Het begint bij een zuiver oppervlak. Verontreinigingen zoals walsvet of oxides moeten eerst wijken, vaak door een combinatie van mechanische reiniging en alkalische ontvetting. Daarna ondergaat het object de feitelijke behandeling. Dit gebeurt meestal in een reeks dompelbaden of via een tunnel met hogedruksproeiers waar een zure fosfaatoplossing over het metaal stroomt en er direct een chemische interactie optreedt waarbij de zuurgraad aan het oppervlak afneemt en metaalfosfaten neerslaan als vaste kristallen terwijl waterstofgas ontsnapt. Een transformatie op microscopisch niveau. Deze kristallen hechten zich onlosmakelijk aan het basismateriaal en vormen zo de gewenste conversielaag. Een kettingreactie in een zure omgeving. Na de reactiefase volgen diverse spoelgangen met water om alle resterende procesvloeistoffen te verwijderen, aangezien achtergebleven zouten de latere coating kunnen aantasten. Het proces eindigt met een gecontroleerde droging. Hierdoor verdampt het resterende vocht uit de kristallijne structuur, wat resulteert in een matte, lichtgrijze tot donkergrijze finish die een ideale basis vormt voor poedercoatings of natlakken.
IJzerfosfateren is de meest gangbare industriële methode voor producten die binnen blijven. Denk aan kantoormeubilair of schakelkasten. Het proces is efficiënt. Goedkoop ook. De resulterende laag is dun, vaak herkenbaar aan een blauwachtige tot grijze, iriserende gloed op het metaal. Het is een amorfe laag. Dat betekent dat er geen duidelijke kristalstructuur zichtbaar is onder de microscoop, maar de hechting voor poedercoatings is uitstekend.
Als de elementen vrij spel hebben, is zinkfosfateren de logische stap omhoog. De kristalstructuur is grover en de corrosiewering vele malen krachtiger dan bij de ijzervariant. Een robuust schild voor buitenomstandigheden. Het vormt de standaard in de automobielindustrie als voorbehandeling voor de bekende E-coat. Het metaal krijgt een matte, egaal grijze finish die als een spons werkt voor de volgende laklaag. Zinkfosfateren regeert waar duurzaamheid telt.
Mangaanfosfateren vormt een buitenbeentje in deze familie. Hier dient de laag niet als verfdrager, maar als smeermiddelreservoir voor zwaarbelaste machineonderdelen. De grove, donkergrijze tot zwarte kristallen houden olie vast in hun poriën. Dit is cruciaal bij inloopprocessen van tandwielen, krukassen en cilinderbussen om metaal-op-metaal contact en 'vreten' te voorkomen. Glij-eigenschappen verbeteren aanzienlijk door deze kristallijne huid.
Soms ontstaat er verwarring met galvaniseren of verzinken. Onterecht. Waar galvaniseren een metallische zinklaag op het staal legt, transformeert fosfateren het oppervlak chemisch. Het is een conversielaag, geen depositie. Ook de term 'bonderiseren' duikt vaak op in technische bestekken; dit is feitelijk een merknaam voor zinkfosfateren die in de volksmond een soortnaam is geworden.
Tri-kation fosfateren is een geavanceerde variant waarbij zink, nikkel en mangaan worden gecombineerd. Dit wordt ingezet bij complexe objecten die uit verschillende metaalsoorten bestaan, zoals een mix van staal en verzinkt staal. Het zorgt voor een uniforme laag over het gehele werkstuk. Maximale controle in een agressief bad.
Kijk naar de binnenkant van een stalen archiefkast. Die typische blauwachtige, iriserende glans op het ongelakte metaal? IJzerfosfatering. Een flinterdunne laag die voorkomt dat de poedercoating direct loslaat bij een stootje van een zware ordner. Het is de onzichtbare grip van kantoormeubilair.
In de automotive sector zie je het bij een kale autocarrosserie. Voordat de kleur erop gaat, is de auto matgrijs. Dof. Bijna levenloos. Dit is zinkfosfateren op grote schaal. Het zorgt ervoor dat steenslag niet direct leidt tot grote roestplekken onder de lak. De laklaag zit chemisch vastgenageld aan de carrosserie.
Zware machineonderdelen vertellen een ander verhaal. Tandwielen in een versnellingsbak zijn vaak diepdonker, bijna zwart. Dit is mangaanfosfatering. Het oppervlak voelt ruw aan, maar juist die micro-poriën zijn essentieel. Ze houden smeerolie vast op plekken waar de druk zo hoog is dat normale olie weggeperst zou worden. Effectieve bescherming tegen vreten en slijtage tijdens de inloopperiode.
Denk ook aan klein ijzerwaren zoals zwarte boutjes en schroeven voor binnengebruik. Ze zijn vaak niet geverfd, maar gefosfateerd en daarna geolied. Een doeltreffende methode voor onderdelen die niet direct aan de elementen worden blootgesteld maar wel beschermd moeten blijven tegen vliegroest. Een chemische klittenbandverbinding voor techniek.
NEN-EN-ISO 9717 is de internationale standaard die de kaders schept voor fosfaatconversielagen op ferro-metalen. Deze norm definieert de eisen voor de laagmassabepaling. Niet de dikte in micrometers, maar het gewicht per oppervlakte-eenheid is hier de maatstaf. Cruciaal voor industriële bestekken. Voor wie werkt volgens de kwaliteitsrichtlijnen van Qualisteelcoat of soortgelijke keurmerken, vormt de fosfatering een verplicht onderdeel van de voorbehandeling bij specifieke corrosieklassen. Het proces moet aantoonbaar beheerst zijn. Dat betekent regelmatige titraties van de badvloeistoffen en monstername van de gevormde kristallaag.
Fosfateren is een chemisch proces. De Europese REACH-verordening reguleert het gebruik van de benodigde chemicaliën strikt. Vooral bij het gebruik van procesversnellers of post-treatments die nikkel of chroomverbindingen bevatten. In Nederland valt een fosfateerlijn direct onder de werkingssfeer van het Activiteitenbesluit milieubeheer. Het lozen van spoelwater is aan banden gelegd. Zware metalen en fosfaten moeten uit het proceswater worden gefilterd voordat het naar de riolering mag. Vaak is een eigen afvalwaterzuiveringsinstallatie (AWZI) noodzakelijk.
Binnen de werkomgeving is de Arbowetgeving onverbiddelijk over dampafzuiging bij de baden en de beschikbaarheid van specifieke persoonlijke beschermingsmiddelen. De zure omgeving vormt een risico voor de luchtwegen en de huid van de operator.
De wortels liggen in 1906. Thomas Coslett patenteerde een methode om staal te beschermen met een mengsel van fosforzuur en ijzervijlsel. Coslettiseren noemden ze dat toen. Een tijdrovende klus. Het duurde uren in kokende vloeistof om een fatsoenlijke laag te krijgen. Innovatie kwam uit de Verenigde Staten. Clark Parker kocht de rechten en verbeterde het procedé rond 1915, wat leidde tot de bekende term Parkeriseren. Tijdens de Eerste Wereldoorlog explodeerde de vraag. Wapens en munitie hadden bescherming nodig tegen modder en vocht in de loopgraven.
In de jaren dertig volgde de volgende sprong. Men ontdekte dat de toevoeging van mangaan de corrosiebestendigheid verbeterde en het metaal een diepdonkere kleur gaf. Ideaal voor machineonderdelen. Na de Tweede Wereldoorlog verschoof de focus. Efficiëntie werd leidend. Chemische versnellers zoals nitraten verkortten de reactietijd van uren naar enkele minuten. Een noodzaak voor de opkomende massaproductie. De auto-industrie omarmde het proces volledig. De overstap van trage dompelbaden naar geautomatiseerde sproeitunnels markeerde de definitieve integratie in moderne productielijnen. Geen losstaande handeling meer, maar een rader in de machine van de industriële assemblage. Van handmatig koken naar volautomatische chemische conversie.