Eloxieren und Harteloxieren
Die Effizienz von Alu-Kühlkörpern steigern
Bei der Entwärmung von Leiterplatten und Baugruppen sind vermehrt Aluminiumkühlkörper gefragt, die möglichst exakt auf die Applikation zugeschnitten sind. Neben einer passenden Geometrie trägt maßgeblich die Oberflächenbearbeitung, z. B. das Eloxieren, zur Effizienz bei.
Die Entwärmung über Aluminiumkühlkörper ist eine Herausforderung, die zunehmend komplexer wird. Immer stärker in den Fokus rückt der Platzbedarf, der oft über die Auswahl des Kühlkörperprofils entscheidet. Das Ziel beim Einsatz von Aluminium-Kühlkörpern ist es, diese »so groß wie nötig und so klein wie möglich« auszulegen, heute mehr denn je. Das Einsparen von Aluminium hat nicht nur positiven Einfluss auf die Kosten, sondern trägt maßgeblich dazu bei, den CO2-Fussabdruck eines Systems zu reduzieren. Ein zweiter Trend bei Aluminium-Kühlkörpern ist der steigende Qualitätsanspruch – nicht nur im Hinblick auf Funktionalität, sondern auch in puncto Haptik und Optik.
Neben der Auslegung der Kühlkörpergeometrie lässt sich die Effizienz und Qualität durch optimierte Oberflächen steigern. Bei Bauteilen aus Aluminium gibt es zahlreiche Möglichkeiten, die Oberfläche zu bearbeiten bzw. zu veredeln. Ein gängiges Verfahren ist das Eloxieren, bei dem durch die elektrolytische Oxidation eine Schutzschicht gebildet wird. Je nach Art des Verfahrens ist diese Schicht 5 bis 25 µm dick. Sie schützt das Aluminiumteil zuverlässig vor Korrosion, solange keine Oberflächenflächenverletzungen z. B. durch Kratzer auftreten.
Eloxieren und Harteloxieren
Die Vorteile des Eloxierens sind markant. Neben der Verhinderung einer Korrosion des Bauteils wird die Funktionalität verbessert und die Optik aufgewertet. Auch die elektrische Isolation ist ein Gewinn, der zur Verbreitung der Methode beigetragen hat. Dazu findet sich eine deutliche Erhöhung der abgestrahlten Wärme ein, was besonders bei schwarz eloxierten Kühlkörpern zum Tragen kommt.
Neben dem Eloxieren hat sich das Harteloxieren durchgesetzt. Der Unterschied der beiden Oberflächenveredelungen liegt im Wesentlichen in der Schichtstärke und -härte der Eloxalschicht, die zudem je nach gewünschter Ausführung bessere tribologische Eigenschaften besitzt. Das gebildete Aluminiumoxid ist wesentlich härter als Aluminium selbst; darum nimmt mit zunehmender Stärke dieser Schicht der Widerstand gegen Eindringen eines anderen Körpers zu. Darüber hinaus steigen auch die Spannungsdurchschlagfestigkeit und die Isolationsfähigkeit.
Qualitätssicherung
Wichtig bei der Oberflächenbearbeitung ist die Qualitätssicherung. Dafür können unterschiedliche Labor-Instrumente zum Einsatz kommen: Neben einem Fotometer zur Analyse von Flüssigkeiten und einem Messgerät zur Ermittlung des pH-Wertes zur Bestimmung der Säure- bzw. Laugekonzentration trägt bei Alutronic z. B. eine Infrarot-Kamera zur kontaktlosen Temperaturmessung zur Kontrolle und Einhaltung der prozessrelevanten Parameter bei. Auch der elektrische Widerstand des Elektrolyten – z. B. Schwefelsäure – muss präzise ermittelt werden. Dies ist neben dem Wirbelstrom-Schichtdickenmessgerät, mit dem die bereits aufgebaute Oxidschicht überprüft wird, einer der wichtigsten Parameter, der bei Alutronic ständig kontrolliert wird. Auch führt das Unternehmen immer wieder Versuche durch, die zu einer weiteren Verbesserung des Verfahrens beitragen sollen.
Worauf zu achten ist
Zwangsläufig gibt es beim Eloxieren dort, wo sich die Kontaktstellen des Werkstücks mit den Klammern der Gestelle befinden, unbeschichtete Flächen. Sind keine sichtbaren Klammerstellen gewünscht, kann der Hersteller zusammen mit dem Kunden erarbeiten, wie und wo die Bauteile geklammert werden können. Bei Formteilen für den technischen Einsatz ist ein Kontakt an unkritischen Positionen zu bevorzugen, um später die Funktion des Teils nicht einzuschränken. Ähnliches gilt für Sacklöcher oder Bohrungen, die grundsätzlich kritische Stellen im Beschichtungsprozess sind. Diese sollten vorzugsweise mit Stopfen verschlossen werden, damit die Bäder nicht durch Bohröle oder andere Rückstände verunreinigt werden. Besonders bei Gewinde- und Passbohrungen kann es sehr schnell dazu kommen, dass diese – wenn ungestopft – schwergängig werden. Außerdem können sich Laufnasen oder Flecken bilden, welche die Optik des Kühlkörpers beeinträchtigen. Darum empfiehlt es sich je nach Anwendung, Bohrungen und Gewinde erst nach dem Beschichten einzubringen.
Eine enge Absprache zwischen Hersteller und Kunde ist diesbezüglich besonders wichtig, da die Reihenfolge der Fertigungsschritte einen merklichen Einfluss auf die entstehenden Kosten hat.
Leistungsspektrum
Die Abmessung der Werkstücke, deren Oberfläche Alutronic bearbeiten bzw. veredeln kann, beträgt bis zu 1700 mm × 700 mm × 300 mm (Breite × Höhe × Tiefe) je Einzelstück, bei einer maximalen Oberfläche von 14 qm und 220 kg Masse. Alutronic fertigt die Einzelteile sowie Klein- und Großserien im Gleichstrom-Schwefelsäure(G-S)-Verfahren. In Anlehnung an DIN 17611 kann das Unternehmen diverse Beschichtungen durchführen. Diese sind neben einfacher Eloxierung und Harteloxierung auch Chromatierung und Tauchfärbung in schwarz, blau oder goldfarben. Abgerundet wird das Programm an Oberflächenbearbeitungen durch Lackierungen oder Pulveraufträge.
- Die Effizienz von Alu-Kühlkörpern steigern
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