Oxidschichten

Kurze Zusammenfassung: Bei Oxidschichten handelt es sich um dünne, poröse Schichten aus oxidierten Metallen oder Legierungen, die auf der Oberfläche von Werkstücken gebildet werden und diese vor Korrosion schützen.

Oxidschichten: Definition

Oxidschichten sind dünn ausgebildete, poröse Schichten, die auf der Oberfläche von Metallen oder Legierungen entstehen, wenn diese mit Sauerstoff reagieren. Diese Schichten können sowohl durch gezielte chemische Prozesse als auch spontan, beispielsweise durch die Einwirkung von Luftfeuchtigkeit, gebildet werden und dienen dazu, die Werkstücke vor Korrosion zu schützen.

Von der Herstellung von korrosionsbeständigen Metallteilen bis hin zur Verbesserung der Haftung von Lacken und Beschichtungen auf metallischen Oberflächen – Oxidschichten finden in vielen Bereichen Anwendung. Je nach Wahl der Methode können die Schichtdichte und -eigenschaften an die spezifischen Anforderungen zur Erzeugung einer Oxidschicht angepasst werden.

Beispiele für Oxidschichten

• Aluminium: Eine der häufigsten Arten von Oxidschichten ist Aluminiumoxid. Diese Schicht ist transparent, hart und chemisch stabil. Sie kann durch die Reaktion von Aluminium mit Sauerstoff entstehen.
• Kupfer: Kupferoxid bildet eine rötlich-braune oder schwarze Schicht auf der Oberfläche von Kupferwerkstücken.
• Stahl: Auf der Oberfläche von Stahlwerkstücken bildet sich in der Regel eine rostige Schicht aus Eisenoxid, die entsteht, wenn Eisen mit Sauerstoff und Wasser reagiert. Diese Schicht kann unterschiedliche Farbtöne von rötlich-braun bis hin zu tiefschwarz aufweisen, abhängig von den Bedingungen und dem Grad der Oxidation.

Oxidschichten erzeugen: Verfahren

Oxidschichten können bei hohen Temperaturen in einem Ofen oder durch elektrochemische Prozesse entstehen. Dabei bildet sich eine dünne Schicht aus oxidierten Materialien auf der Oberfläche des Werkstücks:

Thermische Methoden

Bei diesen Verfahren wird das Werkstück oder die Legierung auf eine bestimmte Temperatur erhitzt, um die Oxidation auszulösen. Dies kann beispielsweise durch Erhitzen in einem Ofen oder durch Flammspritzen erreicht werden. Die Schichtdicke der entstehenden Oxidschicht hängt von der Temperatur und der Dauer des Prozesses ab.

Elektrochemische Methoden

Eine andere Methode zur Erzeugung von Oxidschichten ist die elektrochemische Oxidation, das Anodisieren. Bei diesem Verfahren wird das Werkstück als Anode in einem Elektrolyten platziert und durch Anlegen einer elektrischen Spannung wird die Oxidation des Metalls induziert. Dies ermöglicht eine präzisere Kontrolle der Schichtdicke und erzeugt besonders dünne Oxidschichten.

Vorteile von Oxidschichten

Die Hauptfunktion von Oxidschichten besteht darin, das darunter liegende Metall oder die Legierung vor Korrosion zu schützen. Dies geschieht, indem die Oxidschicht als eine Barriere fungiert, die das Eindringen von Wasser und anderen korrosiven Substanzen verhindert. Da die Oxidschicht porös ist, kann sie dennoch einen begrenzten Austausch von Sauerstoff ermöglichen, der für die Bildung von Schutzoxiden auf der Oberfläche des Metalls erforderlich ist. Dieser Prozess wird als Passivierung bezeichnet und trägt wesentlich zur Korrosionsbeständigkeit bei.