Aluminiumanodisieren: die Wirkung der chemischen Zusammensetzung

Mikrostruktur von Aluminium

Merkmale der Mikrostruktur des Materials von Aluminiumprofilen - Aluminiumlegierungen - sind sehr oft der Grund für die Inhomogenität des Aussehens ihrer eloxierten Oberfläche. Die Gründe für eine solche Heterogenität der Mikrostruktur sind in der Regel keine technologischen Probleme. Eloxieren von Aluminium, und Verstöße gegen die Technologie zur Herstellung von Aluminiumprofilen - von der chemischen Zusammensetzung der Charge und dem Gießen von Barrensäulen bis zur Technologie der Wärmebehandlung beim Abschrecken in einer Presse und in einem künstlichen Alterungsofen.

  • IM Teile 1 der Einfluss der Technologie des Gießens von Barren-Säulen wurde berücksichtigt,
  • im Teile 2 – Einfluss der Profilpresstechnik, und auch Matrixkonstruktionen.

In diesem Teil - Teile 3 - der Einfluss von Legierungselementen und Verunreinigungen in der verwendeten Aluminiumlegierung auf die Qualität der eloxierten Profile wird berücksichtigt.

Temperaturbedingungen bei der Herstellung von Aluminiumprofilen

Die Temperaturbedingungen bei der Herstellung von eloxierten Aluminiumprofilen sind in der Abbildung schematisch dargestellt 1.

Bild 1 - Temperaturwechsel während der Produktion
анодированных алюминиевых профилей [1]

Die überwiegende Mehrheit der Aluminiumprofile besteht aus Legierungen der Serie 6xxx, легирующими элементами которых магний и кремний (рисунок 2).

Bild 2 - Basislegierungen zur Herstellung von Aluminiumprofilen

Um den Einfluss des Legierungselementgehalts besser zu kontrollieren, sowie der Gehalt an unerwünschten Verunreinigungen, Hydro Aluminium unterteilt gängige Legierungen, z.B, 6060, für schmalere Innenlegierungen, z.B, 606035 (Zeichnungen 3 и4).


Bild 3 - Interne Aluminiumlegierungen von Hydro Aluminium

Bild 4 – Legierungselementgehalt – Magnesium und Silizium –
in AD31-Legierungen, 6060, 6063 und 606035

Aluminiummikrostruktur und alkalisches Ätzen

  • Alkalisches Beizbad ist der wichtigste technologische Schritt, um die optischen Unterschiede zwischen verschiedenen Aluminiumprofilen zu erkennen. Diese Unterschiede entstehen durch Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung der Legierungen oder der Menge, Formen und Verteilungen intermetallischer Partikel, z.B, Mg2Si oder AlFeSi.
  • Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung führen zu unterschiedlichen Partikelarten hinsichtlich ihres chemischen Potenzials, Diese Partikel können bezüglich der Aluminiumbasis der Legierung anodisch oder kathodisch sein.. Dadurch ergibt sich eine unterschiedliche Anfälligkeit der Oberfläche der Profile gegenüber alkalischem Ätzen.
  • Различия в восприимчивости к щелочному травлению дают различия в степени блеска (или матовости) поверхности после щелочного травления и анодирования (рисунок 4).


Bild 4 – Поверхность алюминия после щелочного травления:
«матовая» (слева) и «блестящая» (справа)

Einfluss von Legierungselementen und Verunreinigungen

  • Silizium. Входит в состав частиц AlFeSi и Mg2Und, die die Oberflächenmorphologie von Aluminium nach alkalischem Ätzen beeinflussen. Dieser Einfluss erfolgt durch die Partikelgröße, ihre Verteilung, Verhältnis der anodischen und kathodischen Eigenschaften von Einschlüssen.
  • Eisen. Входит в состав частиц AlFeSi. Низкое содержание железа (менее 0,13 %) дает после анодирования блестящую поверхность (при толщине анодного слоя не более 10 мкм) (рисунок 5) .
  • Kupfer. Добавки меди (0.12-0,15 %) дают после анодирования блестящую поверхность (рисунок 6). Um maximalen Glanz zu erzielen, muss der Eisengehalt reduziert werden.. Слишком много меди дает после анодирования матовую поверхность (низкий блеск).
  • Mangan. Mangan-Additive beeinflussen die Umwandlung von Beta-AlFeSi-Partikeln in Alpha-AlFeSi-Partikel - von länglichen zu runden Formen. AlFeSi-Partikel beeinflussen die Kompressibilität der Legierung und ihr Verhalten beim alkalischen Ätzen.. Mangan beeinflusst die Größe und Verteilung von Mg-Partikeln2Und. Außerdem, марганец ингибирует (замедляет) рост зерна (см. также ниже про хром).
  • Magnesium. Teil von Mg-Partikeln2Und, die die Oberflächeneigenschaften nach alkalischem Ätzen beeinflussen. Высокое содержание кремния и магния дает после травления и анодирования серую неблестящую поверхность (рисунок 7).
  • Chrom. In Kombination mit Mangan hemmt das Kornwachstum.
  • Zink. Слишком большое содержание свободного цинка (Zn+2) в ванне щелочного травления дает зернистую анодированную поверхность (рисунки 8 und 9). Freies Zink stammt aus Aluminiumlegierungen mit hohem Zinkgehalt, meist, als Verunreinigung.
  • Titan. Titan beeinflusst die Korngröße in Verbindung mit Bor. Beim Gießen von Säulen wird ein Titan-Bor-Ligaturstab in die Aluminiumschmelze eingebracht, um eine optimale reduzierte Korngröße zu erzielen, und auch um die Bildung von zentralen Rissen im Barren zu verhindern.

Bild 5 - Einfluss des Eisengehalts auf die Reflektivität
eloxierte Aluminiumprofiloberfläche 6060 [1]

Bild 6 - Einfluss des Kupfergehalts in Legierungen der Serie 6xxx
на блеск анодированной поверхности [1]

Bild 7 - Einfluss des Magnesium- und Siliziumgehalts in Legierungen 6060 und 6063
на уровень блеска анодированной поверхности [1]


Bild 8 - "Galvanische" Oberfläche
анодированного алюминиевого профиля [1]


Bild 9 - Selektives Ätzen von Körnern
при повышенном содержании цинка [1]

Eine Quelle: Tom Haug, Hydro-Aluminium, IHAA-Symposium, 2014, New York.