CO2-Einsparung durch optimierte High-Performance Zink-Nickeltechnologie

Oberflächen 07. 05. 2021

Holder Oberflächentechnik GmbH investiert in Zusammenarbeit mit der Coventya GmbH in eine nachhaltige Beschichtung mit galvanisch abgeschiedenem Zink-Nickel

Das Unternehmen Holder steht seit Jahrzehnten für erstklassige Oberflächentechnik. Diese kommt für unterschiedliche Werkstoffe zum Einsatz, vor allem aber für Aluminium und Stahl. Dabei werden nasschemische und galvanische Verfahren eingesetzt. Dank eigener Forschung und dem gemeinsamen Austausch mit ihren Kunden erarbeiten die Experten von Holder permanent praxisgerechte Lösungen für stetig wachsende Anforderungen. An drei Standorten werden über die branchenüblichen Leistungen hinaus maß­geschneiderte Lösungen angeboten.

Das Unternehmen Holder hatte schon immer den Anspruch, zukunftsorientierte Verfahren und Anlagen einzusetzen. Die Themen Nachhaltigkeit, Umwelt- und Klimafreundlichkeit haben einen hohen Stellenwert bei der Ausrichtung des Unternehmens. So ist es der erste süddeutsche Lieferant, der auf chrom(VI)freie Systeme umgestellt ­hatte, oder für den Bau einer Anlage für Aluminium-Vorbehandlungsverfahren vom Bundes­umweltamt ausgezeichnet wurde. Die massiven Veränderungen unserer Umwelt wie der Klimawandel und die Umweltverschmutzung erfordern jedoch noch weitere Maßnahmen.

Abb. 1: Komplettierter Achsträger

 

In Zusammenarbeit mit der Coventya GmbH hat Holder nun in eine nachhaltige Zink-­Nickelbeschichtung investiert mit dem Motto Nachhaltigkeit liegt in der Verantwortung der Marktführer. Coventya hat die klare Ziel­setzung, umweltfreundliche Produkte anzubieten, die nachhaltiger sind als die Wettbewerbsprodukte, und die die gesetzlichen Anforderungen nicht nur erfüllen, sondern sogar übertreffen.

Die Oberfläche

Die Zink-Nickel-Beschichtung steht für den hohen Korrosionsschutz von Stahlteilen in verschiedenen Branchen. Insbesondere die alkalische Zink-Nickel-Beschichtung ist aufgrund ihrer geringen Metallkonzentrationen im Elektrolyten, der hervorragenden Metall- und Legierungsverteilung und des daraus resultierenden sehr zuverlässigen Korrosionsschutzes in ihrer Leistung und Nachhaltigkeit unübertroffen.

Auf diese Weise trägt die Zink-Nickel-Beschichtung dazu bei, den Korrosionsschutz umweltfreundlicher zu gestalten, indem gifti­ge Materialien wie Chromsäure oder Cadmium eliminiert wurden, die sonst zur Erzielung der gleichen Leistung erforderlich waren.

Abb. 2: Zink-Nickel-Oberfläche

 

Entwicklung und Technologie

Coventya leistete einen weiteren Beitrag zur Verbesserung der Nachhaltigkeit der Zink-Nickel-Technologie durch die Entwicklung einer einzigartigen und patentgeschützten porösen Membrantechnologie mit der Bezeichnung 3-S. Die patentierte 3S-Technologie ersetzt herkömmliche Metallanoden wie Nickel oder Stahl durch größenselektive Membrananoden in alkalischen PERFORMA Zink-Nickel-Verfahren. Das Zink-Nickel-System wird hierbei in einem eigenen Kreislauf (Anolyt) vom Beschichtungselektrolyt getrennt.

Komplexbildner und andere organische Bestandteile des Elektrolyten können durch die Trennung nicht an die Anodenoberfläche gelangen, wodurch deren Oxidation mit teils toxischen Verbindungen verhindert wird. Der Zink-Nickel-Elektrolyt erfährt zudem dadurch keine Prozessalterung, wodurch eine höchste Beschichtungsqualität bestehen bleibt.

Störende Karbonate und Sulfate aus der stetigen Elektrolytalterung diffundieren durch die mikroporöse Membran in den Anolyten und werden dadurch kontinuierlich entfernt. Der Wirkungsgrad des Elektrolyten bleibt auf dem Niveau eines Neuansatzes. Zeitgleich wirken die organischen Komponenten, welche die Eigenschaften der Optik und die homogene Nickeleinbaurate steuern, effektiver, so dass die kontinuierlichen Ergänzungen um 30 % reduziert werden. Dies vereinfacht nicht nur die Lagerhaltung, sondern minimiert die Chemietransporte auf der Straße.

Abb. 3: Prinzip der Membrantechnik

 

Zahlen, Daten, Fakten

Mit der hohen Elektrolytleitfähigkeit kann die Stromdichte um bis zu 40 % reduziert werden, ebenso zeigt sich eine geringere elek­trische Abscheidespannung von bis zu 30 %. Im Gesamtvergleich kann mit der PERFORMA 3S-Membrantechnologie bei gleichem Anlagenausstoß bis zu 50 % Kohlenstoff­dioxid (CO2) gegenüber den konventionellen Systemen ohne Membrantechnik eingespart werden.

Das Verfahren bietet eine ganze Reihe an Vorteilen: Die Prozesse laufen äußerst stabil und tragen sowohl ökologisch als auch wirtschaftlich einen wichtigen Teil zu einem nachhaltigen Handeln bei. Es werden Ressourcen geschont und damit einhergehend der CO2-Ausstoß reduziert. Mit der Investition in diese Technologie lassen sich auch hoch- und höchstfeste Stähle einfacher beschichten. Aufgrund ihrer dünnen Materialstärke sind sie ein wichtiger Bestandteil für einen ­sicheren Leichtbau – jedoch auch anfälliger für Korrosion.

 

Aus einer kürzeren Beschichtungszeit resultieren weiter nicht zu unterschätzende Effekte, wie die Vermeidung von Schlagstellen an Gewindegängen oder Kanten bei Schüttgutteilen. Mit der maximalen Produktstabilität und Prozesssicherheit werden die gestiegenen Anforderungen der OEM erfüllt. Die Einhaltung der vorgegebenen Reibwertfenster für Verbindungselemente sind essenziell für effektive Montageprozesse.

Abb. 4: Gegenüberstellung von Neuansatz, 3S-Elektrolyt und konventionellem Elektrolyt

 

Ein zunehmend wichtiger ökologischer Beitrag ist die drastisch reduzierte Abwasserfracht, da der Elektrolyt nicht mit hohen Metallkonzentrationen (Reduzierung um 10 %) betrieben werden muss. Auf übliche Teilneuansätze oder dem Ausfrieren von Karbonat kann bis zu 100 % verzichtet werden.

Mit der Zusammenarbeit setzten die beiden Unternehmen Holder und Coventya ihren Weg der Ressourcenschonung fort und brachten die 3S-Membrantechnologie zum Einsatz.Dies ist ein weiterer Schritt in den Auditierungen nach IATF 16949:2016 und ISO 14001:2015.

Autoren

Jochen Holder, C. Waibel und P. Oberkircher, Holder Oberflächentechnik GmbH

R. Lassak und M. Bentele, Coventya GmbH

Kontakt

Holder Oberflächentechnik GmbH; E-Mail: j.holder@­holder-oft.de

Coventya GmbH; E-Mail: r.lassak@coventya.com

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