Ein- und Zweikomponenten-Beizverfahren zur Aluminium-Vorbehandlung

Die Qualitätsanforderungen an lackiertes Aluminium für den Fassadenbereich sind sehr hoch. Sie werden mit Hilfe von Qualitätsrichtlinien international anerkannter Gütegemeinschaften wie der GSB oder Qualicoat gewährleistet. Dem Zusammenspiel der Metallvorbehandlung und der meist angewandten nachfolgenden Pulverlackierung kommt hier eine besondere Bedeutung zu.

 

Ein- oder Zweikomponentenverfahren

Das Hauptaugenmerk hinsichtlich technologischer Neuerungen im Bereich der Aluminium-Vorbehandlung lag in den letzten Jahren auf dem Ersatz von Chrom(VI)-haltigen Konversionsmittel durch so genannte chromfreie Verfahren auf Basis von Zirkonium oder Titan. In vielen in diesem Zusammenhang geführten Diskussionen wurde jedoch ausser Acht gelassen, dass das Konversionsbad nur ein Bestandteil eines komplexen Prozesses ist. Bei näherer Betrachtung der einzelnen Prozessstufen wird klar, welche Bedeutung den Reinigungs- und Beizschritten zukommt. Gerade der damit einhergehende, definierte Angriff des Aluminiumsubstrats ist für die Korrosionsbeständigkeit des lackierten Objekts entscheidend. Dabei gibt es zwei grundlegende Prozesstypen, mit denen die von der GSB oder Qualicoat empfohlenen beziehungsweise geforderten Beizabträge auf unterschiedliche Weise realisierbar sind:

Im ersten Fall wird das Aluminiummaterial in Prozess 1 (Bild 1) unter stark alkalischen Bedingungen gebeizt. Die so erzielten Beizabträge liegen typischerweise zwischen 1 und 1,5 g/m². Da sich die Oxide bestimmter Legierungsbestandteile des Aluminiums unter alkalischen Bedingungen nicht entfernen lassen, muss der an der Oberfläche zurückbleibende Beizbast mit Hilfe einer sauren Beize, der so genannten Dekapierung, abgetragen werden. Durch die Dekapierung werden weitere 0,5 bis 1 g/m² gelöst.

In der zweiten Prozessvariante wird auf die alkalische Beize verzichtet. Stattdessen verwendet man im Prozess 2 (Bild 2) einen sauren Beizreiniger, der in einer einzigen Verfahrensstufe den erforderlichen Beizabtrag von mehr als 1 g/m² bewerkstelligen muss. Die Vorteile dieses Konzepts liegen auf der Hand: Einerseits gibt es im gesamten Vorbehandlungsprozess keine Sprünge zwischen extrem alkalischen oder sauren pH-Werten, was meistens einen geringeren Verbrauch an Chemikalien zur Folge hat. Andererseits kann man gerade bei Anlagenneuplanungen auf Vorbehandlungszonen verzichten und somit das Investitionsvolumen reduzieren.

 

Arbeitssicherheit und Umweltverträglichkeit

Um jedoch von den Vorteilen eines einstufigen Beizreinigers profitieren zu können, muss sich jeder Anwender mit dem Umgang ätzender, fluoridhaltiger Stoffe auseinander setzen. Fluoridfreie Beizen sind unter den Aspekten Arbeitssicherheit und Umweltverträglichkeit nur theoretische Alternativen. Zwar kann man unter sauren Bedingungen in geringem Masse sowohl Aluminium als auch die Legierungselemente auflösen. Allerdings sind diese Beizabträge auf Knetlegierungen für das hohe Qualitätsniveau im Aussenarchitekturbereich nicht ausreichend, weder als Dekapierung noch als saurer Beizreiniger.

In diesem Zusammenhang sind drei wesentliche Parameter relevant, die den gewünschten Beizabtrag beeinflussen: Die Menge an dissoziierten, frei verfügbaren Fluorid-Ionen, die Badtemperatur und die Menge an durch den Beizprozess in der Badlösung verbleibenden Fremdionen, überwiegend Al, Si, Mg und Cu.

 

 

Prozesssicherheit mit Flusssäure

Entgegen teilweise anders lautender Aussagen, spielt die Art der Fluoridquelle, also Flusssäure (HF) oder komplex-gebundene Fluoride, zum Beispiel Silikofluoride, keine beeinflussende Rolle.

Auch ein geringerer Materialverschleiss durch den Einsatz von komplexen Fluoriden, zum Beispiel an Pumpen, Rohrleitungen und Vorbehandlungsbecken, kann durch Praxiserfahrungen nur bedingt bestätigt werden. Beim Einsatz von reiner Flusssäure ist eine automatische Dosiertechnik aus fluoridbeständigem Material obligatorisch. Bei der Zudosierung in das Beizbad ist eine Stelle mit hoher Durchmischung zu wählen. Sind diese Voraussetzungen erfüllt, lässt sich dieses aggressive Medium prozesssicher und materialschonend handhaben.

 

Zwei Grundkonzepte

So gesehen, bieten sich zwei Grundkonzepte an: Ein Einkomponentenprodukt (1k), bei dem das Säure-Fluorid-Verhältnis definiert eingestellt ist, oder ein Zweikomponentenprodukt (2k), bei dem der Säure- und Fluoridanteil anwendungsspezifisch dosiert werden kann. In Tabelle 1 sind die jeweiligen Vorteile einander gegenüber gestellt.

 

Michael Frank

Technologiemanager

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