Galvanisieren vs. Eloxieren: Wichtige Unterschiede bei Metall-Oberflächenbehandlungen

Üblicherweise wird bei der Oberflächenbehandlung von Metalllegierungen zwischen Galvanisieren und Eloxieren gewählt. Was sind die Unterschiede zwischen diesen beiden Verfahren?

Als Produktdesigner sollten sie die Einschränkungen verschiedener Verfahren verstehen, daher die wichtigen Punkte vorab:

• Die Oberflächenbehandlung von Aluminiumlegierungen ist meist Eloxieren, nicht geeignet für Galvanisieren.
• Die gängige Oberflächenbehandlung von Zinkdruckguss ist Galvanisieren, nicht geeignet für Eloxieren.
• Aluminiumdruckgussteile sind nicht für Eloxieren geeignet, und bei hohen optischen Anforderungen sollte vorsichtig entschieden werden.

Unterschiedliche Behandlungsverfahren

Beim Galvanisieren wird das zu beschichtende Material als Kathode, das gleiche Metall wie das Beschichtungsmetall als Anode (auch unlösliche Anode möglich) verwendet, und der Elektrolyt ist eine Lösung mit Beschichtungsmetallionen. Ein bestimmter Strom wird zwischen Anode und Kathode angelegt. Beschichtungsmaterial und Grundmaterial sind zwei verschiedene Materialien – z. B. Berylliumkupfer-Nickelplattierung: Berylliumkupfer als Substrat, Nickel als Beschichtung.

Eloxieren nutzt chemische oder elektrochemische Behandlung, um eine das Metallkomponenten enthaltende Beschichtungsschicht auf der Metalloberfläche zu bilden. Es ist eine Art Materialsenschutz, bei dem das zu behandelnde Material als Anode fungiert und durch einen angelegten Strom in einem spezifischen Elektrolyten einen Film auf seiner Oberfläche bildet. Beispiel: Aluminiumlegierung wird eloxiert. Auf der Oberfläche der Aluminiumlegierung bildet sich eine Aluminiumoxidschicht. Aluminiumoxid ist chemisch stabil, oxidiert nicht weiter, wird nicht von Säure korrodiert und kann in verschiedene Farben gefärbt werden.

Unterschiedliche Behandlungsobjekte

Die Objekte der galvanischen Behandlung sind hauptsächlich Metalle, können aber auch Nicht-Metalle sein. Die häufigsten Beschichtungsmetalle sind Nickel, Chrom, Zinn, Kupfer, Silber und Gold – also Vernickeln, Verchromen, Vergolden etc.

Eloxieren ist ein Verfahren der Metalloberflächenbehandlung. Die meisten Metallwerkstoffe (z. B. rostfreier Stahl, Zinklegierung, Aluminiumlegierung, Magnesiumlegierung, Kupferlegierung, Titanlegierung) können in einem geeigneten Elektrolyten eloxiert werden.

Unterschiedliche Behandlungsprinzipien

Galvanisieren verwendet das Beschichtungsmaterial als Kathode, Eloxieren das Behandlungsmaterial als Anode.

Beim Galvanisieren bewegen sich aufgrund des Ladungseffekts die Metallanionen zur Kathode, erhalten dort Elektronen und scheiden sich auf dem zu beschichtenden Material ab. Gleichzeitig füllt die Metallauflösung der Anode die Metallionen im Elektrolyt kontinuierlich auf.

Die Galvanisierlösung hat sechs Bestandteile: Hauptsalz, Zusatzsalz, Komplexbildner, Puffer, Anodenaktivator und Additiv.

Das Galvanisierprinzip umfasst vier Aspekte: Galvanisierlösung, Galvanisierreaktion, Elektrode und Reaktionsprinzip, sowie Metallabscheidungsprozess.

Eloxieren kontrolliert die Bildung der Oxidschicht durch elektrochemische Methoden, um weitere Oxidation von Aluminium zu verhindern und die mechanischen Oberflächeneigenschaften zu verbessern.

Im Allgemeinen wird Aluminium oder Aluminiumlegierung als Anode für die Anode verwendet, und Bleitafel als Kathode ausgewählt. Aluminium und Bleitafel werden zusammen in wässriger Lösung gegeben, einschließlich Schwefelsäure, Oxalsäure, Chromsäure etc. zur Elektrolyse, sodass sich ein Oxidfilm auf der Oberfläche von Aluminium und Bleitafel bildet. Unter diesen Säuren ist die Eloxierung mit Schwefelsäure am weitesten verbreitet.

Die Aluminiumlegierungs-Eloxiertechnologie ist derzeit die am weitesten verbreitete und erfolgreichste. Aluminium-Eloxieren kann die Oberflächenhärte, Verschleißfestigkeit und andere Kennwerte erheblich verbessern.

In der dünnen Oxidfilm-Schicht befinden sich zahlreiche Mikroporen, die verschiedene Schmierstoffe aufnehmen können und sich für die Herstellung von Motoren-Zylindern oder anderen verschleißfesten Teilen eignen. Der Film hat starke Adsorptionsfähigkeit und kann in verschiedene schöne Farben gefärbt werden. Nichteisenmetalle oder ihre Legierungen (wie Aluminium, Magnesium und ihre Legierungen) können eloxiert werden. Dieses Verfahren wird breit in Maschinenbauteilen, Flugzeug- und Automobilteilen, Präzisionsinstrumenten und Funkgeräten, Gebrauchsgegenständen und architektonischer Dekoration eingesetzt.

Warum ist Aluminiumlegierung nicht für Galvanisieren geeignet?

Die chemische Eigenschaft von Aluminium ist relativ aktiv. Wenn galvanisiert, erzeugen Aluminiumionen an der Kathode in saurem Elektrolyten Aluminiumsalz und Wasserstoff, während sie elektronische Reduktion erfahren. In alkalischem Elektrolyten entstehen Aluminiumhydroxid und Wasserstoff. Daher kann Aluminium nicht durch Galvanisieren beschichtet werden. Dies ist der gleiche Grund, warum bei der Elektrolyse von Salzwasser Natriumhydroxid statt metallischem Natrium gewonnen wird.