eine der wichtigsten Qualitätskontrollen beim Anodisieren ist die Schichtdicke. Die Dicke der Anodisierungsschicht kann zerstörungsfrei mit einem Wirbelstrom- Beschichtung -Dicken Messgerät oder durch Berechnung des Gewichts pro Flächeneinheit gemessen werden. Die Einfachheit des Wirbelstromverfahrens ist nicht nur effizienter als die Berechnungsmethode, sondern ermöglicht es dem Prüfer auch, sicherzustellen, dass auf allen Oberflächen des Bauteils eine ausreichende Anodisierung stattfindet.

Wo ist der Markt für anodisierte Materialien?

Eloxierte Produkte und Komponenten werden in Tausenden von kommerziellen, industriellen und privaten Anwendungen eingesetzt:

• Bauprodukte (Vorhangfassaden, Bedachungssysteme)
• Produkte für den gewerblichen und privaten Bereich (Lüftungsanlagen, Markisen, Rahmen, Armaturen)
• Geräte (Kühlschränke, Mikrowellen, Kaffeemaschinen)
• Geräte zur Lebensmittelzubereitung (Pfannen, Kühlschränke, Grills)
• Wohn- und Büromöbel (Tische, Betten, Schränke)
• Sportartikel (Golfwagen, Boote, Camping- und Angelausrüstung)
• Kraftfahrzeugteile (Zierleisten, Radkappen, Verkleidungen, Typenschilder)
• Elektronik (Fernsehgeräte, Fotoausrüstung)
• Luft- und Raumfahrt (Satellitenpaneele)

Verbände

AAC (Rat der Aluminiumanodisierer)

AEC (Rat der Aluminium-Strangpresser)

FGIA (Fenestration & Glazing Industry Alliance) - ehemals AAMA-Architectural Manufacturers Association

Die Aluminiumvereinigung

Spezifikationen der Eloxalindustrie

Militärische Eloxalnormen

MIL-A-8625-AnodischeBeschichtungen für Aluminium und Aluminiumlegierungen

MIL-STD-171-Standard für die Endbearbeitung und Behandlung von Oberflächen

ASTM-Eloxalnormen

ASTM B244-09–Standard Prüfverfahren zur Messung der Dicke von Anodenschichten auf Aluminium und anderer nichtleitender Beschichtungen auf nichtmagnetischen Grundmetallen mit Wirbelstromgeräten

ASTM B487-85– „Standard “ (Prüfverfahren ) zur „ Messung “ (Bestimmung der Dicke von Metall und Oxid Beschichtung ) mittels mikroskopischer Untersuchung eines Querschnitts

ASTM B137-95–Standard Prüfverfahren zur Messung der Beschichtung -Masse pro Flächeneinheit auf anodisch beschichtetem Aluminium

ASTM B136-84– „Standard “ (Prüfverfahren zur Bestimmung der Fleckenbeständigkeit von anodischen Beschichtungen auf Aluminium) Messung

ASTM B457-67– „Standard “ (Prüfverfahren ) für die „ Messung “ der Impedanz von anodischen Beschichtungen auf Aluminium

ASTM B580-79-Standard Spezifikation für anodische Oxidbeschichtungen auf Aluminium

ASTM B680-80– „Standard “ (Prüfverfahren ) zur Bestimmung der Dichtungsqualität von anodischen Beschichtungen auf Aluminium mittels Säureauflösung

ASTM B893-98 - Spezifikationfür die Hartanodisierung von Magnesium für technische Anwendungen

SAE International AMS (Aerospace Materials Specifications) Anodisierungsnormen

AMS2468-Hartbeschichtungsbehandlungvon Aluminiumlegierungen

AMS2469-Hardcoating-Behandlungvon Aluminium und Aluminiumlegierungen

AMS2471 - AnodischeBehandlung von Aluminiumlegierungen - Schwefelsäureverfahren, prozessgehärtet

AMS2472-AnodischeBehandlung von Aluminiumlegierungen Schwefelsäureverfahren, prozessgefärbt

AMS-A-8625-AnodischeBeschichtungen für Aluminium und Aluminiumlegierungen (Kopie von MIL-A-8625)

Internationale Normen Eloxalnormen

ISO 7599 - Eloxierenvon Aluminium und seinen Legierungen; Allgemeine Festlegungen für anodische Oxidschichten auf Aluminium

ISO 8078– Anodische Behandlung von Aluminiumlegierungen – Schwefelsäureverfahren, ungefärbt Beschichtung

ISO 8079– Anodische Behandlung von Aluminiumlegierungen – Schwefelsäureverfahren, gefärbt Beschichtung

ISO 10074 - Spezifikationfür harte anodische Oxidationsschichten auf Aluminium und seinen Legierungen

BS, DIN, EN Eloxalnormen

BS/DIN EN 2101 - Spezifikationfür das Chromsäureanodisieren von Aluminium und Aluminiumknetlegierungen

BS/DIN 2284-Spezifikationfür das Eloxieren von Aluminium und Aluminium-Knetlegierungen mit Schwefelsäure

BS/DIN 2536-Hartanodisierungvon Aluminiumlegierungen

BS/DIN 2808 - Eloxierenvon Titan und Titanlegierungen

DIN EN ISO 7599-Eloxieren vonAluminium und Aluminiumlegierungen - Verfahren zur Festlegung von dekorativen und schützenden anodisch erzeugten Oxidschichten auf Aluminium