Die nach dem Eloxieren oder Färben vorhandene, porige Aluminiumoxidschicht ist noch unversiegelt und würde in diesem Zustand keinen langjährigen Schutz z.B. auf Gebäudeflächen ermöglichen. Eine nachfolgende Verdichtung dieser Schichten ist für den Langzeitschutz daher essenziell.
Neben der häufig angewandten Heißverdichtung, besteht auch die Möglichkeit die Aluminiumoxid-Schicht auf „kaltem Weg“ zu versiegeln. Man spricht in diesem Fall vom „Kaltverdichten“ oder „Kaltimprägnieren“. Dieser Prozess läuft bei nur leicht erhöhter Raumtemperatur von etwa 25 - 35°C ab und trägt somit zum Energieeinsparen im Betrieb bei. Vorteilhaft ist auch die reduzierte Verdichtungszeit. Allerdings werden für diesen Prozess nach derzeitigem Stand der Technik meist schwermetallhaltige Salze auf Basis von Nickelverbindungen (ggf. zusätzlich auch Kobaltsalze) eingesetzt, die einer besonderen Abwasserbehandlung bedürfen. Hierzu bieten sich die Alufinish Kaltverdichtungssysteme Alfiseal 982 und Alfiseal 982/5 an.
Eine mögliche Alternative bietet das von Alufinish neu entwickelte HMF-SealAL – Verfahren an, was mit einer schwermetallfreien Kaltverdichtungsmethode punkten kann. Dieses Verfahren befindet sich zurzeit noch im Zulassungsprozess durch die Qualanod. Das finale Ergebnis wird in Kürze erwartet.
Auch wenn die Verdichtungswerte einer kaltverdichteten Oberfläche nach einer gewissen Wartezeit bereits im Sollbereich liegen, wird dieser Prozess als Zweistufen-Prozess mit einer nachfolgenden Alterung in heißem Wasser kombiniert. So erreicht man einen beschleunigten Porenverschluss und vermeidet zu spröde (mikrorissempfindliche) Oberflächen. Die Mikroriss-Empfindlichkeit steigt mit zunehmender Schichtdicke an. Durch die zusätzliche Nachbehandlung in heißem Wasser wird jedoch auch der Zeitvorteil einer einstufigen Kaltverdichtung wieder weitgehend kompensiert.
Wie sieht eine kaltverdichtete Oberfläche in der Vergrößerung aus?
Bei der Betrachtung unter dem Rasterelektronen-Mikroskop fällt die grobe, schichtartige Struktur an der Oberfläche einer kaltverdichteten Oxidschicht auf. Diese erinnert optisch ein wenig an „Sandrosen“ also natürliche Kristallgebilde, die meist aus Sandkörnern bestehen und in bestimmten Wüstengebieten zu finden sind.
Foto einer Sandrose (Quelle: pixabay/alusruvi)
Auf dem nachfolgenden REM-Foto ist die „sandrosen“-ähnliche Deckschicht im Bereich einer Bruchkante gut zu erkennen:
Bruchkante einer kaltverdichteten Oxidschicht (Bildquelle REM-Aufnahme: FEM, Schwäbisch – Gmünd)
Chemischer Prozess
Im Gegensatz zum Porenverschluss durch einen Quellvorgang (Heißverdichten) kann man sich den Vorgang beim Kaltverdichten am besten mit einem Ausfällprozess von Salzen innerhalb der Poren vorstellen. Hierbei werden die Poren durch schwerlösliche Verbindungen quasi verfüllt. Aufgrund verschiedener, wissenschaftlicher Untersuchungen ist bekannt, dass es sich hierbei um Verbindungen von Nickelhydroxid (Kobalthydroxid) und komplexen Aluminiumhydroxid-fluoriden handelt, die an der porigen Oberfläche bis zu einer Tiefe von etwa 3 - 4 µm aufgrund von pH-Verschiebungen ausgefällt werden.
Farbstich und Korrektur
Bei den traditionellen Kaltverdichtungsverfahren auf Basis von Nickelsalzen (grün) hat man meist mit einem leicht grünlichen Farbstich auf entsprechend verdichteten, naturfarbenen Aluminiumoberflächen zu kämpfen. Dieser Farbstich kann in gewisser Weise durch Zusatz bestimmter Salze (z.B. Kobaltsalze = rot) kompensiert werden. Die Alufinish Verdichtungssysteme sind ebenfalls farbkompensiert. Es ist jedoch immer empfehlenswert, Grenzmuster zu erstellen, um den Kunden im Vorfeld über eventuelle Farbunterschiede trotz Kompensation gegenüber naturfarbenen, heißverdichteten Oberflächen zu informieren.
Während beim Heißverdichten neben Additiv-Konzentration und Temperatur, der richtige pH-Wert entscheidend ist, ist dies beim Kaltverdichten insbesondere der Gehalt an freiem Fluorid in Abhängigkeit von Temperatur und Behandlungszeit. Dieser ist entscheidend für die Aktivität des Bades. So führt zu wenig freies Fluorid zu unzureichender Verdichtung, zu viel erzeugt häufig irisierende bis staubähnliche Beläge, vornehmlich im Kantenbereich.
Irisierende Oberfläche, hier durch zu hohe Kaltverdichtungstemperatur
Zuviel freies Fluorid in der Kaltverdichtung
Falls der Fluoridgehalt nicht über das Kaltverdichtungsprodukt konstant gehalten wird, kann man mit fluoridhaltigen Additiven gegensteuern. Hierfür sind verschiedene Alufinish Produktkombinationen erhältlich. Die Aktivität des Bades lässt sich zudem gut durch ein korrektes Zusammenspiel aus Temperatur, Zeit und freiem Fluorid anpassen.