13 Avril 2012  |  Protection contre la corrosion
Publié dans Oberflächen POLYSURFACES 02/2012

Innen und aussen gleichmässig beschichtet

Moderne chemische Autodepositionsverfahren haben sich zu einer leistungsstarken Alternative gegenüber der kathodischen Tauchlackierung (KTL) entwickelt. Vor allem dort, wo eine gleichmässige Beschichtung von Innenflächen und Kanten gefordert ist oder Pulverbeschichtungsverfahren zum Einsatz kommen, lässt sich im Vergleich ein deutlich verbesserter Korrosionsschutz erzielen.
 
Les procédés chimiques d'auto-déposition se sont développés en tant qu'alternative efficace aux électrodépositions cationiques. Ils permettent d'atteindre une protection à la corrosion nettement améliorée, en particulier là, où un revêtement régulier d'arrêtes ou de surfaces intérieures est nécessaire, ou alors lorsque des procédés de revêtements par poudre sont requis.
 
Verschiedene Unternehmen haben sich für den Einsatz der stromfreien «Aquence»-Technologie von Henkel entschieden. Das nachhaltige Beschichtungsverfahren kommt ohne eine Vorbehandlung mit gefährlichen Schwermetallen aus. Im Folgenden werden zwei Praxisbeispiele näher beschrieben.
Die Anlagenkonzeption bei Räckers nutzt das stromlose Beschichtungsverfahren «Aquence», um Metallbauteile dauerhaft vor Korrosion zu schützen.

Spitzenleistung an allen Ecken und Kanten
Bei der Planung einer neuen Beschichtungsanlage ist die Bestimmung der Anforderungen der erste wichtige Schritt. Zur Erschliessung neuer Anwendungsgebiete entschied man sich bei der Johannes Räckers GmbH Ende 2008 dazu, den Produktionsbetrieb um eine hochwertige Anlage zur Korrosionsschutzbeschichtung zu erweitern. Das umfangreiche Leistungsspektrum des Systemlieferanten für Nutzfahrzeugtechnik umfasste bis dato verschiedene Produktionsverfahren zur Herstellung von Fahrzeugaufbauten; dazu gehört die Blechbearbeitung und CNC-Zerspanung ebenso wie der Einsatz moderner Schäum- und Klebetechniken. Nachdem zunächst der Bau einer klassischen KTL-Anlage mit Metallvorbehandlung geplant war, entschied man sich schliesslich für den Einsatz des chemischen Autodepositionsverfahrens «Aquence» von Henkel in Kombination mit einer anschliessenden Pulverbeschichtung.
«Das Verfahren zur Beschichtung von Eisenmetallflächen ist rein chemisch und hat gegenüber der klassischen KTL einige ganz entscheidende Vorteile. Besonders hervorzuheben ist die absolut einheitliche Rundumbeschichtung bei Bauteilen oder vormontierten Baugruppen, die mit der Elektro­deposition in dieser Form nicht zu erzielen ist», erklärt Geschäftsführer Claus Räckers. Selbst schwer zugängliche Bereiche, durchgängige Hohlräume oder scharfe Ecken und Kanten werden mit einem gleichmässig ausgebildeten Korrosionsschutz versehen. Die Einschränkungen durch den Faraday-Effekt gibt es bei diesem Verfahren nicht. «Als Komponentenhersteller im Bereich der Nutzfahrzeugtechnik ist für uns und unsere Kunden der umfassende Korrosionsschutz von aussen und innen ein entscheidendes Leistungsmerkmal», begründet Claus Räckers die Entscheidung für das Autodepositionsverfahren «Aquence». Komplexe röhrenförmige, vormontierte und verwinkelte Bauteile mit einer Länge von bis zu 8 m werden damit dauerhaft vor Korrosion geschützt.
Die einheitliche Beschichtung von komplexen Bauteilen mit Hohlräumen ist ein wesentliches Leistungsmerkmal des Verfahrens.
 
Chemie statt Strom
Das Autodepositionsverfahrens «Aquence» unterscheidet sich von der klassischen Elektrotauchlackierung dadurch, dass für die Schichtbildung keine Metallvorbehandlung und kein Stromfluss notwendig sind. Durch eine chemische Reaktion wird auf der gereinigten Metalloberfläche eine organische Schicht aus einer Polymeremulsion erzeugt. Dabei werden mittels einer milden Säure zweiwertige Eisenionen freigesetzt, die wiederum die Lackpartikel in der Lösung an die Oberfläche des Werkstücks binden, so dass jede eisenhaltige Stelle des Bauteils gleichmässig stark und in der gewünschten Dicke beschichtet wird. Kunststoffe bleiben dagegen unbeschichtet. So können nicht nur komplexe Strukturen gleichmässig von aussen und innen beschichtet werden, sondern auch komplett vormontierte Baugruppen aus unterschiedlichen Materialien.
Mittlerweile ist die Tauchanlage seit über einem Jahr in Betrieb und hat Claus Räckers in punkto Korrosionsschutz und Widerstandsfähigkeit überzeugt: «Bei unseren Labortest hat das Verfahren im neutralen Salzsprühtest 1000 h problemlos bestanden.» Aufnahmen im Rasterelektronenmikroskop belegen einen einheitlichen, dichten Nassfilm vor der Trocknung und einen gleichmässigen Schichtverlauf auch bei scharfkantigen Geometrien.
Den Kern des robusten und einfachen Beschichtungskonzeptes bilden sieben Becken. Nach der vierstufigen Reinigung und Spülung erfolgt die chemische Beschichtung im «Aquence»-Bad direkt auf die entfettete Oberfläche. Die zweistufige Nachspülung verhindert chemische Rückstände am Werkstück. «Die Investitionskosten sind im Vergleich zum KTL-Verfahren rund 20% niedriger. Gleichzeitig hat die Anlage einen geringeren Platzbedarf, weil unter anderem die zumeist übliche Phosphatierung beziehungsweise Chromatierung komplett entfällt. Darüber hinaus kann der Ofen deutlich kleiner dimensioniert werden als bei der kathodischen Tauchlackierung», so Eric Ardourel, Aquence Technology Manager für Europa bei Henkel. Der umweltschonende Prozess ist damit gänzlich frei von toxischen Schwermetallen wie Zink oder Nickel. Es entstehen auch praktisch keine flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) oder gefährlichen Schlämme. Das Abfallaufkommen und der Entsorgungsaufwand werden so erheblich reduziert.

Aushärtung in einem Schritt: Nach dem Auftrag härten Pulverlackierung und Primer gemeinsam aus.
 
Vernetzung in einem Schritt
Positiv auf die Gesamtkosten des Herstellungsprozesses wirkt sich darüber hinaus auch der geringere Energieverbrauch aus. Neben der stromlosen Reaktion des Beschichtungsprozesses lassen sich Energieersparnisse ebenfalls durch die niedrige Einbrenntemperatur bei der anschliessenden 2-Zonen-Trocknung erzielen. «Im Gegensatz zur KTL, die wegen des hohen VOC-Anteils eine Aushärtung bei rund 190 °C erfordert, werden die beschichtete Bauteile zunächst nur bei 60 ºC getrocknet und anschliessend kurzzeitig bei 140 ºC vorgebrannt. Entsprechend kürzer ist der Zeitraum, den die Abkühlung vor dem anschliessenden Auftrag des Decklacks in Anspruch nimmt», bemerkt Eric Ardourel und verweist damit auf eine weitere Besonderheit des «Aquence»-Prozesses.
Rund 95% aller Bauteile werden bei Räckers gepulvert. Die abschliessende Vernetzung des «Aquence»-Primers mit dem Pulverlack findet hier allerdings in einem gemeinsamen Trockner statt, ebenfalls bei einer reduzierten Temperatur von etwa 170 ºC. «Neben der verbesserten Energieeffizienz haben unsere Abtestungen zudem gezeigt, dass sich durch den Co-Cure-Prozess auch die Zwischenhaftung und damit die mechanische Beständigkeit der Bauteile verbessert», erläutert Eric Ardourel die Vorteile der Vernetzung beider Schichten in einem Schritt. Darüber hinaus werden bei Verklebung mit Strukturklebstoffen herausragende Ergebnisse erzielt.
Seit 2007 ist bei BBL Oberrflächentechnik die erste Co-Cure «Aquence»-Anlage Deutschlands in Betrieb.

Nachhaltig und wirtschaftlich sinnvoll beschichten
Fortschritt und Weiterentwicklung sind ebenfalls ein fester Bestandteil der BBL Oberflächentechnik GmbH. Das Unternehmen hat sich auf die Lohnbeschichtung und -oberflächenbehandlung für verschiedene Kunden spezialisiert. Neben einer Reihe von Strahlverfahren, wie Kugelstrahl-, CO2- oder Sandstrahlen, bietet es auch eine breite Palette an Beschichtungslösungen für Teile mit bis zu 20 t Gewicht an. Seit 2007 ist hier die erste «Aquence»-Co-Cure-Anlage Deutschlands in Betrieb. Zusätzlich zu den bestehenden Produktionslinien suchte man damals nach einem hochwertigen und umweltschonenden Korrosionsschutzverfahren, das keine gefährlichen Schwermetalle verwendet und zugleich die Nachteile der kathodischen Tauchlackierung, vorrangig in Bezug auf die limitierte Hohlraumbeschichtung, ausgleicht. Heute werden mit dieser Anlage bis zu 500 kg schwere Stahlwerkstücke beschichtet. Neben den besseren Ergebnissen hat das «Aquence»-Verfahren hier vor allem unter Nachhaltigkeits- und Leistungsaspekten überzeugt.
«Durch die kontinuierliche Aufbereitung der Beckeninhalte arbeitet das System vollkommen abwasserfrei», berichtet BBL-Geschäftsführer Robert Lumpi. Die Tauchanlage kann Werkstücke bis zu einer Grösse von 3000 x 1600 x 800 mm aufnehmen. Zusätzlich entfällt durch den geringen VOC-Gehalt die Nachverbrennung von Emissionen. Und durch die Möglichkeit, komplette Baugruppen zu beschichten, ergeben sich nicht zuletzt auch logistische Vorteile durch die Einsparung von Transportwegen und eine einfachere Lagerhaltung. Eine weitgehend automatisierte Chemikaliendosierung verringert den manuellen Wartungs- und Überwachungsaufwand. Die kompakte, aber dennoch sehr flexible Bauweise der Produktionslinie erlaubt den Einsatz von «Aquence» als Co-Cure-Primer in Kombination mit verschiedenen Pulverbeschichtungen oder als hochbeständige Einzelschicht mit herausragenden mechanischen Eigenschaften. «Aquence ist für uns damit auch beim Umweltschutz der klare Sieger», so Robert Lumpi.
Bauteile nach der «Aquence»-Vorbehandlung.

Ausblick
Die Henkel Corporation erhielt 2010 für ihr neues «Aquence»-Co-Cure-Beschichtungsverfahren einen Automotive News PACE Award. Dieser renommierte Preis wird in den USA an Zulieferer der Automobilindustrie für herausragende Leistungen in den Bereichen Innovation, technischer Fortschritt und Business Performance verliehen.
 
Henkel AG & Co. KGaA
D-40191 Düsseldorf

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