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Das '''Anodisieren''', auch die '''Anodisierung''' oder die '''Anodisation''' genannt, bezeichnet in der [[Oberflächentechnik]] ein [[Elektrolyt|elektrolytisches]] Verfahren zur Herstellung oder Verstärkung von [[Oxid|oxidischen]] Schichten auf [[Metalle]]n.<ref name="Kirsten Bobzin" /> Das Anodisieren ist ein Spezialfall einer [[Anodische Oxidation|anodischen Oxidation]], bei der sich ein festhaftendes Oxid bildet.<ref name="Horst Briehl" /> Die Anodisierung dient insbesondere dazu, Metalle gegen [[Korrosionsschutz|Korrosion zu schützen]]. Das wichtigste Anodisierungsverfahren ist das [[Eloxal-Verfahren]] der Anodisierung von [[Aluminium]].

== Verfahren ==
[[Datei:Forming of tantalum electrolytic capacitor DE.svg|mini|Prinzipdarstellung der Anodisierung am Beispiel einer Tantalelektrode]]

Bei der '''Anodisierung''' wird das Metall in eine geeignete wässrige Lösung (beispielsweise von [[Schwefelsäure|Schwefel-]], [[Oxalsäure|Oxal-]] oder [[Chromsäure]]) getaucht und es wird eine [[Elektrolyse]] durchgeführt, wobei das Metall als [[Pluspol]] dient. Durch den elektrischen Strom bildet sich auf der [[Anode]]noberfläche eine Oxidschicht, während an der [[Kathode]] Wasser zersetzt wird, es wird zu [[Wasserstoff]] reduziert.<ref name="Andreas Kalweit, Christof Paul, Sascha Peters, Reiner Wallbaum">{{Literatur |Autor=Andreas Kalweit, Christof Paul, Sascha Peters, Reiner Wallbaum |Titel=Handbuch für Technisches Produktdesign Material und Fertigung, Entscheidungsgrundlagen für Designer und Ingenieure |Verlag=Springer Science & Business Media |Datum=2006 |ISBN=3-540-21416-X |Seiten=532 |Online={{Google Buch | BuchID=75AZsy0SehsC | Seite=532 }}}}</ref>

Zur Elektrolyse wird in der Regel Gleichspannung verwendet, oft mit einer Spannung von 10 bis 25 Volt und einer Stromdichte von 50 bis 250 A/m<sup>2</sup>. Für dickere Schichten, z. B. in Schwefelsäure, können bis zu 120 V verwendet werden. Das Verfahren mit Gleichspannung und Schwefelsäure wird als GS-Verfahren, wenn zusätzlich neben Schwefelsäure noch Oxalsäure eingesetzt wird als GSX-Verfahren bezeichnet.<ref name="Horst Briehl">{{Literatur |Autor=Horst Briehl |Titel=Chemie der Werkstoffe |Verlag=Springer-Verlag |Datum=2014 |ISBN=978-3-658-06225-5 |Seiten=121 |Online={{Google Buch | BuchID=px0gBAAAQBAJ | Seite=121 }}}}</ref> Verfahren mit nur Oxalsäure werden als GX- oder WGX-Verfahren und mit Chromsäure als GC-Verfahren oder Bengough-Stuart-Verfahren bezeichnet. Daneben gibt es für die Herstellung von Elektrolytkondensatoren noch Verfahren die [[Borax]] (50–500 Volt), [[Borsäure]] (230–250 Volt) oder [[Citronensäure]] verwenden.<ref name="Horst Briehl">{{Literatur |Autor=Horst Briehl |Titel=Chemie der Werkstoffe |Verlag=Springer-Verlag |Datum=2014 |ISBN=978-3-658-06225-5 |Seiten=121 |Online={{Google Buch | BuchID=px0gBAAAQBAJ | Seite=121 }}}}</ref>

== Anwendungsbereiche ==
Dazu werden Oxidschichten benutzt, die bei Aluminium zwischen 0,5 und 150 Mikrometern dick sein können. Dabei sind 5–25 Mikrometer dicke Schichten für den Korrosionsschutz üblich. Die Schichtdicken für dekorative Zwecke können bis zu 500 µm betragen.<ref name="Andreas Kalweit, Christof Paul, Sascha Peters, Reiner Wallbaum" /> Die so hergestellte Schicht dient vorwiegend als Schutzschicht für Metalle gegen Korrosion und Abrieb. Sie ist mikroporös und erreicht daher ihre optimale Beständigkeit erst durch eine Nachbehandlung – dem Verdichten –, die einen Porenverschluss bewirkt.<ref name="Ulrike Kuhlmann">{{Literatur |Autor=Ulrike Kuhlmann |Titel=Stahlbau-Kalender 2016 Eurocode 3 - Grundnorm, Werkstoffe und Nachhaltigkeit |Verlag=John Wiley & Sons |Datum=2016 |ISBN=978-3-433-60630-8 |Seiten=299 |Online={{Google Buch | BuchID=qk9hDAAAQBAJ | Seite=299 }}}}</ref> Bei Magnesium sind Schichtdicken bis zu 80 µm üblich.<ref name="Kirsten Bobzin">{{Literatur |Autor=Kirsten Bobzin |Titel=Oberflächentechnik für den Maschinenbau |Verlag=John Wiley & Sons |Datum=2013 |ISBN=978-3-527-68149-5 |Seiten= |Online={{Google Buch | BuchID=NREFAQAAQBAJ | Seite= }}}}</ref> Oxidschichten werden aber auch als elektrische Isolation (Dielektrikum) in [[Elektrolytkondensator]]en eingesetzt ([[Tantal]], [[Niob]], [[Aluminium]]).<ref name="Eike Becker" /> Für diesen Zweck müssen die Oxidschichten dünn genug sein, denn nur eine geringe Schichtdicke (kleiner 1 μm) ermöglicht die gewünschten hohen Kapazitäten, die einer der Hauptvorteile von Elektrolytkondensatoren sind.

Auch wenn die Anodisierung bei verschiedenen Metallen möglich ist, hat sie doch nur für Leichtmetalle größere technische Bedeutung erlangt, besonders bei Aluminium und seinen Legierungen. Dort wird das Verfahren auch [[Eloxal-Verfahren]] genannt. „Eloxiertes“ Aluminium wird in großem Umfang in der Architektur (Hausfassaden, Türen usw.) sowie im Fahrzeugbau verwendet.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist, dass von der Umwandlung nur die obersten Metallschichten (bis zu 40 μm Dicke) betroffen sind. Einige Metalle (z. B. Aluminium, [[Titan (Element)|Titan]]) neigen dabei zunächst dazu, mikroporös zu werden und sind so mit organischen Farbstoffen leicht anfärbbar.<ref name="Hansgeorg Hofmann, Jürgen Spindler">{{Literatur |Autor=Hansgeorg Hofmann, Jürgen Spindler |Titel=Verfahren in der Beschichtungs- und Oberflächentechnik |Verlag=Carl Hanser Verlag GmbH Co KG |Datum=2014 |ISBN=978-3-446-44183-5 |Seiten=198 |Online={{Google Buch | BuchID=3FktBQAAQBAJ | Seite=198 }}}}</ref> Sie müssen danach noch einer Nachverdichtung unterzogen werden.<ref name="Ulrike Kuhlmann" />

In der Halbleitertechnik wird das Verfahren zur Herstellung von Gate-Oxiden verwendet.<ref name="Eike Becker">{{Literatur |Autor=Eike Becker |Titel=Technologien für organische Feldeffekttransistoren in der Displaytechnik |Verlag=Cuvillier Verlag |Datum=2006 |ISBN=3-86727-044-9 |Seiten=41 |Online={{Google Buch | BuchID=H3gIb46ZBJsC | Seite=41 }}}}</ref>

== Historisches ==
Schon 1853 wurde über Experimente mit Aluminiumanoden berichtet: Wird durch eine äußere Spannung eine in Schwefelsäure tauchende Aluminiumelektrode positiv polarisiert, so tritt zunächst eine „ziemlich lebhafte Gasentwicklung“ auf, es entsteht Sauerstoff.<ref name="Buff">{{Literatur |Autor=H. Buff |Titel=Ueber das electrische Verhalten des Aluminiums |Sammelwerk=Justus Liebigs Annalen der Chemie |Band=102 |Nummer=3 |Datum=1857 |Seiten=102 |DOI=10.1002/jlac.18571020302}}</ref> Diese Gasentwicklung lässt aber schnell nach.<ref name="Buff" /> Eine Passivität des Aluminiums kann auch „beim Eintauchen in Salpetersäure von jedem Concentrationsgrade“ erhalten werden.<ref name="Buff" /> 1923 wurde ein Patent zur Ausbildung einer korrosionsresistenten Schicht auf Aluminium und Aluminiumlegierungen eingereicht, das mit einer Chromatlösung und mit einer auf 50 Volt ansteigenden Spannung arbeitete.<ref>{{Patent|Erfinder=Guy Dunstan Bengough, John Mcarthur Stuart|Titel=Improved process of protecting surfaces of aluminium or aluminium alloys|Land=GB|V-Nr=223994|Code=A|A-Datum=1923-08-02|V-Datum=1924-11-03}}</ref> Das Verfahren wurde zum Korrosionsschutz von Teilen aus [[Duraluminium]] bei [[Wasserflugzeug]]en angewandt.

Früher wurde der Effekt der Anodisierung mancher Metalle auch zur Gleichrichtung genutzt. Eine Bauart bestand aus einer Platinelektrode und einer Niobelektrode, welche in verdünnte Schwefelsäure getaucht sind. Sobald das Niobblech zur Anode wird, versiegt der Stromfluss, da sich nichtleitendes Nioboxid bildet, welches bei Umkehrung der Polarisation wieder zum Niobmetall reduziert wird, wodurch wieder ein Stromfluss möglich ist.<ref name="Richard Wilhelm Heinrich Abegg, Friedrich Auerbach, Ivan Koppel">{{Literatur |Autor=Richard Wilhelm Heinrich Abegg, Friedrich Auerbach, Ivan Koppel |Titel=Handbuch der anorganischen Chemie, Band 3, Ausgabe 3 |Verlag=S. Hirzel |Datum=1907 |Seiten=811 |Online={{Google Buch | BuchID=ONPQAAAAMAAJ | Seite=811 }}}}</ref>

== Varianten ==
Eine Variante ist die anodische Oxidation unter Funkenentladung (engl. {{lang|en|''anodic spark oxidation''}}, ANOF). Bei diesem Prozess wird nicht mit Gleichstrom, sondern einer von null ansteigenden sägezahnähnlichen Spannungsrampe oxidiert, bis ein Funke vom Elektrolyten auf den zu behandelnden Werkstoff überspringt. Dieser Funke schmilzt den Werkstoff wie Titan, Magnesium oder Aluminium lokal auf und bildet durch die hohen Temperaturen der Entladung ein hartes Oxid. Im Fall von Aluminium kann ohne thermische Behandlung des Bauteils Alpha-Aluminiumoxid (Korund) abgeschieden werden. Diese Schichten eignen sich besonders als chemisch hochbeständige Verschleißschutzschichten.<ref>{{Literatur |Autor=Hans-Ludwig Graf, Alexander Hemprich, Wolfram Knöfler |Titel=Entwicklung der Technologie der „Anodischen Oxidation unter Funkenentladung (ANOF)“ zur Konditionierung von Implantatoberflächen |Sammelwerk=Implantologie |Band= |Nummer=3 |Datum=2004 |ISSN=0943-9692 |Seiten=257–269}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=P. Kurze, W. Krysmann, H. G. Schneider |Titel=Application Fields of ANOF Layers and Composites |Sammelwerk=Crystal Research and Technology |Band=21 |Nummer=12 |Datum=1986 |Seiten=1603–1609 |Kommentar=Übersicht zur ANOF-Methode |DOI=10.1002/crat.2170211224}}</ref>

Bei einer anderen Methode, der Plasma-Anodisation, wird ein mit Aluminium bedampfter Halbleiter bei etwa 3•10<sup>−3</sup> [[Torr]] (0,4 Pascal) einer Gleichspannungs-Glimmentladung in einer Sauerstoff-Atmosphäre ausgesetzt.<ref name="Wolfgang Harth">{{Literatur |Autor=Wolfgang Harth |Titel=Halbleitertechnologie |Verlag=Springer-Verlag |Datum=2013 |ISBN=978-3-322-94051-3 |Seiten=91 |Online={{Google Buch | BuchID=-YyTBwAAQBAJ | Seite=91 }}}}</ref>

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Beschichtungsverfahren]]
[[Kategorie:Chemisch-technisches Verfahren]]
[[Kategorie:Elektrolyse]]
[[Kategorie:Korrosionsschutz]]

Anodisieren - Versionsgeschichte

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