Umwandlungsschichten

Umwandlungsschichten sind dünne Schichten, die auf Metalloberflächen durch chemische oder elektrochemische Reaktionen des Substrats mit einer Lösung oder einem Elektrolyt entstehen. Sie wandeln das Oberflächenmaterial chemisch um und bilden eine integrierte, meist reaktive oder schützende Schicht, die sich durch das Ausgangsmaterial und die Behandlungsbedingungen unterscheidet. Im Gegensatz zu aufgetragenen Lacken oder Metallbeschichtungen entstehen Umwandlungsschichten überwiegend durch Umwandlung statt durch Deposition.

Die Bildung erfolgt durch Reaktionen des Metalls mit Lösungskomponenten wie Anionen, Kationen oder Säuren, oft begleitet von Wärme oder elektrischer Spannung. Übliche Beispiele sind Chromatier-, Phosphat- und Oxidationsschichten sowie anodische Oxidationen, die besonders bei Aluminium, Magnesium, Zink und Stahl eingesetzt werden. Chromatierte Umwandlungsschichten erhalten häufig eine farbige oder schimmernde Oberfläche und dienen zusätzlich als Pigment- oder Öko-Stoffquelle, während phosphatierte Schichten die Haftung von Lacken verbessern. Umweltfreundlichere Alternativen umfassen trivalente Chromverbindungen, Cerium- oder Zirkonium-basierte Umwandlungsschichten.

Eigenschaften und Anwendungen umfassen verbesserten Korrosionsschutz, bessere Haftung und Benetzbarkeit von nachfolgenden Beschichtungen, sowie Optimierung der Oberflächenrauheit für Klebe- oder Lackprozesse. Typische Dicken liegen im Bereich von einigen Nanometern bis wenigen Mikrometern. Einsatzgebiete finden sich in der Automobil- und Luftfahrtindustrie, im Maschinenbau, der Elektronik und im Bauwesen, wo Umwandlungsschichten als Vorbehandlung vor Lackierungen oder als eigentliche Schutzschicht dienen.

Zu den Herausforderungen gehören regulatorische Vorgaben, insbesondere der Einsatz von Chromverbindungen. Umweltfreundliche Alternativen und Recherchen zu langzeitbeständigen, schadstoffarmen Umwandlungsschichten gewinnen an Bedeutung.