Wir machen Chemie nutzbar

Transkript

1 Neue Trends in der Multimetalloberflächenvorbehandlung mit Berücksichtigung der Energieeffizienz Autor: Referent: Dipl.-Ing. (FH) Tobias Distler Ing. Karl Braunsteiner Leiter Oberflächentechnik Generalvertretung Österreich Chemische Werke Kluthe GmbH Chemische Werke Kluthe GmbH D Heidelberg A 4062 Kirchberg / Thening

2 Warum neue Vorbehandlungsverfahren geänderte Gesetzesgrundlagen (z.b. ROHS Verordnung; 30. ATP für Nickelverbindungen ) beseitigen von Verfahrensnachteilen Umweltauflagen Mitarbeiterschutz Optisch erkennbarer Verfahrensnachteil Alternative 2 Zn-Phosphat

3 Verlauf der Entwicklung Chromate chromfreie VBH für Aluminium für Stahl, verzinkten Stahl, Aluminium Alternative 1 Alternative 2 T [Zeit] Vorzüge der neuen Vorbehandlungsprodukte sehr gute Korrosionsbeständigkeit niedrige Behandlungstemperatur reduzierte Mengen Schlamm reduzierte Abwassermenge reduzierte Anlagentechnik wenig bis kein Phosphat

4 Eigenschaften der Produkte echter Multimetall Prozess sehr geringe Kontaktzeiten erzeugen dünne, die Oberfläche vergrößernde Schichten geeignet für Pulverlack, Nasslack und Elektrotauchlackierung Verfahrensablauf Mindestanforderungen Zinkphosphatierung Entfettung Spüle BW Aktivierung Phosphat 50 C Spüle BW Passivierung VE - Kranz Kaskadenführung Frischwasser Abwasser Abwasser optional Abwasser alkalisch Abwasser sauer Abwasserbehandlung (z.b. Verdampfer) Vorlage Destillat

5 Verfahrensablauf Mindestanforderungen neue Verfahren Entfettung Spüle BW Spüle VE Konversion C Spüle VE VE - Kranz Kaskadenführung Frischwasser Abwasser Abwasser optional Abwasser gemischt Neutralisation Abwasserbehandlung (z.b. Verdampfer) Vorlage Destillat Abwasserbehandlung Fällungsmittel z.b. Kalkmilch Wasser für VBH z.b. Spülkaskade Abwasser z.b. Spülen + Überlauf Metalle + org. Polymer Filtereinheit z.b. Aktivkohle, Kiesbett Ionentauscher Feststoff

6 Prozesskontrolle Phosphatierung (Zn) + freie Säure + Gesamtsäure + Zink (evtl. Gesamtkationen) + Beschleuniger + Schlamm + Fluorid + Kontrolle Aktivierung - Dauerdosierung - Dosierung Aktivierung Alternative Prozesse + Gesamtsäure + Leitfähigkeit + Zirkonium + Polymer - Dosierung über ph- oder Leitwert - auch Dauerdosierung möglich * Mit Zusatzchemikalien Einsparungspotential Energie niedrige Arbeitstemperatur (RT) im Konversionsbad Wassermenge geringere Salzfracht (Leitwert) längere Standzeit der Spülzonen Reinigung kein Phosphatschlamm / Entsorgung Phosphatschlamm keine chemische / mechanische Reinigung kein Verkrusten der Rohrleitungen Chemikalien weniger Zusatzchemikalien einfachere Lagerung wegen Kennzeichnung

7 Energiekosten angenommenes Badvolumen: l angenommener Energiepreis: 0,07 /kwh Benötigte Energiemenge nach Anlagenreinigung (2x Jahr / von 20 C auf 50 C): 340,4 kwh = ca. 50 Benötigte Energiemenge durch Wärmeverluste bei Anlagenstillstand (über Nacht ca.15 C): 170,1 kwh = ca Benötigte Energiemenge durch Versprühen der Lösung (Verlust von 5 C/h): 453,8 kwh = ca Gesamtkosten: ca /Jahr Reinigungskosten Der Aufwand für die Reinigung der Anlage ist abhängig vom Zustand der Anlage (Verschlammung der Düsen und Düsenstöcke) Mitarbeiteranzahl: Reinigungsdauer: Kosten/Mitarbeiter: 3 (durchschnittlich) 2 Tage á 12 Stunden 30 /h Gesamtkosten: ca /a

8 Wassermenge Ausgehend von einer 2fach Kaskade nach einer Konversionsbehandlung errechnen sich folgende Frischwassermengen (VE-Wasser) Zinkphosphatierung Ansatzkonzentration: 50 g/l Spülkriterium: 50 Wassermenge: 450 l/h Verdunstungsverlust: 60 l/h Abwassermenge: 390 l/h ZT 700 Produkte Ansatzkonzentration: 40 g/l Spülkriterium: 50 Wassermenge: 270 l/h Verdunstungsverlust: - Abwassermenge: 270 l/h Abwasservorteil: 120 l/h Korrosionsschutzergebnisse 1. Zinkphosphatierung (nickelhaltig) 2. nanokeramische Schichten 3. siliziumorganische Polymere 4. chromfreie VBH für Aluminium Stahl; KTL beschichtet; Test: SST Aluminium; KTL beschichtet; Test: ESST Vorbehandlung 504 h 750 h 1008 h Vorbehandlung 504 h 1008 h 1 0 0,6 0,9 1 0,7 1,1 2 1,3 1,9 2,7 2 0,4 0, ,8 0, , ,15

9 Beispiele Stahl; KTL und Pulver Aluminium; KTL Korrosionsschutzergebnisse 1. Zinkphosphatierung (nickelhaltig) 2. nanokeramische Schichten 3. siliziumorganische Polymere Stahl; KTL beschichtet; VDA Test elektrolytisch verzinkter Stahl; KTL beschichtet; VDA Test Vorbehandlung Zyklen 0 1,3 10 Zyklen 0,6 1,9 Vorbehandlung Zyklen 0,7 0,4 10 Zyklen 1,1 1, ,8 3 0,2 0,9

10 Stahl; KTL verzinkter Stahl; KTL Zusammenfassung Phosphatierung (Zn/ Fe) + Korrosionsbeständigkeit + multimetallf. Prozess* + gute Lackhaftung + bekannter Prozess - viele Zonen - hohe Prozesskosten - viele Prüfparameter - Schlamm Alternative Prozesse + Prozesskosten + Korrosionsbeständigkeit + multimetallf. Prozess + gute Lackhaftung + einfache Steuerung + kein Schlamm + wenige Behandlungsschritte + innovativer Prozess - mind. 5 Zonen * Mit Zusatzchemikalien

11 Was aber ist zu beachten! Konversionsbehandlung sehr gute Korrosionsschutzeigenschaften einfacher Prüfaufwand Entfettung hohe Oberflächenreinheit minimaler Eintrag von Öl und Fremdstoffen in die Konversionszone häufiger Prüfintervalle Einsatz effektiver Netzmittel Neue Reinigersysteme Builder boratfrei silikatfrei, phosphatfrei frei von Komplexbildner Tenside hoch effizient gute biologische Abbaubarkeit gutes Benetzungsverhalten einfaches Emulgier-/Demulgierverhalten aus nachwachsenden Rohstoffen

12 Optisches Erscheinungsbild Stahl Verzinkter Stahl Aluminium Vergleich Zinkphosphat mit neuer Vorbehandlung Stahl Aluminium verzinkter Stahl

13 Vorbehandlungsbäder Alternative 2 Zn-Phosphat Ich danke für Ihre Aufmerksamkeit!