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.

Die Phosphatschichten sind feinkristallin und bestehen aus Eisen- Zink- oder Manganphosphat. Gelegentlich enthalten sie Anteile von Kalzium, Magnesium oder auch Nickel. Sie haben eine Dicke von bis zu 10 µm (im Einzelfall bis 20 µm). Das ist bei eng tolerierten Passungen zu berücksichtigen. Die unregelmäßige Kontur der Schicht bewirkt, dass Korrosionsschutzöle gut haften bleiben und sich bei der Handhabung der Teile nicht abwischen lassen. Die Schichten, die bei der Brünierung entstehen, sind amorph. Die Moleküle bilden ein ungeordnetes gleichmäßiges Gefüge. Sie bestehen aus Eisenoxiden.

Die Schichtstärken liegen bei ca. 1 µm. Da der Materialabtrag gleich dem Materialzuwachs ist, bestehen keine Probleme bei Passungen. Deshalb wird dieses Verfahren bei Werkzeugen, Maschinenteilen und Waffen angewendet, bei denen außer dem Korrosionsschutz die Maßhaltigkeit entscheidend ist. Die ursprüngliche Oberflächenstruktur des Werkstoffs bleibt erhalten. Der Korrosionsschutz einer Brünierschicht ist geringer als der einer Zink- oder Manganphosphatschicht. Öle zur Verbesserung des Korrosionsschutzes haften auf den glatten Flächen nur mäßig. Brünierschichten sind dunkel-grau bis nahezu schwarz, aber auch mit Manganphosphatschichten werden sehr dunkle Schichten erhalten, die zudem gute Verschleißeigenschaften zeigen.

Allgemein sind folgende 3 Phosphatierungsverfahren möglich:

Eisenphosphatierung

Die Eisenphosphatierung wird eingesetzt, um Bleche und andere Bauteile gegen Korrosion zu schützen und eine Grundlage für die Lackierung zu erzeugen. Mit dieser Art des Phosphatierens lassen sich Eisen, Zink und Aluminium behandeln. Da die Aktivierung und die Phosphatierung in einem Arbeitsgang von statten gehen können, ist diese Art der Beschichtung besonders kostengünstig und flexibel. Die Beschichtung erfolgt bei Temperaturen zwischen 25 °C und 65 °C bei pH-Werten von 4 bis 6. Es bilden sich Schichten mit einem Gewicht von 0,2 bis 0,8 g/m².

Zinkphosphatierung

Die Zinkphosphatierung eignet sich für Teile aus Eisen, verzinktem Eisen und Aluminium. Die Schichten bilden einen noch höheren Korrosionsschutz als diejenigen, die durch die Eisenphosphatierung erzeugt werden. An der Schichtbildung sind Zink, Kalzium und zuweilen auch Eisen, Nickel oder Mangan beteiligt. Das Verfahren wird bei Temperaturen von 35 bis 80 °C und pH-Werten von 2,2 bis 3,2 durchgeführt. Die Zinkphosphatniederschläge erreichen Gewichte von 1,5 bis 30 g/m².

Manganphosphatierung

Für eine Beschichtung von Oberflächen aus Stahl ist die Phosphatierung mit Mangan geeignet. Dabei werden nichtmetallische Trenn- und Verschleißschichten erzeugt, die einen hervorragenden Einlaufschutz für Motoren und Getriebe bilden. Nach dem Manganphosphatieren werden die Teile in der Regel in ein Ölbad getaucht. Manganphosphatschichten werden bei Temperaturen zwischen 90 und 95 °C erzeugt. Der pH-Wert liegt dabei im Bereich von 2,2 bis 2,4. Es werden Schichtgewichte von 10 bis 25 g/m² erreicht.

ANWENDUNGSGEBIETE UND VORTEILE

Temporärer Korrosionsschutz für Stahl, der vor einer weiteren Bearbeitungen zeitlich begrenzt gelagert werden soll
Gute Haftvermittlung für anschließende Farbbeschichtung
Verbesserung der Gleiteigenschaften bei der Kaltumformung von Stahl
Elektrische Isolierung

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