Beherrschung von Skalierungseffekten bei der lokalen anodischen Oxidation von Aluminiumwerkstoffen - lokO

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Thomas Lampke; Professor Dr.-Ing. Andreas Schubert
• Fachliche Zuordnung: Beschichtungs- und Oberflächentechnik ; Fügetechnik und Trenntechnik ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung seit 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 280132256

Das Erzeugen anodischer Oxidschichten auf Aluminium stellt eine gängige Variante zum Schutz vor Verschleiß und Korrosion sowie zu Zwecken der Dekoration der daraus hergestellten Bauteile dar. Die Herstellung dieser belastungsfähigen Schichten erfolgt elektrochemisch. Bisher wird das Anodisierverfahren entweder großflächig oder lokal durch aufwändiges Abdecken mit Masken in einem elektrolytischen Tauchbad realisiert. Bei komplexen Bauteilen oder Baugruppen aus mehreren Materialien, wie Metall und Kunststoff, ist das Anodisieren zur Modifikation der Oberflächeneigenschaften (z.B. Verschleiß, Reibung, Härte) nicht für alle Teilbereiche durchzuführen. Die einhergehende Schädigung des Kunststoffs ist auszuschließen, wenn die Abmessungen der zu anodisierenden Bereiche flexibel variabel sind. Zur Erzeugung lokaler Bereiche mit anodisierten Schichten auf einem Bauteil fehlen bisher ressourcen- und energieeffiziente Prozesse. Darüber hinaus ist bekannt, dass mehrphasige aluminiumbasierte Substratwerkstoffe prozesstechnische Herausforderungen mit sich bringen und angepasste Anodisierstrategien verlangen. Die Herstellung lokal begrenzter anodischer Oxidschichten ist durch die Anwendung der Methode des elektrolytischen Freistrahls möglich. Die elektrochemische Bearbeitung mittels elektrolytischen Freistrahls stellt eine Technologie zur Lokalisierung elektrochemischer Prozesse dar, welche bislang für den elektrochemischen Materialabtrag, dem Jet-ECM, genutzt wurde.Das übergeordnete Ziel des zweiten Projektzeitraums besteht in der Erforschung und experimentellen Umsetzung homogener, geometrisch scharf konturierter Oberflächenstrukturen mit hohem Widerstand gegen tribologische Beanspruchung für ein breites Spektrum technischer Al-Legierungen. Durch Steigerung der Lokalisierung des Freistrahl-Anodisierens sollen lokal poröse, anodische Oxidschichten erzeugt werden, deren Schichtdicke mindestens 5 µm beträgt und die Abmessungen feinverteilter, submikroskaliger und mikroskaliger Gefügebestandteile übersteigt. Zudem soll die homogene Oxidbildung auf inhomogenen Knetlegierungen durch die simulationsgestützte Beherrschung des Umwandlungsverhaltens der Gefügebestandteile realisiert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen