Vorbehandeln

Nachdem eine saubere, benetzbare Oberfläche erzeugt wurde, dient die Vorbehandlung dazu, die reaktive, metallische Oberfläche vor Korrosion zu schützen. Sie soll zudem die Haftung für die nachfolgenden organischen Schichten sicherstellen und die Umformeigenschaften und die Beständigkeit der Lackschicht verbessern.

Der entscheidende Schritt in diesem Prozess ist die Konversion, bei der eine anorganische amorphe Schicht auf der Metallbandoberfläche erzeugt wird. Diese sogenannten Konversionsschichten sind mit weniger als einem Mikrometer sehr dünn und weisen ein Schichtgewicht von 0,05 bis 0,5 g/m² auf. Sie werden im Tauch-, Sprüh- oder No-rinse-Prozess aufgetragen.

In der Bandbeschichtung werden vier Konzepte verfolgt:

Chromatfrei Vorbehandeln

Die Restriktionen im Umwelt- und Gesundheitsschutz haben dazu geführt, dass chromfreie Vorbehandlungen entwickelt und eingeführt wurden. Diese zeigen die gleiche Effizienz und Qualität wie die chromhaltigen, so dass sie diese gleichwertig ersetzen können.

Die chromfreien Vorbehandlungen basieren auf wässrigen nicht giftigen Übergangsmetallkomplexen und speziellen wasserlöslichen Polymeren. Die in der Vorbehandlung entstehende Metalloxidschicht sorgt für Haftung und Korrosionsschutz. Sie wird dann durch eine Polymerschicht bedeckt, die die Fixierung der anorganischen Bestandteile bewirkt und zudem eine Barriereschicht bildet.

Neben den Verfahren auf der Basis der Übergangsmetallkomplexe wurden verschiedene Systeme entwickelt, die auf organischen Bausteinen, z.B. Silanen, beruhen, deren gute Haftungseigenschaften bekannt sind.

Alkalische Passivierung

Bei der alkalischen Passivierung wird eine sehr dünne Schicht komplexer Metalloxide auf der Oberfläche gebildet. Die Hauptkomponenten sind Natronlauge, Kobalt- und Eisenkomplexe und Komplexierungsmittel. Die Kobalt- und Eisenkomplexe bilden Kobalt/Eisen-Mischkristalle, die den Korrosionsschutz liefern.

Chromatierung

Bei der Chromatierung wird eine sehr dünne, aber sehr haltbare, flexible Chromatschicht erzielt. Das Verfahren ist preiswert, da der Verbrauch an Chromsäure gering ist und es im Tauch- oder Sprühverfahren zu handhaben ist.

Über viele Jahrzehnte hinweg war die Chromatierung das Verfahren der Wahl, wenn es um optimalen Korrosionsschutz und Haftung für verzinkte Oberflächen ging. Die Schutzwirkung lässt sich zum einen auf die „selbstheilende“ Funktion der Chrom(VI)-Verbindungen – sie wandern an der verletzten Stelle in die Poren des Substrats und verhindern eine Auflösung der Zinkoberfläche an dieser Stelle – und zum anderen auf die Sperrschicht zurückführen, die durch das Chromatieren entstanden ist.

Chromhaltige Lösungen verlieren heute jedoch zunehmend an Bedeutung, da die Chromate werden wegen ihrer kanzerogenen Eigenschaften durch gesetzliche Vorgaben aus vielen Prozessen eliminiert werden.

Eisen- und Zinkphosphatierung

Die Phosphatierung hat in Europa für die Bandbeschichtung nur noch für kaltgewalzten Stahl Bedeutung, jedoch nicht mehr für die veredelten Oberflächen. In den USA und Ostasien ist sie hingegen weiterhin verbreitet.

Bei der Eisenphosphatierung wird das Eisen in einer sauren Natriumhydrogenphosphatlösung an der Oberfläche unter Bildung von Wasserstoff in Eisendihydrogenphosphat überführt, das mit Sauerstoff zu unlöslichem Eisenphosphat reagiert.

Bei der Zinkphosphatierung besteht die Reaktionslösung aus Phosphorsäure, sauren Zinkphosphaten und speziellen Zusätzen. Bei dieser Konversion schlägt sich Zinkphosphat auf der Oberfläche nieder.

Die letzten drei angeführten Vorbehandlungen werden mit chromhaltigen Spüllösungen nachgespült. Sie sind geringer konzentriert als die Chromatierungslösungen. Mit diesem Schritt werden Korrosionsschutz und Haftung noch weiter verbessert. Stellen, die zuvor nur eine geringe Schicht erhalten haben, werden ausgeglichen, Poren und „Verletzungen“ abgedeckt. Nach dem Nachspülen muss die überschüssige Vorbehandlungslösung komplett entfernt werden, da Reste die Haftung nachfolgender Schichten beeinträchtigen, zu Blasenbildung führen oder die Beschichtungsreaktion behindern können.