• Fehler: Haftfestigkeitsverluste
  
• Substrat: verzinkter Stahl, Aluminiumguss
  
• Ursache: Konzentration des freien Fluorids
  
• Mögliche Lösung: Fluoridmessung angepasst an die Aluminiumbeschichtungsfrequenz
  

Auf dem verzinkten Substrat fielen verschiedene Bereiche mit „Defekten“ auf. Abbildung: DFO

Durch das Aufbringen von Konversionsschichten zur Vorbehandlung vor der Lackierung, werden metallische Werkstoffe wirksam vor Korrosion geschützt. Dort, wo die Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit sehr hoch sind, wird die Zinkphosphatierung als Konversionsschicht eingesetzt. Sie bildet eine dünne, fest haftende, geschlossene Schicht auf dem Substrat aus, die wasserunlöslich ist. Die Zinkphosphatierung verbessert zum einen die Haftfestigkeit der Beschichtung, gleichzeitig werden Korrosionsreaktionen an der Oberfläche gehemmt. Typische Anwendungsfelder sind die Automobilindustrie und die Landmaschinenindustrie.

Multisubstratfähige Zinkphosphatierung

Die Zinkphosphatierung ist multisubstratfähig, d.h. es können gleichzeitig Aluminium, verzinkter Stahl und Stahl vorbehandelt werden. In dem vorliegenden Fehlerbild wurden im Automobilzulieferbereich, Bauteile aus verzinktem Stahl und Aluminiumguss vorbehandelt. Die beschichteten Bauteile sind in den geforderten Korrosionsprüfungen nach PV 1210 (mit 30 Zyklen) wiederholt durchgefallen.

Die Haftfestigkeit auf den Bauteilen war dabei in Ordnung und die Kondenswasser- Konstantklima-Prüfung unauffällig. Zur Fehleranalyse wurden die vorbehandelten, unlackierten Bauteile per Rasterelektronenmikroskopie untersucht. Auf dem verzinkten Substrat war die Zinkphosphatierung prinzipiell gut ausgebildet; es fielen jedoch verschiedene Bereiche mit „Defekten“ auf, siehe Abbildung. Bei den Bauteilen aus Aluminiumguss war die Zinkphosphatierung sehr ungleichmäßig ausgebildet. Auf der Oberfläche befinden sich zwar einzelne Zinkphosphatkristalle, die Zinkphosphatschicht ist aber nicht geschlossen. Die haftfestigkeitsverbessernde und korrosionshemmende Wirkung der Zinkphosphatierung kann sich dadurch nicht richtig ausbilden.

Aluminium

Bei der Zinkphosphatierung von Aluminium ist zu beachten, dass durch das saure Phosphatierbad ein geringer Anteil des Aluminiums in Lösung geht. Dieses Aluminium wirkt als Badgift und verhindert die Schichtausbildung auf Aluminium. Auf anderen Substraten wird die Schichtbildung gestört und es entstehen Defekte. Das Aluminium, das sich in dem Zinkphosphatbad gelöst hat, kann durch freies Fluorid aus dem Bad ausgefällt werden. Hierdurch wird eine störungsfreie Ausbildung der Zinkphosphatschicht auf dem Aluminium und verzinktem Substrat möglich. Allerdings ist zu beachten, dass ein zu hoher Anteil an freiem Fluorid ebenfalls die Ausbildung der Zinkphosphatschicht stört, da der Beizangriff durch das Fluorid auf das Aluminium zu stark ist. So kann sich keine geschlossene Zinkphosphatschicht auf Aluminium ausbilden. Die Menge des freien Fluorids muss bei der Zinkphosphatierung von Multisubstraten an den Aluminiumanteil angepasst und in engen Grenzen gehalten werden. Um die Konzentration des Fluorids konstant zu halten, muss es separat und regelmäßig zu dosiert werden. In dem vorliegenden Fall wurden stark schwankende Anteile an Aluminium vorbehandelt. Die Badanalysen waren im Sollbereich. Zwar wurden leichte Schwankungen bei den Werten des Aluminiums und des freien Fluorids festgestellt, aber diese als nicht kritisch eingestuft. Bei der Überwachung der Badparameter ist jedoch zu beachten, zu welchem Zeitpunkt die Badproben genommen werden; vor, während oder nachdem Aluminium vorbehandelt wurde.

Ernst-Hermann Timmermann

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