Harteloxal
Einführung:
Wissen aus über 30 Jahren Erfahrung, direkt aus der Praxis.
Was ist Harteloxal?
Hartanodisation ist die eigentlich korrekte Bezeichnung für die Bildung hochstabiler Oxidschichten, also quasi die Anodisation in Hart, doch auch hier hat sich das Kunstwort Eloxal eingeschlichen. Denn das Kunstwort ELOXAL setzt sich aus ELektrolytische OXidation des ALuminiums zusammen, wodurch sich schon erklärt, dass dieses nur mit dem Werkstoff Aluminium funktioniert. Es entstand HARTELOXAL, und auch das hat sich inzwischen eigentlich als die Standardbezeichnung etabliert.
Im Gegensatz zu „normalen“ Eloxal sind Schichten von Harteloxal wesentlich härter und dicker, weshalb eine noch höhere Abrieb- und Verschleißfestigkeit erzielt wird. Die Hartanodisation von Aluminium benötigt wesentlich kühlere Elektrolyte und mehr Strom als beim Eloxieren und ist somit energieintensiver.
Vorteile von Harteloxal:
- Noch härtere Schichten als Eloxal
- Erhöhte Korrosionsbeständigkeit
- Perfekte Elektrische Isolation
- Reduzierung des Slip-Stick-Effekts
- Optimiertes Gleitverhalten
- Schützt gegen Kaltverschweißen
Unterschiede zwischen hartcoatieren, hartanodisieren und harteloxieren
Es gibt unterschiedlichste Bezeichnungen für die Hartanodisation, was, wie wir gerade gelernt haben, der eigentlich fachlich korrekte Begriff ist. Gern genutzt werden aber auch die Bezeichnungen harteloxieren und hardcoatieren, was eigentlich falsch ist, da das Coatieren ja in der englischen Sprache allgemein die Beschichtung beschreibt. Auf die Spitze hat es dann ein Marktbegleiter getrieben und das DEnglische Wort Hartcoating® oder hartcoatieren® ins Leben gerufen, also die Kombination aus Englisch und Deutsch. Hierfür wurde dann aber auch erfolgreich ein Warenzeichen eingetragen – prima Idee!
Viele Kunden fragen bei uns Hartcoat® an. Aber wie bereits erwähnt, hartcoatieren® können wir nicht. Wir hardcoatieren aber liebend gern Ihre Bauteile mit unserer patentierten polymeroxid® xH4® oder LF4 Beschichtung!
Verfahren zur Harteloxal-Beschichtung
Das Harteloxal-Verfahren ist sehr eng mit dem Eloxieren verwandt, weshalb auch hier die Wahl der geeigneten Werkstoffe eine zwingende Voraussetzung ist. Hohe Kupfergehalte stören dramatisch und man erhält Harteloxal-Schichten von minderer Güte. Zusätzlich besteht dann immer eine enorme Gefahr von Stromdurchschlägen, was die Bauteile sogar zerstören kann!
Denn im Gegensatz zum Eloxal-Verfahren verwendet man modifizierte Elektrolyte, doch der Hauptunterschied ist die niedrigere Temperatur des Anodisier-Bades. Der Prozess findet meist bei -5 °C bis 0 °C statt. Die dadurch reduzierte Leitfähigkeit der Flüssigkeit führt zu deutlich höheren Spannungen und einer noch stärkeren Wärmeentwicklung. Es ist hierbei entscheidend, dass die Prozesstemperatur beim kompletten Vorgang des Harteloxierens konstant gehalten wird und der Energieaufwand sehr hoch ist. Die Prozesse dauern bis zu über 1 1/2h in diesem Bad.
Die dadurch entstehenden Harteloxal-Schichten sind erheblich härter als die der Anodisation. Daher auch Harteloxal. Man erreicht Härten von bis zu HV550 und die Abriebfestigkeit bei gleitender Beanspruchung ist oft die denen von Hartchromschichten vergleichbar, manchmal sogar überlegen. Regelmäßig verwechseln Kunden aber Härte mit Abriebfestigkeit, welche absolut nicht miteinander korrelieren. Der entscheidende Faktor ist nach unseren Erfahrungen in der Regel die Glattheit. Diese beeinflusst entscheidend die Gleiteigenschaften und den Verschleiß des Harteloxals. Oft ist ein etwas weniger hartes, aber glatteres Harteloxal im praktischen Einsatz viel beständiger als ein Harteloxal mit maximaler Härte.
Genau aus diesem Grund haben wir jahrelang unser eigenes Harteloxal-Verfahren entwickelt, um eine super-glatte Harteloxalschicht zu erzeugen. Unser Harteloxal polymeroxid® LF4®.
Wer noch mehr lernen will schaut am besten bei Wikipedia oder einem unserer großen Partner in Amerika vorbei: Pioneer, Anoplate und IHC.
Harteloxal: Fallstricke und Herausforderungen
Bei einem Verschleiß unterhalb von 10 µm besteht immer die Gefahr, dass man partiell auf das Grundmaterial trifft. An diesen Stellen beginnt dann die sich schnell ausbreitende Zerstörung des Harteloxals. Da die Hartanodisation den elektrischen Feldlinien folgt, streut der Prozess nur bedingt in Bohrungen hinein. Bis zu einem Verhältnis zwischen Tiefe zum Durchmesser von 2,5 ist das bei Sacklöchern zu vernachlässigen (beidseitig offen 5…), darüber hinaus muss mit Innenelektroden gearbeitet werden, sofern das technisch möglich ist (z.B. Harteloxal auf Stoßdämpfern). Korrekt ist es, wenn man den Schichtaufbau des Harteloxierens bei der mechanischen Bearbeitung einberechnet. Wir kalkulieren immer mit einem effektiven Aufbau von 40 % der Gesamtschichtstärke. Ein Harteloxal mit 50 µm wird also ca. mit 20 µm pro Seite aufbauen, auf den Durchmesser dann ca. 40 µm. Dieses durch ein vorgeschaltetes Beizen zu kompensieren ist zwar technisch theoretisch möglich und wird in Notfällen auch so gehandhabt, sollte sich aber auch wirklich nur auf Notfälle beschränken.
Zum einen ist das Harteloxal dann durch das Beizen natürlich rau, was technisch völliger Unsinn ist. Zum anderen sind Diskussionen vorprogrammiert, wenn es dann doch nicht passt (zu lange oder zu kurz gebeizt!). So machte es oftmals mehr Sinn, die eine oder andere Stelle in unserem Hause im Vorfeld abzudecken, was wir in einer eigenen Abteilung mit speziellen Stopfen, Flüssiglacken oder geplotteten Stickern bewerkstelligen. Spitze Kanten sind beim Hartcoatieren grundsätzlich zu vermeiden, da es hierzu immer wieder zu Schwierigkeiten kommt.
geeignete Werkstoffe für Harteloxal
Die richtige Wahl der Werkstoffe zum Hartanodisieren von Aluminium
Die Auswahl der optimalen Legierung für Harteloxal ist ein anspruchsvolles Thema, bei dem wir Sie gerne unterstützen. Es gibt eine Vielzahl sehr unterschiedlicher Materialien auf dem Markt – gerade für Zerspaner ist, das oft schwer zu überblicken. Die Aufgabe, die richtige Legierung zu finden, welche einen guten Preis, schnelle Bearbeitbarkeit, beste mechanische Eigenschaften und die Möglichkeit der perfekten Hartanodisation miteinander vereint, ist komplex. Es gibt kein Aluminium, das sich hervorragend zerspanen lässt, höchste Zugfestigkeiten bietet, sich optimal harteloxieren lässt – und dabei noch kostengünstig ist. Ein gewisser Kompromiss ist daher immer erforderlich. Nicht zu vergessen sind dabei auch Anforderungen wie die RoHS-Konformität.
Die große Anzahl an Legierungen – oft vertrieben unter verschiedenen Handelsnamen und Markenbezeichnungen – führt schnell zu Verwirrung oder sogar Frustration. Bei genauerer Betrachtung lässt sich die Situation jedoch gut strukturieren: Für nahezu jede technische Anforderung gibt es eine geeignete Lösung, wenn man das Ziel eines hochwertigen Harteloxals oder einer funktionellen Hartanodisation verfolgt.
Besonders beim harteloxieren von Aluminium ist die Zusammensetzung der Legierung entscheidend. Die Fähigkeit, ein belastbares und gleichmäßiges Harteloxal zu erzeugen, hängt maßgeblich von einzelnen Legierungsbestandteilen ab, die sich in den Gruppenbezeichnungen des internationalen Legierungsregisters wiederfinden. Diese Gruppierung ist oft verständlicher und leichter zu merken als die komplexen Werkstoffnummern.
Im Folgenden haben wir die für Feinmechanik und Maschinenbau besonders relevanten Gruppen zusammengefasst – speziell im Hinblick auf das hartcoatieren / harteloxieren von Aluminium.
2000 Cu
- 2007 – AlCuMgPb – 3.1645
- 2017A – AlCuMg1 – 3.1325
- 2024 – AlCuMg2 – 3.1355
Das hartanodisieren von AlCuMg1 (3.1325), AlCuMg1 (3.1325) und AlCuMg2 (3.1355) ist problematisch und nicht zu empfehlen. Der enorme Kupferanteil in dieser mittelfesten Legierung fördert die Rücklösung und das führt zu einer ungleichmäßigen Oxidschicht und schwacher Korrosionsbeständigkeit. Auch wenn die Bearbeitungsbetriebe diese Werkstoffe wegen ihrer guten Zerspanbarkeit gerne mögen, sind diese für Anwendungen mit abrasiv schützenden Harteloxal-Schichten nicht zu empfehlen. Man kann mit Sonderverfahren Schichten bis ca. 30µm bilden, die auch wie Harteloxal aussehen, jedoch sind Härte und Verschleißfestigkeit von minderer Qualität. Es besteht auch ein enormes Risiko von möglichen Verbrennungen, wodurch es sogar in Einzelfällen zu der Zerstörung von Bauteilen kommen kann.
5000 Mg
- 5005A – ALMg1 – 3.3315
- 5754 – AlMg3 – 3.3535
- 5083 – AlMg4,5Mn – 3.3574
Bei der Hartanodisation von 3.3547 (AlMg4,5Mn) entsteht eine robuste Oxidschicht mit hervorragender Korrosionsbeständigkeit. Der Werkstoff 3.3547 in der Form als Gussplatten wird von den Bearbeitungsbetrieben gerne genutzt, wenn es auf Verzugsarmut ankommt. Das Material eignet sich besonders für funktionale Oberflächen in der Industrie, im Fahrzeugbau oder in maritimen Umgebungen. Zum Hartcoatieren ist der Werkstoff perfekt geeignet und gehört zu einem der 3 genannten Favoriten auf dem Markt. Typisch werden hier in der Regel Schichtstärken von 30µm oder 50µm appliziert.
6000 Mg/Si
- 6060 – AlMgSi0,5 – 3.3206
- 6005A – AlMgSi0,7 – 3.3210
- 6082 – AlMgSi1,0 – 3.2315
Dieser klassische Eloxal-Werkstoff wird bei Fachbetrieben für Hartanodisation gerne gesehen. Es lassen sich tolle und verschleißfeste Schichten bilden. Leider ist die mechanische Festigkeit gering und es bilden sich beim Drehen und Fräsen lange Späne. Wie immer im Leben bringt jede Sache mit Vorteilen auch Nachteile mit sich. Wenn man qualitativ hochwertig harteloxieren muss, ist der Werkstoff geeignet, wobei sich hier eigentlich die drei Hauptmaterialien den Markt teilen: AlMg4,5Mn, AlZnMgCu1,5 und AlMgSi1.
7000 Zn
- 7020 – AlZn4,5Mg1 – 3.4335
- 7022 – AlZnMgCu0,5 – 3.4345
- 7075 – AlZnMgCu1,5 – 3.4365
Der Dritte im Bunde ist nun AlZnMgCu1,5 und er stellt den Top-Werkstoff dar, wenn es auf höchste Zugfestigkeit, perfekte Zerspanung (kurz spanend), und ein perfektes Harteloxieren ankommt. Das 3.4365 ist gut für das dekorative und technische Eloxieren und perfekt für das Hartcoatieren geeignet.
Beim Harteloxieren müssen wir uns dann strikt diesem Schema unterordnen und dürfe innerhalb einer Charge nur Bauteile aus jeweils einer Gruppe beschichten. Es gibt bei uns intern noch feiner Unterteilungen, doch die Erklärungen dazu würde hier den Rahmen sprengen. Grundsätzlich reicht es auch aus, wenn wir uns richtig gut auskennen. Wir halten unser Wissen nicht geheim, sondern unterstützen gerne bereits in der Planungsphase. Ist erst einmal das „falsche“ Material verarbeitet, ist das gewünschte Harteloxal-Ergebnis nicht mehr zu erzielen. Sprechen Sie uns an – wir sind immer für Sie da!
Fazit
Gut zum Harteloxieren von Aluminium eignen sich:
- AlMgSi0,5 (3.2306) und AlMgSi1 (3.2315)
Sehr ausgewogene Eigenschaften, ideal für technische und dekoratives Eloxal und gut für das Hartanodisieren geeignet. Die Zugfestigkeit ist gering und das Material ist langspanend.
- AlMg4,5Mn (3.3547)
Gut geeignet für das technische Anodisieren und hervorragend für das Harteloxieren. Als Gusswerkstoff ist das Material praktisch verzugsfrei. Sofern gut dekorative Eigenschaften gefordert sind, muss auf die Güte ELOX PLUS (G.AL® C250) zurückgegriffen werden.
- AlZnMgCu1,5 (3.4365)
Für das harteloxieren ausgezeichnet zu verwenden. Es bietet die höchste Zugfestigkeit aller Aluminiumlegierungen und ist hervorragen zu zerspanen.
Schlecht zum Harteloxieren von Aluminium eignen sich:
- AlCuMgPb (3.1645), AlCuMg1 (3.1325), AlCuMg2 (3.1355)
Bedingt durch die hohen Kupfergehalte sind diese Legierungen kaum für das Eloxieren geeignet und noch weniger für Harteloxal. Trotz möglicher Sonderverfahren ist das harteloxieren dieser Werkstoffe absolut nicht zu empfehlen. Die Zugfestigkeit liegt im mittleren Bereich, die Zerspanbarkeit ist überragend.
Dennoch werden die Materialien AlCuMg1 und AlCuMg2 teilweise in der Luftfahrt gefordert. Und wenn das so ist, dann ist es eben so. Mit einigen Einschränkungen können wir auch diese Legierungen konform der MIL 8625-F (mit optischen Einschränkungen) hartanodisieren.
Einige neue Legierungen wie AlMgSiSnBi (z. B. Stanal-32) sind speziell optimiert für die einfache und schnelle Zerspanung und lassen sich in der Regel auch gut für Harteloxal nutzen. Die Werkstoffe sind Ersatzmaterialien, die im Rahmen der Anforderungen an die RoHS-Konformität entwickelt wurden. Für diese unter den verschiedensten Handelsnamen vertriebenen neueren Legierungen wurden allerdings keine offizielle Werkstoffnummer vergeben – hier ist eine individuelle Prüfung empfehlenswert. Auch mit Hightech-Materialien wie z.B. wie 2090 und 2091 kennen wir uns gut aus. Bei Bedarf beraten wir Sie hierzu sehr gerne!
polymeroxid® xH4®
Die Weiterentwicklung von Harteloxal
Nach über zweijähriger Entwicklungszeit und unzähligen Versuchsserien in unserem Technikum freuen wir uns, Ihnen xH4® vorzustellen. Die Weiterentwicklung unseres etablierten und weitverbreiteten Typ H ist die leistungsfähigste hartanodische Schicht auf dem Markt. Der Schwerpunkt lag auf maximaler Verschleißfestigkeit bei größtmöglicher Glattheit und wurde durch Entwicklung eines gänzlich neuartigen High-Tech Monomer-Mischsäure-Elektrolyten unter Optimierung aller prozessrelevanten Parameter erreicht.
xH4® überbietet die traditionellen Harteloxalschichten in der Qualität der Eigenschaften um bis zu 30%!
Vorteile von unserem Harteloxal polymeroxid® xH4®
Ultra Hart
Geringster Verschleiß
Höchster Korrosionsschutz
Hohe Dielektrizität
Eigenschaften von Harteloxal polymeroxid® xH4®
- völlig neuartige polymeroxid®-Matrix
- glattere Schichten als beim Wettbewerb
- größtmögliche Härte von ca. 500HV0,25 (7075-T6)
- schützt gegen Kaltverschweißen
- maximale Abriebfestigkeit
- Reduzierung des Slip-Stick-Effektes
- gute Friktionseigenschaften
Unser Harteloxal Verfahren in Verwendung:
Unser patentiertes polymeroxid®-Verfahren erzeugt die glattesten und beständigsten Harteloxal Schichten auf dem Markt, und wir beschichten hiermit jährlich zehntausende Fahrwerkskomponenten renommierter Sportwagen- und Rennmotorradhersteller. Durch die Erzeugung einer optimierter polymeroxid®-Matrix können wir sogar rissfreie Schichten darstellen, welche im Fahrwerksbau, Hydraulik und Pneumatik von größtem Interesse sind. Durch die Weiterentwicklung von Harteloxal zu polymeroxid® xH4® sichern wir unseren Platz an der Spitze.
Kostenlose Erstberatung
Dann nehmen Sie Kontakt mit uns auf und profitieren Sie von einer Beratung auf Augenhöhe, ganz ohne Warteschlange. Sie erhalten eine individuelle Beratung und einen festen Ansprechpartner. Durch unsere langjährige Erfahrung unterstützen wir Sie auch gerne in der Planungsphase. Denn wir haben immer einen Plan.
unsere Verfahren
siliseal
Hundertprozentige chemikalienbeständigkeit für LEBENSMITTEL- UND MEDIZINANWENDUNGEN
Laserbeschriftung
Laser-beschriftung
Das garantierte Upgrade in die erste Klasse für Ihr Premium-Produkt
