HART-COAT® (Hartcoatieren)

HART-COAT®, kurz HC genannt, ist eine hartanodische Oberflächenveredelung (Oberflächenbehandlung bzw. Oberflächenbeschichtung) von Aluminiumwerkstoffen, auch Hartcoatieren genannt. Sie dient hauptsächlich dem Zweck, Aluminiumbauteile vor Korrosion, Verschleiß und hohen Temperaturbelastungen zu schützen. Die Bildung der natürlichen Oxidschicht des Aluminiums an Luft bis zu 0,05 μm kann bei der hartanodischen Oxidation (Harteloxal) mit Hilfe von elektrischem Strom und unter Einfluß von gekühlten Säureelektrolyten auf Schichtdicken bis zu 200 μm und Härtewerten bis etwa 500 HV0,025 verstärkt werden.

Das Aluminiumwerkstück wird als Anode an eine Stromquelle angeschlossen und in ein mit Elektrolytflüssigkeit gefülltes Beschichtungsbad gehängt. Die Kathode befindet sich am Badrand. Durch die Einwirkung des elektrischen Stromes entsteht während der Elektrolyse an der Werkstückoberfläche (Anode) atomarer Sauerstoff. Dieser verbindet sich mit den Aluminiumionen, die sich an der Grenzfläche zwischen Elektrolyt und der Bauteiloberfläche bilden, zu amorphen γ-Aluminiumoxid, das mit dem Grundmaterial über atomare Bindungskräfte fest verankert ist. Bei der Hartanodisierung erfolgt die Bildung der Oberflächenschicht aufgrund der Umwandlung der ursprünglichen Aluminiumoberfläche in Aluminiumoxid und nicht durch Materialauftrag von außen. Diese Oxidschicht wächst an der Oberfläche des Grundwerkstoffs bei der Umwandlung in etwa zu gleichen Teilen nach innen und außen, wobei eine Volumenzunahme stattfindet.

Die erzielbaren Schichtdicken und Schichtdickentoleranzen sind vor allem abhängig

  • vom Werkstoff
  • vom Gefüge des Werkstoffs
  • von Werkstoffverunreinigungen
  • vom Warmbehandlungszustand
  • von der Oberflächenbearbeitung und Rauhigkeit
  • vom Elektrolyten
  • von der Behandlungsdauer
  • von der Temperatur des Bades
  • von der Stromdichte (A/dm2) bzw. der Spannung

Die Schichtdicken können bis zu 200 μm betragen, jedoch liegen sie in der Regel zwischen ca. 25 und 100 μm. Für das HC – Verfahren sind nahezu alle Aluminium Knet-, Sand-, Kokillen- und Druckgußlegierungen geeignet. Die HC-Schicht zeichnet sich durch ihre hervorragenden mechanischen, physikalischen und chemischen Eigenschaften aus, die sie so interessant für verschiedene technische Anwendungen macht, bei denen es auf harte, dichte und dicke Schichten ankommt. Die im weiteren genannten Eigenschaften der HC-Schicht hängen im wesentlichen ab:

  • vom Grundwerkstoff
  • von seinem Gefügezustand
  • von seinen Legierungen
  • von der Oberflächenbearbeitung (Oberflächenrauhigkeit)
  • von einer eventuellen Wärmebehandlung
  • von Vorkorrosion
  • von Oberflächenverunreinigungen

Das Hartcoatieren ist eine vielseitige Harteloxal-Beschichtung mit diversen Verfahrensvarianten sowie Nachbehandlungsmöglichkeiten. Das HART-COAT®-Verfahren genügt der Norm ISO 100 74.

  • Eigenschaften
    • Durchschlagfestigkeit: Die Messung der Durchschlagfestigkeit erfolgt nach ISO 2376. Hierbei wird das System Kugel/Platte angewendet.
      Bei 30 µm HC auf AlMgSi1 beträgt die Durchschlagsspannung 914 V und bei 50 µm HC auf AlMgSi1 liegt sie bei 1213 V (arithmetischer Mittelwert aus zehn Einzelmessungen). Die Durchschlagfestigkeit ist legierungsabhängig und steigt mit zunehmender Schichtdicke an, jedoch nicht proportional. Es ist ratsam, vor einer serienmäßigen Beschichtung entsprechende Tests durchzuführen.
    • Spezifischer elektrischer Widerstand: Der spezifische elektrische Widerstand ist temperaturabhängig. Bei 20°C beträgt er 4×1015 Ωcm, bei 100°C 0,8×1015 Ωcm und bei 200°C 0,11×1015 Ωcm.
    • Härte und Verschleißfestigkeit: Je nach der Struktur und der Zusammensetzung des Basismaterials kann die HC-Schicht eine Härte zwischen 400 und 500 HV0,025 erreichen. Die Morphologie des Aluminiumoxids, welche von Legierung zu Legierung unterschiedlich sein kann, sowie dessen Härte sind für die hohe Verschleißfestigkeit verantwortlich.
    • Wärmeleitfähigkeit: Der Wert für die Wärmeleitfähigkeit der HC-Schicht liegt deutlich unter dem entsprechenden Wert für die Wärmeleitfähigkeit des Grundmaterials.
    • Temperaturbeständigkeit: Kurzzeitig können HC-Schichten Temperaturen bis 2.200 K aushalten.

    Wir bitten Sie zu beachten: Alle technischen Werte gelten unter den jeweils genannten Testbedingungen. Wir vom Werk Uttendorf weisen unsere Kunden deshalb ausdrücklich darauf hin, dass aufgrund unterschiedlicher Einsatzbedingungen nur ein Praxistest bei ihnen selbst, also beim Anwender, über die Leistungsfähigkeit des Schichtsystems Auskunft geben kann.

  • Grundwerkstoffe

    HART-COAT®-Schichten zeichnen sich durch gute Haftung auf dem Grundwerkstoff aus. Nahezu alle technisch interessanten Aluminium-, Knet- sowie Guss- und -Druckgusslegierungen lassen sich HART-COAT®-veredeln.

  • Einsatzmöglichkeiten

    HART-COAT® - beschichtete Aluminium-Bauteile werden in den unterschiedlichsten Branchen eingesetzt, zum Beispiel

    • Armaturenbau
    • Automobilbau
    • Bergbau
    • Büro- und Datentechnik
    • Energie- und Reaktortechnik
    • Haushaltgeräteindustrie
    • Lebensmittelindustrie
    • Medizinischer Gerätebau
    • Mess- und Regeltechnik
    • Pharmaindustrie
    • Maschinenbau
    • Wehrtechnik