Multimetall Korrosionsschutz mit überraschenden Produkteigenschaften und seine Wirkung in unterschiedlichen Lacksystemen. Dr. Marko Soltau Straetmans High TAC GmbH Technsche Additive & Chemikalien Merkurring 94 22143 Hamburg Deutschland www.hightac.de info@hightac.de Telefon : +49 (0) 40 69 64 87 0 Fax : +49 (0) 40 69 64 87 11 1
Einleitung Was ist es für ein Inhibitor? What do we have? Wie wirkt der Inhibitor? how does it work? Warum wirkt der Inhibitor? Why does it work? Wo ist er anwendbar? Zusammenfassung Where does it work? 2
1971 Gründung: Muttergesellschaft Dr. Straetmans Chemische Produkte GmbH 2003 Gründung: Heute Rohstoffe für KOSMETIK Straetmans HighTAC GmbH Kunden: Farben- & Lackindustrie Technische Additive & Chemikalien Metallbearbeitende Industrie 3
Forschungsprojekt: KABA Entwicklung von Korrosionsschutzkonzepten für Aluminium auf Basis polymerer Additive Initiative des BMWi In Kooperation mit dem Fraunhofer IFAM Bremen Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung in Bremen. Dr. Michael Noeske, Sascha Buchbach Dr. Welchy Leite Cavalcanti, Andreas Brinkmann 4
Was die meisten von uns eint, sind unsere Zweifel, was uns trennt, unsere Überzeugungen. SIR PETER USTINOV (1921-2004) 5
Einleitung Was ist es für ein Inhibitor? What do we have? Wie wirkt der Inhibitor? how does it work? Warum wirkt der Inhibitor? Why does it work? Wo ist er anwendbar? Zusammenfassung Where does it work? 6
Die Herausforderung - Neue Konzepte für Korrosionsinhibitoren Anforderung 1) : Materialeigenschaften: - hohe Reinheit - geringe Toxizität - keine oder geringe Farbigkeit - ausreichend hohe thermische Stabilität Lösungseigenschaften: - geringe Wasserlöslichkeit - Nicht-Azidität Mischungs- und Rheologieeigenschaften: - Kompatibilität mit vorherrschenden Bindemitteltechnologien - einfache Einarbeitbarkeit Wirkungseigenschaften: - hohe Langzeit-Effizienz bei geringen Additivkonzentrationen - hohe Effizienz bei ph-werten zwischen 5 und 9 - Verwendbarkeit als alleiniger Inhibitor 1) A. Braig, "A new class of corrosion inhibitors for waterborne coatings: 4-methyl-g-oxo-benzene-butanoic acid complexes", Progress in Organic Coatings 34 (1998) 13 20. 7
Amphiphiles Polymer unpolar Polymeres Rückgrat Metallophile Anker Polyoxyalkylen Säuregruppen polar modifizierbar Additive G50 - durchschnittliches Molekulargewicht 5000 g/mol 8
Polymere Korrosionsinhibitoren PKI Additive G50 viskos, flüssig, klar, gelblich bis bräunlich nicht wasserlöslich löslich in polaren organischen Lösemittleln emulgierbar ph-wert (1 %) ca. 6,5 (emulgiert) Toxikologie (Selbsteinstufung): Xi R36 Reizt die Augen 9
Einleitung Was ist es für ein Inhibitor? What do we have? Wie wirkt der Inhibitor? How does it work? Warum wirkt der Inhibitor? Why does it work? Wo ist er anwendbar? Zusammenfassung Where does it work? 10
PKI Vergleich mit Pigmenten und Flugrostinhibitoren Wirkung FR PKI KS-Pigmente Geschwindigkeit +++ ++ + auf den Lack -/+ +/+++ ++ in der Zeit - +++ +++ Anwendung wb/sb wb wb + sb wb + sb Klarlacke wb Ja Ja (-) Klarlacke sb - Ja (-) 11
Löslichkeit der PKI Additive G50 Löslichkeit überdosiert => unlöslich richtige Dosierung => löslich PREMIX LÖSLICHKEIT POLARITÄT Alkane Aromaten Acetate Glycolether Alkohole Wasser Salzwasser PREMIX Aromaten oder Acetate Einarbeitung ins System mit zunehmender Polare Lösungsmittel Verdünnung bei abnehmender Löslichkeit oder Amine 12
Auf die Formulierung kommt es an 1 Teil Xylol + 0,5% G50 + 3 Teile Testbenzin Lösung 19,5% i-propanol + 0,5% G50 80% H 2 O 0,1% Amin + 0,4% G50 99,5% H 2 O Dispersion (Emulsion) Additive G50 wb mikro- Emulsion 13
Auf die Formulierung kommt es an Wer zuletzt kommt, den bestraft Additive G50 in wb System (unlöslich) Additive G50 mit polarem Lösemittel (1:2) Additive G50 mit zu wenig Amin Additive G50 wb (oder früher in der Rezeptur formuliert) 14
Geschliffenes Al-Blech in Emulsion getaucht bei RT getrocknet unbehandelt 0,5 % G50 wb unbehandelt 0,5 % G50 wb 100 h Salzwasser 1000 h Salzwasser 24 h Salzsprüh 250 h Salzsprüh 15
AA 2024 Referenz G50, 10 nm Schicht frisch frisch XPS: Al 3+ /Al 0 ~ 3 REM-EDX XPS: Al ~ 1,2 %, Al 3+ /Al 0 ~ 3 Korrosion 120 h SST keine Korrosion XPS: Al 3+ /Al 0 ~ >100 XPS: Al ~ 1,7 %, Al 3+ /Al 0 ~ 6 16
Schichtdicken vergleichbarer Inhibitoren Additive G50: ~ 10 nm Ultradünnes Silan: ~ 400 nm 2) Cr Alodine: ~ 1000 nm 2) Sol Gel: ~ 2000 nm 4000 nm 3) 2) V. Palanivel, D. Zhu, W.J. van Ooij; Progress in Organic Coatings 47 (2003) 384-392. 3) N. Voevodin, C. Jeffcoate, L. Simon, M. Khobaib, M. Donley; Surface and Coatings Technology 140 (2001) 29-34. 17
Einleitung Was ist es für ein Inhibitor? What do we have? Wie wirkt der Inhibitor? how does it work? Warum wirkt der Inhibitor? Why does it work? Wo ist er anwendbar? Zusammenfassung Where does it work? 18
`Standard Korrosionsinhibitoren Polymeres Rückgrat Metallophile Anker Hydrophobe Gruppe Lipophile Gruppe Additive G50 Hydrophile Gruppe Metallophile Gruppe Polymere grenzflächenaktive Substanzen verbleiben auf Metalloberflächen durch das polymere Rückgrat Polyoxyalkylen Säuregruppen 19
So sieht eine Metalloberfläche nicht aus: Eine Metalloberfläche ist nicht eben und eine Legierung ist noch schwerer zu schützen. 20
z.b.: Ultradünnes Silan 400 nm oder Phosphorsäureester (nur dünner) Schwer zu schützende Bereiche: Ecken und Kanten; Legierungen Polymerer Inhibitor: Funktionelle Anker auf der Metalloberfläche Polymeres Rückgrat hält die Anker und versiegelt in zweiter Funktion 21
Einleitung Was ist es für ein Inhibitor? What do we have? Wie wirkt der Inhibitor? how does it work? Warum wirkt der Inhibitor? Why does it work? Wo ist er anwendbar? Zusammenfassung Where does it work? 22
Initial entwickelt für Aluminium getestet auf AA2024 Legierung bestehend aus: Al, Cu, Fe, Mn, Mg, Si, Ti, Zn AA7075 1 h SST 48 h Cu 10 h SWT 72 h CuSn8 (Bronze) 10 h SWT 72 h CuZn27 (Messing) 10 h SST 100 h Sn Pb Wirkt als temporärer Korrosionsschutz Zn DX51 feruerverzinkter Stahl DC01 galv. verzinkter Stahl 120 h SWT 120 h 200 h SWT 200 h 48 h SWT 100 h 23
Aluminiumlegierung AA7075 Oberfläche mit 320er Schleifpapier gereinigt Referenz Referenz touched cleaned Oil drop scratched ohne G50 mit G50 mit G50 mit G50 mit G50 mit G50 4 Stunden Korrosion nach 150 Stunden 24
Typische Behandlungen von Aluminium Flakes oder Pigmenten: Chromate, Silane, phosphorbasierte Komponenten Messung der Wasserstoffentwicklung Substrate (Aluminium 74014) Wasserstoff Ungeschütztes Aluminium sofort Silane-behandeltes Aluminium Zeitfaktor 1 Additive G50-geschütztes* Aluminium Zeitfaktor 3.2 Silane-behandeltes Aluminium + G50* Zeitfaktor 4 *0.5 % Emulsion von Additive G50 wb 25
Referenz: Stahl QD Blech mit FR behandelt Additive G50 wb & FR (Additive TA40) (Additive G50 E) 5 Min. SST & Alterung ½ a Labor 30 Min. SST & Alterung ½ a Labor 26
Acrylat-Klarlack Referenz (ohne) mit FR mit FR & Additive G50 wb [schlechte Benetzfähigkeit?] 27
Referenz FR und zusätzlich nur Pigment Pigment Additive G50 wb System: 2K-EP wb 28
Referenz: 1K wässrig Acryl mit 10 % Zinkphosphat 1K wässrig Acryl mit 5 % Zinkphosphat und mit 2 % Additive G50 wb 250 h Salzsprüh, 60 µm 250 h Salzsprüh, 60 µm 29
Einleitung Was ist es für ein Inhibitor? What do we have? Wie wirkt der Inhibitor? how does it work? Warum wirkt der Inhibitor? Why does it work? Wo ist er anwendbar? Zusammenfassung Where does it work? 30
Zusammenfassung: Additive G50 Materialeigenschaften: - hohe Reinheit ja - geringe Toxizität ja - keine oder geringe Farbigkeit in der Anwendung ja - ausreichend hohe thermische Stabilität generell ja Lösungseigenschaften: - geringe Wasserlöslichkeit ja - Nicht-Azidität ph 6,5 Mischungs- und Rheologieeigenschaften: - Kompatibilität mit vorherrschenden Bindemitteltechnologien ja - einfache Einarbeitbarkeit prinzipiell (wb/sb) ja Wirkungseigenschaften: - hohe Langzeit-Effizienz bei geringen Additivkonzentrationen ja - hohe Effizienz bei ph-werten zwischen 5 und 9 ja - Verwendbarkeit als alleiniger Inhibitor prinzipiell ja 31
Zusammenfassung: Polymere Korrosionsinhibitoren Alleine Ergänzend Pur Integriert temporär synergistisch auf der Metalloberfläche in einem Lacksystem Testing is knowing Versuch macht kluch! 32
谢 谢 спаси бо 33