Besser geschützt mit winzigen Löchern
Die Al2O3-Beschichtung ist sehr hart und nicht reaktiv, verbessert die Haltbarkeit und bietet Korrosionsschutz. Die Metalloxidschicht ist außerdem stark porös und erleichtert somit die Haftung nachfolgender Schichten zwecks Farbgebung oder Abdichtung. Mit einer hervorragenden Steuerung der Porenbildung und Geometrie können Leistung und Lebensdauer des eloxierten Aluminiums erheblich gesteigert werden. Bei den derzeit in der Industrie üblichen Eloxierungsprozessen ist keine derartige Kontrolle im Nanobereich möglich. Die an dem Projekt "Nano-structured aluminium oxide coatings" (NANOCOAT) arbeitenden EU-finanzierten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler untersuchten den erforderlichen Nanostrukturierungsprozess für großtechnische Anwendungen. Die Forscher untersuchten Prozessmaterialien und -parameter zur Eloxierung von reinem Al, Al-Legierungen und Al mit Einschlüssen. Die Wissenschaftler konnten eine gut geordnete Struktur auf reinem Al und einigen Al-Legierungen erzielen, wobei stark kupferhaltige Legierungen problematischer sind. Man setzte numerische Strömungsmodelle (Computational Fluid Dynamics) ein, um das Zirkulationssystem für die Eloxierung zu modellieren. Ziel war dabei die Optimierung der Parameter für den Prototypen und das hochskalierte System. Die im Labormaßstab erreichten Resultate wurden bei der ersten Demonstration der nanostrukturierten Oxidation von Al-Legierungen in einer industriellen Umgebung im großtechnischen Maßstab reproduziert. Überdies war die ohne Öffnen von Poren erzielte Schwarzfärbung nach einer doppelten Eloxierungsprozedur einheitlich, wobei eine konstante Mikrohärte des Oxids zu verzeichnen war. Man führte eine vereinfachte Lebenszyklusanalyse durch, um Produktionsprobleme in Bezug auf die Umweltgesetzgebung anzugehen. In einer vollständigen technisch-wirtschaftlichen Bewertung verglich man den Energieverbrauch des NANOCOAT-Prozesses mit konventionellen Oxidationsprozessen. So sind diese neuartigen Beschichtungen trotz eines höheren Energiebedarfs als bei herkömmlichen Verfahren und der nötigen Investitionsaufwendungen sehr gut für den Einsatz in der Hochleistungsoptik, für Luft- und Raumbauteile und bei hochwertigen Konsumgütern geeignet. NANOCOAT hat bedeutende Fortschritte bei der Steuerung des Wachstums hochorganisierter, nanostrukturierter Al2O3-Beschichtungen für mehr Leistung und bessere Haltbarkeit realisiert. Der Industriezweig der Oberflächenveredelung wird von kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) dominiert, die zahlreichen Branchen mit strategischer Bedeutung für die EU-Wirtschaft ein breites Spektrum an Produkten bereitstellen. Die im Rahmen des Projekts weiterentwickelte Technologie wird somit zweifellos wesentliche Auswirkungen auf die Wettbewerbspositionen der KMU und auch von deren Kunden haben.
