Die Vorbehandlung von. feuerverzinktem Stahl. vor dem organischen. Beschichten

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1 Die Vorbehandlung von feuerverzinktem Stahl vor dem organischen Jürgen Uhrmann Alufinish GmbH & Co.KG Otto-Wolff-Str D Andernach Tel.: Fax: uhrmann@alufinish.de Internet: Alufinish 2013 Beschichten

2 Warum beschichten wir eigentlich feuerverzinkten Stahl? Die Welt will bunter werden! Die Kundenwünsche streben nach mehr Individualität und Ästhetik

3 Warum beschichten wir eigentlich feuerverzinkten Stahl? Erläuterung: Cr = Chromat, ZnP = Zinkphosphat, FeP = Eisenphosphat, Sw = Sweepen EP = Epoxidharz, SP = Polyesterharz, EP/SP = Epoxid-Polyesterharz EP und EP/SP erfüllen nicht die Anforderungen an die UV Beständigkeit der Freibewitterung K, M, L geben die zu erreichende Schutzdauer der Beschichtung in der jeweiligen Korrosivitätskategorie an: K = kurze Schutzdauer (2-5 Jahre), M = mittlere Schutzdauer (5-15 Jahre), L = lange Schutzdauer (>15 Jahre) Die Korrosivitätskategorien C 2 C 5 beziehen sich auf die Korrosionsschutzwirkung der Beschichtung auf dem Zinküberzug: C 2 = gering, C 3 = mäßig, C 4 = stark, C 5-I = sehr stark (Industrieatmosphäre), C 5-M = sehr stark (Meeresatmosphäre) Quelle: GSB Qualitätsrichtlinien GSB ST 663

4 Warum beschichten wir eigentlich feuerverzinkten Stahl? Erläuterung: Cr = Chromat, ZnP = Zinkphosphat, FeP = Eisenphosphat, Sw = Sweepen, EP = Epoxidharz, PUR = Polyurethan, Si-SP = Silicon-Polyester, PVF = Polyvinylfluorid, PVDF = Polyvinyldifluorid Bemerkung: Die Witterungsbeständigkeit erhöht sich in der Reihenfolge PUR oder Si-SP PVF PVDF. Quelle: GSB Qualitätsrichtlinien GSB ST 663

5 Einflussfaktoren auf den erreichbaren Korrosionsschutz - Qualität der Verzinkung (Ist die Verzinkung beschichtungsgerecht ausgeführt?!) - Zusammensetzung der Zinklegierung - Welches Lacksystem wird verwendet? - 1- Schicht- Lackaufbau oder Mehrschicht- System? - Art der Vorbehandlung vor dem Beschichten

6 Welche Vorbehandlungsarten sind üblich? - Sweepen - Eisenphosphatieren (fluoridhaltig, fluoridfrei) - Zinkphosphatieren - Chromatieren (gelb-, grün-, transparent, no- rinse- Chromatieren) - chromfreies Passivieren (Envirox SG)

7 Sweepen Nachteile: - kein aktiver Korrosionsschutz - meist zeit- und arbeitsintensiv - Fette & Öle können u.u. in die Oberfläche einmassiert werden Fotoquelle: Meeh Jumbo Coat - Unzureichend an schwer zugänglichen Stellen - Qualität abhängig von der Sauberkeit des Strahlguts - Nachreinigung der Oberfläche evtl. erforderlich (Staub!) - Verformung an dünnwandigen Bauteilen < 3mm!

8 Sweepen Vorteile: - relativ einfaches Verfahren - aufrauhen der Oberfläche - abrunden der Kanten Fotoquelle: Meeh Jumbo Coat (besserer Lackumgriff) - Oberflächenverunreinigungen und Vorkorrosion werden an den gereinigten Stellen gut entfernt

9 Eisenphosphatieren Vorteile: - einfaches Verfahren - leichte Prozesskontrolle Nachteile: - sehr geringer Korrosionsschutz - geringe Reinigungsleistung

10 Zinkphosphatieren Vorteile: - hoher Korrosionsschutz möglich - Oberflächenfehler werden u.u. ausgeglichen/ kaschiert - multimetallfähig

11 Zinkphosphatieren Nachteile: - sehr aufwändiges Verfahren mit vielen Prozessschritten - sehr wartungsintensiv und teuer - Vergleichsweise aufwändige Badanalytik, komplizierte Badfahrweise - schwermetallhaltig

12 Chromatieren (gelb-, grün,- & no- rinse- Chromatieren) Vorteile: - aus qualitativer Sicht Stand der Technik - einfacher Verfahrensablauf, wartungsarm - robust und einfach in der Handhabung - verzeiht gelegentlich auch Anwendungsfehler - Prozesssicherheit - teils multimetallfähig

13 Chromatieren (gelb-, grün,- & no- rinse- Chromatieren) Vorteile: - Die no- rinse- Chromatierung von Alufinish hat sich bei der Vorbehandlung von verzinktem Stahl vor dem Beschichten als absolute Referenz und marktführendes Verfahren erwiesen!

14 Chromatieren (gelb-, grün,- & no- rinse- Chromatieren) Nachteile: - giftig klassifiziert, kanzerogen, Cr (VI)- haltig - schwermetallhaltig - entgiftung in der Abwasseraufbereitung erforderlich - Verfügbarkeit nach 2017 ist mittlerweile sehr fraglich

15 Was ist zu erwarten? Die Forderung nach Chrom(VI)- freien bzw. chromfreien Erzeugnissen wächst Chromatierungen werden schrittweise vom Markt verschwinden

16 chromfreies Passivieren (Envirox SG, Sol- Gel- Verfahren) Vorteile: - einfache Anwendung - einfacher Verfahrensablauf - einfache Prozesswasseraufbereitung - einfache Prozesskontrolle - energie- & resourcensparend

17 chromfreies Passivieren (Envirox SG, Sol- Gel- Verfahren) Vorteile: - multimetallfähig - nicht als Gefahrgut klassifiziert - schwermetallfrei, phosphatfrei - annähernd schlammfrei - verschiedene Zulassungen

18 Nachteile: chromfreies Passivieren (Envirox SG, Sol- Gel- Verfahren) - Schicht ist farblos/ nicht sichtbar - gutes Spülkriterium erforderlich da etwas sensibler auf Einschleppung von Stör- Ionen - Nicht so prozesssicher wie eine Chromatierung - erreichbare Qualität noch nicht so hoch wie die einer Chromatierung - Substratqualität spielt eine grundsätzliche Rolle

19 Und vor der Passivierung? Grundlage für eine gute Haftfestigkeit ist die Beseitigung der basischen Zn - Carbonate Zn 5 (OH) 6 (CO 3 ) 2 und Weißrost Zn(OH) 2 Beseitigung durch eine saure Beizentfettung, es wird gleichzeitig entfettet, gebeizt und aktiviert

20 Und vor der Passivierung? Auch die Kombination mit einer alkalischen Entfettung kann im individuellen Fall hilfreich sein oder die Qualität verbessern, denn: Bei speziell legierten Zn- Schmelzen müssen z.t. besondere Maßnahmen (z.b. Intensität des Beizabtrags) für eine optimale Aktivierung angepasst werden.

21 Was ist abzuklären, bevor der Beschichter mit seiner Arbeit beginnt? Die Vorbehandlung im Lohn ist oft deswegen problematisch weil Spezifikation des Substrats fehlen bzw. der Oberflächenzustand ungenügend klassifiziert ist unbedingt im Vorfeld abklären!!

22 Was ist abzuklären, bevor der Beschichter mit seiner Arbeit beginnt? Welches Qualitätsniveau (Optik, Lackhaftung, Korrosionsschutz) wird vom Kunden erwartet und ist dieses mit den eigenen Möglichkeiten umsetzbar? Läßt das betreffende Substrat diesen Qualitätsanspruch überhaupt zu?

23 Was ist abzuklären, bevor der Beschichter mit seiner Arbeit beginnt? Bei größeren Aufträgen ist es ratsam, vorab eine Musterbeschichtung durchzuführen und auf die erreichbare Qualität zu prüfen. Bei undefinierter Oberflächenqualität der Verzinkung kann der Lohnbeschichter keine definierten Qualitätszusagen treffen (evtl. Haftungsausschlusserklärung?!)

24 Was ist abzuklären, bevor der Beschichter mit seiner Arbeit beginnt? Die Verzinkung muss analog der DIN EN ISO 1461 ausgeführt sein Der Zinkfilm muss geschlossen sein, die Schichtdicke muss den vorgeschriebenen Werten entsprechen (Abhängig von der Substratdicke!) keine Fehlstellen, Zinkspitzen, Unebenheiten, Rauhigkeiten, Aschereste oder temporäre Passivierungen

25 Und wie wird die Qualität beurteilt? Optische Beurteilung (Glanz, Verlauf, Farbton ) ( 80µm Einschichtlack, 130µm Zweischichtlack) Lackhaftung (Gitterschnitt Gt0, Kugelschlag 10/20 Inchpound, Dornbiegetest 5mm, Tiefungsprüfung 5mm, Buchholzhärte) Kochtest (S0, Gt1) Schichtdicke

26 Und wie wird die Qualität beurteilt? Korrosionstest nach DIN EN ISO 9277 ( neutraler Salzsprühnebeltest, (480h, S0, U 5mm) Kondenswasser Konstantklima (1000h, S0, U 5mm) Kondenswasser Wechselklima (30 Zyklen, S0, U 5mm) Kurzbewitterung, Freibewitterung individuelle, abgestimmte Prüfungen)

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28 - temporäre Passivierungen/ Versiegelungen seitens der Verzinkerei sind meist nicht kompatibel mit einer nachfolgenden Beschichtung und kaum gerichtet zu entfernen - manche Zinklegierungen neigen generell zu schlechterer Lackhaftung

29 - ungenügend ausgeführte Vorbehandlung - Haftung der Zinkschicht auf dem Stahl ist ungenügend - fehlerhafte Einbrennbedingungen

30 - Wareneingangskontrolle (visuell, chemisch) - Prozesskontrolle (regelmäßige Bad- & Prozessanalytik) - Kommunikation mit dem Auftraggeber!

31 - Hohlräume in der Verzinkung (Zetaphasenausscheidung) - Mikrorisse in der Zinkschicht - Chloridreste vom Fluxen

32 - zu dicke Zink- Schicht (zu viel Silizium im Stahlsubstrat?!) - Pulverlack vernetzt mit zu hoher Viskosität - schlecht/ nicht ausgebildete Reinzinkschicht

33 - Zeitspanne zwischen verzinken und beschichten möglichst kurz halten! - Entfernen der Zinkcarbonatschicht durch Beizen - Tempern vor dem Beschichten - Verwenden von ausgasungsfreundlichen Lacken (bleiben lange niederviskos) - Sweepen vor der nasschemischen Vorbehandlung

34 Viele Wege führen zum Chromfrei Quelle: Wikimedia Wir zeigen Ihnen individuell den Besten!