Verändert die Mikro-Lichtbogenoxidation die Abmessungen? Wie dick ist die typische Beschichtung?

Aus Fertigungs- und Ingenieursperspektive ist die Mikro-Lichtbogenoxidation (MAO), auch bekannt als Plasmaelektrolytische Oxidation (PEO), eine robuste Oberflächenbehandlung für Ventilmetalle wie Aluminium, Titan und Magnesium. Ein entscheidender Aspekt für jeden Präzisionsbearbeitungsdienst ist ihre Auswirkung auf die Bauteilabmessungen.

Maßliche Auswirkungen der Mikro-Lichtbogenoxidation

Ja, die Mikro-Lichtbogenoxidation verändert die Abmessungen eines Bauteils, was in der Konstruktions- und Bearbeitungsphase berücksichtigt werden muss. Beim MAO-Prozess wird eine keramische Oxidschicht direkt aus dem Grundmetall durch Hochspannungsentladungen gebildet. Dieses Wachstum fügt Material zur ursprünglichen Oberfläche hinzu.

Das entscheidende Merkmal ist, dass die Beschichtung sowohl nach innen als auch nach außen vom ursprünglichen Oberflächenprofil wächst. Typischerweise wachsen etwa zwei Drittel der Gesamtschichtdicke in das Substrat hinein und ein Drittel nach außen. Das bedeutet:

• Nettomaßzunahme: Das fertige Teil ist größer als das bearbeitete Rohteil. Das nach außen gerichtete Wachstum vergrößert die kritischen Abmessungen direkt.

• Toleranzüberlegungen: Bei Bauteilen mit engen Toleranzen müssen die Vor-MAO-Abmessungen kleiner gefertigt werden, um die endgültige Beschichtungsdicke zu kompensieren. Dies ist eine grundlegende Praxis bei der CNC-Prototypenfertigung und Serienproduktion, wenn MAO spezifiziert ist.

Typische Schichtdicke bei Mikro-Lichtbogenoxidation

MAO-Beschichtungen sind deutlich dicker als herkömmliche Anodisierungen und bieten überlegene Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit. Die erreichbare Dicke hängt stark vom Grundmaterial, den Prozessparametern und der Anwendung ab.

• Allgemeiner Bereich: Typische MAO-Schichtdicken liegen zwischen 10 und 100 Mikrometern (µm) und können in speziellen Anwendungen 150 µm überschreiten.

• Nach Materialtyp:

  • Aluminiumlegierungen: Funktionelle Beschichtungen liegen häufig im Bereich von 20–50 µm. Für Aluminium-CNC-Bauteile in stark beanspruchten Bereichen wie Automobilbau oder Luft- und Raumfahrt können dickere Schichten erforderlich sein.

  • Titanlegierungen: Beschichtungen auf Titanbauteilen liegen oft zwischen 10–30 µm für Verschleißschutz, können aber dicker ausgeführt werden, wenn thermische oder dielektrische Eigenschaften erforderlich sind.

  • Magnesiumlegierungen: Aufgrund der hohen Reaktivität von Magnesium ist MAO ein hervorragender Korrosionsschutz, wobei übliche Schichtdicken zwischen 15–50 µm liegen.

Konstruktive Überlegungen für Design und Anwendung

1. Design für Beschichtung: Scharfe Kanten und Ecken führen zu ungleichmäßigem Schichtwachstum und Lichtbogenkonzentration. Großzügige Radien werden empfohlen. Der Prozess eignet sich hervorragend für komplexe Geometrien und ist damit kompatibel mit Teilen aus der Mehrachsenbearbeitung.

2. Nachbearbeitung: Die beschichtete Oberfläche ist typischerweise rau und porös. Für Anwendungen mit glatten Lagerflächen oder präzisen Abmessungen sind Nachbearbeitungen wie Schleifen oder Honen nach der MAO erforderlich, um die Endtoleranzen zu erreichen.

3. Leistung vs. Schichtdicke: Eine dickere Beschichtung bietet zwar besseren Verschleiß- und Korrosionsschutz, kann jedoch die Ermüdungsfestigkeit des Grundmaterials verringern – bedingt durch Mikro-Risse in der Keramikschicht und Kerbwirkungen an der Grenzfläche.

4. Anwendungsauswahl: MAO eignet sich ideal für Bauteile, die extreme Oberflächenhärte, thermische Isolierung oder hohe dielektrische Festigkeit erfordern, wenn eine moderate Maßänderung akzeptabel oder einkalkuliert ist. Weniger geeignet ist das Verfahren für sehr dünnwandige oder hochpräzise Bauteile, bei denen die Schicht einen erheblichen Anteil der Strukturdimensionen ausmacht.