{"id":1581,"date":"2020-01-08T13:49:04","date_gmt":"2020-01-08T12:49:04","guid":{"rendered":"https:\/\/kluthe.com\/magazin\/?p=1581"},"modified":"2025-10-28T08:56:26","modified_gmt":"2025-10-28T07:56:26","slug":"eisenphosphatierung","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/kluthe.com\/magazin\/eisenphosphatierung\/","title":{"rendered":"Was ist Eisenphosphatierung?"},"content":{"rendered":"

Der Eiffelturm ist das Symbol von Paris. Vor rund 130 Jahren wurde dieses Bauwerk aus Stahl p\u00fcnktlich zur Weltausstellung fertiggestellt und hat bis heute nichts von seiner Faszination eingeb\u00fc\u00dft. Mehr als 7 Millionen Besucher besichtigen den unter der \u00c4gide von Gustave Eiffel erbauten Stahlturm jedes Jahr. Der Eiffelturm besteht aus \u00fcber 18.000 Einzelteilen aus Metall und die Stahlkonstruktion wiegt um die 7300 Tonnen. Um diese vor den \u00e4rgsten Feinden \u2013 Witterung, Sauerstoff und Feuchtigkeit \u2013 zu sch\u00fctzen, werden allein alle sieben Jahre bis zu 60 Tonnen Farbe ben\u00f6tigt, die dem Turm nicht nur einen neuen Anstrich verleihen, sondern vor allem als Korrosionsschutz<\/a> dienen.<\/p>\n

Damit diese \u00e4u\u00dferste Schicht ihre Aufgabe erf\u00fcllen und den darunter liegenden Stahl wirkungsvoll sch\u00fctzen kann, ist eine gute Verbindung zwischen Metalloberfl\u00e4che, Zwischen- und Deckbeschichtung notwendig.<\/p>\n

Eine wirkungsvolle Oberfl\u00e4chenbehandlung spielt dabei eine, hier im wahrsten Sinne des Wortes, tragende Rolle. Die Phosphatierung und, im Fall von Eisen und Stahl, die Eisenphosphatierung<\/a> sind hier h\u00e4ufig die Mittel der Wahl.<\/p>\n

\"Eiffelturm
\u00a9 FotoDesignPP \u2013 stock.adobe.com<\/figcaption><\/figure>\n

Die h\u00e4ufigsten Metalle f\u00fcr die Konstruktion in der verarbeitenden Industrie<\/h2>\n

Schiff- oder Hochbau, die Automobil- oder Flugzeugindustrie – alle diese Industriezweige ben\u00f6tigen Stahl und Eisen in mehr oder weniger hohen Anteilen. Die beiden Varianten, die sich durch die Qualit\u00e4t unterscheiden, geh\u00f6ren zu den weltweit am meisten eingesetzten Metallen und Fachleute sch\u00e4tzen ihren Anteil auf 95% an allen verarbeiteten Metallen. Neben den Vorteilen, wie der hohen Stabilit\u00e4t, der guten Bearbeit- und Formbarkeit sowie der Recyclingf\u00e4higkeit, hat Eisen \u2013 und damit auch Stahl \u2013 einen entscheidenden Nachteil: es reagiert mit dem Sauerstoff aus der Luft zu Eisenoxid. Dieser Vorgang, umgangssprachlich als rosten bezeichnet, wird durch Witterungseinfl\u00fcsse, wie Feuchtigkeit oder Salze, noch unterst\u00fctzt.<\/p>\n

Die „National Association of Corrosion Engineers“ sch\u00e4tzt, dass sich die Kosten f\u00fcr Sch\u00e4den, die durch Korrosion entstehen, in einem hochtechnisierten Land auf 3-6% des Bruttosozialproduktes belaufen k\u00f6nnen. Daher wird schon von jeher viel in den Korrosionsschutz gesteckt, um Bauwerke und Konstruktionen \u00fcber die Jahre zu sch\u00fctzen.<\/p>\n

Die International Standardization Organisation (ISO) hat mit der ISO 12944 ein eigenes Regelwerk geschaffen, in dem Normen und technische Regeln f\u00fcr den Korrosionsschutz von Stahlkonstruktionen durch verschiedene Beschichtungssysteme niedergeschrieben sind. Eines der wichtigsten Verfahren in der Oberfl\u00e4chentechnik ist dabei die Eisenphosphatierung.<\/p>\n

\"Pulverbeschichtung
\u00a9 Aleksei \u2013 stock.adobe.com<\/figcaption><\/figure>\n

Eine umfassende Oberfl\u00e4chenbehandlung ist das A und O im Korrosionsschutz<\/h2>\n

Um ein Stahl- oder Eisenteil wirkungsvoll vor Korrosion zu sch\u00fctzen, braucht es eine Barriere, die Sauerstoff, Feuchtigkeit und Salze (bzw. Elektrolyte) m\u00f6glichst umfassend abh\u00e4lt. In den meisten F\u00e4llen w\u00e4hlt man daf\u00fcr eine Lackierung. Dabei ist es essenziell, dass diese gut auf dem Metall haftet und eine langanhaltende Verbindung zwischen Lack und Metall hergestellt wird. Damit Lack gut haften kann, m\u00fcssen zwei Voraussetzungen erf\u00fcllt sein:<\/p>\n

(1) die Metalloberfl\u00e4che muss absolut und einwandfrei sauber sein<\/p>\n

(2) die Metalloberfl\u00e4che muss entsprechend vorbehandelt sein. Ein in der Oberfl\u00e4chentechnik h\u00e4ufig genutztes Vorbehandlungsverfahren ist die Phosphatierung.<\/p>\n

Die Phosphatierung ist ein chemisches Verfahren zur Oberfl\u00e4chenbehandlung<\/h2>\n

Bei der Phosphatierung reagiert die Metalloberfl\u00e4che mit einer w\u00e4ssrigen L\u00f6sung aus Alkaliphosphaten sowie freier Phosphors\u00e4ure. Dabei wird in der Oberfl\u00e4chentechnik zwischen zwei Verfahren unterschieden: dem nicht-schichtbildenden und dem schichtbildenden Verfahren. Bei beiden Methoden, die auch als Konversionsverfahren<\/a> bezeichnet werden, bilden sich Schichten aus. Sie unterscheiden sich nur in der chemischen Zusammensetzung.<\/p>\n

Das nicht-schichtbildende Verfahren: die Eisenphosphatierung<\/h3>\n

Bei der Eisenphosphatierung laufen verschiedene Reaktionen an der Oberfl\u00e4che gleichzeitig ab.<\/p>\n

\n

Das Werkst\u00fcck wird in eine Phosphatierl\u00f6sung gegeben, die aus freier Phosphors\u00e4ure und sauren Alkaliphosphaten, beispielsweise Natriumhydrogenphosphat, besteht.<\/p>\n<\/blockquote>\n

Der pH-Wert der L\u00f6sung liegt im sauren Bereich zwischen 3,5 und 6. Im ersten Schritt, der Beizreaktion, wird die Metalloberfl\u00e4che angegriffen und Eisenionen gehen unter gleichzeitiger Wasserstoffentwicklung in L\u00f6sung. Im zweiten Schritt reagieren die zweiwertigen Eisenionen mit den in der L\u00f6sung vorhandenen Hydrogenphosphaten zu schwerl\u00f6slichen Eisen(III)phosphaten sowie, in kleineren Anteilen, auch zu Eisen(II)phosphaten sowie zu Eisenoxiden. Diese Schritte laufen nicht nur nacheinander, sondern auch parallel nebeneinander ab.<\/p>\n

Auf der Oberfl\u00e4che der Eisenmetalle bildet sich ein amorphes Gemisch aus Eisenphosphaten, Eisenoxiden und Eisenhydroxiden. Es k\u00f6nnen Schichtdicken zwischen 0,15 Mikrometern und bis zu 8 Mikrometern erreicht werden. Vor allem sind die Schichten aber ein guter Untergrund f\u00fcr nachfolgende Beschichtungen, da eine amorphe, mikropor\u00f6se beziehungsweise auch mikrokapillare Struktur gebildet wird. Diese vereinfacht die Verankerung nachfolgender Schichten, beispielsweise durch eine Lackierung.<\/p>\n

In der Phosphatierl\u00f6sung befinden sich zus\u00e4tzlich Oxidationsmittel, wie Bromate, Chlorate, Nitrate oder Molybdate. Diese reagieren mit dem bei der Beizreaktion freiwerdenden Wasserstoff und oxidieren diesen zu Wasser, um dadurch eine Blockade der Metalloberfl\u00e4che durch Wasserstoffbl\u00e4schen zu verhindern. Alternativ k\u00f6nnen auch organische Verbindungen, wie m-Nitrobenzolsulfonat oder Nitroguanidin als Oxidationsmittel eingesetzt werden.<\/p>\n

\"eisenphosphatierung-konversionsverfahren-oberflaechenvorbehandlung\"<\/a><\/p>\n

Das schichtbildende Verfahren \u2013 die Phosphatierung<\/h3>\n

Der Unterschied der schichtbildenden Verfahren zur Eisenphosphatierung besteht darin, dass sich auf der Oberfl\u00e4che kein Eisenphosphat, sondern Zinkphosphate oder gemischte Zink-Eisen- und Zink-Manganphosphate bilden. Die Phosphatierl\u00f6sungen enthalten die entsprechenden Kationen, die sich als Phosphatverbindungen auf der Eisenoberfl\u00e4che ablagern. Auch diese Oberfl\u00e4chentechnik baut auf zwei Schritte \u2013 der Beizreaktion und der anschlie\u00dfenden Schichtbildung \u2013 auf. Wie bei der Eisenphosphatierung werden Oxidationsmittel zugesetzt, die mit dem bei der Beizreaktion freigesetzten Wasserstoff reagieren. Beim schichtbildenden Verfahren werden etwas dickere Schichten als bei der reinen Eisenphosphatierung gebildet und die Schutzwirkung wird daher als etwas h\u00f6her eingestuft.<\/p>\n

Eisenphosphatierung in der Praxis<\/h2>\n

Die Phosphatierung erfolgt normalerweise in mehreren Schritten und damit auch abgetrennt in verschiedenen B\u00e4dern. Die Spritztechnik ist dabei dem Tauchverfahren vorzuziehen, da eine viel bessere Reinigungswirkung erreicht wird. Die Beizreaktion, die als Reinigungsschritt zur Entfernung von unerw\u00fcnschten Oxiden \u00fcblicherweise separat erfolgt, kann bei der Eisenphosphatierung im gleichen Bad wie die Phosphatierung erfolgen. Dieser kombinierte Schritt dauert im Schnitt ein bis zwei Minuten im Spritzverfahren, im Tauchverfahren circa drei bis f\u00fcnf Minuten.<\/p>\n

Diese Zeiten reichen im Schnitt aus, um eine ausreichend dicke Konversionsschicht zu erreichen. Die Badtemperaturen liegen bei 40\u00b0C – 60\u00b0C. Anschlie\u00dfend werden die Teile gesp\u00fclt, zun\u00e4chst in einem Becken mit unbeheiztem Brauchwasser und anschlie\u00dfend in einem Bad mit vollentsalztem Wasser. Dadurch werden die noch auf der Oberfl\u00e4che vorhandenen Reste und l\u00f6slichen Salze sehr gut entfernt.<\/p>\n

\"konversionsverfahren-oberflaechenvorbehandlung\"<\/a><\/p>\n

Vorteile einer Eisenphosphatierung gegen\u00fcber anderen Verfahren der Oberfl\u00e4chentechnik<\/h2>\n

Gegen\u00fcber anderen Oberfl\u00e4chenbehandlungen<\/a> hat die Eisenphosphatierung einige Vorteile. Die Eisenphosphatierung erh\u00f6ht beispielsweise die Elastizit\u00e4t des Materials und die Gleiteigenschaften der Metalloberfl\u00e4che. Das kann f\u00fcr nachfolgende Prozesse, wie der Kaltumformung von Stahl oder bei der Montage, vorteilhaft sein. Au\u00dferdem bietet allein die Bildung der Konversionsschicht, zumindest kurzfristig, einen meistens ausreichenden Korrosionsschutz. Werden die Werkst\u00fccke sp\u00e4ter nur in Innenr\u00e4umen genutzt und keinen extremen Bedingungen ausgesetzt, kann dieser Schutz sogar schon gen\u00fcgen.<\/p>\n

In allen anderen F\u00e4llen reicht er zumindest bis zum n\u00e4chsten Prozessschritt aus und durch Wachsen oder Ein\u00f6len kann der Schutz weiter verbessert werden. Schlie\u00dflich haben alle Werkst\u00fccke mit einer Metall-Phosphatschicht einen hohen elektrischen Widerstand. Dadurch k\u00f6nnen zum Beispiel Elektrobleche gegeneinander isoliert werden.<\/p>\n

Dies gilt allerdings f\u00fcr jede Phosphatierung und ist nicht allein auf das Verfahren der Eisenphosphatierung begrenzt. Letzteres hat allerdings den Vorteil, dass es sich um ein relativ kosteng\u00fcnstiges Verfahren in der Oberfl\u00e4chentechnik handelt und damit weit verbreitet ist.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Der Eiffelturm ist das Symbol von Paris. Vor rund 130 Jahren wurde dieses Bauwerk aus Stahl p\u00fcnktlich zur Weltausstellung fertiggestellt und hat bis heute nichts von seiner Faszination eingeb\u00fc\u00dft. Mehr als 7 Millionen Besucher besichtigen den unter der \u00c4gide von Gustave Eiffel erbauten Stahlturm jedes Jahr. 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