Häufig gestellte Fragen zum Thema Phosphatieren
Was ist Phosphatieren?
Beim Phosphatieren wird eine Metalloberfläche, meist Stahl, von einer fest haftenden Konversionsschicht von Metallphosphatlegierungen überzogen. Dieses Verfahren wird meist als Vorbehandlungsmethode in Verbindung mit einer anderen Methode des Korrosionsschutzes verwendet. Die beim Phosphatieren entstehende Beschichtung enthält typischerweise Eisen-, Zink- oder Mangankristalle. Das Phosphatieren ist ein chemischer Prozess zur Behandlung der Oberfläche von Stahl, bei dem kaum lösliche Metall-Phosphat-Schichten auf dem Grundmaterial gebildet werden. Die beim Phosphatieren erzeugten Beschichtungen sind porös, absorbierend und eignen sich als Umwandlungsschicht für eine anschließende Pulverbeschichtung ohne weitere Behandlung. Das Phosphatieren wird deshalb unter anderem zum Zweck der Vorbehandlung vor dem Beschichten oder Lackieren angewendet, um den Korrosionsschutz zu erhöhen und die Reibungseigenschaften von Gleitbauteilen zu verbessern.
Manganphosphatbeschichtungen werden häufig angewendet, wenn Verschleißfestigkeit und Anti-Galling-Eigenschaften erforderlich sind. Manganphosphat besitzt auch die Fähigkeit, Öl zurückzuhalten, was die Reibungseigenschaften weiter verbessert und den beschichteten Teilen Korrosionsbeständigkeit verleiht. Zink- und Manganbeschichtungen werden außerdem verwendet, um das Einbrechen von Verschleißteilen zu verhindern und einen Abrieb zu verhindern. Die beim Phosphatieren entstehenden Beschichtungen dienen in der Regel als Oberflächenvorbereitung für die weitere Beschichtung oder Lackierung. Das Verfahren zum Phosphatieren von Aluminium- und Stahlteilen wird typischerweise als Konversionsbeschichtung ausgeführt, da das Verfahren das Entfernen von Metall als Teil der Reaktion beinhaltet. Die Phosphatbeschichtung ist dabei eine Fällungsreaktion. Die beim Phosphatieren entstehende Oberflächenbeschichtung bietet einen starken Haftungs- und Korrosionsschutz und verbessert die Reibungseigenschaften von Gleitbauteilen. Außerdem sorgt das Phosphatieren für verbesserte Anti-Abrieb- und Rosthemmungseigenschaften. Zinkphosphatbeschichtungen werden als CARC-Farben (Chemical Agent Resistant Coating) auf militärischen Geräten wie Munition, Luftfahrt und Boden verwendet. Dies hilft ihnen, rauen Umgebungsbedingungen standzuhalten.
Wo findet das Phosphatieren als Dienstleistung Anwendung?
Einer der Hauptvorteile beim Phosphatieren ist der Korrosionsschutz in Verbindung mit organischen Beschichtungen wie Farben und Polymerfilmen. Außerdem erleichtert das Phosphatieren Kaltumformprozesse wie Drahtziehen, Rohrziehen oder Tiefziehen und bietet Korrosionsschutz in Verbindung mit Ölen und Wachsen. Darüber hinaus verbessert das Phosphatieren die Reibungseigenschaften wie Verschleißfestigkeit, Abriebfestigkeit und den Reibungskoeffizienten des behandelten Metalls. Die Phosphatierung bietet eine starke Haftung für eine anschließende Lackierung oder andere organische Beschichtungen.
Das Phosphatieren wird daher als Korrosionsschutz vor der Kaltmetallformung, als Oberflächenbehandlung für den Farbauftrag oder auf beweglichen Teilen vor den Probeläufen angewendet. Phosphatierung als Korrosionsschutz in Kombination mit Imprägnierung wird zum Schutz von massenproduzierten Maschinenteilen vor Korrosion eingesetzt. Darüber hinaus ermöglicht der kristalline Charakter von Phosphatschichten, dass sich mehr Imprägniermaterial an Oberflächen binden kann. Die Menge des gebundenen Imprägniermaterials wächst dabei mit der Dicke der Phosphatschicht. Bei der Phosphatschichtimprägnierung mit Öl, Fett oder Wachs wirken Phosphatschichten in Kombination mit geeigneten Schmiermitteln als Zwischenschichten, die die Reibung zwischen dem Werkzeug und dem geformten Werkstück verringern. Phosphatschichten verhindern das Rosten von Unterlackschichten und verbessern die Lackbindung an der Metalloberfläche, was zu einer verbesserten Korrosionsbeständigkeit der lackierten Phosphatoberfläche führt. In Bezug auf den Korrosionsschutz ist das Aufbringen einer dicken Phosphatschicht am effektivsten. Solche Schichten führen jedoch zu einem Verlust einzelner Kristalle, was zu einer Farbspaltung führt. Die Phosphatschichtdicke sollte daher so gering wie möglich gehalten werden.
Welche Phosphatierungsverfahren werden von Dienstleistern genutzt?
Das Phosphatieren ist eine Konversionsbeschichtung, die häufig auf Stahl- und Eisenkomponenten aufgebracht wird. In seiner Grundform beinhaltet das Verfahren das Eintauchen einer Komponente in eine verdünnte Lösung, die die Oberfläche des Metalls in eine Schicht mikroskopisch kleiner Phosphatkristalle umwandelt. Die kristalline Natur dieser Beschichtung absorbiert Öl und bietet Lackierungen Halt. Das Phosphatieren wird daher am häufigsten als Vorbehandlungsverfahren verwendet. Die drei von Dienstleistern angewandten Phosphatierungssorten sind die Eisen-, Zink- und Manganphosphatierung. Eine Eisenphosphatierung erhöht die Lackhaftung und Schlagfestigkeit und schützt vor Oxidation. Sie bietet die geringste Korrosionsbeständigkeit unter den Phosphatierungsprozessen, wird jedoch aufgrund ihrer geringen Kosten häufig für Innengeräte und andere Teile verwendet, die keinem hohen Verschleiß und Korrosion ausgesetzt sind. Die Farbe der Eisenphosphatierung unterscheidet sich in Abhängigkeit vom Gewicht der Beschichtung und reicht von einem hellblau bis grau. Die Manganphosphatierung ist möglicherweise das absorbierendste der drei Verfahren und wird häufig als Träger für rosthemmende Öle und Wachse verwendet. Sie wird hauptsächlich verwendet, um den Kontakt von Metall zu Metall zu verhindern.
Manganphosphat ist im Allgemeinen korrosionsbeständiger als Eisenphosphat und unter höheren Drücken und Temperaturen auch stabiler als Zink. Es ist das verschleißfesteste der drei Verfahren, aber nicht so korrosionsbeständig wie die Zinkphosphatierung. Die Manganphosphatierung verhindert Abrieb, ohne dass die Beschichtung abblättert, und ist besonders in der Automobilindustrie beliebt. Manganphosphat ist farblich dunkelgrau bis schwarz. Die Zinkphosphatierung wird hauptsächlich für den Korrosionsschutz von Eisenmetallen angewendet. Zinkphosphat eignet sich für Anwendungen bei starken Wettereinflüssen. Daher ist die Zinkphosphatierung für Dienstleister, die die Automobilindustrie bedienen, häufig das Verfahren der Wahl. Ähnlich wie bei den anderen Verfahren hemmt Zinkphosphat die Korrosion, erhöht die Gleitfähigkeit und dient als Träger für Farben, Öle und Wachse. Optisch ergibt die Zinkphosphatierung einen dunklen Grauton, der jedoch gefärbt werden kann, um ein mattschwarzes Finish zu erzielen. Aufgrund der unterschiedlichen zur Verfügung stehenden Verfahren richtet sich der Preis beim Phosphatieren nach dem gewählten Verfahren. Auch die gewünschte Schichtdicke kann beim Phosphatieren die Kosten beeinflussen.
Wo liegen die Unterschiede zwischen Phosphatieren und Brünieren?
Das Brünieren ist ein Passivierungsprozess, bei dem Stahl vor Korrosion geschützt wird. Beim Brünieren entsteht eine elektrochemische Umwandlungsbeschichtung, die aus einer oxidierenden chemischen Reaktion mit Eisen auf der Oberfläche resultiert und selektiv Magnetit, das schwarze Eisenoxid, bildet. Schwarzoxid bietet nur minimalen Korrosionsschutz, sofern es nicht auch mit einem Wasser abweisenden Öl behandelt wird, um Benetzung und galvanische Einwirkung zu verringern. Man kann zwischen traditionellen Brünierungsmethoden und einigen anderen moderneren Schwarzoxidbeschichtungen unterscheiden. Es gibt verschiedene Methoden zum Brünieren wie zum Beispiel die Heiß-, Kalt-, Rost-, Niter- und Holzkohlebrünierung. Die Heißbrünierung ist die am häufigsten angewandte Technik, die von den meisten Dienstleistern angeboten wird. Sie liefert ein sehr haltbares Finish, das auf eine Vielzahl von Stählen aufgetragen werden kann. Der Hauptvorteil dieser Methode ist der Korrosionsschutz des behandelten Metalls.
Das kalte Brünieren ist eine Methode, die keine Wärme benötigt. Die hierbei entstehende Oberflächenbeschichtung ist nicht besonders widerstandsfähig gegen Verschleiß und bietet auch keine hohe Rostbeständigkeit. Dieses Verfahren hat vor allem ästhetischen Wert in der Behandlung von Schusswaffen. Das Rostbrünieren ist heutzutage bei Waffenliebhabern und Waffenherstellern beliebt, da die Qualität und Haltbarkeit der Oberflächenbehandlung ohne viel Ausrüstung erreicht werden kann. Die Rostbrünierung ist eine Methode zur Herstellung von Stahlrost in einer kontrollierten Umgebung. Der Brünierungsprozess ist im Wesentlichen ein Vorrosten oder Voroxidieren der Stahloberfläche ist. Die beim Brünieren entstehende Oxidschicht ist im Vergleich zu der beim Phosphatieren entstehenden Beschichtung in der Regel sehr dünn. Der Prozess des Phosphatierens unterscheidet sich vom Brünierungsprozess darin, dass das Phosphatieren tatsächlich eine Metallphosphatbeschichtung bildet, die sich chemisch mit der Oberfläche des Stahls verbindet. Daher ist die beim Phosphatieren entstehende Beschichtung um Einiges haltbarer als das durch den Brünierungsprozess erzielte Ergebnis. Dahingegen ist das Finish, das beim Brünieren entsteht, im Vergleich der beiden Verfahren ästhetischer. Die beim Phosphatieren entstehende Oberflächenbeschichtung ist matter und rauer, wodurch die Oberfläche absorptionsfähig ist und zum Beispiel Rostschutzöle aufnehmen kann.
Ist das Phosphatieren umweltschädlich?
Die von Dienstleistern derzeitig angewandten Phosphatierungsverfahren erfordern mehrere Spülschritte, was wiederum den Verbrauch großer Wassermengen erforderlich macht. In diesem Prozess entsteht somit eine erhebliche Menge an Abwasser, welches umweltschädliche Stoffe enthält und einer internen Vorbehandlung bedarf, bevor es in die Kanalisation eingeleitet werden kann. Da auch die in dem Prozess des Phosphatierens entstehenden Schlämme umweltschädliche Stoffe enthalten, müssen nach dem Phosphatieren Dienstleister die entstehenden Schlämme als Sondermüll entsorgen. Die Nebel und Dämpfe, die während des Phosphatierungsprozesses durch beheizte Tanks entstehen, sind gefährlich für die Mitarbeiter und müssen durch Belüftung aus der Umwelt entfernt werden.
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