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Einfluss von Fremdsäuren auf das Anodisieren von kupferhaltigen Aluminiumlegierungen
Die anodische Oxidation ist ein bewährter Prozess zur Steigerung der Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit von Aluminiumlegierungen. Im Vergleich zu Reinaluminium werden für aushärtbare Aluminium-Kupferlegierungen jedoch geringere Stromausbeuten und Schichthärten erreicht. Die vorliegende Arbeit erklärt zunächst die Ursache für die beeinträchtigte Anodisierbarkeit dieser Legierungen und bewertet die Eignung von Salpetersäure als Zusatz zur Verbesserung der Schichteigenschaften sowie der Wirtschaftlichkeit des Prozesses. Als Grundlage für die Experimente dienen die Legierung AlCu4Mg1 sowie ein schwefelsaurer Elektrolyt. Unter den Bedingungen des Hartanodisierens wird die Wirkungsweise von Salpetersäure sowie Oxalsäure (als typisches organisches Additiv) im Rahmen eines vollfaktoriellen Versuchplans vergleichend untersucht. Der Zusammenhang zwischen den Additivkonzentrationen und Prozesskenngrößen (z. B. Energieeffizienz) sowie Schichteigenschaften wird mithilfe eines Polynoms beschrieben und mittels Varianzanalyse auf Signifikanz überprüft. Zudem wird die Ausbildung mikroskaliger Fehlstellen in der Oxidschicht mittels Rasterelektronenmikroskopie und Grauwertkorrelation quantifiziert und mittels Ritztest hinsichtlich ihres Einflusses auf die Abriebbeständigkeit untersucht.
WOMag 7-8/2018 Morgenstern, Roy; Sieber, Maximilian; Scharf, Ingolf; Lampke, Thomas
Impact of additives on the anodization of aluminum-copper alloys
The anodic oxidation process is an established means for the improvement of the wear and corrosion resistance of aluminum alloys. However, in comparison with commercially unalloyed aluminum, lower current-efficiencies and coating hardness are achieved for age-hardenable aluminum-copper alloys. This article initially explains the reasons for the impaired anodizability and evaluates the suitability of nitric acid as an additive to improve the coating properties and the economic efficiency of the process. The experiments are conducted in a sulfuric acid base-electrolyte on alloy AlCu4Mg1. The mechanistic effects of nitric acid and oxalic acid (being a common organic additive) additives are discovered under the conditions of hard anodizing using a full-factorial design of experiments. The correlation between additive concentrations and both process characteristics (e.g. energy efficiency) and coating properties is described by a polynomial function and the significance of the results is assessed by an analysis of variance. Additionally, electron microscopy and grey-scale analysis are combined to quantify the amount of microscale imperfections within the oxide layer and scratch testing is applied to characterize their impact on the abrasion resistance.
