Oxidschicht

Eine Oxidschicht ist eine dünne Schicht aus Metalloxid, die sich an der Oberfläche eines Werkstoffs bildet, meist eines Metalls, durch Reaktion mit Sauerstoff oder anderen Oxidationsmitteln. Oxidschichten können natürlich (passivierende Schutzfilme) entstehen oder durch Verfahren wie Anodisierung, Passivierung oder Umwandlungsschichten gezielt erzeugt werden. Sie dienen häufig als Schutz gegen weitere Oxidation und beeinflussen mechanische, elektrische und optische Eigenschaften des Materials.

Bildung und Eigenschaften: Die Dicke liegt typischerweise im Nanometer- bis Mikrometerbereich; Struktur, Kristallität und Bindung zur Grundoberfläche bestimmen Festigkeit und Barrierewirkung. Viele Oxidschichten sind dicht und haftfest und wirken als Diffusionsbarriere, wodurch Korrosion reduziert wird. Manche Oxide verhalten sich isolierend oder halbleitend, andere besitzen spezielle katalytische oder optische Eigenschaften.

Typen und Beispiele: Am Aluminium bildet sich spontan eine dünne Al2O3-Schicht; auf Edelstahl entsteht eine schützende Cr2O3-Schicht. In der Halbleitertechnik dient Siliciumdioxid (SiO2) als Dielektrikum. Durch Anodisierung oder Umwandlungsschichten lassen sich Oxidschichten gezielt erzeugen, etwa farbige Schichten auf Aluminium oder Chromoxid-Schichten als Konversionsschichten.

Anwendungen und Bedeutung: Oxidschichten erhöhen Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit oder Biokompatibilität und beeinflussen Transparenz, Reibung und Oberflächenchemie. Sie können sich durch äußere Einflüsse lösen, reißen oder durch weitere Oxidation verdicken.

Charakterisierung: Dicke und Struktur von Oxidschichten werden mit Techniken wie TEM, XPS, Ellipsometrie oder elektrochemischer Impedanzspektroskopie bestimmt.