Anodisation – Eloxieren Das Wissen - Fritz Deppe Blechbearbeitung

Anodisation – Eloxieren
Das Wissen um die technischen Möglichkeiten und Notwendigkeiten im
Umgang mit Aluminium sind die Basis für eine optimale Qualität. Aus diesem
Grund möchten wir Ihnen unsere und die Erfahrungen unserer Partner zur
Verfügung stellen. Das allerwichtigste ist aber eine offene Kommunikation über
die Aufgabenstellung schon im Angebotsstadium – in einem Dialog sollten,
sofern möglich, die wichtigsten Parameter abgestimmt werden.
Unten finden Sie die wichtigsten Punkte, die Ihnen als Planungshilfen für Ihre
Fertigung dienlich sein können.
Anodisation ist die internationale Bezeichnung, Eloxal steht für Elektrolytische
Oxidation von Aluminium
Die Anodische Oxidation oder Eloxal wandelt die Metalloberfläche in eine
dichte und sehr harte Oxidschicht, die fest mit dem Grundmaterial verbunden
ist. Sie bietet Schutz gegen mechanische Einflüsse und ist witterungs- und
korrosionsbeständig. Der metallische Glanz des Materials bleibt erhalten, da die
Oxidschicht transparent ist. Die unter Einfluss von Gleichstrom in einem
Elektrolyten entstandene Oxidschicht kann durch verschiedene Verfahren
eingefärbt werden. Dabei wird der Farbstoff in die Schicht eingelagert und bleibt
so vor schädlichen Umwelteinflüssen geschützt.
Eloxiertes Aluminium kann ohne weiteres für eine Neuverarbeitung zurück
gewonnen werden und stellt damit eine dem Gebot der Nachhaltigkeit
entsprechende, umweltverträgliche Art der Oberflächenveredelung dar.
Die Vorbehandlung
Anodisch erzeugte Oxidschichten sind transparent. Der größte Teil des auf eine
eloxierte Oberfläche fallenden Lichts wird nicht an der Oberfläche der
Oxidschicht, sondern an der Grenzfläche zum Metall reflektiert. Deshalb bleibt
das metallische Aussehen beim Eloxieren erhalten.
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Für die optische Wirkung von eloxiertem Aluminium ist die Art der
Vorbehandlung daher von entscheidender Bedeutung.
Man unterscheidet die chemische Vorbehandlung durch Beizen in alkalischer
Lösung, wobei eine mattierte Oberfläche entsteht, und die mechanische
Vorbehandlung, z.B. durch Bürsten, Schleifen oder Polieren. So können
unterschiedliche Oberflächeneffekte erzielt werden (Glanz, Schliff oder
Mattierung).
Die Art der Vorbehandlung ist durch das entsprechende Kurzzeichen E0 bis E6
nach DIN 17611 gekennzeichnet.
E0
Ohne Vorbehandlung, eloxiert und verdichtet
Ziehriefen, Kratzer, Scheuerstellen und sonstige Oberflächenfehler bleiben
sichtbar. Für untergeordnete Oberflächen, die nicht im Blickfeld liegen, z.B.
Hinterlegung von Schattenfugen, für Schubstangen etc. geeignet.
E1
Geschliffen, eloxiert und verdichtet
Relativ gleichmäßige, etwas stumpf aussehende Oberfläche: Kleine Ziehriefen
und Kratzer werden beseitigt (kein Planschliff). Je nach Schleifkorn sind grobe
bis feine Schleifriefen sichtbar.
E2
Gebürstet, eloxiert und verdichtet
Gleichmäßige, helle Oberfläche: Die Bürstenstriche sind sichtbar. Ziehriefen,
Kratzer etc. werden nur zum Teil entfernt. Pflegefreundlich, erhöhter
Selbstreinigungseffekt im Außenbereich. Als mechanische Vorbehandlung meist
angewendet.
E3
Poliert, eloxiert und verdichtet
Glänzende Oberfläche: Ziehriefen, Kratzer etc. werden nur zum Teil entfernt.
Anwendung bevorzugt im Innenbereich. Pflegeleicht.
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E4
Geschliffen und gebürstet, eloxiert und verdichtet
Gleichmäßige helle Oberfläche: Riefen, Kratzer, Scheuerstellen etc., - vor allem
verdeckte Korrosionserscheinungen, - die bei E0 oder E6 sichtbar werden
können, werden beseitigt, (kein Planschliff). Pflegeleicht.
E5
Geschliffen und poliert, anodisiert und verdichtet
Glatte, glänzende Oberfläche: Riefen, Kratzer, Scheuerstellen etc., - vor allem
verdeckte Korrosionserscheinungen, - die bei E0 oder E6 sichtbar werden
können, werden beseitigt, (kein Planschliff).
E6
Chemisch vorbehandelt, anodisiert und verdichtet
Matte, raue Oberfläche: Riefen, Kratzer etc. werden teilweise egalisiert.
Materialbedingte Veränderungen im Oberflächenaussehen sind nicht immer zu
vermeiden. Etwaige, das dekorative Aussehen beeinträchtigende
Korrosionserscheinungen, die vor dem Beizen nicht oder nur schwer erkennbar
sind, können durch diese Behandlung sichtbar werden.
Der Prozess
Vereinfachte Darstellung der Eloxierung
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Aluminium bildet in einem natürlich stattfindenden Prozess eine Oxidhaut, die
den Werkstoff in der Regel vor weiterem Angriff schützt. Im Eloxalbad wird
dieser Vorgang unter technischen Bedingungen optimiert. Aluminium ist
deshalb einer der wenigen Werkstoffe der eloxiert werden kann. Die natürliche
Oxidhaut eines Aluminiumbauteils ist nur 0,1 – 0,5 µm dick, undekorativ und
besitzt keine hohe Härte. Die technisch erzeugte Eloxalschicht hingegen hat
genau spezifizierte Eigenschaften bzgl. Schichtdicke, -aufbau, Härte und
optische Homogenität.
Erzeugt wird die Eloxalschicht in einem Elektrolyten, z.B. zum Teil aus
verdünnter Schwefelsäure. In dem Elektrolytbad wird das zu eloxierende
Material als Anode geschaltet und ein Gleichstrom angelegt. Die Kathoden
befinden sich am Badrand. In einer sehr komplexen elektrochemischen Reaktion
entsteht die gewünschte Eloxalschicht aus Al2O3. Zuerst bildet sich eine eher
dünne, aber geschlossene Sperrschicht. Wächst die Schicht weiter an, entstehen
kapillarähnliche Poren (siehe Grafik).
Grafik: Aluminiumoberfläche mit leerer Eloxalpore:
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Durch die gewählten Parameter während des Eloxierens können Eigenschaften
wie Härte und Porengröße der Eloxalschicht bestimmt werden.
Die nach dem Eloxalbad offenporige Oberfläche bietet die einzigartige
Möglichkeit unterschiedliche (Gold, Braun, Schwarz, Blau, Rot, Gelb, Türkis
usw.) Farben in diese Poren einzulagern. Die Farbe lagert also nicht auf der
Oberfläche, sondern in der Eloxalpore und somit völlig geschützt. Der letzte
Verfahrensschritt ist das Verdichten der Poren. Hier entsteht unter Einwirkung
von voll entsalztem Wasser bei ca. 96 °C Aluminiumoxidhydrat. Das
transparente Aluminiumoxidhydrat bildet sich in der Pore und verschließt sie
hermetisch, so dass die Farbe zusätzlich geschützt ist (siehe Grafik).
Grafik: Aluminiumoberfläche mit Eloxalpore und Verdichtung
Das Verdichten ist für die Korrosionsbeständigkeit und Langlebigkeit der
Aluminiumoberfläche ein entscheidender Schritt.
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Konstruktionshinweise
– Vorraussetzung für dekoratives Aussehen ist einwandfreies Material in
Eloxalqualität (EQ)
Profile - Legierung AlMgSi 0,5 EQ, Bleche - Legierung AlMg 1 hh EQ. Andere
Legierungen und Al-Guß können beim Eloxieren undekorative Veränderungen
zeigen (Eigenfärbung, Strukturveränderung, Flecken, usw.). Abweichende
Legierung sollten deshalb vermieden oder in einem Praxisversuch getestet
werden.
Eloxierfähiges Aluminium lt. DIN 1725/1 (Auszug aus Aluminium Taschenbuch)
– Farbgenauigkeit
Bei besonderen Anforderungen - z.B. Anpassung an bereits vorhandene
Oberflächen - sollten Grenzmuster getrennt für Profile und Bleche vereinbart
werden.
– Hitzeeinwirkung, Umformungen
Durch Schweißen, Warm- oder Kaltbiegen usw. verändert sich das
Materialgefüge. Beim Eloxieren kann diese Gefügeveränderung sichtbar werden
und zu undekorativem Aussehen führen.
– Kontaktstellen
Eine wichtige Voraussetzung für Qualität. Die Kontaktstellen bedürfen
prinzipiell einer Absprache, je nach Querschnitt und Profillänge können
zusätzlich Kontaktstellen in der Profilmitte notwendig sein. Bei Blechen,
Kantteilen und sonstigen Bauelementen zulässige Bereiche für Kontaktstellen in
den Zeichnungen kennzeichnen.
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– Einwandfreie Oberfläche:
Zur Erzeugung muss das Vormaterial eben, press- bzw. walzblank sowie frei
von Korrosion und Verunreinigungen wie Kleber, Farben, Filzschreiber,
harzige Öle, Klebebandreste, Silikone sein.
– Rahmen aus Hohlkammerprofilen
Diese müssen oben und unten ausreichend große Bohrungen zum Ein- und
Auslaufen der Behandlungsflüssigkeiten haben. Notfalls erfolgt die Anbringung
der Bohrungen gegen Berechnung durch uns. Die Auswahl der Bohrstellen
richtet sich nach unserer Erfahrung.
– Gewinde, Passflächen, Schrauben, Nieten usw.:
Die chemisch nicht angegriffen bzw. eloxiert werden dürfen, müssen in
geeigneter Weise geschützt werden. Technische Verbindungen durch nicht
gleichartige Materialien sollten grundsätzlich nach der Eloxierung gesetzt
werden.
Nachfolgend einige Beispiele aus der Praxis:
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In E6 / EV 1 behandelte Bauteile
Als Vorher (oben) und Nachher
( unten ) Darstellung

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In E6 / EV1 behandelte Bauteile
Zu sehen sind Farbunterschiede
Verarbeitet wurde hier Material
gleicher Art aber aus 2
Vormaterialtafeln
Die Beurteilung von eloxierten Flächen ist so weit möglich in die
Kalkulation von Eloxalarbeiten eingebunden. Die Lieferwerke gehen immer von
einer industriellen Eloxierung aus, deren Beurteilung ist in der DIN 17611
geregelt – im Folgenden haben wir einen Auszug abgedruckt. Die Erfahrung
zeigt jedoch, dass diese Betrachtungsabstände nicht bekannt oder einfach für die
angefragten Bauteile keine Verwendung finden sollen und die realen
Betrachtungsabstände in der Kundenbeurteilung wesentlich geringer sind. Damit
fallen natürlich aus Sicht der Kunden Oberflächenfehler mehr auf und führen
immer wieder zu Diskussionen. Die Bestellung des Kunden ( siehe auch Art der
Vorbehandlung E0-E6 ) weicht dann von der eigentlichen Vorstellung des
Endproduktes ab.
Um dies einigermaßen im Vorfeld einzugrenzen ist es im Kalkulationsstadium
nötig:
- Die Art des Vormaterials mit Folie
- Die oder eine Sichtseite
- Die Art der Vorbehandlung
- Die Betrachtungsabstände zur Bewertung
- Und die Kundenvorstellung

Zu hinterfragen und als Bestandteil in die Kalkulation einfließen zu lassen.
Nach Auftragserteilung ist eine Kommunikation über eine vom Kunden
freizugebende Fertigungszeichnung ein weiterer Weg zu einer konstruktiven
Kunden – Lieferantenbeziehung.
Bewertung von Eloxaloberflächen nach der DIN 17611
Über das dekorative Aussehen, den Glanz, die Farbe sowie die Farbtiefe
anodisch oxidierten Aluminiums sind jeweils zwischen den Vertragspartnern
genaue Abmachungen zu treffen, am besten anhand von Grenzmustern. Leichte
Farbtonunterschiede, die auf Material - und verfahrensbedingte zulässige
Streuungen zurückzuführen sind, lassen sich nicht vermeiden.
Zur Beurteilung des dekorativen Aussehens sind für Sichtflächen folgende
Betrachtungsabstände senkrecht zur Oberfläche bei diffusem Tageslicht
einzuhalten:
• bei Außenteilen im Erdgeschoss: 3 m;
• bei Außenteilen in Obergeschossen: 5 m;
• bei Innenteilen: 2 m;
• für die Farbe im Vergleich mit den Grenzmustern: höchstens 1 m.
Andere Betrachtungsabstände und -kriterien sind zwischen Auftraggeber und
ausführendem Betrieb zu vereinbaren.
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