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Plasmachemische Oxidationsverfahren Teil 1: Historie und Verfahrensgrundlagen

Artikelnummer: GALVANO-12372
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Plasmachemische Oxidationsverfahren Teil
Einführung
Auf Metalloberflächen lassen sich durch chemi- sche und elektrochemische Reaktionen zwischen den Oberflächenatomen des Metallsubstrates und potentiellen Reaktanten der Umgebungsmedien Konversionsschichten auf Basis der entsprechen- den Metallverbindungen bilden. Diese Reaktionen können, im Gegensatz zu unerwünschten, funk- tionsbeeinträchtigenden Korrosionserscheinungen des Substratmaterials, zur Ausbildung passivie- render, haftfester Konversionsschichten führen, so dass man in vielfältiger Weise zu hoch interessan- ten Oberflächenmodifizierungen und -funktionali- sierungen gelangt.
Durch die Wahl geeigneter Reaktanten und Ver- fahrensparameter (z.B. Brünieren, Phosphatieren, Nitridieren, Anodisieren) ist ein breites Spektrum technisch relevanter Oberflächensysteme zugäng- lich. Einen Sonderfall der anodischen Oberflächen- behandlung stellt die anodische Oxidation unter Funkenentladung dar.
Als Anodenmaterialien eignen sich dabei die so genannten Ventilmetalle (valve metals), deren Bezeichnung auf deren unterschiedliche, dioden- ähnliche kathodische Durchlässigkeit bzw. ano- dische Sperrwirkung für Ladungsträger bei der entsprechenden Polung eines äußeren elektrischen Feldes in wässrigen Elektrolytsystemen zurück- zuführen ist. Besonders ausgeprägte Ventilmetall- eigenschaften zeigen Aluminium, Tantal, Titan, Zirkonium, Niobium, Hafnium sowie Legierungen dieser Metalle.
Durch anodische Polung in geeigneten Elektrolyt- systemen wird die vorhandene, wenige Nanometer starke natürliche Oxidschicht dieser Metalle unter Ausbildung einer passivierenden, porenfreien Sperrschicht während einer Formierphase ver- stärkt. Das Wachstum dieser Sperrschicht ist durch das Erreichen der so genannten Funken- oder
Durchschlagsspannung, ein für das jeweilige Metall/Elektrolyt-System charakteristischer Wert, begrenzt. Bei diesen Anodenpotentialen treten erste dielektrische Durchschläge (dielectric breakdown) auf.
Die dabei ablaufenden elektrochemisch-plasma- chemischen
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