Zinkoberflächen effizient und biobasiert schützen

Abbildung 1: Gitterschnitt auf einer biobasiert geschützten und anschließend mit einem Pulverlack überschichteten verzinkten Stahloberfläche; links: vor und rechts: nach Korrosionsprüfung
INNOVENT e.V.

Ein bei INNOVENT entwickelter Korrosionsschutz auf Basis nachwachsender Rohstoffe vermeidet auf dem Transportweg vom Verzinker zum Pulverbeschichter die Bildung von Weißrost. Im Unterschied zu bestehenden Produkten kann dieser sowohl einfach entfernt als auch mit handelsüblichen Pulverlacken überschichtet werden.

Kohlenhydrate machen den Unterschied!

Verzinkte Bauteile werden durch den Einsatz von Glanzerhalt-Passivierungen temporär geschützt. Jedoch verringern diese Überzüge die Haftung der anschließend zum Langzeitkorrosionsschutz aufgebrachten Pulverlacke drastisch. Eine zeit- und kostenaufwändige Entfernung der Schutzschichten ist daher unerlässlich.

Abbildung 2: Ergebnisse Schnelltest-Prüfung mit Bleiacetatlösung
INNOVENT e.V.

Im Rahmen eines Forschungsprojektes haben Wissenschaftler:innen von INNOVENT gemeinsam mit der Bader Pulverbeschichtung GmbH aus Aalen einen neuartigen Korrosionsschutz für Zinkoberflächen entwickelt. Das neue Verfahren basiert auf wässrigen kohlenhydrathaltigen Ansätzen. Abhängig von Art und Abwandlung der Kohlenhydrate kann das Schmelzverhalten der Schichten gesteuert werden. Im Vergleich zu handelsüblichen Produkten ergeben sich daraus immense Vorzüge.

Der erste Vorteil der neuen Methode ist, dass auf eine aufwändige mechanische und chemische Entfernung der Schutzschicht verzichtet werden kann. Die entwickelten Schichten lassen sich durch eine beim Pulverlackauftrag übliche Vorbehandlung mit einer Beizlösung einfach entfernen. Der Zweite und auch Hauptvorteil der neuen Methode ist jedoch, dass auf eine Entfernung der Beschichtung ganz verzichtet werden kann.

Eine Überschichtung mit Pulverlacken, gefolgt von einem gemeinsamen Einbrennprozess, ist ohne weiteres möglich. Dadurch kann der Energie- und Kostenaufwand bei der Oberflächenaufarbeitung stark reduziert werden. Die Qualität der pulverbeschichteten Zinkoberflächen entspricht sowohl nach Abtrag als auch nach Überschichtung der geforderten Güte (Abbildung 1).

Zielstellung des Projektes

Ziel des Projektes war es, eine Alternative zu gängigen temporären Korrosionsschutzprodukten für verzinkte Bauteile zu entwickeln. Um dies zu erreichen, wurde zunächst das Schmelzverhalten ausgewählter Kohlenhydrate untersucht und angepasst. Parallel dazu fanden Versuche zur Herstellung stabiler wässriger Ansätze statt. Es wurde versucht, eine mögliche Korrelation zwischen der Kohlenhydratkonzentration und der Korrosionsbeständigkeit der Schicht herzustellen. Hierfür wurde die Schutzwirkung der Schichten nach dem Auftrag auf heißen Oberflächen analysiert.

Zusammenhang zwischen Kohlenhydratkonzentration und Schutzwirkung

Zur Qualifizierung der hergestellten Schichten wurde ein bei Pulverbeschichtern gängiger Schnelltest durchgeführt. Im Fall eines unzureichenden Schutzes trat ein schneller Farbwechsel der Lösung von farblos zu schwarz ein. Die Anwesenheit einer guten Barriereschicht wurde durch eine verzögerte bzw. ausbleibende Farbänderung angezeigt.
Mit steigender Kohlenhydratkonzentration nahm die Zeit bis zum Farbumschlag stetig zu (Abbildung 2). Weiterführende optische und elektrochemische Untersuchungen bestätigten eine Korrelation zwischen Kohlenhydratkonzentration und Schutzwirkung.

Ein mit marktüblichen Produkten vergleichbares Ergebnis konnte mit einer Kohlenhydratkonzentration von 10% erreicht werden. Ein Ersatz gängiger Passivierungen würde sich an dieser Stelle anbieten.

Autor: Dr. Doreen Keil

Über INNOVENT
Die Industrieforschungseinrichtung INNOVENT e.V. analysiert, forscht und entwickelt seit über 25 Jahren in den Bereichen Oberflächentechnik, Primer und chemische Oberflächen, Magnetisch-Optische Systeme, Biomaterialen und Analytik. Das Institut aus Jena beschäftigt etwa 130 Mitarbeiter, leitet verschiedene Netzwerke und führt bundesweit Fachtagungen durch. INNOVENT ist Gründungsmitglied der Deutschen Industrieforschungsgemeinschaft Konrad Zuse.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

INNOVENT e. V. Technologienentwicklung Jena
Dr. Sebastian Spange / Dr. Sven Gerullis
Prüssingstraße 27B
07745 Jena
E-Mail: SS2@innovent-jena.de / SG@innovent-jena.de

Originalpublikation:

D. Keil, M. Bader, „Überlackierbarer Schutz für Zinkoberflächen“, Journal für Oberflächentechnik, 61, Spezial Korrosionsschutz, S. 30 – 31 (2021)

http://www.innovent-jena.de

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Stephan Stern Forschungsmarketing
INNOVENT e.V. Technologieentwicklung Jena

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Die Materialwissenschaft bezeichnet eine Wissenschaft, die sich mit der Erforschung – d. h. der Entwicklung, der Herstellung und Verarbeitung – von Materialien und Werkstoffen beschäftigt. Biologische oder medizinische Facetten gewinnen in der modernen Ausrichtung zunehmend an Gewicht.

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