Vorbehandlung von Metalloberflächen vor der Lackierung

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1 Protection upgraded Vorbehandlung von Metalloberflächen vor der Lackierung Phosphatierungen und energieeffiziente Alternativen Peter Volk Fachforum parts2clean

2 AGENDA 1 Grundlagen zur Vorbehandlung 2 Reinigen/Beizen 3 Konversionsbehandlung: Phosphatierung 4 Konversionsbehandlung: Alternative Verfahren 5 Zusammenfassung 6 Annex - SurTec im Überblick SurTec International GmbH - 2 -

3 GRUNDLAGEN ZUR VORBEHANDLUNG SurTec International GmbH - 3 -

4 GRUNDLAGEN ZUR VORBEHANDLUNG Oberflächenzustand Rückstände auf der Oberfläche SurTec International GmbH - 4 -

5 GRUNDLAGEN ZUR VORBEHANDLUNG Oberflächenzustand Schematische Darstellung einer Aluminiumoberfläche SurTec International GmbH - 5 -

6 GRUNDLAGEN ZUR VORBEHANDLUNG Oberflächenzustand Mangelnde Entfernung von Oxiden oder Deformationsschichten Aluminium SurTec International GmbH - 6 -

7 GRUNDLAGEN ZUR VORBEHANDLUNG Korrosion Filiformkorrosion auf Aluminium Ritz künstliche Verletzung Ausgangspunkt für Korrosion Korrosionsfäden SurTec International GmbH - 7 -

8 GRUNDLAGEN ZUR VORBEHANDLUNG Korrosion Filiformkorrosion auf Eisen SurTec International GmbH - 8 -

9 GRUNDLAGEN ZUR VORBEHANDLUNG Korrosion Filiformfaden oder Filiformraupe Kopf Cl -, H +, Me x+, O 2 Im Kopf sind korrosiv wirkende Salze Im Rumpf nur Korrosionsprodukte, Oxide Rumpf Me x O y, Me(OH) z Filiformkorrosion tritt auf durch: Verletzung der Lackierung Bekeimung mit Salz Luftfeuchtigkeit: 80 % (40-90 %) Filiformkorrosion schreitet fort: in Richtung der Materialstruktur (Rillen, Kratzer) Filiformfäden kreuzen einander nicht Dicke der Lackschicht hat keinen Einfluss der Kopf wird durch den Rumpf mit O 2 und H 2 O genährt SurTec International GmbH - 9 -

10 GRUNDLAGEN ZUR VORBEHANDLUNG Aufgabe der Vorbehandlung Definierter Oberflächenzustand = Reinigen, Entfernen von Oxiden, salzfrei, inerte Konversionsschicht Haftfestigkeit der Beschichtung = Oberflächenspannung Bauteil > Oberflächenspannung Beschichtung σp = Oberflächenspannung Beschichtung σs = Oberflächenspannung Metall σp σs Typischer geforderter Wert: σs = mn/m Das Beschichtungsmaterial kann die Oberfläche benetzen Ziel: Korrosionsschutz Unterwanderung des Lackes minimieren Filiformkorrosion minimieren SurTec International GmbH

11 GRUNDLAGEN ZUR VORBEHANDLUNG Möglichkeiten der Vorbehandlung Mechanische Vorbehandlung Reinigen - Strahlen, Schleifen, Bürsten - Reinigen Chemische Vorbehandlung Reinigen Reinigen/Konversionsbehandlung (z.b. Eisenphosphatierung) Reinigen Konversionsbehandlung (z.b. Zinkphosphatierung) Reinigen Beizen Konversionsbehandlung Reinigen Beizen Konversionsbehandlung - Passivieren Konversionsschicht = Umwandlungsschicht Unter Konversionsschichten versteht man nichtmetallische, meist anorganische, sehr dünne Schichten auf einer Metalloberfläche, die in der Regel durch chemische Reaktion einer wässrigen Behandlungslösung mit dem metallischen Untergrund erzeugt werden. SurTec International GmbH

12 INHALT 1 Grundlagen zur Vorbehandlung 2 Reinigen/Beizen 3 Konversionsbehandlung: Phosphatierung 4 Konversionsbehandlung: Alternative Verfahren 5 Zusammenfassung 6 Annex - SurTec im Überblick SurTec International GmbH

13 REINIGUNG Mechanismus Reinigen Entfernung lose aufliegender Fremdstoffe pflanzliche, tierische und mineralische Öle Metallseifen Korrosionsinhibitoren Pigmente Rückstände einer mechanischen Vorbehandlung Schematisch: hydrophobic particles (coal, soot) hydrophilic particles (oxides) builder chips fat, wax, oil, lubricant surfactant SurTec International GmbH

14 REINIGUNG Mechanismus Mangelhafte Reinigung: Trennmittel, Öle, Silicone, Pigmente verbleiben auf der Oberfläche Beschichtungen können nicht benetzen und haben schlechte Haftfestigkeit Benetzbarkeit der Oberfläche als Maß für die Qualität der Reinigung Wasser Hill GmbH SurTec International GmbH

15 BEIZEN Mechanismus Beizen chemischer Angriff der Materialoberfläche Entfernung von: Guss- oder Walzhaut Oxiden Korrosionsprodukten Graten Mechanisch deformierten Zonen MeO + 2 H 3 O+ Me H 2 O Oxide und Grenzschichten können wie ein Trennmittel wirken Magnesiumbeize SurTec 486 Alloy: MgAl4RE4Mn SurTec International GmbH

16 AGENDA 1 Grundlagen zur Vorbehandlung 2 Reinigen/Beizen 3 Konversionsbehandlung: Phosphatierung 4 Konversionsbehandlung: Alternative Verfahren 5 Zusammenfassung 6 Annex - SurTec im Überblick SurTec International GmbH

17 PHOSPHATIERUNG Generelle Unterscheidung Nichtschichtbildende Phosphatierung (Eisenphosphatierung): wässrige Lösung aus Phosphatanionen beinhalten keine eigenen Metallkationen, die an der Schichtbildung beteiligt sind die Kationen zur Schichtbildung stammen aus dem Grundmaterial Schichtbildende Phosphatierung: wässrige Lösung aus Phosphatanionen und Metallkationen die in der Lösung befindlichen Metallkationen nehmen am Schichtaufbau teil zusätzlich können Kationen aus dem Grundmaterial zur Schichtbildung beitragen Hauptverfahren: Zinkphosphat, Manganphosphat, Zinkcalciumphosphat SurTec International GmbH

18 PHOSPHATIERUNG Nichtschichtbildende Phosphatierung (Eisenphosphatierung) Eigenschaften kostengünstig reinigt und phosphatiert in einem Arbeitsgang Spritz- und Tauchanwendung einfache Prozessführung Reinigen Reinigen/ Phosphatieren Spülen Spülen VE-Wasser Phosphatieren Spülen Spülen VE-Wasser Typische Verfahrensabläufe dünne Schicht geeignet für Eisen und Stahl mit Fluoriden geeignet für Zink und gute Reinigung für Aluminium deutlich reduzierter Schlammanfall im Vergleich zur Zinkphosphatierung automatisch dosierbar (ph-wert) amorphe (nicht-kristalline) Struktur ca. 0,3 0,8 g/m² SurTec International GmbH

19 PHOSPHATIERUNG Schichtbildende Phosphatierung Zinkphosphatierung Dünnschichtverfahren: Spritz-und Tauchanwendung guter Korrosionsschutz guter Haftgrund für Beschichtungen geeignet für Fe- und Zn-Werkstoffe mit Fluorid geeignet für Aluminium kurze Behandlungszeit Im Vgl. zur Eisenphosphatierung aufwändiges Verfahren Schlammbildung Kristalline Struktur der Schicht ca. 1,5 5,0 g/m² SurTec International GmbH

21 ALTERNATIVE VERFAHREN Generelle Eigenschaften Phosphatieren Eisenphosphatierung (Fe, Zn) Tri-Kationen Phosphatierug (Fe, Zn, Al) Neue Technologien Multi-Element (Fe, Zn, Al) im Spritzverfahren und Tauchverfahren niedrige Einsatztemperatur (25-35 C) frei von Phosphat, Nickel, Nitrit, Hydroxylamin, Hydroxylammoniumsulfat kein Schlamm vgl.: Zinkphosphatierung: Eisenphosphatierung: <0,1 g/m² 3-6 g/m² 0,5 g/m² SurTec International GmbH

22 ALTERNATIVE VERFAHREN ZetaCoat Echte Umwandlungsschicht Die Oberfläche wird chemisch angegriffen und in stabile Cr(III)/Zr(IV)-Oxide umgewandelt. Aufgrund des leichten Säureangriffes werden diese Oxide besonders gut mit der Oberfläche verankert. Die Schicht ist dünn (ca nm) und kohärent. Chemischer Angriff Metall MeO x + 2x H + Me + n H + OH OH O Me OH OH OH OH OH OH OH O OH O OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me n+ +x H 2 O Me n+ + 0,5n H 2 OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me OH Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Metall Schichtbildung 2 Cr Zr H 2 O Cr 2 O 3 * 4 ZrO H + OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me OH Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Metall OH HO O OH Cr Zr OH O OH HO O Zr Zr Zr OH OH OH HO O OH O OH OH OH OH O O O OH O OH OH OH O Zr O HO O O Cr Zr O O Zr Cr Zr Zr Cr Zr Cr Zr Cr O Zr Zr Zr O O Cr O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O Me Me O O Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Me Metall SurTec International GmbH

23 ALTERNATIVE VERFAHREN REM-Analyse der behandelten Oberfläche unbehandelt Abgeschiedene Zr-/Cr(III)-oxide Vorbehandelt mit SurTec 609 ZetaCoat SurTec International GmbH

24 ALTERNATIVE VERFAHREN ZetaCoat Vereinfachung des Verfahrens Phosphatieren Reinigen Spülen Aktivieren Phosphatieren Spülen Passivieren VE-Wasser SurTec 168/086 SurTec 610 V SurTec 618 SurTec 580 SurTec 618 LT ZetaCoat Reinigen Spülen Spülen SurTec 168/086 <350 µs C 1-3 min ZetaCoat SurTec C 0,5-3 min VE-Wasser SurTec International GmbH

25 ALTERNATIVE VERFAHREN Abfall Management Mit steigender Salzkonzentration im Aktivbad: steigender Bedarf an Spülwasser steigende Schlamm-Menge bei der Abwasserbehandlung aufwändigere Abwasserbehandlung mit höherem Chemikalienbedarf Vergleich der Verfahren (Konzentration im Bad [ppm]): Eisen-Phosphat. Zink-Phosphat. SurTec 609 ZetaCoat Phosphat Zink Mangan Nickel Fluoride < 500 Chrom(III) - < 100 Summe < < < 600 Bis zu 50-mal weniger Schlamm bei der Abwasserbehandlung von SurTec 609 ZetaCoat. SurTec International GmbH

26 ALTERNATIVE VERFAHREN Korrosionsschutz VDA , zyklischer Korrosionstest, 6 Zyklen Polyester Powder Paint, Interpon D1036/Gloss(85), SGJ02G Stahl Aluminium EG HDG SurTec International GmbH

28 ZUSAMMENFASSUNG Vorbehandlung von Metalloberflächen Für eine gute Haftfestigkeit und einen guten Korrosionsschutz ist die Vorbehandlung essentiell Entfernung von Verunreinigungen (Öle, Fette, Partikel) Entfernung von Sorptionsschichten, Oxiden, Deformationsschichten Erreichen eines stabilen gleichmäßigen Oberflächenzustandes mit hoher Oberflächenspannung Konversionsschichten bieten z.t. einen temporären Korrosionsschutz (bis zum Aufbringen einer Beschichtung) Verbesserung der Haftfestigkeit einer anschließend Beschichtung Korrosion zwischen Metall und Beschichtung wird verlangsamt Phosphatierungen als Stand der Technik bekommen zunehmend Konkurrenz von den sogenannten Neuen Technologien die neuen Technologien sind Zn, Ni, Mn, PO 4, NO 2, HAS/HA- frei sie sind quasi schlammfrei zeigen vergleichbare Ergebnisse wie die Phosphatierungen SurTec International GmbH

29 Protection upgraded Danke.

31 Protection upgraded SURTEC FIRMENPROFIL April 2014 SurTec International GmbH

32 Experten für Oberflächen- und Galvanotechnik

33 1993 surtec Geschichte der Gruppe MBO aus Unilever-Konzern 1989 Unilever erwirbt Elektro-Brite, Einstieg in das Metallreinigungsgeschäft Industrielle Teilereinigung 2002 Gründung der Holding SurTec International 1999/ Neubau in Zwingenberg; Gründung des Gründung der SurTec in Gründung der SurTec in Indien, Südafrika, Geschäftsbereiches OFT China, Brasilien und USA Slovenien, Frankreich, Japan, Mexiko, mit der Marke SurTec Mittlerer Osten; Neubau in China Kauf von 2 kleinen Reinigerhersteller, Gründung der SurTec in Eröffnung des F&E-Center in Brasilien Zusammenführung der der Schweiz, Korea, Gruppen und Gründung der SurTec in Polen, Serbien, Bosnien, Produktpaletten Skandinavien, Kroatien, Rumänien, Reinigung/ Vorbehandlung Österreich, Slovakei, China, Benelux und der Galvanotechnik Tschechische Republik SurTec International GmbH Metallvorbehandlung Galvanotechnik 2014 Akquisition SurTec MMC, Japan 2010 SurTec wird Teil der Freudenberg Chemical Specialities, München 2009 Start des Anwendungsfeldes Metallvorbehandlung; Gründung der SurTec Asia Pacific, Vietnam und Russland

34 Vision und mission Vision Wir sind der bevorzugte Lieferant von chemischen Spezialitäten für die Oberflächenbehandlung. Wir sind einzigartig, weil wir Lösungen für alle Bereiche der Oberflächenbehandlung, nämlich die Industrielle Teilereinigung, Metallvorbehandlung und Galvanotechnik anbieten. Mission Wir entwickeln und produzieren hochwertige chemische Spezialitäten und Prozesse, um die Anforderungen unserer Kunden zu erfüllen. Wir vertreiben unsere Produkte weltweit direkt und bieten einen exzellenten technischen Service. Unsere Produkte und Prozesse garantieren ökonomische Vorteile auf der Basis eines hervorragenden Preis-/Leistungsverhältnisses und zeichnen sich durch minimale Umweltauswirkungen aus. Menschen Motivierte und engagierte Mitarbeiter SurTec ist ein führender Anbieter von Chemikalien für die Oberflächenbehandlung Umweltfreundliche Produkte/Prozesse Produkte & Services Breites Produktportfolio und definierte Services Kunden Hervorragende Performance und effiziente Prozesse Ca. 360 Mitarbeiter weltweit Umsatz 2013: 60 Mio. EUR Über 800 Produkte und Formulierungen SurTec International GmbH

35 Surtec Hohe Kompetenz in der Chemie für Oberflächenbehandlung SurTec Stärken Weltweite Präsenz SurTec - Eine leistungsstarke Marke Hohe technische Expertise Langjährige Kundenbeziehungen Individuelle Lösungen für unsere Kunden State-of-the-Art Produktportfolio Internationales Netzwerk in allen Bereichen Forschung & Entwicklung Produktion Verkauf Service Hoher Kundennutzen durch wirtschaftliche Prozesse Technologisch führend in relevanten Anwendungen Anerkannte Expertise in umweltschonenden Verfahren SurTec International GmbH

36 SurTec Anwendungsfelder Industrielle Teilereinigung (IPC) Entfetten, Endreinigung Reinigen Dekapieren, Zwischenreinigung Beizen Reinigung in der Rostablösen Instandhaltung Temporärer Korrosionsschutz Galvanotechnik (ELP) Funktionelle Galvanotechnik Dekorative Galvanotechnik Kunststoffgalvanisierung Spezielle Galvanotechnik Metallvorbehandlung (MPT) Vorbehandlung von Passivieren Leichtmetallen Konversionsschichten Vorbehandlung von Phosphatieren Eisenmetallen Anodisieren Edelstahl und Färben Elektropolieren Feuerverzinkung SurTec International GmbH

37 SURTEC Standorte SurTec ist in über 20 Ländern direkt vertreten America SurTec do Brasil, Brazil SurTec, Inc., USA Klüber Mexico Steel Quimica, Argentina Alianza Limitada, Chile GMP Productos Quimicos, Columbia EMEA SurTec Deutschland SurTec France SurTec Ges.m.b.H., Austria SurTec Scandinavia SurTec Benelux SurTec Polska, Poland OOO SurTec, Russia SurTec Split, Croatia SurTec SK, Slovakia SurTec ČR, Czechia SurTec Čačak, Serbia SurTec Adria, Slovenia SurTec Romania ST Ibérica, Portugal SurTec Schachen, Switzerland SurTec Eurosjaj, Bosnia/Herzegovina SurTec Egypt SurTec South Africa SurTec Middle East Italtecno, Italy Coquinesa, Spain DEDE, Turkey Asia/Pacific SurTec Hangzhou, China YST Surface Technology, China SurTec Chemicals, India SurTec Vietnam SurTec MMC, Japan SurTec Korea, South Korea SurTec M.E., Pakistan SurTec Taipei, Taiwan Cahaya Chandra Cemerlang, Indonesia MS Chem, Malaysia Ya Chung, Taiwan Electrochemical, Thailand Australia Consolidated Alloys SurTec International GmbH

38 surtec Ausgewählte Kunden Industrielle Teilereinigung Galvanotechnik Metallvorbehandlung SurTec International GmbH

39 Protection upgraded Danke. SurTec International GmbH