{"id":903,"date":"2019-08-23T14:37:44","date_gmt":"2019-08-23T12:37:44","guid":{"rendered":"https:\/\/kluthe.com\/magazin\/?p=903"},"modified":"2019-08-23T14:45:24","modified_gmt":"2019-08-23T12:45:24","slug":"konversionsverfahren-im-ueberblick","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/kluthe.com\/magazin\/konversionsverfahren-im-ueberblick\/","title":{"rendered":"Konversionsverfahren im \u00dcberblick"},"content":{"rendered":"

Konversionsverfahren nutzen die Reaktionsfreudigkeit von Metallen f\u00fcr den Korrosionsschutz aus. Sich selbst \u00fcberlassen, zerst\u00f6ren Feuchtigkeit und Sauerstoff aus der Luft langsam die meisten metallischen Werkstoffe. Unter exakt definierten Bedingungen bilden sich durch die gleichen Reaktionsmechanismen dichte Schutzschichten. Auf diese Weise wehrt man sich gegen die Korrosion durch gezieltes Korrodieren.<\/strong><\/p>\n

Typen von Konversionsverfahren<\/h2>\n

Konversionsverfahren unterscheiden sich von Verfahren zum Lackieren<\/a> oder zur Erzeugung galvanischer \u00dcberz\u00fcge dadurch, dass das Grundmaterial an der Schichtbildung beteiligt ist. Einzelne Atome, genauer gesagt Ionen, werden aus der Oberfl\u00e4che herausgel\u00f6st und verbinden sich chemisch mit den Reaktionspartnern. F\u00fcr den Korrosionsschutz sind nur Schichten geeignet, die eine gleichm\u00e4\u00dfige und dichte Struktur haben. Wird eine solche Schicht lokal zerst\u00f6rt, tritt an dieser Stelle verst\u00e4rkt Korrosion auf.<\/p>\n

\"Metall-Beschichtung\"
\u00a9 alephcomo1 – stock.adobe.com<\/figcaption><\/figure>\n

Erzeugung von Oxidschichten<\/h2>\n

Die meisten unedlen Metalle bilden von selbst eine nat\u00fcrliche Oxidschicht an der Oberfl\u00e4che, die das darunterliegende Material vor weiteren Angriffen sch\u00fctzt. Dazu geh\u00f6ren Zink, Aluminium und Kupfer. Konversionsverfahren f\u00fcr diese Stoffe zielen darauf ab, die Schicht dichter und gleichm\u00e4\u00dfiger zu gestalten. Die eingesetzten Reagenzien bewirken eine chemische Reaktion zwischen Metallionen und Sauerstoff. Beispiele f\u00fcr diese Verfahren sind Br\u00fcnieren und Eloxieren.<\/p>\n

Erzeugung von schwerl\u00f6slichen komplexen Salzen<\/h2>\n

Die Rostschicht, die sich auf nat\u00fcrlichem Weg bei eisenhaltigen Werkstoffen wie Gusseisen und Stahl bildet, ist in der Regel locker und por\u00f6s. Deshalb frisst sich die Korrosion immer weiter in das Grundmaterial hinein. Um sie zu stoppen, werden Konversionsschichten erzeugt, die aus Ionen des Grundmaterials und der Behandlungsl\u00f6sung zusammengesetzt sind. Beispiele f\u00fcr diese Verfahren sind die Phosphatierung und die Chromatierung.<\/p>\n

\"Rostiger
\u00a9 Pascal Huot – stock.adobe.com<\/figcaption><\/figure>\n

Allgemeine Vorgehensweise<\/h2>\n

Reinigung und Entfettung<\/h3>\n

Die Oberfl\u00e4chenbehandlung beginnt stets mit der Reinigung der Werkstoffe. Verschmutzungen, Zunder, Fette und \u00d6le w\u00fcrden sich an den chemischen Reaktionen beteiligen oder diese lokal verhindern. Feste Verunreinigungen werden durch Strahlen oder Schleifen beseitigt. F\u00fcr die Aufl\u00f6sung von Fetten und \u00d6len kommen meist alkalische Reinigungsmittel<\/a> zum Einsatz. Die W\u00e4sche erfolgt durch Tauchverfahren in B\u00e4dern oder durch Abspritzen der Oberfl\u00e4chen.<\/p>\n

Sp\u00fclen<\/h3>\n

Um die nachfolgenden Prozessschritte st\u00f6rungsfrei durchzuf\u00fchren, m\u00fcssen die Reinigungsl\u00f6sungen vollst\u00e4ndig von den Oberfl\u00e4chen entfernt werden. Das geschieht in mehreren Stufen. Den Abschluss bildet das Sp\u00fclen mit vollentsalztem Wasser.<\/p>\n

Beizen<\/h3>\n

Beim Beizen werden die nat\u00fcrlichen Oxidschichten durch S\u00e4uren oder Laugen aufgel\u00f6st. Die Oberfl\u00e4chen sind danach metallisch rein, sodass eine gezielte Schichtbildung m\u00f6glich ist. Diese Vorbereitung der Oberfl\u00e4chen wird auch als Aktivierung bezeichnet. Die Metallionen werden in einen reaktionsfreudigen Zustand versetzt. Im Anschluss m\u00fcssen die Beizmittel gr\u00fcndlich entfernt werden. Bei Laugen ist dazu meist die Neutralisation mit einer S\u00e4ure erforderlich. Mehrstufige Sp\u00fclprozesse beseitigen die Reste der Behandlungsl\u00f6sung.<\/p>\n

Erzeugung der Konversionsschicht<\/h3>\n

In B\u00e4dern oder in Spritzkabinen laufen die chemischen Reaktionen ab, die zur Bildung der vorgesehenen Konversionsschicht f\u00fchren. Das Ergebnis h\u00e4ngt stark von den Bedingungen ab, unter denen die Stoffe miteinander reagieren. Entscheidend sind die Prozessparameter Temperatur, Konzentration und Verweilzeit. Die Konzentration der Einsatzstoffe bestimmt die Zusammensetzung der Konversionsschicht, die Temperatur wirkt sich auf die Reaktionsgeschwindigkeit aus und die Verweilzeit ist f\u00fcr die Schichtdicke verantwortlich. Bei der elektrolytischen Oxidation, die vorwiegend f\u00fcr die Erzeugung von Konversionsschichten auf Aluminium genutzt wird, ist zus\u00e4tzlich die optimale elektrische Stromst\u00e4rke einzuhalten.<\/p>\n

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

Die entstandenen Konversionsschichten bestehen aus stabilen Stoffen, die unter normalen Umgebungsbedingungen kein Bestreben zu irgendwelchen chemischen Reaktionen haben. Das dr\u00fcckt sich im Begriff Passivierung aus, unter dem die Konversionsverfahren zusammengefasst werden.<\/p>\n

Durch unvermeidliche Nebenreaktionen entstehen Abfallstoffe, die aus dem Prozess ausgeschleust werden m\u00fcssen. H\u00e4ufig sammelt sich am Boden der Kabinen oder Tauchbecken Schlamm an, der abgepumpt und entsorgt oder aufbereitet werden muss. Unternehmen wie Kluthe arbeiten intensiv an der Entwicklung von Konversionsverfahren, die wenig Abfallstoffe produzieren<\/a> und au\u00dferdem bei m\u00f6glichst niedrigen Temperaturen ablaufen. Dadurch werden die Prozesse nachhaltiger.<\/p>\n

Nachbehandlung<\/h3>\n

Ist die Schichtbildung abgeschlossen, werden die Teile gesp\u00fclt und getrocknet. Bei einigen Verfahren wird der Schutz gegen Korrosion durch das Aufbringen von \u00d6l, Fett oder Wachs weiter verbessert. In vielen F\u00e4llen dient die Konversionsschicht auch als Untergrund f\u00fcr eine nachfolgende Lackierung oder als Gleitschicht f\u00fcr Umformverfahren.<\/p>\n

\"Oberfl\u00e4chenbehandlung
\u00a9 jeson – stock.adobe.com<\/figcaption><\/figure>\n

Br\u00fcnieren<\/h4>\n

Beim Br\u00fcnieren werden unter Einwirkung von starken Salzschmelzen, S\u00e4uren oder Laugen d\u00fcnne Oxidschichten erzeugt. Die Schichtdicke betr\u00e4gt dabei nur etwa 1\u00b5m. Dadurch ver\u00e4ndern sich die Abmessungen der Teile nur geringf\u00fcgig, was bei Pr\u00e4zisionsteilen von Bedeutung ist. Da die Schichten verh\u00e4ltnism\u00e4\u00dfig por\u00f6s sind, erreicht man mit ihnen nur einen geringen Korrosionsschutz. \u00d6le und Fette dringen allerdings leicht in die Poren ein und wirken korrosionsmindernd.<\/p>\n

Die DIN 50 938 „Br\u00fcnieren von Bauteilen aus Eisenwerkstoffen“ beschreibt das Konversionsverfahren und die Qualit\u00e4tspr\u00fcfung der erzeugten Schichten.<\/p>\n

Eloxieren<\/h4>\n

Beim Eloxieren wird die Oxidschicht durch die Dissoziation von Wasser unter dem Einfluss einer elektrischen Spannung genutzt. Wasser zersetzt sich im elektrischen Feld. Der Sauerstoff verbindet sich mit den Aluminium Ionen zu Aluminiumoxid. Die Konversionsschicht ist por\u00f6s. Dadurch kann sie in das Grundmaterial hineinwachsen und eine Dicke von bis zu 30 \u00b5m erreichen.<\/p>\n

Unbehandelt sind Eloxalschichten sehr saugf\u00e4hig. Sie eigenen sich deshalb sehr gut zum F\u00e4rben und Bedrucken. Vor dem Einsatz als Baustoff erfolgt im Rahmen der Nachbehandlung eine Verdichtung der Poren.<\/p>\n

Phosphatierung<\/h4>\n

Phosphate sind Salze der Phosphors\u00e4ure. F\u00fcr die Oberfl\u00e4chenbehandlung von Eisenwerkstoffen wird in gro\u00dfem Umfang Zinkphosphat eingesetzt. Dar\u00fcber hinaus sind die Phosphatierung mit Mangan und die Bildung von Eisenphosphat gebr\u00e4uchlich. Die Schichten erreichen Dicken von \u00fcber zwei \u00b5m.<\/p>\n

Beim Einsatz von Titan oder Zirkonium lassen sich besonders d\u00fcnne Schichten von wenigen Nanometern erzeugen, die den gleichen Schutz gegen Korrosion bieten. Diese Prozesse werden als D\u00fcnnschichtverfahren<\/a> bezeichnet und geh\u00f6ren der Nanotechnologie an. Die D\u00fcnnschichtverfahren zeichnen sich durch niedrigen Chemikalienverbrauch, geringes Abfallaufkommen und gute Best\u00e4ndigkeit gegen Korrosion aus.<\/p>\n

Die Phosphatierung<\/a> bildet die Grundlage f\u00fcr Lacke. Sie erleichtert au\u00dferdem Umformprozesse. Soll sie als alleiniger Schutz vor Korrosion dienen, werden die Teile nach der Oberfl\u00e4chenbehandlung in der Regel einge\u00f6lt.<\/p>\n

\"Konversion
\u00a9 Josef – stock.adobe.com<\/figcaption><\/figure>\n

Chromatierung<\/h4>\n

Die Chromate sind Salze der Chroms\u00e4ure. Chromionen kommen als dreiwertige und sechswertige Variante vor. Die chemische Wertigkeit von Atomen und Ionen bestimmt, in welchem Verh\u00e4ltnis sich diese zu chemischen Verbindungen zusammenfinden. Daraus leiten sich die Bezeichnungen Chrom III und Chrom VI ab. Die Chrom VI Schichten leisten zwar einen besonders guten Schutz gegen Korrosion, werden aber wegen der starken Vergiftungsgefahr bei der Handhabung der sechswertigen Chroms\u00e4ure nur in Ausnahmef\u00e4llen eingesetzt. Daf\u00fcr werden Chrom VI freie Verfahren weiterentwickelt und verbessert.<\/p>\n

Die Chromatierung eignet sich vor allem f\u00fcr Aluminium- und Zinkwerkstoffe. H\u00e4ufig wird Sie nach dem Verzinken von Eisenwerkstoffen angewendet. Die Dicke von Chromatschichten liegt zwischen 0,01 und 1,25 \u00b5m.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Konversionsverfahren nutzen die Reaktionsfreudigkeit von Metallen f\u00fcr den Korrosionsschutz aus. Sich selbst \u00fcberlassen, zerst\u00f6ren Feuchtigkeit und Sauerstoff aus der Luft langsam die meisten metallischen Werkstoffe. Unter exakt definierten Bedingungen bilden sich durch die gleichen Reaktionsmechanismen dichte Schutzschichten. Auf diese Weise wehrt man sich gegen die Korrosion durch gezieltes Korrodieren. 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