SAAT - Schwefelsäureanodisieren (Titan)

Im Vergleich zu den CAA-, TSA- und HSA-Verfahren an Aluminiumlegierungen erhält man beim Schwefelsäureanodisieren an Titan eine andere Schichtstruktur. In diesem Fall bildet sich eine Barriere, d. h. eine dünne, kompakte und nichtporöse Schicht.


Beschreibung des Verfahrens

Dieses Verfahren wird überwiegend an reinem Titan (T40, T60) oder an Titanlegierungen (TA6V, TA5Zr, TU2…) angewendet.

Die Behandlungsparameter können beispielsweise wie folgt eingestellt werden:

  • H2SO4-Konzentration: 150 bis 300 g/l
  • Temperatur: 15 bis 30°C
  • Stromdichte: 0,2 bis 2,0 A/dm²
  • Zeit: 5 bis 30 Minuten

Dabei ist jedoch zu beachten, dass diese Betriebsbedingungen lediglich als Richtwerte gelten und insbesondere andere Säuren verwendet werden können.

Da es keinen „porösen Teil” gibt, der über die „Barriere” hinauswächst, erfolgt hier im Gegensatz zu Leichtmetalllegierungen keine Verdichtung und auch keine Einfärbung.

Die Behandlung beschränkt sich also in der Regel auf alkalische Entfettung (auf eine Entfettung mit chlorhaltigen Lösungsmitteln wird in den meisten Fällen verzichtet, um das Titan nicht durch Wassereinschlüsse zu schwächen), Reinigung in einem Flusssäure-Salpetersäure-Bad sowie das anschließende eigentliche Anodisieren.

Nach dem Anodisieren erfolgt häufig eine Zusatzbehandlung. Dabei kann es sich um eine Farbbeschichtung oder eine Trockenschmierung wie beispielsweise die Aufbringung eines Gleitlacks auf MoS2- oder PTFE-Basis handeln. Es ist zu beachten, dass die anodisierten Titanflächen bei der Handhabung sehr berührungsempfindlich sind und leicht Flecken bilden.

Durch das Anodisieren werden Oxidschichten mit kontrollierter Dicke gebildet, die Farbe ergibt sich aus der optischen Interferenz mit weißem Licht.

Der optische Interferenzeffekt rührt daher, dass das einfallende Licht teilweise reflektiert und das transmittierte Licht in der Oxidschicht gebrochen wird. Das Licht, das die Schnittstelle zwischen Metall und Oxid erreicht, wird ebenfalls teilweise absorbiert, größtenteils jedoch in der Oxidschicht reflektiert. Es können mehrere Reflexionen auftreten, die eine Phasenverschiebung bewirken. Der letztendlich austretende Lichtstrahl entsteht durch optische Interferenz und gibt ein Licht mit reduzierter Wellenlänge ab. Das Auge nimmt das Licht gefärbt wahr.

Die Dicke der anodisch erzeugten Schicht hängt von der angelegten Spannung ab. Da die Farbe durch die Schichtdicke bestimmt wird, kann die Färbung durch die Anodisierungsspannung gesteuert werden. Nachstehende Tabelle zeigt den Bezug zwischen Anodisierungsspannung und Farbe der durch Schwefelsäureanodisation erzeugten Schichten.

Spannung Dicke Farbe der Oxidschicht
2 volt 25 Å Silber
10 volt 180 Å Hellgold
14 volt 242 Å Dunkelgold
18 volt 260 Å Dunkelgold/Purpurrot
22 volt 349 Å Blau/Purpurrot
30 volt 610 Å Hellblau
  • Aussehen: In der Regel Metallblau
  • Dicke: Im Bereich von 1/10-µm
  • Oberflächengüte: Keine Beeinträchtigung
  • Reibungskoeffizient: Verhalten im Vergleich zum Basismetall unverändert
  • Minderung der Ermüdungsbeständigkeit: Keine ausreichenden Daten vorhanden
  • Korrosionsbeständigkeit: Keine Veränderung der sehr guten inhärenten Beständigkeit des Metalls. Vorsicht, es besteht die Gefahr galvanischer Kopplung mit anderen Metallen. Titan ist edler als die meisten anderen Metalle

In den meisten Fällen wird beim Eloxieren eine Oxidschicht in Blautönen angestrebt. Eine Ausnahme bilden unter Umständen dekorative Schichten (Schmuck, Brillen...) oder technische Schichten mit unterschiedlichen Dicken und Farbtönen.

Substrate

Alle Legierungssorten und für alle Verarbeitungsverfahren geeignet (Wälzen, Schmieden, Gießen, Extrudieren, spanend Bearbeiten).

Varianten

Verwendung von Chromsäure- oder Phosphorsäurebädern. Variation der Spannungszyklen.

Anwendungen

Haftgund für organische Beschichtungen (Farben, Klebstoffe...). Kennzeichnung zur Unterscheidung von anderen Metallen (Edelstahl...) durch den erzielten Farbton. Dekorative Einfärbung für Schmuck, Brillen, Sportartikel...

Betroffene Bereiche: Luftfahrt, Befestigungen...

Auswirkungen auf die Umwelt

Dieses Verfahren fällt nicht unter die Bestimmungen der Richtlinien ELV, RoHS oder REACH.

Normen und Referenzsysteme

  • NF EN 2808: Anodisieren von Titan und Titanlegierungen, Luft- und Raumfahrt