Anodische Oxidation

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Die anodische Oxidation bezeichnet in der Oberflächentechnik ein elektrolytisches Verfahren zur Herstellung von oxidischen Schichten auf Metallen. Die anodische Oxidation stellt den Gegensatz zur kathodischen Reduktion dar.

Verfahren[Bearbeiten]

Prinzipdarstellung der anodischen Oxidation

Bei der anodischen Oxidation werden geeignete Lösungen (beispielsweise Schwefel- oder Chromsäure) elektrolytisch behandelt, d. h., durch elektrischen Strom zersetzt. Es bildet sich auf der Anodenoberfläche eine Oxidschicht.

Betrachtet man diesen Prozess stark vereinfacht zu den tatsächlich ablaufenden Elementarprozessen, kann man den unmittelbar nach der Ionenentladung vorliegenden Sauerstoff als atomar und somit chemisch besonders reaktiv beschreiben. So vermag er bestimmte Metalle, die als Anodenmaterial eingesetzt wurden, zu oxidieren.

Anwendungsbereiche[Bearbeiten]

Die so hergestellte Schicht dient vorwiegend als Schutzschicht für Metalle gegen Korrosion und Abrieb. Sie werden aber auch als elektrische Isolation (Dielektrikum) in Elektrolytkondensatoren eingesetzt (Tantal, Niob, Aluminium). Die geringe Schichtdicke (kleiner 1 μm) dieser Oxidschicht, ermöglicht dabei einen der Hauptvorteile von Elektrolytkondensatoren, der hohen Kapazität.

Früher wurde der Effekt der anodischen Oxidation mancher Metalle auch zur Gleichrichtung genutzt. Eine Bauart bestand aus einer Platinelektrode und einer Niobelektrode, welche in verdünnte Schwefelsäure getaucht sind. Sobald das Niobblech zur Anode wird, versiegt der Stromfluss, da sich nichtleitendes Nioboxid bildet, welches bei Umkehrung der Polarisation wieder zum Niobmetall reduziert wird, wodurch wieder ein Stromfluss möglich ist.

Auch wenn die anodische Oxidation bei verschiedenen Metallen möglich ist, hat sie doch nur für Leichtmetalle größere technische Bedeutung erlangt, besonders bei Aluminium und seinen Verbindungen. Dort wird das Verfahren auch Eloxal-Verfahren genannt. „Eloxiertes“ Aluminium wird in großem Umfang in der Architektur (Hausfassaden, Türen usw.) sowie im Fahrzeugbau verwendet.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist, dass von der Umwandlung nur die obersten Metallschichten (bis zu 40 μm Dicke) betroffen sind. Einige Metalle (z. B. Titan) neigen dabei zunächst dazu, mikroporös zu werden und sind so mit organischen Farbstoffen leicht anfärbbar. Sie müssen danach noch einer Nachverdichtung unterzogen werden.

In der Medizin wird die anodische Oxidation zur Entkeimung von mikrobiell belastetem Wasser eingesetzt. Hierbei werden Substanzen erzeugt, die mikrozid sind und das Wasser desinfizieren.

Varianten[Bearbeiten]

Eine Variante ist die anodische Oxidation unter Funkentladung (engl. anodic spark oxidation, ANOF). Bei diesem Prozess wird nicht mit Gleichstrom, sondern einer von null ansteigenden sägezahnähnlichen Spannungsrampe oxidiert, bis ein Funke vom Elektrolyten auf den zu behandelnden Werkstoff überspringt. Dieser Funke schmilzt den Werkstoff wie Titan, Magnesium oder Aluminium lokal auf und bildet durch die hohen Temperaturen der Entladung ein hartes Oxid. Im Fall von z. B. Aluminium kann ohne thermische Behandlung des Bauteils Alpha-Aluminiumoxid (Korund) abgeschieden werden. Diese Schichten eignen sich besonders als chemisch hochbeständige Verschleißschutzschichten.[1][2]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1.  Hans-Ludwig Graf, Alexander Hemprich, Wolfram Knöfler: Entwicklung der Technologie der „Anodischen Oxidation unter Funkenentladung (ANOF)“ zur Konditionierung von Implantatoberflächen. In: Implantologie. Nr. 3, 2004, ISSN 0943-9692, S. 257–269.
  2.  P. Kurze, W. Krysmann, H. G. Schneider: Application Fields of ANOF Layers and Composites. In: Crystal Research and Technology. 21, Nr. 12, 1986, S. 1603–1609, doi:10.1002/crat.2170211224 (Übersicht zur ANOF-Methode).