Beobachtung der Porenstruktur von Anodisierungen
Question
Anodisieren ist eine Oberflächenbehandlung, die üblicherweise auf Aluminium, Titan oder anderen passivierbaren Metallen angewendet wird. Diese anodische Oxidation kann die Korrosionsbeständigkeit erhöhen, die Härte und die Abriebfestigkeit verbessern, den Reibungskoeffizienten senken, die Haftung einer Endbeschichtung erhöhen oder einfach das Aussehen (farblos oder getönt) der Oberfläche verändern.
Je nach verwendetem Elektrolyt kann das Anodisieren zur Bildung einer porösen säulenförmigen Struktur führen, die z. B. das Imprägnieren mit einem Farbstoff ermöglicht.
Wie kann man die durch Anodisieren erhaltene poröse Struktur charakterisieren, um sie zu optimieren?
Expertise
Materia Nova verfügt über umfangreiches Fachwissen über das Anodisierungsverfahren und über Entwicklungskapazitäten im Pilotmaßstab. Die Vorbereitung der Oberflächen, die Zusammensetzung und Qualität der Bäder sowie die Anwendungsbedingungen bestimmen die Größe, Form, Dicke und Zusammensetzung der porösen Schicht. Wir stellen hier vor, wie man die Nanometerstruktur einer porösen Eloxalschicht charakterisieren kann.
Häufig werden einfache „makroskopische“ Tests durchgeführt, um die Qualität der hergestellten Schichten zu überprüfen. Bei der Entwicklung und Optimierung neuer Verfahren reichen diese Techniken in der Regel nicht aus. Tatsächlich muss man die Feinstruktur der Poren und ihre Zusammensetzung beobachten und charakterisieren können: Die durchschnittliche Porengröße und die Flächendichte sind Schlüsselparameter, um seinen Prozess zu beherrschen. Dies ist besonders kritisch, wenn hohe Härtegrade gefordert sind oder wenn der ästhetische Aspekt im Vordergrund steht.
Die Beobachtung der Poren erfolgt mit einem hochauflösenden Rasterelektronenmikroskop (REM). Die folgende Abbildung zeigt ein Schnittbild der Eloxalschicht nach dem Kryofrakturieren der Probe :
Die säulenförmige Struktur ist auf diesem Bild deutlich zu erkennen. Die durchschnittliche Dicke der Schicht beträgt 2,4 µm. Von oben betrachtet (unten, linkes Bild) sind die offenen Poren deutlich zu erkennen. Die bei hoher Vergrößerung erhaltenen Bilder werden mit einer Analysesoftware (rechtes Bild) nachbearbeitet, um die durchschnittliche Porengröße, die Verteilung der Poren und die Flächendichte zu bestimmen.
Die Flächendichte, die man durch das bearbeitete Bild erhält, beträgt 30 %.
Die Größenverteilung ist in der folgenden Grafik dargestellt. In diesem Fall beträgt der durchschnittliche Porendurchmesser 34 nm. Ein Viertel der Poren hat einen Durchmesser zwischen 33 und 35 nm. Etwa 56 % der Poren haben einen Durchmesser von +/- 3 nm um den Mittelwert.
Lösung
Materia Nova verfügt über einen Gerätepark und technische Kompetenzen, die es ermöglichen, die Porosität von Anodisierschichten fein zu charakterisieren, um ihre Morphologie zu optimieren.