Zinkoberflächen effizient und biobasiert schützen

Oberflächen 09. 06. 2022
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Ein bei Innovent entwickelter Korrosionsschutz auf Basis nachwachsender Rohstoffe vermeidet auf dem Transportweg vom Verzinker zum Pulverbeschichter die Bildung von Weißrost. Im Unterschied zu bestehenden Produkten kann dieser sowohl einfach entfernt als auch mit handelsüblichen Pulverlacken überschichtet werden.

Kohlenhydrate machen den Unterschied

Verzinkte Bauteile werden durch den Einsatz von Glanzerhalt-Passivierungen temporär geschützt. Jedoch verringern diese Überzüge die Haftung der anschließend zum Langzeitkorrosionsschutz aufgebrachten Pulverlacke drastisch. Eine zeit- und kostenaufwändige Entfernung der Schutzschichten ist daher unerlässlich.

Im Rahmen eines Forschungsprojekts ­haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler von Innovent gemeinsam mit der Bader Pulverbeschichtung GmbH aus Aalen einen neuartigen Korrosionsschutz für Zinkoberflächen entwickelt. Das neue Verfahren basiert auf wässrigen kohlenhydrathaltigen Ansätzen. Abhängig von Art und Abwandlung der Kohlenhydrate kann das Schmelzverhalten der Schichten gesteuert werden. Im Vergleich zu handelsüblichen Produkten ergeben sich daraus immense Vorzüge.

Ein Vorteil der neuen Methode ist, dass auf eine aufwändige mechanische und chemische Entfernung der Schutzschicht verzichtet werden kann. Die entwickelten Schichten lassen sich durch eine beim Pulverlackauftrag übliche Vorbehandlung mit einer Beizlösung einfach entfernen. Der Hauptvorteil der neuen Methode ist jedoch, dass auf eine Entfernung der Beschichtung ganz verzichtet werden kann. Eine Überschichtung mit Pulverlacken, gefolgt von einem gemeinsamen Einbrennprozess, ist ohne weiteres möglich. Dadurch kann der Energie- und Kostenaufwand bei der Oberflächenaufarbeitung stark reduziert werden. Die Qualität der pulver­beschichteten Zinkoberflächen entspricht sowohl nach Abtrag als auch nach Überschichtung der geforderten Güte (Abb. 1).

Abb. 1: Gitterschnitt auf einer biobasiert geschützten und anschließend mit einem Pulverlack überschichteten verzinkten Stahloberfläche; links: vor, rechts: nach Korrosionsprüfung (Bildquelle: Innovent e.V.)

 

Zielstellung des Projekts

Ziel des Projekts war es, eine Alternative zu gängigen temporären Korrosionsschutzprodukten für verzinkte Bauteile zu entwickeln. Um dies zu erreichen, wurde zunächst das Schmelzverhalten von ausgewählten Kohlen­hydraten untersucht und angepasst. Parallel dazu fanden Versuche zur Herstellung von stabilen wässrigen Ansätzen statt. Es wurde versucht, eine mögliche Korrelation zwischen der Kohlenhydratkonzentration und der Korrosionsbeständigkeit der Schicht herzustellen. Hierfür wurde die Schutzwirkung der Schichten nach dem Auftrag auf heißen Oberflächen analysiert.

Zusammenhang zwischen Kohlenhydrat­konzentration und Schutzwirkung

Zur Qualifizierung der hergestellten Schichten wurde ein bei Pulverbeschichtern gängi­ger Schnelltest durchgeführt. Im Fall eines unzureichenden Schutzes trat ein schneller Farbwechsel der Lösung von farblos zu schwarz ein. Die Anwesenheit einer guten Barriereschicht wurde durch eine ­verzögerte beziehungsweise ausbleibende Farbänderung angezeigt. Mit steigender Kohlenhydrat­konzentration nahm die Zeit bis zum Farb­umschlag stetig zu (Abb. 2). ­Weiterführende optische und elektrochemische Untersuchungen bestätigten eine Korrelation zwischen Kohlenhydratkonzentration und Schutzwirkung. Ein mit marktüblichen Produkten vergleichbares Ergebnis konnte mit einer Kohlenhydratkonzentration von zehn Prozent erreicht werden. Ein Ersatz von gängigen Passivierungen würde sich an dieser Stelle anbieten.Dr. Doreen Keil

Abb. 2: Ergebnisse Schnelltestprüfung mit Bleiacetatlösung(Bildquelle: Innovent e.V.)

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