Smart coating-roadshow-feb-2015-corrosiewerend-walter-lauwerens

Corrosiewerende coatings afgezet via
galvanische en chemische processen
Protect your Product
Sirris Roadshow 12, 17 and 24 februari 2015
Walter Lauwerens
Smart Coating Application Lab
2.03.15 1© sirris | www.sirris.be | info@sirris.be |

Inhoud
2.03.15 2
 Inleiding
 Conversielagen
 Galvanische deklagen
 Stroomloos nikkel
 Besluit
© sirris | www.sirris.be | info@sirris.be |

Inleiding (1)
2.03.15 3
 Corrosie
 is de aantasting van materialen door chemische
en elektrochemische interactie met de omgeving.
 Vooral probleem voor metalen omdat deze
corroderen door inwerking van zuurstof en water uit de omgeving.
 Bescherming tegen corrosie (staal in het bijzonder)
 Het oppervlak bedekken met een laag die elektrochemisch edeler
 Bescherming door barrière-effect.
 Het oppervlak bedekken met een laag die elektrochemisch onedeler is
 Bescherming door barrière-effect,
 Bescherming door opoffering van de laag zelf.
 Ook bijkomende functionaliteiten (slijtbestendig, decoratief) zijn mogelijk.

Inleiding (2)
2.03.15 4
 Corrosietesten
 Zoutneveltesten
 Typische test om corrosieweerstand van
gecoate proefstalen te testen
 Versnelde test, maat niet altijd betrouwbaar
omdat reële corrosiecondities sterk kunnen
afwijken
 Proefstalen worden gedurende 100 tot 1000
uren blootgesteld aan zoutnevel (5% NaCl,
soms aangezuurd) en worden visueel
beoordeeld op het optreden van
corrosieproducten
 Gestandaardiseerd: bv. ASTM B117 of ISO
9227
 Cyclische corrosietesten
 Proefstalen worden opeenvolgend blootgesteld aan vochtige en droge
condities, inclusief zoutnevel
 Betere simulatie van reële omstandigheden mogelijk

Inleiding (3)
2.03.15 5
 Galvanische en chemische processen voor
oppervlaktebehandeling:
 Chemische reactie tussen het (metalen) oppervlak en waterige oplossing
waarin zouten, zuren of basen (een elektroliet)
 Galvanotechniek: het langs elektrolytische weg aanbrengen van een hechtende
metaallaag op een elektrode om het oppervlak hiervan nieuwe eigenschappen
of andere afmetingen te geven.
 Nomenclatura
 NL: galvanotechniek, galvanisch,
elektrolytisch, elektrodepositie
 EN: electroplating of plating
 Galvanising: de Engelse term
voor verzinken

Conversielagen (1)
2.03.15 6
 Wat is een conversielaag
 Een conversielaag ontstaat door de
inwerking van (elektro)chemische reacties
op een metaaloppervlak. De gevormde laag
bevat bestanddelen van het basismateriaal.
 Functies van conversielagen
 Hechtingslaag voor organische
coatings (lakken en poederlakken),
 (Beperkte) bescherming tegen
corrosie en ondercorrosie,
 Soms ook decoratief, slijtagewerend
 Soorten conversielagen
 Fosfateren van staal
 Chromateren van zink en aluminium
 Anodiseren van aluminium
 Chemisch zwarten, blauw staal
Black oxide
Blue steel

Conversielagen (2)
2.03.15 7
 Fosfateren van staal
 Veruit de grootste toepassing van
fosfateren
 Via dompel- of sproeiprocessen met een
waterige oplossing van fosfaatzouten
Fe-fosfaat Zn-fosfaat Mn-fosfaat
Laag Amorf,
Zeer dun (< 1 µm)
Blauwachtig
Kristallijn
Dikte: 2 – 5 µm
Donkergrijs
Kristallijn
Dikte: tot 30 µm
Zwart
Toep. Hechting voor lakken
Binnenhuistoep.
Hechting voor lakken
Buitenhuistoep.
Automobiel
Beperkt wervelstromen
(elektrisch)
Wordt ingeolied,
Machine- en
wapenonderdelen
Voor- en
nadelen
+ goedkoop, weinig
milieuproblemen
- Beperkte
corrosiewering
+ goede corrosiewering
- Dure installatie,
slibvorming,
afvalwaterbehandeling
+ goede
corrosiewering, lage
wrijving
- Duur,
afvalwaterbehandeling
Fosfatatie door sproeiproces

Conversielagen (3)
2.03.15 8
 Chromaat conversielagen
 Chromaat conversielagen worden vooral op aluminium en zink gebruikt
 Uitstekende hechting voor lakken en verven
 Goede corrosiebescherming (onderfilmcorrosie,
witte roest op zink)
 Zelfhelende eigenschappen dankzij Cr+6
 Karakteristieke kleuren geel of groenachtig
afhankelijk van type
 Maar omwille van toxiciteit van Cr+6 is het
gebruik aan banden gelegd en wordt
geleidelijk uitgefaseerd.
 Alternatieve lagen (geen conversie)
zijn beschikbaar en vinden ingang
 Cr2O3 (Cr+3) lagen
 Anodisatie (aluminium)
 Zr-polymeer en Zr/Ti-polymeerlagen
 Siloxaan gebaseerde lagen
Chromaatconversielagen op
aluminiumonderdelen

Conversielagen (4)
2.03.15 9
 De natuurlijke oxidatielaag wordt verdikt
door elektrolytisch passiveren
 Te anodiseren onderdeel vormt de anode
 Bad meestal op basis van zwavelzuur
 Gelijkstroom 1 tot 2 A/dm2
 De laag
 Dikte typisch tussen 1 en 30 µm
 Hardheid 250-450 Hv
 Elektrisch isolerend
 Is poreus
 Nabehandelingen
 Sealing: behandeling in kokend water
om poriën te sluiten
 Poriën kunnen met pigmenten gevuld worden
 Poriën kunnen met PTFE geïmpregneerd worden
 Hardanodiseren: dikkere laag (100 µm en meer)

Conversielagen (5)
2.03.15 10
 Toepassingen
 Corrosiebescherming
 Slijtagebescherming
 Wrijving en aankleven verminderen
 Decoratief
 Pigmenten in poriën
 Interferentie in anodisatielaag
Geanodiseerde profielen
Decoratieve anodisatielagen (gepigmenteerd)
Mechanische component met
zwarte hardanodisatielaag

Conversielagen (6)
2.03.15 11
 Interferentiekleuren via lichtbreking in
anodisatielagen op aluminium (Alucol,
Nederland)

Galvanische deklagen (1)
2.03.15 12
 Algemeen depositietechniek
 Anode en kathode in elektroliet
 Kathode (-) wordt bedekt
 Anode (+) gaat in oplossing of is inert
 Elektroliet bevat metaalzout dat wordt
afgezet en wordt ververst bij inerte anode
 Bij complexe geometrie van substraat
is deklaag minder homegeen en
kunnen lokaal uitgroeiingen
voorkomen.
 Vele metalen kunnen afgezet worden:
Zn, Zn-legeringen, Ni, Cu, Cr, Au, Ag,
Sn, Pt, …

2.03.15 13
 Procesuitvoeringen
Anode
Kathode
Galvaniseren in bad
Brush plating of
tampongalvaniseren

2.03.15 14
 Zink en zinklegeringen
 Kathodische bescherming van ijzer (staal)
 Bad op basis van zinkzouten (ZnCl2)
 Alkalische baden: zeer homogeen
 Zure baden: glansprocessen
 Hoe dikker de laag, hoe langer de corrosiebescherming
 Elektrolytisch verzinkt: 5 – 30 µm
 Thermisch verzinkt: 50 – 100 µ
 Toepassingen
 Hangwerk: buizen, draadwerk, manden,
verspaande artikels
 In trommel: vijzen, bouten, moeren, ringen,
beugels
 Om fraai uiterlijk en glans te behouden, worden
zinklagen gepassiveerd (bv. chroomlaag)
 Zinklegeringen
 Zink-kobalt: 2 à 3-maal langere bescherming
 Zink-nikkel: 3 à 5-maal langere bescherming
 Zink-ijzer: decoratief zwart en betere
bescherming

2.03.15 15
 Sierchroom
 Baden op basis van Cr+3 verbindingen
 Zeer dunne laag (< 1 µm) bovenop een
nikkellaag
 Goede corrosiebescherming en blijvend glanzend
dankzij Cr2O3-toplaag
 Hard, krasvast
 Hardchroom
 Baden op basis van Cr+3 of Cr+6 verbindingen
 Dikke laag (tot 100 µm en meer)
 Hoge hardheid: tot 1000 Hv
 Laag bevat microcracks die olie vasthouden
 Toepassingen: gereedschappen,
machineonderdelen, hydraulische cylinders,
schokdempers
 Cr+6 problematiek
 Vanaf midden 2017 verboden
 Ook Cr+3 zou onder de regeling vallen
 Uitzonderingen op verbod mogelijk

Chemisch Nikkel (1)
2.03.15 16
 Proces
 Ook stroomloos (EN: Electroless) Nikkel
genoemd.
 Bad is waterige oplossing met
nikkelzouten en een reducerend
agens bij ongeveer 90 °C.
 De laag
 Zeer conforme laag omdat het een stroomloos proces is.
 De laag bevat fosfor (vandaar ook Ni-P lagen):
 2 – 5% (laag): relatief hard en magnetisch
 6 – 9% (medium): minder hard, maar redelijke corrosiebescherming
 10 – 14 % (hoog): goed corrosieresistent

Chemisch nikkel (2)
2.03.15 17
 Eigenschappen
 Corrosieweerstand
 Voor corrosiebescherming wordt een laagdikte van minimum ongeveer 25 µm
aanbevolen.
 Dikke lagen van 50 µm en meer hebben een zeer goede corrosieweerstand.
 Hardheid (voor P-gehalte van 9 à 12%)
 Zoals afgezet: 530 HV 0,1
 Na 11 uren op 280 °C: 900 – 950 HV 0,1
 Gehard Ni wordt gebruikt als alternatief voor hardchroom
 Nikkel-composietlagen
 Fijne deeltjes van ander
materiaal zitten verdeeld in
de Ni-P matrix
 Ni-PTFE: verlaagde wrijving,
minder aankleven
 Ni-SiC: hogere hardheid,
betere slijtageweerstand
 Ni-diamant
 Zwart nikkel: voor optische
toepassingen
Bron: Kanigen, Genk

Besluit
2.03.15 18
 Galvanotechniek is een oude technologie, maar nog zeker
niet verouderd.
 Uitstekend geschikt voor het aanbrengen van
corrosiewerende deklagen, ook op onderdelen met complexe
vormen.
 Economisch haalbare techniek.
 Opschaalbaar naar grote componenten of grote aantallen.
 Maar, milieu- en gezondheidsrisico’s en de wetgeving
dwingen de industrie verbeterde of nieuwe technieken te
ontwikkelen. In sommige gevallen betekent dit vervangen
door niet-galvanische technieken.

Smart coating-roadshow-feb-2015-corrosiewerend-walter-lauwerens

Recommandé

Recommandé

Contenu connexe

Plus de Sirris

Plus de Sirris (20)

Smart coating-roadshow-feb-2015-corrosiewerend-walter-lauwerens