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Phosphatieren

Phosphatieren zur Oberflächenverbesserung

Die HÄRTHA-Härtereien zählen seit vielen Jahren zu den etablierten Anbietern hochwertiger Dienstleistungen rund um das Thema Härten und Oberflächenbehandlung wie das Phosphatieren von Stahl und anderen Werkstoffen. Ein Verfahren, das die Optik von Bauteilen aufwertet und Oberflächen wichtige Eigenschaften wie Korrosionsschutz oder verbesserte Gleiteigenschaften verleiht. Ob Sie Stahl phosphatieren, Aluminium oder verzinktes Eisen: Die HÄRTHA Härtereien sind an neun Standorten Ihr erfahrener Partner für hochwertige Ergebnisse.

Phosphatieren

Phosphatieren - die Grundlagen des Verfahrens

Phosphatieren erfolgt mit Salzen der Phosphorsäure, deren Wasserstoff-Ionen ganz oder teilweise durch andere Ionen ersetzt werden. Dadurch bilden sich Phosphate, die nicht oder nur schwer im Wasser löslich sind. Bei einer chemischen Reaktion in einer wässrigen Lösung fallen diese Phosphate als feste Stoffe aus und setzen die Bildung einer Konversionsschicht auf der Oberfläche des phosphatierten Bauteils in Gang.

Voraussetzung für diese Reaktion ist jedoch die Aktivierung der metallischen Oberfläche. Dafür sorgt der Kontakt mit einem alkalischen oder sauren Medium, das die oberflächlichen Metallionen löst. Die gelösten Metallionen reagieren mit den Phosphaten der Behandlungslösung, ordnen sich zu Kristallgittern und setzen sich auf der Oberfläche zu einer dichten Schutzschicht ab.

Phosphatieren in der Praxis

Vor dem Phosphatieren ist eine gründliche Reinigung der Oberfläche unverzichtbar. Denn Öle, Fette, Zunder oder Korrosionsprodukte verhindern die Ausbildung einer gleichmäßigen Beschichtung mit den damit verbundenen negativen Folgen.

Aus verfahrenstechnischer Sicht erfolgt das Phosphatieren durch das Aufspritzen der Behandlungslösung auf die Oberfläche des Werkstoffs oder durch ein Tauchbad. Welche Form, Dicke und Zusammensetzung die dabei aufgebaute Konversionsschicht annimmt, hängt von den Reaktionsbedingungen, der Zusammensetzung der Behandlungslösung sowie der Verweildauer in der Lösung ab. Diese beträgt in der Regel zwischen 2 und 15 Minuten.

Im Anschluss an das Phosphatieren erfolgt die gründliche Spülung des Bauteils mit Wasser und abschließend mit vollentsalztem Wasser. Dadurch wird verhindert, dass sich nach dem Trocknen aus den Resten der Behandlungslösung Salzkrusten bilden.

Die verschiedenen Verfahren der Phosphatierung

Für das Phosphatieren stehen drei verschiedene Verfahren zur Auswahl, die sich am Einsatz der verwendeten Wirkstoffe Eisen, Zink oder Mangan orientieren.

Eisenphosphatieren

Eine besonders günstige Variante ist das Eisen-Phosphatieren. Bei diesem Verfahren wird die Oberfläche in einem Verfahrensschritt aktiviert und phosphatiert und es bildet sehr dünne Schichten aus. Eisenphosphatieren eignet sich für Eisen, Aluminium und Zink und erfolgt bei niedrigen Temperaturen von 25°C bis 65°C sowie einem pH-Wert zwischen vier bis sechs. Die Schichtdicke bewegt sich zwischen 0,2 bis 0,8 g/qm

Zinkphosphatieren

Dieses Verfahren ist ideal für Eisen, verzinktes Eisen und Aluminium. Als Wirkstoffe kommen vor allem Zink und Kalzium zum Einsatz. Es gibt jedoch auch Lösungen, die zusätzlich mit Eisen, Nickel oder Mangan angereichert sind. Phosphatieren mit Zink bildet mit 1,5 bis 30 g/qm deutlich dickere Schichten als Eisenphosphatieren aus, wodurch sich der Korrosionsschutz deutlich erhöht. Die Verfahrenstemperaturen liegen zwischen 35°C bis 80°C bei einem pH-Wert von 2,2 bis 3,2.

Manganphosphatieren

Zum Stahl phosphatieren ist Mangan hervorragend geeignet. Die Behandlungslösung weist eine Temperatur von 90°C bis 95°C auf und liegt im pH-Bereich von 2,2 bis 2,4. Manganphosphatieren bildet nicht metallische Schichten von 10 bis 25 g/qm und bietet vor allem bei Motoren und Getriebe einen sehr guten Einlaufschutz.

Anwendungsbereiche des Verfahrens Phosphatieren

Die Anwendungsbereiche für das Phosphatieren sind vielfältig. Phosphatieren erfordert weder einen Materialabtrag noch das zusätzliche Auftragen einer Schicht aus fremdem Material. Beim Phosphatieren wird die vorhandene Oberfläche chemisch so verändert, dass sich eine dünne und nur minimal maßverändernde Konversionsschicht vom maximal 20 µm mit feinkristallinem Schichtaufbau bildet. Diese Oberflächenstruktur sorgt für eine optimale Haftung nachfolgend aufgetragener Beschichtungen oder von Korrosionsschutzölen.

Abhängig vom Verfahren führt Phosphatieren zu folgenden verbesserten Eigenschaften. Grundsätzlich überzeugen Phosphatschichten, unabhängig vom verwendeten Verfahren, durch sehr gute Gleiteigenschaften. Zinkphosphatschichten kommen aufgrund der leichten Abscherbarkeit bei der Kaltumformung von Stahl zum Einsatz.

Manganphosphatieren wiederum ist ideal, um hochbelastete Gleitpartner, wie sie in Motoren oder Getrieben vorhanden sind, vor übermäßigem Verschleiß zu schützen. Vor allem beim Einlaufen dieser Bauteile ist dies von hoher Bedeutung, da es in dieser Phase immer wieder zu Schmierstoffmangel kommen kann. Phosphatieren mit Mangan verhindert den Effekt des "Festfressens" der gleitenden Bauteile.

Verzinkte Schrauben reagieren mit gipshaltigen Materialien wie beispielsweise Gipskartonplatten, indem sie korrodieren. Das Phosphatieren von Schrauben unterbindet diese Reaktion.

Phosphatieren - die wichtigsten Vorteile

Phosphatieren von Stahl bietet eine Vielfalt unterschiedlichster Vorteile. Nachfolgend die wichtigsten Vorteile auf einen Blick:

  • - Korrosionsschutz
  • - sehr gute Gleiteigenschaften reduzieren die Reibung
  • - elektrisch isolierend
  • - erleichtert Kaltumformung von Stahl
  • - feinkristalline Schutzschicht
  • - sehr guter Haftgrund für nachfolgende Beschichtungen
  • - schnelles und kostengünstiges Verfahren

Rufen Sie uns an oder kontaktieren Sie uns per E-Mail. Die HÄRTHA Experten beraten Sie umfassend über die Vorteile von Verfahren wie das Phosphatieren oder eines der zahlreichen anderen Oberflächenbehandlungs- oder Härte-Verfahren aus unserem Leistungsportfolio.

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