Technologien Vorbehandeln-Entlacken
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Warum moderne Vorbehandlungen versagen können
Treten Haftfestigkeitsprobleme zwischen der Beschichtung und dem metallischen Substrat auf, liegt die Ursache häufig in der Vorbehandlung. Im vorliegenden Fall kam es bei bandverzinkten Blechen mit zirkoniumhaltiger Passivierung zu einer vollständigen Delamination der Pulverbeschichtung. Die Beschichtung ließ sich rückstandsfrei vom Substrat ablösen. Mit der Ursachenklärung wurde die DFO Service GmbH beauftragt.
Bei bandverzinkten Stahlblechen, die zirkoniumbasiert passiviert und anschließend mit einem zweischichtigen Pulverbeschichtungssystem versehen wurden, trat eine vollständige Ablösung der Beschichtung auf. Die Pulverlackschicht – bestehend aus Grundierung und Grobstrukturdecklack – ließ sich dabei vollständig und rückstandsfrei vom metallischen Substrat ablösen.
Obwohl der Vorbehandlungshersteller die Anwesenheit der Passivierung bestätigte, deuteten die Schadensbilder auf ein gravierendes Problem im Vorbehandlungsprozess hin.
Bruch innerhalb der Passivierungsschicht
Zur Ursachenanalyse untersuchte DFO Service die Unterseite der delaminierten Beschichtung – also die Fläche, die ursprünglich in Kontakt mit der Substratoberfläche stand. Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen zeigten eine homogene Oberfläche ohne Hinweise auf ein Versagen innerhalb der Pulverbeschichtung.
Die energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX) lieferte jedoch entscheidende Hinweise: Lokal wurden deutlich erhöhte Zirkoniumkonzentrationen auf der Beschichtungsunterseite nachgewiesen. Da zirkoniumbasierte Passivierungen üblicherweise Schichtdicken um etwa 100 nm aufweisen und die Informationstiefe der EDX-Analyse rund 3 µm beträgt, deuten Konzentrationen über etwa 0,1 Atomprozent bereits auf deutlich zu hohe Schichtdicken hin.
Die Messwerte lagen signifikant über diesem Bereich. Daraus schlossen die Experten, dass ein kohäsiver Bruch innerhalb der Passivierungsschicht vorlag. Die Die Haftfestigkeit zwischen Substrat und Passivierung sowie zwischen Passivierung und Pulverbeschichtung war grundsätzlich vorhanden – versagt hat die Passivierung selbst, die infolge überhöhter Schichtdicke spröde geworden war.
Prozessfenster bei Zirkonium-Systemen besonders kritisch
Zirkoniumhaltige Konversionsschichten gelten als umweltfreundliche Alternative zu chromhaltigen Vorbehandlungen. Sie kommen entweder als alleinige Vorbehandlung oder in Kombination mit Zinkphosphatierungen zum Einsatz und erzeugen keine Zinkphosphatschlämme.
Im Gegensatz zur Zinkphosphatierung kann die Schichtbildung jedoch unter ungünstigen Prozessbedingungen kontinuierlich weiterwachsen. Überhöhte Schichtdicken entstehen beispielsweise durch zu hohe Badkonzentrationen, erhöhte Badtemperaturen oder zu lange Behandlungszeiten.
Im untersuchten Fall wurde eine mögliche Verschleppung alkalischer Reinigerreste in das Aktivbad als Einflussfaktor identifiziert. Steigt dadurch der pH-Wert, wird häufig Passivierungsmittel nachdosiert, um den Wert zu korrigieren. Dies kann jedoch gleichzeitig zu einem unerwünschten Anstieg der Zirkoniumkonzentration führen.
Ein weiterer möglicher Faktor ist die sogenannte „Biologie“ im Aktivbad. Mikroorganismen aus dem VE-Wasser können Metallionen akkumulieren und beim Absterben wieder freisetzen, wodurch sich die Metallkonzentration zusätzlich erhöht. Maßnahmen zur Kontrolle reichen von UV-Anlagen über Biozide bis hin zu Ozonanlagen, die Mikroorganismen vollständig abbauen können.
Der Schadensfall zeigt, dass zirkoniumbasierte Passivierungen nur innerhalb eines relativ engen Prozessfensters stabil funktionieren. Neben klassischen Badparametern müssen daher auch Verschleppungen aus der Reinigung sowie biologische Einflüsse konsequent überwacht werden.
Mehr im Abo: Im ausführlichen Beitrag in Ausgabe 4/2026 erfahren Abonnenten von BESSER LACKIEREN außerdem:
- welche analytischen Methoden bei der Schadensanalyse eingesetzt wurden
- wie sich überhöhte Schichtdicken bei Zirkonium-Passivierungen vermeiden lassen
- welche Maßnahmen zur Kontrolle biologischer Einflüsse in Vorbehandlungsbädern geeignet sind.
Zum Netzwerken:
DFO – Deutsche Forschungsgesellschaft für Oberflächenbehandlung e. V. Neuss, Viviane von der Burg, Tel. +49 2131 40811-13, vonderburg@dfo-online.de, www.dfo-online.de
