Das ELOXAL-Verfahren (ELektrolytische OXidation von ALuminium)
ist ein Verfahren um durch anodische Oxidation eine oxidische Schutzschicht auf Aluminium zu erzeugen. Im Gegensatz zu den galvanischen Beschichtungen, wird die Schutzschicht nicht auf der Oberfläche aufgebracht, sondern die oberste Metallschicht in ein Oxid bzw. Hydroxid umgewandelt. Solange diese 5 bis 25 Mikrometer dünne Schicht unbeschädigt bleibt, schützt sie darunter liegende Schichten vor Korrosion.
Dagegen ist die natürliche, atmosphärische Oxidschicht des Aluminiums lediglich wenige Nanometer stark.
Reinigen
Zuerst werden die Aluminiumteile vorbehandelt, d. h. entfettet und gebeizt. Um eine gleichmäßige Oberfläche zu erhalten, wird meist zunächst basisch, anschließend sauer gebeizt. Die zur Anwendung kommenden Beizmittel (Natronlauge, Fluss- Salpetersäure) und -bedingungen (Zeit, Temperatur) sind von den Eigenschaften des Werkstoffs abhängig. Beim Beizen wird auch die dünne, natürliche Oxidschicht entfernt.
Eloxieren
Nach der Oberflächen-Vorbehandlung erfolgt das eigentliche Eloxieren. Dieses wird im Elektrolyseverfahren, normaler Weise mit Gleichstrom, in Schwefel- oder Oxalsäure-Elektrolyten durchgeführt.
Die Kathode zerlegt das in der Säure enthaltene Oxonium (H3O+) in Wasserstoff und Wasser. Der Wasserstoff wird frei.
An der Anode oxidieren Aluminium zu Aluminium(III)-Ionen und anschließend weiter zu Aluminium(III)-oxid.
Die Säure wird nur zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit verwendet und ist an der Reaktion nicht beteiligt.
Harteloxalschichten (wesentlich dicker und härter) mit höchster Abriebfestigkeit und Beständigkeit z.B. für Salzwasser werden in gekühlten Säurebädern mit höheren Spannungen erzeugt.
Die beim Eloxieren entstehende Schicht ist porös und saugfähig. Deshalb ist sie gegenüber flüssigen Mitteln weniger korrosionsbeständig. Die Schicht kann geschlossen werden, indem sie mit Korrosionschutzmitteln (Wachs, Emaillierlack, Isolierlack usw.) gefüllt, oder gefärbt wird.
Färben
Die dabei entstehende, poröse Schicht wird mit Farbstoffen gefüllt,
Gefärbt werden kann die poröse Schicht adsorptiv mit organischen, anorganischen Farbstoffen oder mit elektrolytisch mit färbenden Metallsalzen. Die Dauer der Elektrolyse hängt von der erwünschten Farbtiefe ab.
Harteloxal, mit wesentlich dickeren und härteren Schichten, lässt sich nicht beliebig färben.
Verdichten
Um die Einlagerung von korrosionsfördernden Stoffen zu verhindern, müssen die Poren verdichtet werden. Das eloxierte und eventuell gefärbte Aluminium wird in demineralisiertem Wasser durch einfaches Kochen verdichtet. Dabei kommt es zu einer Reaktion zwischen dem Aluminiumoxid und Wasser, es bildet sich Aluminiumoxid-Hydrat (Al2O3 • H2O). Des Weiteren kommt es durch die Wasseraufnahme zu einer Volumenzunahme, so dass die Poren (genauer der Porenhals) verengt und dann geschlossen werden.
Es gibt auch eine Möglichkeit chemisch zu verdichten.
Versiegeln
Eloxiertes und anschließend gefärbtes Aluminium sollte möglichst im zweistufigen Versiegelungsverfahren behandelt werden, um ein Ausbluten der Farbstoffe zu vermeiden (15 min Nickelacetatbad bei 60 °C; Heißwasserbad 3 min/µm Schichtdicke).
Härte
Abhängig von den Oxidationsbedingungen lassen sich Härten zwischen 200 und 350 HV, im Harteloxalverfahren, das dickere Schichten mit einer höheren Sprödigkeit erzeugt, bis zu 600 HV erreichen. Die Oxidationsbedingungen, der Elektrolyt, etc. haben Einfluss auf Güte und Art der Schicht. Die Schicht kann so dem jeweiligen technischen Verwendungszweck angepasst werden.
Schichtwachstum in die Tiefe
Die Schicht ist feinkristallin, weist jedoch unzählige Poren auf. Deshalb ist die Schicht in der Lage, Flüssigkeiten „aufzusaugen“, was für das Wachstum der Oxidschicht notwendig ist. Denn für das weitere Wachstum der Schicht muss der Elektrolyt an die innere Grenzfläche zwischen Aluminiumoxid und Aluminium vordringen, wo die Oxidation des Aluminiums stattfindet. Auf diese Weise ist die Schicht sehr gut mit dem Aluminium über chemische Bindungen „vernetzt“, was sich unter anderem in einer hohen Haftfestigkeit der Schicht zeigt. Die Oxidschicht wächst daher von der Oberfläche aus in das Metall hinein und „hebt“ die Oberfläche an, das heißt, die Grenzfläche von Aluminiumoxid und Aluminium liegt innerhalb des ursprünglichen Metalls.
Nicht alle Aluminiumlegierungen lassen sich eloxieren; brauchbar sind beispielsweise die AlMg3 und AlMg5, schlecht eloxierbar sind AlMg4,5Mn, und Cu- oder Zn-haltige AL-Legierungen.
Enteloxieren und neu eloxieren
Ein Anbieter behauptet es zu können.
Daher sinngemäss wiedergegeben:
Das Enteloxieren von Bauteilen ist ein komplexes Verfahren zur Vorbereitung bereits eloxierter Aluminiumteile für weitere Verfahrensschritte, z.B. für ein erneutes Eloxieren in einer anderen Farbe.
Bereits vorhandene Eloxalschichten werden sorgfältig entfernt und es entsteht eine metallisch reine Aluminiumoberfläche als Ausgangsbasis für eine neue Eloxalschicht.
Bei z.B. den aus Aluminium gefertigten Motorrad-Gabel-Außenrohren ist bei den notwendigen Arbeitsvorgängen entscheidend, dass einerseits die alte Eloxalschicht so kontrolliert entfernt wird, dass keinesfalls die notwendigen Klemmdurchmesser (z.B. der Klemmbereich der oberen wie der unteren Gabelbrücke!) stark abgetragen, Innengewinde nicht beschädigt werden und zudem innenliegende Passflächen für Abdichtringe oder Gleitbüchsen präzise erhalten bleiben, damit nach dem erneutem Eloxieren die Gabel nach dem Zusammenbau so exakt wie zuvor arbeitet.
„Anleitungen“ und Tipps aus dem Internet, wie „tauchen“ in Ätznatron oder in Abflussreiniger sind total „daneben“.
Mit dem notwendigen Know-how und den richtigen Materialien, ist es möglich eine Umeloxierung vom z. B. schwarzen Gabelaußenrohren auf die Farbe Gold oder Silber oder auch anderen Farbtönen bei Einhaltung der richtigen Arbeitsschritte gut realisierbar.
Derzeit sind, lt. Angabe, diese Varianten möglich:
Jeweils vorher > nachher
silber > blau / rot / titan/ gold / schwarz
gold > blau / rot / titan /schwarz / silber
schwarz > blau / rot / titan / gold / silber
Anmerkung:
Ich habe keine Ahnung wie man eine absichtliche Oxidation einer Oberfläche rückgängig machen kann. Das hiesse, bildlich ausgedrückt, dass man Holzasche auch in Holz zurückverwandeln könnte.
Zwar lässt sich Eisen-Rost in Stahl zurückverwandeln (Thermit-Verfahren = Redoxreaktion, mit Aluminium als Reduktionsmittel um Eisen(III)-oxid zu Eisen zu reduzieren) aber das liegt am Reduktionsmittel. Ein Reduktionsmittel für das Oxid eines Reduktionsmittels ist absolut schwierig.
Bei eloxierten Flächen die ja sozusagen „aufgeschäumt“ sind, fällt mir die passende Vorstellung besonders dann schwer, wenn auch noch die Abmessungen erhalten bleiben sollen. Anders sieht es aus wenn Passflächen nur abgedeckt/geschützt sind und dadurch masshaltig bleiben während die restliche Eloxalschicht entfernt wird indem schlicht und ergreifend ein Materialabtrag stattfindet.
Die Aufzählung welche Farbe man in eine andere „umeloxieren“ kann lässt mich vermuten, dass nicht „enteloxiert“ sondern lediglich die Farbeinlagerung bearbeitet wird. Beschränkt ist das auch noch auf eloxierte Produkte bestimmter Hersteller. Hier könnten zumindest sowohl Färbemethode wie auch Färbematerial bekannt sein.