Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
F\u00fcr die galvanotechnische Industrie besteht die Notwendigkeit, den Korrosionsschutz nachbehandelter Zink- bzw. Zinklegierungs\u00fcberz\u00fcge auf Systeme ohne Chrom(VI) – idealerweise vollkommen schwermetallfrei – umzustellen. Weitgehende Einigkeit bei den Experten besteht dahingehend, dass Verbindungen wie Molybdat und Vanadat keine Alternativen zum Chrom(VI) sind. Derzeit verf\u00fcgbar ist als einziger akzeptabler Ersatz nur Chrom(III) in Verbindung mit Kobalt, l\u00e4ngerfristig m\u00fcssen andere L\u00f6sungen angedacht werden. F\u00fcr den Korrosionsschutz auf Zink- und Zinklegierungen bedeutet das letztlich, dass alle bisherigen Chrom(VI)-, wenn m\u00f6glich auch Chrom(III)-Schichten durch andere m\u00f6glichst schwermetallfreie Beschichtungssysteme ersetzt werden m\u00fcssen.
\nAufbauend auf eigenen Vorarbeiten und parallel laufenden Recherchen fand GC Galvano Consult einen neuartigen, patentierten L\u00f6sungsansatz, um schwermetallfreie Korrosionsschutzschichten galvanisch abzuscheiden. \u00dcberraschend wurde gefunden, dass auf der Anode in einer Silikatl\u00f6sung keine Korrosionsschutzschichten abgeschieden werden, sondern auf der Kathode. Dieser Elektrochemismus war noch nicht vollst\u00e4ndig erkl\u00e4rbar. Das Patent und das dort beschriebene Verfahren, das nur im Laborma\u00dfstab verf\u00fcgbar war, sollte in den Technikumma\u00dfstab \u00fcberf\u00fchrt werden. Daraus waren die produktionstechnischen Verfahrensgrundlagen abzuleiten und ein technisches Verfahrenskonzept zu entwickeln. Als Grundbeschichtungen dienten die nach dem allgemeinen Stand der Technik bew\u00e4hrten \u00dcberz\u00fcge Zink, sowie Zink\/Eisen und Zink\/Nickel. Entwicklungsziel war es, die neue anorganische Silikatbeschichtung sowohl f\u00fcr Trommel-, als auch f\u00fcr Gestellware verf\u00fcgbar zu machen. Diese nasschemische Beschichtung sollte prinzipiell in bestehende automatische Beschichtungsanlagen integriert werden k\u00f6nnen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDiese Aufgaben sollten in folgenden Arbeitsschritten gel\u00f6st werden:Vorbehandlung \/ wirksame Stromdichten, geometrische Randbedingungen \/ Festlegung pH-Werte \/ Einbringung der Silikat-Ionen \/ Untersuchungen und Entwicklungen zu Additiven \/ Schnelle Badwechsel (bisher im Labor beobachteten Fehlstellen werden nach fr\u00fcheren Beobachtungen mit dem Oberfl\u00e4chenkontakt mit dem Sauerstoff der Luft bei Badwechseln in Verbindung gebracht).<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die Ergebnisse entsprechen im vollen Umfang der Zielstellung. Es wurde im Labor- sowie Technikumma\u00dfstab erfolgreich nachgewiesen, dass eine schwermetallfreie galvanische Passivierung von Stahl auf Basis einer Silikatl\u00f6sung m\u00f6glich ist. Die Beschichtungszeiten von 30 – 60 Sekunden reichen aus, um beispielsweise einen Haftuntergrund f\u00fcr eine Kunststoffbeschichtung auf KFZ-Bremsleitungen auszubil-den (nachfolgende Polyvinylfluorid-Beschichtung).
\nDas Dipolverfahren ist im Technikumma\u00dfstab uneingeschr\u00e4nkt auf Zink und Zink\/Eisen-Legierungsschichten anwendbar. Beschichtungszeiten von 5 – 10 Minuten im Dipolverfahren erlauben zudem die Einbindung des Verfahrens in vorhandene automatische Beschichtungsanlagen. Bei Zink\/Nickel-Beschichtungen ergeben sich hingegen noch Probleme. Die Ausbildung der Silikatschicht ist sehr langsam. 15 Minuten Beschichtungszeit konnten mit dem Dipolverfahren nicht unterboten werden. Eine weitere M\u00f6glichkeit besteht darin, mittels Strom eine Zinkaufl\u00f6sung zu erzwingen. Dies bedeutet die Anwendung eines Pulsgleichrichters mit Reversepuls. Diese M\u00f6glichkeit wurde auch getestet und der Einsatz eines Pulsgleichrichters (Kathodenschaltung) erbrachte hier auch gro\u00dfe Fortschritte; 10 Minuten in der Trommel ergeben eine gute Silikatschicht, die zur Verwendung mit TopCoats gute Eigenschaften aufweist. Mittels eines anodischen Pulses kann die Zinkaufl\u00f6sung weiter beschleunigt werden. Dies gilt insbesondere f\u00fcr Gestellanwendungen. Damit ist es auch m\u00f6glich, Gestellteile zu beschichten. Das Verfahren ist auf Zink\/Nickelschichten trotzdem nur eingeschr\u00e4nkt anwendbar. Hier besteht noch weiterer produktnaher Entwicklungsbedarf.
\nDurch die \u00fcberraschend guten Reibbeiwerte der Silikatbeschichtungen im Vergleich zu den bisherigen Passivierungen konnte mit dem Thema Radschrauben ein marktrelevantes Produkt (Trommelbeschichtung) erschlossen werden, dass die Fahrtests bei VW und Audi bereits erfolgreich durchlaufen hat.
\nOrganische sowie schwermetallhaltige Bestandteile der Beschichtungen wurden vermieden. Eine Regeneration der B\u00e4der f\u00fcr anorganische Silikatbeschichtungen, die aus w\u00e4ssrigen Silikatl\u00f6sungen mittels kathodischem bzw. anodischem (Gestellware) Strom auf den Werkst\u00fccken abgeschieden werden, ist ebenfalls m\u00f6glich. In der L\u00f6sung findet immer eine Bildung und ein Abbau von Polysilikaten statt. Leider f\u00fchrt dies dazu, dass mit der Zeit sehr viel Silikat als Polysilikat vorliegt. Dies bedingt eine Eintr\u00fcbung der L\u00f6sung und verhindert letztendlich den Schichtaufbau. Es wird an der Kathode zu wenig Disilikat gebildet, da zu lange Ketten abgebaut werden m\u00fcssen. Fr\u00fcher wurde eine derartige L\u00f6sung verworfen. Im Labor war aber eine Regeneration m\u00f6glich. Durch Zugabe von Natriumhydroxid k\u00f6nnen die Polysilikate bei der Badtemperatur von 75\u00b0C wieder in Silikate \u00fcbergef\u00fchrt werden. Durch Zugabe von Natriumbicar-bonat konnte dann der pH-Wert wieder eingestellt werden. Ob diese Vorgehensweise auch bei gro\u00dfen Anlagen m\u00f6glich sein wird, muss in der Praxis allerdings noch nachgewiesen werden.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Es finden regelm\u00e4\u00dfig Vortr\u00e4ge bei den Verb\u00e4nden (DGO; ZVO) und auch bei Kunden statt. Eine wichtige Ma\u00dfnahme zur Einf\u00fchrung des neuen Verfahrens in der Massenbeschichtung von Radschrauben wurde mit den erfolgreich absolvierten Fahrversuchen bei VW und Audi abgeschlossen.
\nUm die Serienreife und die notwendigen Freigaben zu erreichen, muss das Verfahren in einem produktionsnahen Umfeld eingesetzt und die Prozessf\u00e4higkeit nachgewiesen werden. Dazu ist kurzfristig die Errichtung einer geeigneten Anlage bei der Walter Hillebrand GmbH & Co. KG geplant. Dazu kann die neue Technologie an einer bestehende Fertigungsanlage getestet werden und der gesamte Beschichtungsprozess realisiert werden. Das Verfahren soll Mitte des Jahres 2006 bei der Fa. Walter Hillebrand sicher f\u00fcr Massenteile (gegenw\u00e4rtiger Schwerpunkt Radschrauben) implementiert sein.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Der bisherige Entwicklungsstand und die Technikumerfahrungen des Verfahrens lassen die Aussage zu, dass das Verfahren eine deutliche \u00f6kologische Verbesserung gegen\u00fcber bisherigen schwermetallbasierenden Schichten darstellt. Dies trifft sowohl auf die verringerten Umweltbelastungen, die Produktivit\u00e4t und eine reproduzierbarere Qualit\u00e4t der Beschichtung zu. Es wird erwartet, dass durch weitere praktische Erfahrungen im angestrebten Produktionsma\u00dfstab ein kosteng\u00fcnstiges Verfahren realisiert werden kann und Anwendern damit \u00f6kologische und betriebswirtschaftlich sinnvolle L\u00f6sungen f\u00fcr einen innovativen Beschichtungsprozess angeboten werden k\u00f6nnen.
\nDie in diesem Projekt erworbenen Kenntnisse, Erfahrungen und M\u00f6glichkeiten zur Optimierung, haben dazu gef\u00fchrt, dem Markt ein Konzept anzubieten, das zur Umsetzung der Altautoverordnung und zur Verringerung von Umweltbelastungen f\u00fchren kann.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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