Phosphatieren

Die Phosphatierung ist ein chemischer Prozess, bei dem im Tauchverfahren aus phosphorsauren Lösungen auf Metalloberflächen dünne, feinkristalline und wasserunlösliche Phosphate erzeugt werden. Die hell bis dunkelgrau gefärbten Metallphosphatschichten sind, da sie aus einer chemischen Reaktion mit dem Grundmetall entstehen, in der Metalloberfläche fest verankert und weisen zahlreiche Hohlräume und Kapillaren auf. Diese Eigenschaft verleiht den Phosphatschichten ein optimales Aufsaugvermögen für Öle, Wachse, Farbpigmente und Lacke, so dass sie sich als Korrosionsschutz und Haftgrund für Farb- und Lackanstriche bewährt haben.

Eine weitere Eigenschaft der Phosphatschicht ist die Fähigkeit, Reibunskräfte herabzusetzen. So lässt sich neben einer Verbesserung der Oberflächengüte des Ziehlings bei verlängerten Standzeiten der Werkzeuge die Verarbeitungsgeschwindigkeit wesentlich erhöhen.

Arbeitsablauf zum Phosphatieren von Werkstücken aus Eisen bzw. Stahl

ArbeitsschrittBehandlungszeitBehandlungstemperatur
Entfetten5-10 Minutenca. 80 °C
Spülen (mehrfach)je 10 SekundenRaumtemperatur
Beizen (bei Bedarf)bis zu 5 Minuten40 °C
Spülen (mehrfach)je 10 SekundenRaumtemperatur
Voraktivieren4 - 10 Minuten40 °C
Phosphatieren (mehrfach)10 - 20 Minuten70 - 98°C
Spülen (mehrfach)je 10 SekundenRaumtemperatur
Warmspülen1 - 5 Minutenca. 80 °C
Beölen bzw. Passivieren5 - 10 Minuten40 bzw. 80 °C

 

1. Entfetten der Werkstücke

Die Voraussetzung für das Erzeugen einer Phosphatschicht ist die Schaffung einer metallisch reinen Oberfäche. Die chemische Wirkung der Phosphatierbäder wird durch eine vorhanden Öl-Fett oder Ziehschicht deutlich verzögert oder sogar verhindert. Alle Fettrückstände und andere Verunreinigungen auf der Oberfläche der zu behandelnden Teilen müssen vor dem Phosphatierprozess entfernt werden.
Durch Tauchen der Werkstücke im einem Entfettungsbad werden mechanisch haftende Fette oder Öle, aber auch Staub und Bearbeitungsrückstände entfernt.
Nach dem Entfetten der Werkstücke muss die anhaftende Entfettungslösung durch mehrere Spülbäder mit Leitungswasser abgespült werden.

2. Beizen der Werkstücke

Die mit dem Grundmetall verbundenen anorganischen Schichten ( z.B. Rost-Korrosions und Anlaufschichten ) müssen vor dem Phosphatierprozess entfernt werden. Das Beizen erfolgt durch kurzes Tauchen der Werkstücke in einer Beizlösung.
Da die stark saure Beizlösung nicht in das Phosphatierbad bzw. in das Vorspülbad gelangen darf, muss sie in nachfolgenden Spülbädern abgewaschen werden.

3. Voraktivieren der Metalloberfächen

Unter Aktivierung versteht man die gezielte Vermehrung von Kristallisationskeimen auf der Oberfäche der metallischen Werkstoffe. Dadurch wird die Anzahl der Kristalle pro Flächeneinheit erhöht und die Kristallgröße und das Schichtgewicht vermindert,
man erhält feinkristallinere Schichten.
Die Voraktivierung muss bei der Manganphosphatierung eingesetzt werden.

4. Phosphatieren der Werkstücke

Durch Tauchen der Werkstücke in der Phosphatierlösung, wird die Phosphatschicht auf den Werkstücken erzeugt. Je nach Anforderung wird dazu eine Eisen- Zink oder Manganphosphatierung eingesetzt. Wichtig bei der Durchführung des Phosphatierprozesses ist die Einhaltung einiger Prozessparameter (z.B Temperatur oder Konzentration), weshalb die entsprechenden Werte bestimmt und ggf. nachgestellt werden müssen.

5. Beölen der Werkstücke

Zur Erhöhung des Korrosionsschutzes der Phosphatschicht als auch zur Verbesserung des Aussehens folgt dem eigentlichen Phosphatierprozess meist eine Beölung mit Emulsion oder Fluid. Soll das phosphatierte Werkstück später weiterbehandelt ( z.B. lackiert) werden oder genügt ein kurzzeitiger Korrosionsschutz, so kann die erzeugte Oberfläche auch mit einer Passivierungslösung behandelt werden.

Charakteristik

» hell bis dunkelgraue Mangan – , Zink- Phosphatschicht, bestehend aus sekundären und tertiären Mangan-, Zink-Phosphaten
» fest verankert auf dem Grundmetall
» feinkristllines bis grobkristallines Aussehen
» aufbauende Schicht ( 3-20 Mikrometer) Achtung bei Passungsteilen!
» durch Vorhandensein vieler Kapillaren in der Schicht können Korrosionsschutzöle und Lacke sehr gut aufgenommen werden, wodurch ein sehr guter Korrosionsschutz möglich ist
» Phosphatschichten sind elektrisch nichtleitend beschädigte Schichten werden kaum von Rost unterwandert