(Fr.: anodisation, oxydation anodique; Du.: anodische Oxydation Anodisieren, Eloxalverfahren; Eng.: to anodize, anodizing oxidation, anodic oxidation), van aluminium, of anodisch oxideren of eloxeren, een bewerking waarbij aluminium of aluminiumlegeringen langs elektrochemische weg van een relatief dikke, harde en glasachtige oxidehuid worden voorzien ter verbetering van bepaalde esthetische, corrosiewerende of technische (slijtvastheid, elektrische isolatie) eigenschappen. Het proces wordt uitgevoerd in een elektroliet waarin het aluminium voorwerp bij doorgang van een gelijkstroom als anode wordt geschakeld. Daardoor ontwikkelt zich op het metaaloppervlak atomaire zuurstof die zeer reactief is en tot snelle vorming van de oxidehuid leidt. Minder vaak wordt geanodiseerd met wisselstroom of met op gelijkstroom gesuperponeerde wisselstroom.
De natuurlijke corrosieweerstand van aluminium wordt veroorzaakt door een zeer dunne, gesloten oxidefilm die, indien gevormd bij normale temperatuur, slechts 0,05 μm dik is. Het is een voor de hand liggende gedachte door het aanbrengen van een dikkere oxidelaag de corrosieweerstand nog belangrijk te verbeteren. Aanvankelijk werd hiervoor het chemisch oxideren toegepast, later de elektrolytische methode.
Bij stroomdoorgang van een als anode geschakeld aluminium voorwerp bij een proces waarbij zuurstof ontwikkeld wordt kan in principe altijd een anodiseerlaag gevormd worden. Soms wordt deze aangetast door de elektroliet, afhankelijk van zijn samenstelling en van de temperatuur. Men onderscheidt daarom vier gevallen.
1. De gevormde oxidelaag is geheel onoplosbaar in de elektroliet. Er ontstaat een dunne, gesloten laag die elektrisch isolerend is, waardoor de stroomdoorgang stopt bij een laagdikte van 1...5 μm. Dit is het barriertype anodiseerlaag dat wordt gebruikt bij de vervaardiging (het formeren) van elektrolietcondensatoren.
2. De laag is enigszins oplosbaar in de badvloeistof zodat deze zodanig wordt aangetast dat hierin poriën ontstaan waarin de elektroliet doordringt, zodat nieuw elektrisch contact met het grondmateriaal tot stand komt. Dan vindt opnieuw oxidatie plaats. De anodiseerlaag kan nu tot een aanmerkelijke dikte groeien (ca. 35 μm bij decoratief anodiseren en meer dan 100 μm bij hardanodiseren). Na afloop van het anodiseerproces bestaat de laag uit twee duidelijk gescheiden gedeelten, een zeer dunne (0,01 μm) gesloten barrierlaag direct op het metaal en een poreuze laag van veel grotere dikte daarop.
3. De laag is matig oplosbaar in de elektroliet. Hierdoor gaat deze in oplossing; ook het grondmetaal wordt aangetast, maar deze aantasting wordt bemoeilijkt door de matig oplosbare oppervlaktefilm. Hierdoor ontstaat een afvlakkende werking waarop het elektrolytisch polijsten berust.
4. De laag is goed oplosbaar in de badvloeistof; er ontstaat geen laag en het metaal wordt anodisch geëtst, waarbij een ruw oppervlak ontstaat.
Decoratief en corrosiewerend anodiseren wordt het meest toegepast. Op grote schaal gebruikt men gevelpanelen, aluminiumramen, zonwering en scheidingswanden in de architectuur en voorts naamplaten, roosters, tal van gebruiksvoorwerpen, masten voor zeiljachten, campingbuis en siervoorwerpen die van geanodiseerd aluminium zijn vervaardigd. Het meest toegepaste proces is het zwavelzuur anodiseerproces, ook wel GS-proces genoemd (naar Du.: Gleichstrom Schwefelsäure).
Als badvloeistof gebruikt men 15...25 volumeprocent zwavelzuur in water waarin geanodiseerd wordt met een anodische stroomdichtheid van 50...200 Am−2 (bij 18...20°C). Omdat bij het proces warmte wordt ontwikkeld is koeling noodzakelijk. Door het toevoegen van oxaalzuur aan de badvloeistof is het werken bij hogere temperaturen mogelijk. Tijdens het anodiseren gaat aluminium in oplossing; dit mag een gehalte van 18 kg m−3 niet overschrijden.
Omdat bij het decoratief anodiseren een glasheldere oxidelaag ontstaat is de voorbehandeling van het aluminiumoppervlak zeer belangrijk. Men kan mechanisch voorbehandelen door slijpen, polijsten, trommelen of stralen maar ook chemisch door beitsen en chemisch glanzen en voorts elektrochemisch door elektrolytisch polijsten. Een belangrijk proces is het egaliserend beitsen waarbij met behoud van een fijne oppervlaktestructuur onregelmatigheden van het aluminiumoppervlak zoals extrusiestrepen kunnen worden verwijderd. Materiaalverschillen, zoals plaatselijke verschillen in samenstelling (ontstaan door segregatie of vuilinsluitingen bij het walsen en extruderen) en verschillen in kristalstructuur die vooral veel voorkomen bij geëxtrudeerde profielen, smeedwerk en gietwerk zijn eveneens na het anodiseren zichtbaar waardoor het decoratieve effect geschaad kan worden.
Aluminium in anodiseerkwaliteit is op zodanige wijze vervaardigd dat deze effecten van de ondergrond tot een minimum beperkt blijven. De extra maatregelen die men neemt zijn bijvoorbeeld uitgaan van zuiver materiaal, werken met schone matrijzen en walsrollen, voorkomen van tussentijdse vervuiling en het uitvoeren van homogeniserende gloeibewerkingen.
De totale behandelingsreeks bij het anodiseren omvat: reinigen, chemisch of mechanisch voorbehandelen, salpeterzuurbehandeling voor laatste reiniging, anodiseren, langdurig spoelen om ook de poriën van de anodiseerlaag te reinigen en sealen. Sealen dient om de poriën in de anodiseerlaag af te sluiten waardoor deze een betere corrosiewering geeft. Bij decoratief anodiseren wordt sealen vrijwel altijd uitgevoerd in heet, bij voorkeur gedemineraliseerd water of in stoom. Hierbij ontstaat een gedeeltelijke hydratie van de uit Al2O3 bestaande oxidelaag die daarbij wordt omgevormd in AlO(OH) (böhmiet). Het sealen van anodiseerlagen door het afsluiten met was of lak wordt praktisch niet toegepast. Voordat de poriën gesloten zijn kunnen hier diverse stoffen worden ingebracht zoals kleurstoffen of fotografische emulsies.
Het vervaardigen van gekleurde anodiseerlagen kan op verschillende manieren gebeuren:
1. inkleuren met behulp van organische kleurstoffen in tal van fraaie kleuren, hoofdzakelijk voor toepassingen binnenshuis omdat deze kleurstoffen meestal niet voldoende lichtecht zijn voor gebruik in de architectuur. Alleen zwart inkleuren (waarbij men kan óverkleuren) wordt in de architectuur toegepast.
2. inkleuren met anorganische kleurstoffen op basis kaliumijzer(III)oxalaat (goud) of achtereenvolgens kleuren in kobaltzouten en kaliumpermanganaat voor het verkrijgen van diverse bronstinten.
3. gebruik van aluminiumlegeringen met bestanddelen die de anodiseerlaag doen kleuren. Van een groot aantal experimentele legeringen, o.a. met chroom is alleen de legering met 5% Si nog in gebruik voor het verkrijgen van diverse tinten grijs.
4. direct in kleur anodiseren door het gebruik van een anodiseerbad waaraan toevoegingen zijn gedaan zoals sulfosalicylzuur of sulfomaleïnezuur. Bij dit betrekkelijk nieuwe procédé dat in de architectuur veel toepassing vindt worden zeer stabiele brons- en zwarttinten verkregen, vermoedelijk door afscheiding van colloïdale koolstof in de gevormde oxidelaag. De op deze wijze verkregen anodiseerlagen zijn veelal ook dikker dan bij zwavelzuuranodiseren zodat aangenomen mag worden dat ze een langere levensduur zullen hebben.
5. elektrolytisch inkleuren, een eveneens nieuw procédé waarbij na het anodiseren elektrolytisch (anodisch of met behulp van wisselstroom) wordt ingekleurd in een bad met metaalzouten waardoor zich metaaloxiden diep in de poriën afzetten. Door deze diepere ligging van het kleurpigment wordt in tegenstelling tot normaal anorganisch inkleuren een grotere stabiliteit van de laag verkregen.
Chroomzuur anodiseren is een proces dat wordt toegepast voor het verkrijgen van corrosiewering en als voorbehandeling voor het lijmen van aluminium. Bekende procédés zijn het Bengough-Stuartprocédé en het procédé van het National Bureau of Standards (VS). Onder meer in verband met de afvalwaterproblemen die behandelingen in chroomzuur met zich meebrengen zal men het proces alleen dáár toepassen waar dit beslist noodzakelijk is. De laag is grijs van kleur, 7...10 μm dik, zachter dan een zwavelzuur anodiseerlaag maar heeft wel een overeenkomstige corrosiewering. Het grote voordeel ligt in het feit dat de vermoeiingssterkte van aluminium door chroomzuuranodiseren vrijwel niet wordt verminderd, dit in tegenstelling tot zwavelzuuranodiseren. Het voornaamste toepassingsgebied ligt daarom bij hoogbelaste vliegtuigonderdelen. Eventueel kan deze anodiseermethode worden gecombineerd met scheuronderzoek, bijv. van vliegtuigwielen, omdat in een scheur getrokken badvloeistof zich na ca. 24 uur zichtbaar maakt als een donkere streep in de anodiseerlaag. Een tweede voordeel is dat in spleten achtergebleven badvloeistof niet corrosief is, dit in tegenstelling tot zwavelzuur (van belang voor gepuntlast werk).
Hardanodiseren dient voor het verkrijgen van dikke, slijtvaste anodiseerlagen, meestal bruin of zwart van kleur. Het wordt meestal uitgevoerd in zwavelzuur of zwavelzuuroxaalzuur. Bij dit procédé tracht men de vorming van de laag zoveel mogelijk te bevorderen door enerzijds een grote stroomsterkte (en derhalve een hoge badspanning) toe te passen en anderzijds het chemisch oplossen van de laag zoveel mogelijk tegen te gaan, namelijk door te werken bij circa nul °C of iets daar beneden. De verkregen harde lagen zijn zeer slijtvast en worden in tal van machine-onderdelen die aan slijtage blootstaan toegepast. Voorbeelden zijn remcilinders, plunjers, drukringen enz. Nabewerken door slijpen, polijsten, leppen en honen is mogelijk. Aangezien de verkregen laag bros is, is deze maar matig bestand tegen een slagbelasting. De toegepaste laagddikte varieert tussen 35 en iets meer dan 100 micrometer. Vaak wordt een hardanodiseerlaag gecombineerd met een glijlak ter verkrijging van een geringe wrijvingscoëfficiënt.
Fosforzuur en fosforzuur-zwavelzuur anodiseren dient voor het verkrijgen van poreuze anodiseerlagen. Deze hebben enige toepassing gevonden als voorbehandeling voor het galvaniseren (aanbrengen van metaallagen) op aluminium. Op fosforzuur anodiseerlagen wordt hoofdzakelijk verkoperd; zwavelzuur-fosforzuur anodiseerlagen zijn in gebruik voor het direct vernikkelen van aluminium. De hechting van de metaallagen komt tot stand door verankering in de poriën tot op het onderliggende metaal.
Barriertype anodiseerlagen worden verkregen door anodiseren in wijnsteenzuur, boorzuur en borax. Wijnsteenzuuranodiseerlagen dienen onder andere voor het zeer dun anodiseren van optische spiegels waardoor praktisch geen beeldvertekening wordt verkregen. Boorzuur- en boraxanodiseerlagen vinden toepassing bij het vervaardigen van elektrolietcondensatoren.
Kwaliteitseisen van geanodiseerd aluminium in de architectuur zijn opgesteld door de EURAS (European Anodizers Association) en de EWAA (European Wrought Aluminium Association). Anodiseerwerk dat volgens deze eisen is vervaardigd mag het EURAS/EWAA-label voeren voor de controle waarop een apart Europees werkend lichaam (Qualanod) is opgericht. De kwaliteitseisen hebben betrekking op de laagdikte (te meten met een wervelstroommeter, een lichtsnedemicroscoop of een microscopische doorsnede) alsmede de sealing, te controleren door de kleurstofdruppeltest (vaak aangeduid als de grüntest), een kooktest in azijnzuur-natriumacetaat of de meting van de admittantie van de laag. Met deze laatste meting wordt niet alleen een controle op de sealing uitgeoefend, maar ook op andere fouten bij de produktie zoals verkeerde badsamenstelling, verkeerde werkomstandigheden of te kort spoelen. De admittantiemeting geeft dus een vollediger inzicht van het te verwachten gedrag van de anodiseerlaag in de praktijk.
Anodiseren van andere metalen wordt op beperkte schaal toegepast. Anodiseren van tantaal wordt op overeenkomstige wijze als beschreven bij aluminium toegepast voor het vervaardigen van miniatuur elektrolietcondensatoren. Anodiseerprocédés voor zink en magnesium, uitgevoerd in speciale badvloeistoffen geven een zekere corrosiebescherming, maar deze processen zijn veel minder belangrijk dan het anodiseren van aluminium. Anodiseren van titaan wordt op beperkte schaal toegepast voor het verkrijgen van enige corrosiewering of voor het aanbrengen van (blauwe tot paarse) kleuren op dit metaal.
