Dunnelaag technologie Aluminium

Inleiding
 

In de zoektocht naar chromaatvrije voorbehandelingprocessen voor aluminium was de meest voor de hand liggende poging het element Chroom in het chromateerproces te vervangen door een atoom dat wel eens dezelfde eigenschappen zou kunnen hebben, niet carcinogeen zou zijn en in grote mate verkrijgbaar. De keuze viel hierbij op de elementen Titanium en Zirkonium waarbij de stoffen hexafluortitaanzuur en hexafluor-zirkoonzuur erg goed zouden passen in de formulering van een chromaatvrij proces gebaseerd op het mechanisme van een chromateerreactie.  Testen hebben inmiddels uitgewezen dat dit soort processen op basis van Zirkonium goede conversielagen op aluminium geven en stabieler zijn dan de processen die gebaseerd zijn op polymeren of silanes en die uitsluitend als eindpassivering en "no-rinse" systemen worden ingezet. De gevormde conversielagen zijn echter vele malen dunner dan een chromaatlaag maar zorgen te allen tijde voor een uitstekende hechting van vrijwel iedere coating en geven vaak vergelijkbare resultaten in de kunstmatige corrosietesten. Inmiddels is, min of meer bij toeval, vastgesteld dat deze conversielagen niet allen op het substraat aluminium, maar ook op staal en verzinkt staal een goede conversielaag vormen.

Eerste toepassing
 

Enkele jaren geleden werden de eerste processen in de praktijk ingezet om het zinkfosfateren op staal te vervangen door een goedkoper en minder milieubelastend proces.  De processen werden toen getypeerd als "nanotechnologie" vanwege het feit dat de ge­vormde lagen slechts enkele honderden nanometers dik waren, maar omdat Nanotechnologie in de wetenschappenlijke zin van het woord heel iets anders betekent worden de processen door C&T technics bv samengevat onder de noemer: "dunnelaag technologie." Omdat bij het zinkfosfateren altijd gebruik wordt gemaakt van een separate ontvettingsstap zagen de eerste Dunnelaagprocessen er als volgt uit:

 

1. ontvetten;
2. spoelen;
3. dunnelaagproces;
4. spoelen;
5. spoelen met gedemineraliseerd water.
   
    

Eerste praktijk case
 

Begin 2007 is de ijzerfosfateer-installatie omgebouwd tot gecombineerde Ontvetting/ Dunne laagproces. Het oorspronkelijke proces was als volgt:

 

1. ontvetten/fosfateren (ijzerfosfaat);
2. spoelen;
3. spoelen;
4. passiveren.

De passivering was op basis van silanes en werd alleen gebruikt voor aluminium en verzinkte producten waar hogere eisen aan werden gesteld met betrekking tot de corrosiewering. De eerste resultaten waren bevredigend, waarbij het grote voordeel werd behaald bij de behandeling van aluminium en verzinkt staal doordat zonder extra passivering de corrosiewering duidelijk beter was dan vroeger. Er bleef echter bij de behandeling van stalen producten de wens om de ontvettende werking te verbeteren en bij stilstand van de kettingbaan waren de stalen producten gevoeliger voor vliegroest. In oktober 2008 is het proces door een kleine toevoeging dusdanig gewijzigd dat het proces producten met oudere conservering goed kon ontvetten en het vliegroestprobleem bij stilstand zo goed als verdwenen was.
 

Kostenvergelijking
 

Het dunnelaagproces bestaat in hoofdzaak uit één component voor het aanmaken en opsterken van het bad. Wel is bij de aanmaak van het bad een pH-correctie component nodig, maar het verbruik hiervan is zo laag dat dit bij de kostenvergelijking kan worden verwaarloosd.
Doordat het proces in een veel lagere concentratie wordt gebruikt dan een vloeibaar ijzerfosfateerproces en de consumptie tijdens het proces zeer gering is, zijn ondanks de hogere prijs per kg de productiekosten lager. Verder is de hoeveelheid slib die tijdens het proces ontstaat ongeveer een factor 5 lager dan bij het ijzerfosfateren, zodat de standtijd langer is en de afvoerkosten lager zijn.
Een belangrijk bijkomend voordeel is het feit dat de warmtewisselaar van het bad perfect schoon blijft na toepassing van het nieuwe proces.

Corrosiewering
 

Buiten de gebruikelijke mechanische testen van de gepoedercoate producten is in de beginfase het systeem regelmatig getest op corrosiewering in de zoutsproeitest en filiform test bij C&T technics.
De resultaten hiervan waren van meet af aan zeer goed, op alle substraten. Na de modificatie van het proces in oktober 2008 zijn opnieuw zoutsproeitesten ingezet om vast te stellen of deze modificatie enige invloed heeft gehad op de corrosiewering. De resultaten bleven vergelijkbaar goed.

Samenvatting
 

Met de introductie van deze dunnelaag technologie is de mogelijkheid geschapen om de kosten van het ijzerfosfateren te verlagen met verbetering van de kwaliteit. Tevens is het mogelijk om diverse substraten te behandelen in één proces, waarbij de uiteindelijke kwaliteit van gecoat aluminium en verzinkt staal beduidend beter is dan bij gebruik van een ijzerfosfateerproces. In bepaalde gevallen is het mogelijk om het zinkfosfateerproces te vervangen door dit dunnelaag proces. In Engeland is de eerste zinkfosfateerlijn met kathaforeselak omgebouwd naar deze dunnelaag technologie en de resultaten zijn uitstekend.