合金中のシリコン含有量は MAO 性能にどう影響しますか？

Der Einfluss des Siliciumgehalts auf die MAO-Beschichtungsbildung und Eigenschaften

Der Siliciumgehalt in einer Aluminiumlegierung ist ein entscheidender Faktor für die Qualität, Leistung und das Erscheinungsbild einer Micro-Arc Oxidation (MAO)-Beschichtung. Siliciumpartikel verändern grundlegend den elektrochemischen Prozess und die Mikrostruktur der resultierenden Keramikschicht.

Störung der Beschichtungsuniformität und des Wachstums

Während des MAO-Prozesses fördern die Hochspannungs-Plasmaentladungen das Wachstum einer Alumina (Al₂O₃)-Keramikschicht aus dem Aluminiumsubstrat. Silicium, das in der Legierung als separate Phase vorliegt, wird unter diesen Bedingungen nicht anodisch oxidiert. Stattdessen bleiben diese Siliciumpartikel weitgehend inert und werden in die wachsende Oxidmatrix eingebettet. Dies erzeugt eine diskontinuierliche, zusammengesetzte Struktur, bei der die harte, isolierende Alumina um die nicht oxidierten Siliciuminseln wächst. Dadurch wird die Bildung einer gleichmäßigen, rein keramischen Schicht gestört, was zu einer heterogeneren und mechanisch unterbrochenen Beschichtung führt.

Verschlechterung der funktionalen Leistung

Diese mikrostrukturelle Störung hat direkte Auswirkungen auf die Schlüsselfunktionen der Beschichtung:

• Reduzierte Korrosionsbeständigkeit: Die Grenzflächen zwischen der Alumina-Matrix und den eingebetteten Siliciumpartikeln können Mikro-Galvanikzellen und Wege für korrosive Stoffe schaffen, die zum Substrat gelangen. Dies beeinträchtigt die primäre Schutzfunktion der Beschichtung, was zu einer geringeren Salzsprühbeständigkeit im Vergleich zu einer Beschichtung auf einer niedrig-siliciumhaltigen Legierung führt.

• Beeinträchtigte Verschleißfestigkeit: Während die Alumina-Phase extrem hart ist, können die Siliciumpartikel als Diskontinuitäten wirken, die unter mechanischer Belastung Mikrorisse initiieren. Die Gesamtkohäsion und Abriebfestigkeit der Beschichtung kann dadurch geringer sein als bei einer monolithischen Alumina-Schicht auf einer reinen Legierung.

• Verändertes Erscheinungsbild und dielektrische Eigenschaften: Die eingebetteten Siliciumpartikel streuen Licht und verleihen der Beschichtung ein charakteristisches dunkelgraues bis schwarzes, marmoriertes Aussehen. Dies kann für ästhetische Anwendungen unerwünscht sein. Auch die elektrischen Isoliereigenschaften können weniger konsistent sein, da die Siliciumnetzwerke leitende Pfade erzeugen.

Praktische Folgen für die Legierungsauswahl

Deshalb ist die Legierungsauswahl in unserem Die Castings Design Service von entscheidender Bedeutung. Für Bauteile, bei denen maximale MAO-Beschichtungsleistung erforderlich ist – z. B. hohe Verschleißfestigkeit und überlegene Korrosionsbeständigkeit – empfehlen wir dringend die Verwendung einer niedrig-siliciumhaltigen Legierung wie A360. Während gängige Hochdruck-Druckgusslegierungen wie A380 und ADC12 (mit 7,5–9,5 % Si) verarbeitet werden können, erreicht die resultierende MAO-Beschichtung nicht ihr volles Potenzial in Bezug auf Haltbarkeit und Schutzqualität. Der hohe Siliciumgehalt ist zwar ideal für die Gießbarkeit, aber nachteilig für die Integrität der fortschrittlichen Oberflächenbeschichtung.