Metallteile für das Pulverbeschichten vorbereiten

Das Wichtigste auf einen Blick

• Die Vorbereitung folgt vier Schritten: Entfetten, Phosphatieren, Trocknen, Maskieren.
• Alkalische Entfetter laufen bei 45 bis 60 °C, mit 2 bis 5 Prozent Konzentration und 3 bis 10 Minuten Einwirkzeit.
• Phosphatierschichten liegen üblich bei 1 bis 3 g/m², bei feuerverzinktem Stahl gilt DIN EN 13438.
• Restfeuchte aus Hohlräumen und Sacklöchern verursacht Krater und Haftungsverlust.
• Lohnbeschichter rechnen häufig mit rund 1,50 €/kg Bauteilgewicht netto.

Die vier Schritte

1. Entfetten: Öle, Emulsionen, Ziehfette und Handschweiß lösen.
2. Phosphatieren: Konversionsschicht aus Zink- oder Eisenphosphat erzeugen.
3. Trocknen: Restfeuchte austreiben, auch aus Hohlräumen und Sacklöchern.
4. Maskieren: Flächen abdecken, die maßhaltig oder leitfähig bleiben müssen.

Die Reihenfolge ist nicht beliebig. Zwischen Entfetten und Phosphatieren wird gespült, erst mit Brauchwasser, dann mit vollentsalztem Wasser. Wer nasse Teile nach dem Trocknen ohne Handschuhe anfasst, bringt Hautfette zurück und beginnt von vorn.

Vor dem Aufbau der Anlage steht die Gefährdungsbeurteilung der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung. Sie erfasst Staub, Lösemittel, Lärm und die Zündgefahr des Pulvers.

Entfetten: Badwerte und Prüfung

Alkalische Entfetter arbeiten im Tauchbad bei 45 bis 60 °C. Die Konzentration liegt bei 2 bis 5 Prozent, das entspricht etwa 20 bis 50 g/l. Die Einwirkzeit beträgt 3 bis 10 Minuten, bei stark verölten Teilen länger.

Der Test nach dem Spülen ist einfach: Wasser muss als geschlossener Film stehen bleiben. Reißt der Film auf, sitzen noch Ölreste auf dem Blech.

Das letzte Spülbad ist vollentsalztes Wasser. Bleibt die Leitfähigkeit über 30 µS/cm, trocknen Salze auf der Oberfläche und stören später die Haftung.

Dampfentfetten erreicht Bohrungen und enge Spalte, arbeitet aber mit Lösemittel. Nötig sind Absaugung, geschlossene Kreisläufe und eine dokumentierte Prüfung der Arbeitsmittel. Nach der Betriebssicherheitsverordnung sind solche Anlagen vor der ersten Inbetriebnahme und nach wesentlichen Änderungen zu prüfen.

Phosphatieren: Schichtdicke und Norm

Zinkphosphatierung läuft üblich bei 40 bis 55 °C über 2 bis 5 Minuten und erzeugt Schichtmassen von 1 bis 3 g/m². Eisenphosphatierung fällt dünner aus und wird meist im Spritzverfahren aufgebracht.

Bei feuerverzinkten Bauteilen greift DIN EN 13438. Die Norm regelt Anforderungen an Pulverbeschichtungen auf feuerverzinktem oder sherardisiertem Stahl, etwa Haftfestigkeit und Korrosionsschutz. Wie Normen aufgebaut sind und welche Verbindlichkeit sie haben, erklärt Alles über DIN-Normen.

Aluminium braucht eine andere Vorbehandlung. Üblich sind chromfreie Konversionsschichten auf Titan- oder Zirkonbasis, oft bei Raumtemperatur und 1 bis 3 Minuten Einwirkzeit.

Bäder altern. pH-Wert, Eisengehalt, Temperatur und Leitfähigkeit gehören täglich dokumentiert. Kippt der pH-Wert, fällt die Schicht fleckig aus, und die Haftung sinkt.

Trocknen: Temperatur und Hohlräume

Getrocknet wird im Umluftofen bei 80 bis 120 °C, bis das Bauteil mindestens 60 °C erreicht. Die Dauer richtet sich nach Masse, Wandstärke und Gehängebestückung, nicht nach einer festen Minutenangabe.

Kritisch sind Sacklöcher, Überlappungen und Schweißnähte. Dort steht Wasser, das erst im Einbrennofen verdampft und die Schicht aufwirft. Hohlräume deshalb nach dem Trocknen ausblasen oder in der Zeichnung als Maskierstelle kennzeichnen.

Pulvergeräte arbeiten elektrostatisch mit Hochspannung. Handpistolen und automatische Anlagen liefert unter anderem die J. Wagner GmbH aus Friedrichshafen; zur PEM-Serie gehört die Handpistole PEM-X1. Erdung, Absaugung und Pulverrückgewinnung gehören zur Vorbereitung.

Maskieren und Kosten

Maskiermaterial muss die Einbrenntemperatur überstehen. Üblich sind Silikonstopfen und Silikonkappen, Polyimid- oder PET-Bänder für 180 bis 200 °C sowie Schrauben für Gewinde. Silikon hält dauerhaft bis etwa 200 °C, gewöhnliches Abdeckband lässt sich nach dem Ofen nur mühsam abziehen.

Die Maskierung wird vor dem Entfetten geplant. Klebebänder überstehen Tauchbäder selten unbeschadet, Stopfen dagegen meist.

Lohnbeschichter rechnen häufig nach Bauteilgewicht ab. Beispielrechnung: Ein Stahlgestell wiegt 12 kg, bei 1,50 €/kg netto ergeben sich 18,00 € netto, mit 19 Prozent Umsatzsteuer 21,42 €. Rüstkosten, Maskieraufwand, Prüfkosten und Verpackung kommen hinzu, der Preis bleibt ein Richtwert.

Eine Linie aus Entfetten, Spülen und Phosphatieren senkt die Taktzeit, kostet aber Flexibilität bei kleinen Serien. Ob sich das rechnet, hängt von Losgröße, Teilespektrum, Ausschussrate und Teilegeometrie ab. Grenzen setzt das Bauteil: feine Gewinde vertragen keine dicke Schicht, große Teile passen nicht in jede Trocknung.

Häufige Fragen

Warum ist die Entfettung wichtiger als die Pulvermenge?

Fettrückstände stören die Haftung stärker als eine dünne Schicht. Ohne geschlossenen Wasserfilm hilft keine Anpassung der Pulverparameter.

Wie lange muss getrocknet werden?

Bis das Bauteil mindestens 60 °C erreicht. Bei 80 bis 120 °C Ofentemperatur dauert das je nach Wandstärke unterschiedlich lang.

Ist Phosphatieren bei allen Werkstoffen nötig?

Nein. Stahl und Zink profitieren, Aluminium bekommt chromfreie Konversionsschichten. Die Auswahl gehört in die Prozessspezifikation.

Woran erkennt man ein gekipptes Phosphatierbad?

An fleckiger Schicht, sinkender Schichtmasse und steigendem Eisengehalt. Dann hilft nur Teilwechsel oder Neuansatz.