Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Ziel dieses Projektes war die Entwicklung eines schwermetallfreien Behandlungsverfahrens von Metalloberfl\u00e4chen zur Erzeugung von d\u00fcnnen Korrosionsschutzschichten. Die Substrate sind prim\u00e4r verzinkte Stahloberfl\u00e4chen (ELO-Zink, feuerverzinkte oder spritzverzinkte Stahlk\u00f6rper), die nach dem neuen Ver-fahren passiviert und versiegelt werden sollten. Das neue Beschichtungsverfahren sollte dar\u00fcber hinaus an Aluminiumoberfl\u00e4chen erprobt werden. Das neue Behandlungs- und Beschichtungsverfahren sollte ein Einschichtsystem darstellen, das sowohl passivierende als auch versiegelnde Eigenschaften vereint. Hierzu sollte eine polymere organische, filmbildende Komponente mit einer anorganischen Komponente durch chemische Reaktion zu einem Hydridpolymer verbunden werden. Bei der Entwicklung sollten umwelt- und arbeitshygienische Aspekte sowie das Emissionsverhalten und die Energiekosten mit betrachtet und optimiert werden.
\nDas neue Behandlungsverfahren sollte sich sowohl zur Tauch- als auch zur Spritzapplikation mit marktg\u00e4ngigen Applikationsverfahren eignen, um hohe Anlaufinvestitionen f\u00fcr die Praxisanwendbarkeit zu vermeiden.
\nAnlass f\u00fcr das Vorhaben ist der Bedarf an einem Ersatz f\u00fcr Chrom(VI)-haltige Korrosionsschutzsysteme, von denen Gefahren f\u00fcr die Umwelt und Gesundheit ausgehen und deren Verwendung per EU-Richtlinie bzw. Altfahrzeugverordnung in naher Zukunft verboten wird.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenFolgende Arbeitsschritte wurden durchgef\u00fchrt:<\/p>\n
Arbeitspaket 1\tRecherchephase
\nArbeitspaket 2\tUntersuchung Beschichtungsversuche mit anorganischen Substanzen
\nArbeitspaket 3\tUntersuchung der schichtbildenden organischen Komponente
\nArbeitspaket 4\tGrundlagenuntersuchung an standardisierten ELO-Blechen zur chemischen Verkn\u00fcpfung von anorganischen Bestandteilen und schichtbildender Komponente
\nArbeitspaket 5\t\u00dcbertragung der aus den Grundlagenuntersuchungen gewonnenen Erkenntnissen auf verzinkte Realteile
\nArbeitspaket 6\tAufbau der Versuchsumgebung f\u00fcr die Applikationsuntersuchungen
\nArbeitspaket 7\tDurchf\u00fchrung von Applikationsuntersuchungen
\nArbeitspaket 8\t\u00dcbertragung der Untersuchungsergebnisse auf Aluminiumlegierungen
\nArbeitspaket 9\tDurchf\u00fchrung von Feldtests\/Validierungen gemeinsam mit Anwendern
\nArbeitspaket 10\t Entsorgungskonzept<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Es ist im Rahmen des Projektes gelungen, ein schwermetallfreien Behandlungsverfahren von Metalloberfl\u00e4chen zur Erzeugung von d\u00fcnnen Korrosionsschutzschichten zur Passivierung und Versiegelung dieser Oberfl\u00e4chen als Einschichtsystem zu entwickeln. In dem entwickelten Beschichtungssystem erfolgt eine chemische Verkn\u00fcpfung der organischen filmbildenden Komponente mit der anorganischen netzwerkbil-denden Komponente. Dadurch ist es gelungen, die Vorz\u00fcge sowohl organischer als auch anorganischer Beschichtungen zu vereinen. Die entwickelten Beschichtungssysteme verf\u00fcgen \u00fcber eine hohe mechanische Best\u00e4ndigkeit und thermische Belastbarkeit bis ca. 200\u00b0C ohne Verspr\u00f6dung des Films. Durch die hohe Vernetzungsdichte anorganischer Materialien konnten Korrosionsschutzbeschichtungen mit 3 bis 5 \u00b5m Trockenfilmdicke erzeugt werden, die den Korrosionsschutzleistungen von Cr (VI)-behandelten Substraten entsprechen. Dieses wurde unter verschiedenen Belastungen, wie Salzspr\u00fchtest und Klimawechseltests \u00fcberpr\u00fcft. Die hohe Barrierewirkung konnte mittels elektrochemischer Impedanzspektroskopie, die gute Haftfestigkeit und damit der Schutz gegen Unterwanderung mittels Abrei\u00dfpr\u00fcfung durch Stirnabzug best\u00e4tigt werden. Das entwickelte Beschichtungssystem ist aufgrund seiner w\u00e4ssrigen Basis (VOC <2%) und Schwermetallfreiheit wesentlich umweltvertr\u00e4glicher (WGK 1) und erfordert einen niedrigeren Aufwand an Arbeitssicherheitsma\u00dfnahmen als seine chromhaltigen oder stark l\u00f6semittelhaltigen Alternativen. Zur Applikation der Beschichtungen sind sowohl die Tauch- als auch die Spritzapplikation geeignet. Hierbei k\u00f6nnen durch die Anwendung der no-rinse-Technologie Prozessschritte eingespart werden. Eine aufwendige Entsorgung schwermetallhaltiger Sp\u00fclb\u00e4der entf\u00e4llt. Um Kosten im Trocknungsprozess einzusparen, wurden erste erfolgversprechende Untersuchungen mittels NIR-Trocknung durchgef\u00fchrt. F\u00fcr das in diesem Projekt entwickelte Korrosionsschutzsystem liegt in der Automobil- und Zuliefererindustrie wie auch in der Elektroindustrie und Bauindustrie ein gro\u00dfes Anwendungspotential.\n\n\n\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation\n\nIn der Endphase des Projektes wurden die entwickelten Beschichtungssysteme verschiedenen Firmen aus der Automotive- und Haushaltsger\u00e4te-Branche vorgestellt. Eine breitenwirksame Ver\u00f6ffentlichung in Fachzeitschriften wie JOT, MO oder Galvanotechnik sowie in Industriearbeitskreisen ist geplant.\n\n\nFazit\n\nIm Rahmen des Hybridprojektes ist es gelungen, eine Alternative zu Cr(VI)-haltigen Konversionsbeschichtungen zu entwickeln. \nNeben einer generellen Schwermetallfreiheit zeichnen sich die hybriden Beschichtungssysteme durch ihre w\u00e4ssrige Basis mit einem Rest-VOC-Gehalt von maximal 2% aus. Damit k\u00f6nnen diese in die Wasser-gef\u00e4hrdungsklasse 1 eingeordnet werden. Durch den Einsatz der no-rinse-Technologie entf\u00e4llt im Tauchverfahren die Aufbereitung bzw. Entsorgung von Sp\u00fclb\u00e4dern, was zu einer zus\u00e4tzlichen Umweltentlastung beitr\u00e4gt.\nZur Realisierung der Ma\u00dfhaltigkeit von Bauteilen konnten Beschichtungen im angestrebten D\u00fcnnschichtbereich mit Schichtdicken von kleiner 5 \u00b5m erzielt werden. Die Beschichtungen wurden vorrangig f\u00fcr Zink- bzw. verzinkte Substrate und Aluminiumsubstrate entwickelt. Als positiver Nebeneffekt konnten in-zwischen auch auf Stahloberfl\u00e4chen gute Korrosionsschutzergebnisse erzielt werden. Die hybriden Beschichtungsmaterialien sind sowohl im Tauch- als auch im Spritzverfahren applizierbar.\nZum Einsatz des Materials sind f\u00fcr den einzelnen Anwendungsfall Prozessoptimierungen notwendig. So werden zurzeit Versuche zur Erniedrigung der Einbrenntemperatur auf maximal 140\u00b0C durchgef\u00fchrt. Auch muss das Abtropfverhalten nach Tauchapplikation optimiert werden.\nAuf Grund der \u00e4u\u00dferst niedrigen Schichtdicken beeinflusst der Zustand der vorliegenden Substratoberfl\u00e4che das Ergebnis der Beschichtung entscheidend. Auch hier m\u00fcssen besonders hinsichtlich Reinigung und Vorbehandlung sowie Rauhigkeit und Oberfl\u00e4chenspannung der Bauteile weitere Untersuchungen durchgef\u00fchrt werden.\nIm Projektanschluss wird In Zusammenarbeit mit namhaften Anwendern die Einsatzf\u00e4higkeit der Systeme \u00fcberpr\u00fcft werden. So wird die Eignung als Grundierung vor Pulverbeschichtung mit verschiedenen Pulverlacken und Applikationsparametern, der Korrosionsschutz auf Hartmetall sowie der Verschlei\u00df- und Korrosionsschutz auf Aluminiumbauteilen und Coils gepr\u00fcft.\n<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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