Pulverbeschichtung von Aluminium: Vorbehandlung und Prozess

Aluminium gehört zu den am häufigsten pulverbeschichteten Metallen, von Fensterprofilen und Fassadenpaneelen bis zu Felgen, Gehäusen und Maschinenschutzabdeckungen. Es rostet nicht wie Stahl, daher liegt die Annahme nahe, es brauche wenig Vorbereitung. In der Praxis ist das Gegenteil der Fall: Die meisten Haftungs- und Korrosionsschäden an pulverbeschichtetem Aluminium gehen auf die Vorbehandlung zurück, nicht auf das Pulver.

Dieser Artikel erklärt, warum Aluminium eine Vorbehandlung braucht, führt Schritt für Schritt durch den industriellen Prozess, vergleicht die Optionen für Konversionsschichten, zeigt, wann mechanische Vorbereitung angebracht ist und welche Werkzeuge die Oberfläche nicht kontaminieren, und listet die Fehler auf, auf die Sie achten sollten.

Warum braucht Aluminium vor dem Pulverbeschichten eine Vorbehandlung?

Drei Eigenschaften von Aluminium machen die Vorbehandlung unverzichtbar:

• Eine natürliche Oxidschicht. Aluminium bildet innerhalb kürzester Zeit an der Luft einen dünnen Oxidfilm. Älteres oder verwittertes Oxid ist ungleichmäßig, schlecht benetzbar und nur schwach mit dem darunterliegenden Metall verbunden. Eine darauf aufgebrachte Beschichtung haftet am Oxid, nicht am Aluminium, daher wird das Oxid entfernt und durch eine kontrollierte Konversionsschicht ersetzt.
• Verunreinigungen der Oberfläche. Strangpressschmierstoffe, Kühlschmierstoffe, Ziehmittel, Fingerabdrücke und Werkstattstaub beeinträchtigen allesamt die Haftung. Branchenleitfäden betrachten eine saubere, ölfreie Oberfläche als erste Voraussetzung für eine gute Lackhaftung.
• Filiformkorrosion. Bei beschichtetem Aluminium kann Korrosion in fadenförmigen Ausläufern von Schnittkanten, Kratzern oder Befestigungselementen aus unter den Film kriechen, vor allem in Küsten- und feuchten Umgebungen. Eine solide Vorbehandlung ist der wichtigste Schutz dagegen.

Die allgemeinen Grundsätze, die für jedes Metall gelten, finden Sie unter Metall für das Lackieren vorbereiten.

Der Vorbehandlungsprozess für Aluminium, Schritt für Schritt

Industrielle Anlagen für Architektur- und allgemeines Aluminium folgen derselben Grundabfolge, ob im Spritztunnel oder in Tauchbecken. Architekturanwendungen werden in Europa üblicherweise nach den Qualicoat-Spezifikationen für Flüssig- und Pulverbeschichtungen auf Aluminium ausgeführt; in Nordamerika spielen die Leistungsspezifikationen der AAMA eine ähnliche Rolle.

1. Prüfen und entfetten

Entfernen Sie Öle, Fette und Schmutz mit einem für Aluminium geeigneten alkalischen oder neutralen Reiniger. Insbesondere Aluminiumguss reagiert empfindlich auf stark alkalische oder saure Chemie, daher kommt es auf die Wahl des Reinigers an. Prüfen Sie auf Wasserbruchfreiheit: Nach dem Spülen hält eine saubere Oberfläche einen durchgehenden Wasserfilm, statt dass das Wasser abperlt.

2. Beizen oder desoxidieren

Eine alkalische oder saure Beize bzw. ein Desoxidationsmittel entfernt das natürliche Oxid und eine kontrollierte Menge Oberflächenmetall samt eingelagerter Verunreinigungen. So entsteht eine gleichmäßige, reaktive Oberfläche für die Konversionsschicht. Zu starkes Beizen verschwendet Metall und kann Beizbelag hinterlassen; zu schwaches Beizen lässt Oxid zurück.

3. Gründlich spülen

Spülen Sie zwischen den Stufen und schließen Sie mit hochwertigem vollentsalztem oder Umkehrosmose-Wasser ab. Auf der Oberfläche verbliebene Hartwassersalze schwächen die Konversionsschicht und können später Blasen verursachen.

4. Konversionsschicht aufbringen

Die Konversionsschicht verbindet sich chemisch mit dem frisch gebildeten Oxid und sorgt sowohl für Haftung als auch für Korrosionsbeständigkeit. Die Optionen werden im nächsten Abschnitt verglichen.

5. Trocknen und bei Gussteilen vorbrennen

Trocknen Sie die Teile vor dem Pulverauftrag vollständig. Poröse Gussteile können Luft und Feuchtigkeit einschließen, die beim Aushärten entweichen und Nadelstiche im Film hinterlassen (Ausgasen); ein Vorbrennen oberhalb der Einbrenntemperatur vor dem Pulvern oder ein ausgasungstolerantes Pulver mindert das Problem.

Welche Konversionsschicht sollten Sie auf Aluminium verwenden?

Chromtrioxid sowie mehrere Dichromate und Chromate wurden durch die Verordnung (EU) Nr. 348/2013 der Kommission in das Verzeichnis der zulassungspflichtigen Stoffe nach Anhang XIV der REACH-Verordnung aufgenommen – ein wesentlicher Grund, warum europäische Anlagen auf chromfreie Verfahren und Voranodisation umgestellt haben. Wenn Sie alte chromatierte oder mit Chromatgrundierung versehene Teile entschichten oder nacharbeiten, nehmen Sie den Staub ernst; siehe sichere Entfernung von Chrom-6-Beschichtungen.

Wann wird Aluminium mechanisch vorbereitet?

Für Fertigungslinien ist die chemische Vorbehandlung der Standard. Mechanische Vorbereitung hat ihren Platz, wenn:

• Teile zu groß oder bereits montiert sind, um eine Vorbehandlungsanlage zu durchlaufen, etwa Fassadenelemente, Beschilderung oder Fahrzeugkarosserien;
• starke Korrosion, Altbeschichtungen oder Dichtstoffe vor der Neubeschichtung entfernt werden müssen;
• die Beschichtungsspezifikation eine aufgeraute Oberfläche für ein dickeres Beschichtungssystem verlangt;
• örtliche Reparaturen an beschichteten Teilen nötig sind.

Zwei Regeln gelten. Erstens: Verwenden Sie auf Aluminium niemals Medien oder Werkzeuge aus Kohlenstoffstahl, denn eingelagerte Eisenpartikel verursachen Verfärbungen und galvanische Korrosion unter der Beschichtung. Zweitens: Mechanische Vorbereitung ersetzt nicht die Konversionsschicht, wo eine vorgeschrieben ist; sie bereitet die Oberfläche dafür vor oder für eine Grundierung, die für die direkte Applikation auf Aluminium freigegeben ist.

Strahlen mit sauberem nichtmetallischem Strahlmittel oder Korund ist in Werkstätten üblich. Vor Ort oder wo Strahlen unerwünscht ist, können handgeführte rotierende Werkzeuge die Aufgabe ohne loses Strahlmittel übernehmen:

• Der Bristle Blaster® mit Edelstahlbändern und der passenden Beschleunigerleiste aus Edelstahl wird zur Vorbereitung von Nichteisenmetallen wie Aluminium und Edelstahl eingesetzt. MontiPower verwendet hier gezielt Edelstahlbänder, um eine Kontamination der Oberfläche und die daraus folgende Kontaktkorrosion zu verhindern. Das Werkzeug entfernt Korrosion und Beschichtungen und hinterlässt in einem Arbeitsgang eine profilierte Oberfläche. Siehe das Sortiment der Bristle Blaster® Bänder.
• Das MBX®-System mit blauen Edelstahlbändern entfernt Lack, Dichtstoff und Korrosion von dünnen Aluminiumblechen ohne Hitze und ohne Verzug. Es wird an Fahrzeugkarosserien und, wie auf unserer Luft- und Raumfahrtseite beschrieben, an Flugzeugaluminium eingesetzt.

Blasen oder saugen Sie nach der mechanischen Vorbereitung den Staub ab, vermeiden Sie das Berühren der Oberfläche und bringen Sie die Konversionsschicht oder Grundierung ohne Verzögerung auf: Frisch freigelegtes Aluminium beginnt sofort wieder zu oxidieren. Wenn Sie eine bestimmte Rauheit benötigen, messen Sie sie, statt sie vorauszusetzen; siehe Rauheitsprofil.

Der Pulverbeschichtungsprozess auf Aluminium

1. Abdecken. Schützen Sie Gewinde, Kontaktflächen und Bereiche, die leitfähig bleiben müssen, mit hochtemperaturbeständigem Klebeband und Stopfen.
2. Auftrag. Das Pulver wird mit einer elektrostatischen Pistole gesprüht, sodass die geladenen Partikel vom geerdeten Teil angezogen werden. Eine gute Erdung über saubere Haken ist für einen gleichmäßigen Schichtaufbau unerlässlich.
3. Aushärten. Die Teile werden im Ofen nach der im Pulverdatenblatt angegebenen Zeit und Objekttemperatur ausgehärtet. Dünne Aluminiumquerschnitte erwärmen sich schnell, dicke Querschnitte und Gussteile langsamer, daher entscheidet die Objekttemperatur und nicht die Lufttemperatur darüber, ob das Pulver ausgehärtet ist.
4. Abkühlen und Prüfen. Prüfen Sie nach dem Abkühlen Aussehen, Schichtdicke, Haftung (zum Beispiel mit der Gitterschnittprüfung) und Aushärtung (zum Beispiel mit dem Lösemittel-Wischtest), wie in der Spezifikation gefordert.

Häufige Fehler und ihre Ursachen

Reparatur und Neubeschichtung von pulverbeschichtetem Aluminium

Beschädigte Pulverbeschichtungen an montiertem Aluminium – Fassaden, Beschilderung, Fahrzeuge – können in der Regel nicht erneut durch eine Vorbehandlungsanlage laufen. Der Reparaturweg besteht darin, die beschädigte Beschichtung und etwaige Korrosion örtlich zu entfernen, die Ränder in die intakte Beschichtung auslaufen zu lassen, den Bereich zu reinigen und ein vom Beschichtungshersteller freigegebenes Reparatursystem aufzubringen, oft ein Flüssiglack statt Pulver. Strahlmittelfreie Werkzeuge mit Edelstahlbändern machen dies vor Ort ohne Strahleinhausung praktikabel, doch die abgetragene Beschichtung wird dennoch zu Staub, verwenden Sie daher eine der Beschichtung angemessene Absaugung und Atemschutz.

Wenn vor der Neubeschichtung Aufkleber oder Folien entfernt werden müssen, entfernt der Vinyl Zapper® Folien und Kleberrückstände von lackiertem und blankem Aluminium, ohne die darunterliegende Oberfläche zu beschädigen.

Häufig gestellte Fragen

Kann man Aluminium ohne Vorbehandlung pulverbeschichten?

Das Pulver haftet zunächst, doch Haftung und Korrosionsbeständigkeit sind schlecht. Die natürliche Oxidschicht und etwaige Verunreinigungen liegen zwischen Beschichtung und Metall, und Schäden wie Abplatzungen und Filiformkorrosion sind die Folge. Mindestens sollte Aluminium entfettet, desoxidiert und mit einer Konversionsschicht oder einer freigegebenen Grundierung versehen werden.

Ist Sandstrahlen von Aluminium vor dem Pulverbeschichten sinnvoll?

Strahlen mit sauberem nichtmetallischem Strahlmittel oder Korund kann die Oberfläche aufrauen und Altbeschichtungen entfernen. Verwenden Sie niemals Stahlkies oder Strahlmittel, das zuvor auf Stahl eingesetzt wurde, da sich sonst Eisen einlagert. Strahlen ersetzt keine vorgeschriebene Konversionsschicht, und das Teil sollte bald danach beschichtet werden, da frisches Aluminium schnell wieder oxidiert.

Welche Konversionsschicht ist für Aluminium am besten?

Das hängt von Spezifikation und Beanspruchung ab. Chromfreie Zirkonium- oder Titanbehandlungen sind inzwischen weit verbreitet und vermeiden sechswertiges Chrom. Voranodisation wird für anspruchsvolle Küstenbedingungen gewählt. Dreiwertiges Chrom ist ein gängiger Ersatz für die traditionelle Gelbchromatierung. Halten Sie sich an die Beschichtungs- und Systemspezifikation, etwa Qualicoat oder AAMA.

Kann ich einen Bristle Blaster® auf Aluminium verwenden?

Ja, mit Edelstahlbändern und der passenden Beschleunigerleiste aus Edelstahl, die MontiPower für Nichteisenmetalle wie Aluminium und Edelstahl vorschreibt. Sie verhindern eine Eisenkontamination der Oberfläche. Standardbänder aus Kohlenstoffstahl sollten auf Aluminium nicht verwendet werden.