{"id":1719,"date":"2020-02-14T09:59:34","date_gmt":"2020-02-14T08:59:34","guid":{"rendered":"https:\/\/kluthe.com\/magazin\/?p=1719"},"modified":"2025-07-04T15:24:53","modified_gmt":"2025-07-04T13:24:53","slug":"was-sind-konversionsschichten","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/kluthe.com\/magazin\/was-sind-konversionsschichten\/","title":{"rendered":"Was sind Konversionsschichten und wie entstehen diese?"},"content":{"rendered":"

Konversion bedeutet Umwandlung. Eine Konversionsschicht ist nach dieser Definition also nichts anderes als eine umgewandelte Schicht. Doch was wird umgewandelt und wie genau? Erfahren Sie mehr.<\/strong><\/p>\n

Was versteht man unter einer Konversionsschicht genau?<\/h2>\n

Als Konversionsschicht wird in der Oberfl\u00e4chentechnik eine sehr d\u00fcnne Schicht bezeichnet, die durch chemische oder elektrochemische Reaktion auf der Oberfl\u00e4che von Metallen erzeugt wird. Bei der Konversion reagieren entweder Metallionen aus der Oberfl\u00e4che mit der behandelnden L\u00f6sung oder es lagern sich anorganische Schichten auf der Metalloberfl\u00e4che ab. Diese sind fest mit dem darunter liegenden Metall verbunden. Die Ausbildung der Schicht ist ein wichtiger Schritt in der Oberfl\u00e4chenvorbehandlung<\/a>, denn diese sorgt f\u00fcr eine gute Lackhaftung und garantiert gleichzeitig einen guten Korrosionsschutz.<\/p>\n

\"KONVERSIONSVERFAHREN<\/a><\/p>\n

Typische Verfahren f\u00fcr die Bildung einer Korrosionsschicht sind die Eisenphosphatierung, die Zinkphosphatierung sowie die Trikationphosphatierung. Neuere Verfahren nutzen Titaniumfluoride oder Zirkoniumfluoride, die in Verbindung mit Spezialpolymeren f\u00fcr eine optimale Lackhaftung sorgen. Diese ersetzen die noch vor einigen Jahren eingesetzten Chrom(VI)-Vebindungen, welche heutzutage aufgrund ihrer Toxizit\u00e4t und des hohen Gef\u00e4hrdungspotenzials nicht mehr eingesetzt werden. Unbedenklich sind dagegen Konversionsverfahren, die Chrom(III)-Verbindungen einsetzen, da diese als unbedenklich eingestuft sind.<\/p>\n

Wie werden Konversionsschichten erzeugt?<\/h2>\n

Welches Verfahren zur Beschichtung ausgew\u00e4hlt wird, h\u00e4ngt vor allem davon ab, welches Metall beschichtet wird. Typische Metalle sind Stahl, Aluminium und Magnesium, deren Oberfl\u00e4chen vor einer Lackierung oder Pulverbeschichtung mit einer Konversionsschicht versehen werden. F\u00fcr deren Bildung stehen in der Oberfl\u00e4chentechnik verschiedenen Verfahren zur Verf\u00fcgung. Zu den wichtigsten geh\u00f6rt die Phosphatierung, die weiter in Eisen-, Zink- und Trikation-Phosphatierung unterschieden werden kann. Weitere Verfahren sind die Passivierung sowie anodische Oxidationsverfahren.<\/p>\n

\"Mann
\u00a9 Andrey – stock.adobe.com<\/figcaption><\/figure>\n

Die Alkali- oder Eisenphosphatierung<\/h2>\n

Die Alkali- oder Eisenphosphatierung<\/a> wird haupts\u00e4chlich f\u00fcr die Beschichtung von Eisen- oder Stahloberfl\u00e4chen eingesetzt, aber auch die Behandlung von Zink- oder Alumiumlegierungen ist mit dieser Methode m\u00f6glich. Die Konversionsschichten werden durch folgende, teilweise nebeneinander ablaufende Reaktionen gebildet. Das saure Phosphatiermedium l\u00f6st aus der Metalloberfl\u00e4che Eisenionen heraus. Diese reagieren wiederum mit den in L\u00f6sung befindlichen Alkaliphosphaten zu verschiedenen unl\u00f6slichen Eisenphosphaten, die sich auf der Metalloberfl\u00e4che niederschlagen. Dabei bildet sich ein amorphes Gemisch aus verschiedenen Eisenoxiden, Hydroxiden und Eisenphosphaten.<\/p>\n

Schichten, die durch Eisenphosphatierung entstehen, haben typischerweise eine Schichtdicke zwischen 0,15\u00b5m und 0,8\u00b5m. Der amorphe Aufbau f\u00fchrt dazu, dass die Oberfl\u00e4chen sehr unterschiedliche F\u00e4rbungen aufweisen, die von gelb \u00fcber blau-irisierend bis zu golden oder grau reichen. Die Eisenphosphatierung wird vor allem f\u00fcr lackierte Metalloberfl\u00e4chen eingesetzt, die sp\u00e4ter in Innenr\u00e4umen genutzt werden. F\u00fcr Oberfl\u00e4chen, die starken Witterungseinfl\u00fcssen oder Feuchtigkeit ausgesetzt sind, sind auf diese Weise erzeugte Schichten nicht geeignet. Da sich die Beschichtung der „eigenen“ Ionen aus der Metalloberfl\u00e4che bedient, wird diese Art der Schichtbildung auch als „arteigene“ Konversionsschicht bezeichnet.<\/p>\n

\"2
\u00a9 Suzi – stock.adobe.com<\/figcaption><\/figure>\n

Die Zinkphosphatierung \u2013 „artfremde“ Schichten sch\u00fctzen die Metalloberfl\u00e4che<\/h2>\n

Im Gegensatz zur Eisenphosphatierung bilden sich bei der Zinkphosphatierung<\/a> die Konversionsschichten durch Reaktion von Zink und anderen Metall-Ionen aus der L\u00f6sung mit dem Phosphatanionen \u2013 daher der Begriff der „artfremden“ Schicht. Die als Zinkphosphatierl\u00f6sung eingesetzte Mischung enth\u00e4lt haupts\u00e4chlich prim\u00e4res Zinkphosphat sowie Phosphors\u00e4ure und sogenannte Beschleuniger. Dabei handelt es sich beispielsweise um Chlorat, Nitrat oder Nitrit, um Hydroxylamin oder Nitroguanidin. Diese, auch bei der Eisenphosphatierung eingesetzten Verbindungen, verhindern die Blockierung der Metalloberfl\u00e4che durch Wasserstoffblasen, die w\u00e4hrend der chemischen Reaktionen gebildet werden k\u00f6nnen. Im Gegensatz zu den amorphen Konversionsschichten, die typisch f\u00fcr die Eisenphosphatierung sind, bilden sich bei der Zinkphosphatierung kristalline Schichten, vor allem aus terti\u00e4rem Zink- und Zinkeisen-Phosphat, auf der Metalloberfl\u00e4che aus. Deren Schichtdicke liegt zwischen 8\u00b5m und 20\u00b5m und damit um einiges h\u00f6her als bei einer Eisenphosphatierung. Dies hat beispielsweise eine bessere Korrosionsbest\u00e4ndigkeit zur Folge.<\/p>\n

Die Trikationenphosphatierung \u2013 weitere Kationen ersetzen Eisenionen f\u00fcr die Ausbildung einer Schutzschicht<\/h2>\n

Diese Methode der Phosphatierung wird vor allem f\u00fcr verzinkte Bleche eingesetzt, aus deren Oberfl\u00e4che keine Eisenionen herausgel\u00f6st werden k\u00f6nnen. Stattdessen werden der Phosphatierungsl\u00f6sung geeignete Kationen zugesetzt, wie Mangan, Calcium, Kupfer oder Magnesium. Diese bilden Schichten auf der Oberfl\u00e4che des Metalls und sch\u00fctzen damit vor Korrosion und bereiten f\u00fcr die anschlie\u00dfende Oberfl\u00e4chenbehandlung vor.<\/p>\n

\"Beschichtungsmaschine
\u00a9 Moreno Soppelsa – stock.adobe.com<\/figcaption><\/figure>\n

Passivierung \u2013 eine weitere M\u00f6glichkeit zur Ausbildung einer sch\u00fctzenden Konversionsschicht<\/h2>\n

Aluminium ist ein wichtiger Werkstoff, beispielsweise f\u00fcr die Luftfahrtindustrie. Eine M\u00f6glichkeit, dieses Metall vor Korrosion zu sch\u00fctzen, ist die Passivierung<\/a>. Dieses Verfahren zur Oberfl\u00e4chenvorbehandlung sollte nicht mit der sogenannten Gelb- oder Gr\u00fcnchromatierung verwechselt werden. Dies sind Verfahren, die giftige Chrom(VI)-Verbindungen eingesetzt haben und heutzutage nicht mehr genutzt werden. Bei der Passivierung reagiert Chrom(III) mit dem Aluminium und es bilden sich schwerl\u00f6sliche Chrom(III)oxide auf der Metalloberfl\u00e4che. Auch hier bilden sich somit Konversionsschichten, die das darunter liegende Metall vor Korrosion sch\u00fctzen und gleichzeitig f\u00fcr eine gute Lackhaftung sorgen. Nicht nur Aluminium, auch Zink oder Zinklegierungen k\u00f6nnen durch das Passivierungsverfahren gut gesch\u00fctzt werden.<\/p>\n

Anodische Oxidation \u2013 eine Alternative zur Passivierung<\/h2>\n

Aluminiumoxidschichten die als sch\u00fctzende Konversionsschichten dienen, k\u00f6nnen nicht nur auf chemischem, sondern auch auf elektrochemischem Weg erzeugt werden. Dabei wird das Metall, in diesem Fall Aluminium, in eine Elektrolytl\u00f6sung getaucht und als Anode geschaltet. W\u00e4hrend der Elektrolyse entsteht Sauerstoff. Dieser reagiert mit dem Aluminium unter Bildung von Aluminiumoxid, welches als d\u00fcnne Lage das darunter liegende Metall sch\u00fctzt. Die Schichtst\u00e4rke kann \u00fcber die Stromst\u00e4rke, Zeitdauer, die Temperatur sowie die S\u00e4urekonzentration der Elektrolytl\u00f6sung beeinflusst werden. In der Praxis hat sich eine Schichtst\u00e4rke zwischen 5\u00b5m und 8\u00b5m als gut geeignet erwiesen.<\/p>\n

\"F\u00f6rderanlage
\u00a9 Moreno Soppelsa – stock.adobe.com<\/figcaption><\/figure>\n

Was bringt die Zukunft?<\/h2>\n

Es wird immer wieder an neuen Verfahren geforscht. Diese nutzen anorganische Verbindungen, wie Titan- oder Zirkoniumverbindungen und organische Polymere. Titan bzw. Zirkonium bilden eine chemische Verbindung mit der Metalloberfl\u00e4che. Diese Konversionsschicht ist aber sehr viel d\u00fcnner als die konventionellen Varianten. Als zweite Komponente kommen organische Polymere dazu. Gemeinsam wird eine hybride Schicht aus organisch – anorganischen Bestandteilen geformt. Bei Aluminium wurde dieses System bereits ausgetestet. Die gebildete Schicht ist sehr d\u00fcnn und liegt im Nanometerbereich, zeigt aber trotzdem eine sehr gute Lackhaftung.<\/p>\n

\"Nahaufnahme
\u00a9 Poliuszko – stock.adobe.com<\/figcaption><\/figure>\n

Bevor ein Metall seinen letzten Schliff bekommt durch eine sch\u00f6ne Lackierung, muss es verschiedene Schritte durchlaufen. Ein wichtiger Prozess innerhalb der Oberfl\u00e4chenvorbehandlung ist die Bearbeitung der Metalloberfl\u00e4che. Die Konversionsschicht spielt dabei eine sehr wichtige Rolle – sowohl was die Lackhaftung als auch den Korrosionsschutz angeht. Durch die Abstimmung von Metall und Oberfl\u00e4chentechnik wird das beste Ergebnis erzielt \u2013 in Zukunft sicherlich mit neuen Anwendungen aus der chemischen Nanotechnologie.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Konversion bedeutet Umwandlung. Eine Konversionsschicht ist nach dieser Definition also nichts anderes als eine umgewandelte Schicht. Doch was wird umgewandelt und wie genau? Erfahren Sie mehr. Was versteht man unter einer Konversionsschicht genau? 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