KTL Beschichtung – Kathodische Tauchlackierung

Eine KTL Beschichtung entsteht durch die kathodische Tauchlackierung, die eine von zwei Varianten der elektrophoretischen Abscheidung (EPD) darstellt. Die andere funktioniert anodisch. Bei beiden Verfahren der Tauchgrundierung erfolgt die Abscheidung kolloidaler Partikel durch ein elektrisches Feld auf einer Elektrode, die je nach Verfahren die Anode oder Kathode sein kann. Ein anderer Name für KTL ist „Kataphorese“.

Einsatzbereiche der kathodischen Tauchlackierung

Die elektrochemische Beschichtung in einem Tauchbad eignet sich gut, wenn Bauteile mit komplizierten Strukturen in großer Stückzahl lackiert werden müssen. Der klassische Einsatzbereich ist der Automobilbau, bei dem es um den Korrosionsschutz für die Fahrzeugkarosserien geht. Diese weisen bekanntermaßen komplexe Strukturen auf, gleichzeitig findet eine Massenproduktion statt – das typische Szenario für KTL-Anwendungen. Die Teile werden dadurch glatt und glänzend, umformbar sowie stoß- und kratzfest. Sie erhalten außerdem den nötigen Schutz vor Korrosion.

Kathodische Tauchgrundierung: Zielrichtung

Die kathodische Tauchlackierung erzeugt eine hervorragende Optik und gleichzeitig erstklassige technische Eigenschaften. Mithilfe der kathodischen Tauchgrundierung erhalten beispielsweise Karrosserieteile einen Rundumschutz auch an schwer zugänglichen Stellen und scharfen Kanten sowie in Hohlräumen. Die KTL Tauchlackierung ermöglicht zudem eine Umformung im beschichteten Zustand. Die Ausprägung hierfür hängt von der Anpassung der Werkzeuge an das Lacksystem ab. Damit sind auch nach der Beschichtung noch Montagearbeiten möglich. In der Vorbehandlung erfolgen Passivierungen, welche den Korrosionsschutz deutlich erhöhen und einen ausgezeichneten Grund für die KTL Beschichtung erzeugen. Die modernsten derzeitigen Passivierungsverfahren sind Konversionsbeschichtungen im Nano-Bereich. Diese schaffen beste Voraussetzungen – darunter eine hohe Prozesssicherheit – für die KTL Beschichtung.

Vorteile der KTL Tauchlackierung im Überblick

• gute Korrosionsbeständigkeit auch in Hohlräumen und an Kanten
• gute Chemikalienbeständigkeit, unter anderem gegen Bremsflüssigkeit
• gleichmäßige Schichtstärke (15 – 35 μm oder als Dickschicht 35 – 45 μm)
• homogene Farbe auf der Oberfläche, für Sichtteile bedingt anwendbar
• Oberflächenhärte entspricht Bleistifthärte 4H+
• gut für Gestellware geeignet
• Teile sind nachträglich formbar
• umweltfreundliches und gut automatisierbares Vefahren (siehe weiter unten)

KTL Beschichtung auf Aluminium

Die kataphoresische Tauchlackierung lässt sich auch auf Aluminium anwenden und gilt als interessantes Verfahren durch den Trend zum Leichtbau: Der Einsatz von Aluminium spart Gewicht, mit einer KTL Beschichtung entstehen der nötige Schutz und die ansprechende Optik. Diese ist auch deshalb wichtig, weil durch das Beschichtungsverfahren Teile aus Stahl und Aluminium identisch aussehen. Bei Aluminiumbauteilen trägt die Passivierung ungleichmäßiges Oxid an der Oberfläche ab. Es erfolgt anschließend der Auftrag einer gleichmäßigen Konversionsschicht, die als Haftgrund für die kathodische Tauchlackierung dient. Die betreffenden Aluminiumbauteile nutzt die Automotive-Industrie für Teile im Motor, im Fahrwerk, im Bremsbereich, beim Interieur, an der Karosserie und im Kraftstoffsystem.

KTL in Kombinationsschichten

Duplexsysteme verbinden KTL mit Zink- oder Zink-Nickel-Legierungen. Letztere bilden den Untergrund und bieten zusammen mit KTL den höchsten Korrosionsschutz. Im Salzsprühtest widerstehen die Teile bis zu 1.000 h der Grundmetallkorrosion. Das Testverfahren legt die DIN EN ISO 9227 fest. Gleichzeitig bleiben die thermische und mechanische Belastbarkeit absolut erhalten. Auch Kombinationen mit Pulverbeschichtungen sind möglich. Nach der Beschichtung lassen sich die Bauteile mit einer Laserbearbeitung schonend entlacken, was manchmal für Kennzeichnungen oder Markierungen bzw. für stromleitende Stellen nötig ist.

Elektrochemischer Hintergrund der kathodischen Tauchlackierung

Die Suspension von kolloidalen Teilchen führt in wässerigen Medien zur Ionendissoziation. Es entsteht um das Partikel eine elektrochemische Doppelschicht. Nachdem ein elektrisches Feld angelegt wurde, wandern die aufgeladenen kolloidalen Teilchen zwischen den Elektroden. Auf der Kathode erfolgt ihre Abscheidung. Während der Teilchenmigration scheren die Partikel durch ihre Bewegung die diffuse elektrochemische Doppelschicht ab, die damit dünner wird und die Partikel die repulsiven Kräfte überwinden lässt. Wichtige Kenngrößen in diesem Abscheideprozess sind:

• elektrophoretische Mobilität und Zetapotenzial der beteiligten Kolloide
• Leitfähigkeit von Lösemittel und Substrat auf der Abscheideelektrode
• Viskosität und Dielektrizitätszahl des Lösemittels

Beim Verfahren selbst taucht man das Lackiergut in einen wässrigen, elektrisch leitfähigen Tauchlack. Die beiden anliegenden Elektroden erzeugen ein Gleichspannungsfeld, deshalb gibt es eine Anode und eine Kathode. Das Grundprinzip besteht darin, die wasserlöslichen Bindemittel auszufällen. Damit entsteht ein geschlossener, haftender Lackfilm. Beim Vorgang pressen kapillare Prozesse das Wasser des Prozessbades aus dem Lackfilm fast vollständig heraus. Im speziellen Fall der katholischen Tauchlackierung erzeugen chemischen Umsetzungen – sogenannte Koagulationen – die Lackabscheidung. Die anliegende Gleichspannung beträgt 200 bis 261 Volt. Der Strom fließt von einer äußeren Anode zunächst durch den leitfähigen Lack und von dort zum Lackiergut, das die Kathode bildet. An dieser entstehen durch den Stromfluss Hydroxidionen. Diese neutralisieren das Bindemittel und bringen es somit zur Koagulation.

Kathodische Tauchlackierung als umweltfreundliches und automatisierbares Verfahren

Das Verfahren lässt sich sehr gut automatisieren. Die Teile werden maschinell durch das Tauchbad geführt. Die wässrige Lösung erfasst kleinste Hohlräume und Dellen (sogenanntes Umgriffsvermögen), sie umschließt auch komplett alle Kanten. Darüber hinaus gilt die KTL Beschichtung als effizient und sehr umweltfreundlich. Das Lösungsmittel ist meistens VE-Wasser (demineralisiertes Wasser). Die Lackausbeute kann bis zu 98,5 % betragen, die Oberflächen zeichnen sich durch hohe Gleichmäßigkeit aus.

Technische Voraussetzungen

Ein KTL-Becken benötigt einen Gleichrichter für den Gleichstrom, mehrere Dialysezellen, für die Lackdurchmischung ein Umwälzsystem (Vermeidung von Pigmentsedimentation), Filteranlagen, eine Temperaturregelung und eine Versorgungseinrichtung für das Spülmedium. Die Dialysezellen dienen als Anoden auf beiden Seiten des Tauchbeckens. Die Karosserie (bzw. ein sonstiges Werkstück) ist die Kathode. Spezielle Anionenaustauschermembranen decken die Anoden ab. Ein externes System pumpt Anolyt durch die Dialysezellen, das durch die Membranen die störenden Anionen aufnimmt und abtransportiert. Das stabilisiert gleichzeitig den pH-Wert im Becken. Außerdem kühlt das Anolyt die Anoden. Es kommen zwar auch einige Chemikalien zum Einsatz, so Bindemittel und Pigmentpaste, außerdem werden wassermischbare organische Lösungsmittel benötigt. Doch der chemische Anteil ist sehr klein, Säuren sind beispielsweise nur zu 0,4 % enthalten.

Fazit

KTL ist ein umweltfreundliches und sehr effizientes Verfahren zum Herstellen qualitativ hochwertiger Oberflächen. Nehmen Sie gern für weitere Informationen Kontakt mit uns auf!