Publicatie over zinklamellencoatings in Oppervlaktetechnieken

1. techniek
Innovatie op basis van eigen onderzoek en samenwerking Niall Fitzgerald en Johan Nelissen, Te Strake Surface Technology BV
bij Te Strake Surface Technology
Nieuwe glijlakke
en zinklamellen
VOM-lid Te Strake Surface Technology BV (TSST) in Deurne is een internationale onderneming actief op het
gebied van oppervlaktebehandelingen en met name gespecialiseerd in de ontwikkeling en applicatie van
multifunctionele coatings met droogsmerende en/of corrosiewerende eigenschappen. Deze lakken worden
vooral toegepast in situaties waar metalen over elkaar wrijven en waar een lage wrijvingscoëfficiënt in
combinatie met een lange levensduur gewenst is. Het betreft toepassingen waar smering door middel van vet
of olie niet gewenst is, omdat deze vervuilen en verontreinigingen aantrekken.
In systemen waar vooral de tribologische
Diverse onderdelen
eigenschappen een belangrijke rol spelen
die met Antifricor®
worden glijlakken (ook anti-friction coatings
worden gelakt.
genoemd) toegepast. Waar de nadruk ligt
op een hoge corrosiewering, worden vooral
zinklamellencoatings toegepast. De auto-
industrie is een belangrijke markt voor de
toepassingen van Antifricor®- glijlakken
en HCP®- zinklamellencoatings. Zo worden
onder andere onderdelen voor deursloten,
scharnieren, bevestigingsmaterialen en za-
macdelen (zamac: handelsnaam voor een systemen voor toepassingen in de auto-in- staan zinkhydroxides en zinkoxides; deze
groep spuitgietzinkdelen - red.) voor slo- dustrie per medio 2007 verboden. Hierdoor vertragen het corrosieproces;
ten gecoat. Verder worden deze coatings werden zowel de OEM-ers (autobouwers), de - Zelfreparatie: zuurstof en kooldioxide uit
toegepast op onderdelen voor de offshore- leveranciers van galvanische processen en de lucht reageren met zink tot zinkoxide
industrie en de chemische industrie, en op lakproducenten als ook de oppervlaktebe- en zinkcarbonaat, waardoor volumineuze
bevestigingsmaterialen voor de windener- handelingsbedrijven gedwongen om geza- producten worden gevormd, die het be-
Thema Coatingtechniek
giesector en de weg- en waterbouw. De menlijk alternatieve processen en coatings schadigde oppervlak kunnen afsluiten;
coatings worden aangebracht door middel te ontwikkelen, te testen en te implemen- - De aanwezige aluminium lamellen vormen
van geautomatiseerde applicatiemetho- teren. een aluminiumoxidelaag, waardoor verde-
den, zoals dip-spin (applicatiemethode voor In samenwerking met diverse lakleveran- re corrosie wordt vertraagd.
het lakken van grotere hoeveelheden kleine ciers heeft TSST de zinklamellencoatings
onderdelen) en spuiten. Daarmee kan een ontwikkeld en succesvol in de markt gezet. vereisten voor zink-
constante en hoge kwaliteit gegarandeerd Het beschermingsprincipe van zink-alumini- aluminiumlamellencoatings
worden. umlamellencoatings is gebaseerd op de vol- Hoewel de nadruk bij het ontwikkelen van
gende eigenschappen: de nieuwe zinklamellencoatings lag op een
ontwikkeling van hcp® (high - Kathodische bescherming: zink is een on- hoge corrosiewering worden er, afhankelijk
corrosion protection) zink- edel metaal ten opzichte van ijzer; hierdoor van de toepassing, meer specifieke eisen ge-
aluminiumlamellencoatings offert zink zich op in een corrosieve omge- steld:
De aanleiding om nieuwe HCP® zinklamel- ving; - Hoge corrosiewering: standaard wordt
lencoatings te ontwikkelen, werd ingegeven - Fysische bescherming: het zink is aanwezig een hoge corrosiewering gevraagd, tot 720
door een nieuwe EU-wetgeving in 2000. In in de vorm van lamellen. Vocht ondervindt uur zoutsproeitest volgens DIN ISO 9227
deze wet, de zogenaamde EU Autowrakken tijdens de diffusie door de coatinglaag dui- zonder rode roest. Naast de standaard-
Richtlijn 2000/53/EG, werd de toepassing delijk meer weerstand dan wanneer zink zoutsproeitest worden ook specifieke cor-
van zware metalen zoals lood en zeswaardig als fijne deeltjes aanwezig zou zijn; rosietesten gevraagd, zoals een cyclische
chroom in galvanische bedekkingen en lak- - Passivering: tijdens het corrosieproces ont- vochttest tussen +120°C en -40° C volgens
42 Oppervlaktetechnieken nr. 4 - 2010 - www.vom.nl / www.oppervlaktetechnieken.com

2. en
het onderzoek werden basecoats en top-
coats getest van verschillende leveranciers.
De volgende parameters zijn onderzocht:
- Invloed van voorbehandeling, onder ande-
re fosfateren en stralen;
- Lakparameters, zoals lakviscositeit en vas-
ncoatings
testofgehalte;
- Applicatieparameters, zoals slingertijd en
toerental tijdens het slingeren;
- Invloed van moffeltemperaturen en mof-
feltijd;
- Laagdikte.
resultaten
In de beginfase van het onderzoek werden
VDA 621-415 of een Kesternichtest volgens met name de corrosie-eigenschappen onder-
DIN 50018; zocht volgens DIN ISO 9227 (standaard-zout-
- Chemicaliën-bestendigheid: na onderdom- sproeitest). Hiermee werd vastgesteld welke
pelen in verdund zoutzuur of fosforzuur, basecoat over de gewenste corrosie-eigen-
mag geen rode roest ontstaan. De reden schappen beschikte. Nadien werd een grote
hiervoor is het feit dat in de VS aluminium diversiteit aan topcoats onderzocht om in-
velgen worden gereinigd met fluoridehou- zicht te verkrijgen in de diverse eigenschap-
dende reinigers. Indien geen geschikte top- pen, zoals genoemd in de bovenstaande spe-
coat aanwezig is, treedt er na twee of drie cificatie. Daar waar TSST niet beschikte over
jaar rode roest op; de specifieke testmethoden werd samenge-
- Milieuvriendelijk: de coating mag geen zes- werkt met externe laboratoria. Daarnaast
waardig chroom of andere zware metalen werd al in een vroegtijdig stadium contact
bevatten; gezocht met de zogeheten tier one suppliers
- Temperatuurbestendigheid: de eigen- (systeemleveranciers) om hen te interesse-
schappen van gecoate producten moeten ren voor de innovatieve ontwikkelingen. De
intact blijven nadat de producten langere open communicatie en het uitwisselen van
tijd op 180°C worden verwarmd. Dit geldt testresultaten zorgden ervoor dat draagvlak
onder andere voor bevestigingsmaterialen werd verkregen.
die onder de motorkap worden gebruikt; In de loop van het onderzoek is een coating-
- Wrijvingscoëfficiënt: OEM-ers hanteren systeem ontwikkeld op basis van een speci-
Mercedes-deurslot met sperdelen die
voor boutverbindingen verschillende wrij- fieke basecoat en diverse topcoats. De base-
gecoat zijn met HCP®.
vingscoëfficiënten, met nauwkeurige tole- coat bestaat uit een anorganisch bindmiddel
ranties, die reproduceerbaar aangebracht op basis van silicium-titaandioxides en zink-
dienen te worden; ties zoals deze zijn opgesteld door de Duitse aluminiumlamellen, zie foto.
- Slijtagebestendigheid: de coatinglaag mag auto-industrie. In de auto-industrie is het
niet beschadigen tijdens bepaalde testme- gebruikelijk dat de toeleveringsbedrijven Aan de hand van de gestelde eisen kunnen
thoden; zelf de kosten dragen voor innovatieve ont- we kiezen voor diverse topcoats, op basis
- Laagdikte: beperkte laagdiktes (<20 micro- wikkelingen. Wanneer men succesvol is, kan van zowel organische als anorganische bind-
meter) met nauwkeurige toleranties wor- men deze kosten terugverdienen middels middelen, waarmee aan de klanteneisen vol-
den gevraagd; productieopdrachten. daan kan worden.
- Waterstofbrosheid: er mag geen waterstof- Gezien de grote diversiteit aan eisen werd
brosheid optreden bij geharde staalsoor- gekozen voor een tweelagensysteem:
ten; 1) Basecoat: deze zorgt voor een goede hech-
- Kleur: zilver en zwart; ting op het grondmateriaal en brengt de
- Kwaliteitseisen: hoge eisen die reprodu- gewenste corrosieresultaten;
ceerbaar gerealiseerd dienen te worden; 2) Topcoat: deze voldoet aan de gewenste
- Kostprijs: mag niet hoger zijn dan de ge- specifieke eisen, zoals een verhoogde cor-
bruikelijke prijzen voor Cr(VI)-houdende rosiewering, een specifieke wrijvingscoëf-
coatings. ficiënt, chemische bestendigheid of kleur.
plan van aanpak, onderzoek De onderzoeksperiode liep van 2003 tot en
In 2003 werd een plan van aanpak opgesteld met 2007. De optimalisatiefase is een voort-
met als doel het realiseren van een zinkla- gaand proces. Naast de kosten voor externe Op de SEM-foto zijn de zink-alumini-
mellencoatingsysteem onder eigen naam, testen, zit er ongeveer vijf manjaar ontwik- umlamellen duidelijk te zien.
waarvan de eisen voldeden aan de specifica- keling en testen in het onderzoek. Tijdens (Foto: IGOS Solingen, Duitsland)
Oppervlaktetechnieken nr. 4 - 2010 - www.vom.nl / www.oppervlaktetechnieken.com 43

3. techniek
Diverse onderdelen die
gecoat zijn met HCP®.
Sperdelen gecoat met HCP®, na 720 uur zoutsproeitest.
Begin 2007 hebben we de eerste produc- meer informatie
tieorders ontvangen voor het coaten van Op de website www.testrake.com in het Te Strake Surface Technology BV
Mercedes-sperdelen, die toegepast worden downloadcenter is een matrix te vinden tel.: 0493 - 35 28 20
in deursloten. Momenteel worden de sper- met de diverse Antifricor® en HCP® coa- fax: 0493 - 35 28 58
delen van vrijwel alle Mercedes-deursloten tingeigenschappen. Onder “Oppervlakte- info.st@testrake.com
gecoat door TSST. Verder wordt een grote systemen” is een videoanimatie te vinden www.testrake.com
verscheidenheid aan onderdelen gecoat met over het Antifricor® productieverloop, met
HCP®, zoals scharnierstiften, stansdelen voor daarin het dip-spinapplicatielakproces.
motorklepsloten en bevestigingsmaterialen.
Naast toepassingen in de auto-industrie zijn
er ook toepassingen gevonden in het coa- De dip-spinapplicatiemethode kent in ver- spuitapplicatie
ten van onderdelen die worden toegepast gelijking met lakspuiten enkele voordelen, Onderdelen kunnen ook door middel van
in landbouwmachines, studbolts voor de off- zoals het feit dat het een zeer economisch spuitapplicatie worden voorzien van HCP®
shoremarkt, RVS-bouten voor ondergrondse proces is, omdat producten niet op een rek zink-aluminiumcoatings. Redenen kunnen
kabeltoepassingen en bevestigingsmateria- gehangen hoeven te worden. Verder vindt zijn:
len voor de windenergiesector. er geen lakverlies plaats. De dip-spinapplica- - Hoge visuele eisen;
tiemethode is met name geschikt voor het - Geometrie van de delen;
dip-spinlakproces aanbrengen van technisch functionele coa- - Kritische maatvoering;
Het dip-spinlakproces is geschikt om grote tings. De methode is minder geschikt voor - Productafmetingen.
hoeveelheden kleinere producten te lakken. het aanbrengen van decoratieve coatings.
•
Het proces ziet er als volgt uit: Doordat het volledige lakproces geautomati-
1) Een bak met te lakken producten wordt seerd plaatsvindt, kan een hoge en constan-
in een kiepinstallatie geplaatst; te kwaliteit worden gegarandeerd.
2) De inhoud van de bak wordt in een voor-
raadbunker gekiept;
3) Een lakmand wordt automatisch gevuld,
Thema Coatingtechniek
met de gewenste hoeveelheid producten;
4) De lakmand wordt naar een lakcontainer
getransporteerd, de producten worden
ondergedompeld in de lak (dip), waarna
de overmaatlak wordt verwijderd mid-
dels centrifugeren (spin);
5) De gelakte producten worden uitgekiept
op een transportband;
6) De transportband loopt langzaam door
een oven;
7) In het eerste deel van de oven heerst een
temperatuur van 80 tot 100°C, waardoor
het oplosmiddel verdampt;
8) In het tweede deel van de oven wordt de
lak gemoffeld, op bijvoorbeeld 220°C;
9) Na het moffelproces worden de produc-
ten afgekoeld naar kamertemperatuur en
kan eventueel een tweede of derde lak- Schematisch overzicht van het dip-spinlakproces.
laag worden aangebracht. (afbeelding beschikbaar gesteld door Doerken Herdecke, Duitsland)
44 Oppervlaktetechnieken nr. 4 - 2010 - www.vom.nl / www.oppervlaktetechnieken.com