Kromfri, oorganisk ytomvandling/förbehandling av aluminium innan pulverlackering

Text av Stefan Lenzer · Översättning av Lars Knutsson, MacDermid

Kromfri, oorganisk ytomvandling/ förbehandling av aluminium innan pulverlackering

De giftiga effekterna av sexvärda kromföreningar har varit känt under lång tid och har lett till omfattande restriktioner de senaste åren. Gemensamt för alla föreskrifter är förbud och strikta begränsningar för ytomvandlingsprocesser som innehåller krom VI, som används på aluminium och andra metaller. Ett förbud inom den europeiska byggbranschen förväntas dessutom inom snar framtid.

Under de senaste 20 åren har flera krom VI-fria alternativa produkter för förbehandling av aluminium utvecklats av kemi- och systemleverantörer. Som en möjlig förbehandling före pulverlackering av aluminium uppvisar de flesta av dessa produkter motsvarande prestanda jämfört med systemen som innehåller krom VI. De så kallade processerna ”no rinse” (utan sköljning) eller ”dry in place” (torka på plats) är de vanligast förekommande kromfria processerna. Dessa har dock i praktiken några nackdelar som inte bör ignoreras.

Schematisk bild över skiktuppbyggnaden

Under torkningsprocessen kan en oönskad ”sista droppe” effekt inträffa. Detta kan leda till ett märkbart synligt fel efter pulverlackering och kan kräva att man genomför en sista spraysköljning. Dessutom används de befintliga processer inte som ett bad med lång livslängd utan på grund av ”polymeråldring” så måste de helt eller delvis förnyas med jämna mellanrum i ett s.k. ”bleed and feed” system.

Iridite EXD-processen som presenteras nedan utvecklades av MacDermid Enthone som ett en-komponent, kromfritt, polymerfritt system baserat på zirkonium. Ytomvandlingsskikten som produceras med Iridite EXD genom enkel doppning, sprutning eller flödesbeläggning är lämplig för behandling av aluminium samt även för varmförzinkat stål. För användning som förbehandling före aluminiumpulverbeläggning har Iridite EXD godkännanden från Qualicoat (A-045) och GSB (249b).

Exempel på en vertikal anläggning med kombinerad alkalisk och sur förbehandling

Processbeskrivning

Förbehandlingen är av avgörandebetydelse för utförandet av alternativaytomvandlingsprocesser påaluminium. Den måste anpassasför att passa de typer av legeringarsom ska behandlas. I grund ochbotten måste förbehandlingen ge enren, fet- och oljefri, avoxiderad yta.Vätbarheten hos den framställdaytan är särskilt viktig. När det gälleraluminium måste det mikrokristallinadeformationsskiktet under oxidskiktet avlägsnas som en möjlig initiator för filiform (spalt) korrosion. Starkt alkalisk avfettning/etsning eller sura etsningsprocesser används för att rengöra grundmaterialet och åstadkomma en första etsning. Efterföljande Deoxidering avlägsnar legeringskomponenterna, såsom Zn, Fe, Mg eller Si, som exponerades eller blev kvar på ytan efter den inledande alkaliska etsningen. Deoxideringssteget leder också till ytterligare etsning av materialet, vilket vanligtvis är mindre än i det första alkaliska processteget.

Förbehandlingssekvenserna nedan beskriver två av de möjliga process-sekvenserna för applicering av Iridite EXD:

Ytomvandlingens formation

Fluoriderna i Iridite EXD fungerar som aktivatorer för aluminiumytan under uppbyggnanden av skiktet. Denna skiktbildning sker under kontakttiden mellan processkemi och metallytan vid ett pH-värde av ca. 5. Mekanismen för färgvidhäftning och korrosionsskydd från Iridite EXD baseras på den permanenta vidhäftningen mellan beläggningen och det förbehandlade underlaget. Utan denna bindning skulle påverkan av fukt, värme och salter negativt påverka beläggningens vidhäftning och leda till korrosion i ett tidigt skede. Iridite EXD bildar ett skikt bestående av blandade oxider som förutom aluminium också innehåller mängder zirkonium. Iridite EXD är dock helt fri från organiska föreningar.

Applicering

Ytomvandlingsprocessen fungerar med de applikationsparametrar som anges i tabell 1.

Samma produktkemi används både för badsättning och underhåll.

Appliceringen utförs genom enkel doppning, spray eller flödesbeläggning. Bilden visar ett praktiskt exempel på en vertikal linje. En kort processlinje som eliminerar alkalisk avfettning och betning är också möjlig. Avjoniserat vatten rekommenderas att användas i sista sköljningen efter ytomvandlingssteget. Eftersom sköljvatten från Iridite EXD inte innehåller några störande polymerer, är det möjligt att köra sköljarna både före och efter ytomvandlingsprocessen i ett slutet system och uppnå en återvinningsgrad på nästan 100 %. Sköljvatten i det slutliga sköljsteget kan användas för att mata sköljarna före Iridite EXD för att uppnå en nödvändig ledningsförmåga på mindre än 20 µS/cm.

Kombinerat med en nästan oändlig livslängd för Iridite EXD-ytomvandlingsprocessen är det möjligt att arbeta vid nollutsläppsnivåer, vilket uppvisats hos många befintliga kunder.

Den långa badlivslängden är möjlig genom det högre pH-värdet vid Iridite EXD-processen. Automatisk dosering av Iridite EXD-processkemi enligt pH mätning eller ledningsförmågan garanterar jämn kvalitet och låga driftskostnader. Om det skulle bli nödvändigt att avgifta badlösningen räcker det med enkelavloppsrening genom neutraliseringen.

Kriterier för befintliga installationer

Omvandlingsskiktets fysiska egenskaper. Till skillnad från den guldgula och lätt igenkännbara skiktfärgen från de klassiska gulkromaterna är ytomvandlingsskiktetsom produceras med Iridite EXD nästan helt färglöst.Det alstrade skiktet har en skiktvikt av 0,03 - 0,1 g/m2, som bestäms med hjälp av en strippningsmetod och efterföljande fotometrisk zirkoniumanalys.

Egenskaper hos det pulverlackerade omvandlingsskiktet. Förutom behandlingen av aluminiumprofiler och plåt är Iridite EXD också lämplig för aluminiumgjutgods och varmförzinkade stålkomponenter.Förbehandlingen måste vara lämplig och måste anpassas för varje enskild applikation. Resultaten av Qualicoat- och GSB-godkännandetesterna uppfyller de höga kvalitetskraven och vittnar om den obegränsade användningen i detta segment.Skikten som framställts med IriditeEXD kännetecknas av dess temperaturstabilitet.Torktemperaturer på upp till 180 °C i torken är möjliga utan att prestandan hos skiktet försämras.Denna möjliga ökning av torkningstemperaturen påskyndar torkningen vilket kan förkortar torkningstiden och öka produktions outputen.

Sammanfattning och framtid

Iridite EXD är en kromfri, oorganiskprocess för förbehandling av aluminium och dess legeringar före pulverlackering och har bevisat sig i industriell användning sedan 2006. Omvandlingsbeläggningarna som produceras under sprutning eller doppningsprocessen kännetecknas av deras temperaturstabilitet. Processen har godkänts av QualityAssociation Qualicoat och GSB för alternativ förbehandling av aluminium före pulverlackering i byggbranschen och används redan i många välkända företag. Processen som utvecklats av MacDermid Enthone är en pålitlig process som ger utmärkt korrosionsskydd på aluminium. Användare av Iridite EXD-processen har en tekniskt beprövad, globaltillgänglig och mycket ekonomisk process till sitt förfogande.

Källor

GSB International, SchwäbischGmünd; www.gsb-international.deQualicoat, CH-Zürich; www.qualicoat.netMacDermid Envio Solutions; www.macdermidenvio.comMacDermid Enthone, IndustrialSolutions; www.industrial.macdermidenthone.comSAT - Surface Aluminium TechnologiesSrl; www.sataluminium.com