Passivieren von Aluminium, Stahl und Edelstahl

Generell handelt es sich beim Passivieren von Aluminium, Stahl oder Edelstahl um einen essentiellen Bestandteil für optimalen Korrosionsschutz. Aber auch für die Haftvermittlung zu angrenzenden Beschichtungen, für die Reib- und Verschleißminderung und für die elektrische Isolation spielt die Passivierung von Metallen eine zentrale Rolle. Die Anforderungen an solche Beschichtungssysteme sind durch gesetzliche Auflagen im Gesundheits- und Umweltschutz und der Anforderung nach mehr Nachhaltigkeit, aber auch durch intensivere Beanspruchung von Materialien und wachsendem Kostendruck gestiegen.

Wir bei Zitt führen intensive Forschungs- und Entwicklungsarbeit an neuen Beschichtungssystemen durch und beschäftigen uns zusammen mit renommierten Partnern aus der Industrie und gemeinsam mit akademischen Institutionen intensiv mit den innovativsten Technologien der modernen Oberflächentechnik. Dabei haben wir uns zum Ziel gesetzt, den Status quo des technisch Machbaren nicht einfach hinzunehmen und immer wieder neue Grenzen auszuloten, wenn es um innovative Verfahren der Passivierung von Aluminium, Stahl oder Edelstahl geht.

Schematische Darstellung von Konversionsbeschichtungen: Voraussetzung ist eine zwischen der zu schützenden metallischen Oberfläche und dem beschichtenden Stoff ablaufende chemische Reaktion (Vernetzung)

Warum ist uns Innovation und stetige Weiterentwicklung bei der Passivierung so wichtig?

Aufgrund des übermäßigen Wachstums der Weltbevölkerung und der hohen Anforderungen der Industrie wird von den heutigen Forschern erwartet, dass sie neue innovative und langlebige Materialien entwickeln. Bei Metallen ist die Korrosion das größte Problem, das es durch effiziente und nachhaltige Verfahren der Passivierung zu lösen gilt, weshalb kontinuierlich innovative Korrosionsschutzsysteme und -methoden entwickelt werden sollten.

Wie kann die Passivierung von Metallen nachhaltig gestaltet werden?

Wozu bedarf es innovativer Konversionsbeschichtungen? Es geht um die Einhaltung gesetzlicher Auflagen, um Gesundheits- und Umweltschutz sowie um die Reduktion von Kosten.

Der Bedarf nach innovativer Passivierung von Aluminium, Stahl oder Edelstahl ergibt sich aus verschiedenen Gründen und Anforderungen: Einerseits sind viele herkömmliche Korrosionsschutzmethoden aufgrund von Umwelt- und Gesundheitsaspekten verboten, z. B. ist es in der Automobilindustrie (wird aber auch in allen Gebieten, in der Luftfahrt u.A.) verboten, Passivierungsmethoden mit Chrom(VI)-Spezies aufgrund ihrer Toxizität und krebserregenden Eigenschaften anzuwenden ^[1]. Andererseits könnte durch die Suche nach neuen umweltfreundlichen Materialien und Methoden eine wirksamere Korrosionsbeständigkeit auf kostengünstigere Weise erreicht werden. Wenn zum Beispiel ein spezifischer Zusatzstoff (anorganisches oder organisches Nanomaterial, organisches Molekül mit aktiven funktionellen Gruppen, Hybrid usw.) gefunden werden könnte, der, in einer Konversionsbeschichtung oder in einem Lacksystem die Korrosionsbeständigkeit massiv erhöht, könnte die Dicke der Beschichtung reduziert werden, was natürlich einen bedeutenden wirtschaftlichen Aspekt darstellen würde.^[2]

Beschichtung Aluminium aeronautischer Qualität mit dem innovativen Zitt-System

Wo liegt unser Fokus bei der Passivierung bzw. bei der Entwicklung innovativer Konversionsbeschichtungen?

In unserem Fokus stehen die Werkstoffe Aluminium 2024, Aluminium 7075, feuer- und elektrolytisch verzinkter Stahl sowie Edelstahl. Die aktuellen Herausforderungen bestehen dabei aktuell in der Gewährleistung der REACh-Konformität, Energieeinsparung und Nachhaltigkeit. Herkömmliche Verfahren sind zudem nicht stabil und nicht ausreichend leistungsfähig.

Hier setzt die Entwicklung von Zitt an, insbesondere

Entwicklung von chromfreien Konversionsbeschichtungen (CCC, REACh!) auf Silanbasis, u.A. Integration von Hochleistungs-Nanomaterialien mit dem Ziel
- Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen
- Kompatibilität mit typischen Automobil- sowie Luft- und Raumfahrtlacken zu erhöhen
- mechanische Beständigkeit (Verformbarkeit, Kratzfestigkeit...) zu verbessern
Entwicklung Additive zu Korrosionsschutz-Lacksystemen

Unsere Ziele und die daraus resultierenden Vorteile:

robuste und schnelle Technologie, Möglichkeit zur lokalen Anwendung/Reparatur (Spritzen, Pinseln)
Innovative nachhaltige Beschichtungen vom Ausgangsstoff bis zu Prozesschemikalien
- Umweltfreundlich und Energiefreundlich
- Niedrigtemperaturprozesse
- geringer Spülwasserbedarf, dadurch weniger Abwasser
- geringer Inspektions- und Reparaturbedarf

[1] Xingwen, Y., et al., Study of double layer rare earth metal conversion coating on aluminum alloy LY12. Corrosion Science, 2001. 43(7): p. 1283-1294.

[2] Erster Teil nach P. Velicsanyi, Doktorarbeit, Technische Universität Wien, 2019