Chromfreie Sol-Gel Beschichtung als Korrosionsschutz für Aluminium

Chromfreie Sol-Gel Beschichtung
als Korrosionsschutz für Aluminium

Aluminium wird wegen seiner vorteilhaften Eigenschaften in vielen Technikbereichen eingesetzt. Meist kommen Aluminiumlegierungen zum Einsatz, die je nach Anwendung andere Metalle, wie beispielsweise Mangan, Magnesium, Kupfer, Silicium, Nickel, Zink oder Beryllium enthalten. Einige dieser Aluminiumlegierungen, insbesondere wenn sie Kupfer enthalten (was z.B. auf die im Flugzeugbau verwendeten Aluminiumwerkstoffe zutrifft), müssen bei atmosphärischen Bedingungen gegen Korrosion geschützt werden. Hierfür setzt man bevorzugt Chrom(VI)-Verbindungen ein, die als Chromatierschichten einen sehr guten Korrosionsschutz bieten und als Haftgrund für eine nachfolgende Beschichtung mit Lacken oder Kunststoffen fungieren. Chrom(VI)-Verbindungen sind jedoch als krebserregend und erbgutverändernd eingestuft. Am 15. Dezember 2010 ist Chrom VI in die REACH-Liste der EU aufgenommen worden, die „besorgniserregende“ chemische Substanzen aufführt. Chrom VI hat daher zur Passivierung von Aluminium keine Zukunft und muss durch andere Mittel ersetzt werden.

Die neue Lösung

Bei der Suche nach Alternativen zum Einsatz von Chrom(VI)-Verbindungen spielt die Sol-Gel Technik eine besondere Rolle, da sie als Schlüsseltechnologie zur Herstellung funktionaler Oberflächenbeschichtungen angesehen wird. Sole sind kolloidale Dispersionen fester Partikel im Größenbereich zwischen 1 nm bis 100 nm in Wasser oder organischen Lösungsmitteln. Im Zuge der Sol-Gel Transformation (Überführung vom flüssigen Sol-Zustand in einen festen Gel-Zustand) kommt es zu einer dreidimensionalen Vernetzung der Nanopartikel im Lösungsmittel, wodurch das Gel Festkörpereigenschaften erhält und sich nach dem Austreiben des Lösungsmittels als Schicht auf dem Substrat niederschlägt.

Bei den neuen Sol-Gel Coatings zum Korrosionsschutz von Aluminiumlegierungen kommt 3,4 Diaminobenzoesäure (DABA) als Chelator zum Einsatz, um Zirkonium Nanopartikel in eine Matrix organisch modifizierter Silane (ORMOSIL) einzubringen. Die sehr fein verteilten Nanopartikel führen zu einer deutlichen Verbesserung der ORMOSIL-Eigenschaften und das im Zuge der Kondensationsreaktionen erzeugte polymere Netzwerk zeichnet sich durch eine hohe thermische Stabilität aus. Das Ergebnis ist eine Beschichtung, die bei mit Kupfer legiertem Aluminium durch Passivierung für einen wirksamen Korrosionsschutz sorgt. Für die Einsatzbereiche dieser Aluminiumlegierungen (Flugzeugbau, Fahrzeuge, Architektur- und Konstruktionselemente etc.) steht damit eine leistungsfähige Alternative zu den Chromatierschichten zur Verfügung.

Eigenschaften und Vorteile

Das Sol-Gel Coating ist mit einer Dicke von < 5µm wesentlich dünner als bekannte chromfreie Primer (deren Schichtdicken zwischen 30 und 50 µm liegen), woraus bei

großen Flächen (z.B. Verkehrsflugzeugen) Gewichtsersparnisse resultieren, die bei Flugzeugen zu sehr erheblichen Treibstoffeinsparungen führen.

Die Ergebnisse des Salzsprühtests zeigen, dass die Korrosionsbeständigkeit der Sol- Gel Coatings mit der von klassischen Chromatierschichten vergleichbar ist.

Die Sol-Gel Coatings sind zur Vorbehandlung von Aluminiumoberflächen konzipiert und können auch als Primer eingesetzt werden.

Die Sol-Gel Coatings sind nicht toxisch und es sind auch keine sonstigen für die menschliche Gesundheit bedenklichen Eigenschaften bekannt.

Die Sol-Gel Coatings werden durch Sprühen oder Tauchen appliziert. Verwendete Gerätschaften lassen sich ohne Entsorgungsprobleme einfach reinigen.

Das Sol-Gel Coating ist wasserbasiert und stellt damit ein sowohl umwelt- als auch benutzerfreundliches System dar.

Durch das Fehlen toxischer oder anderweitig gesundheitsgefährdender Anteile sind die Sol-Gele zukunftssicher im Hinblick auf schärfere legislative Vorschriften.

Herkunft, Entwicklungsstand, Schutzrechte

Die Entwicklung kommt von einem irischen Forschungsinstitut, das über eine Abteilung für Werkstofftechnologie verfügt, zu deren Arbeitsschwerpunkten die Erzeugung funktionaler Oberflächenschichten zählt. In dem Institut arbeiten hoch qualifizierte Wissenschaftler, die im Feld der Oberflächentechnik bereits eine Reihe erfolgreicher Entwicklungen gemacht haben. Das neue Sol-Gel Coating für Aluminiumlegierungen wurde mit physikalischen, spektroskopischen, mikroskopischen, elektrochemischen und kalorimetrischen Techniken untersucht und hat seine Korrosionsbeständigkeit in einem 1.500 Stunden umfassenden Salzsprühtest erfolgreich nachgewiesen. Das Produkt ist nun reif zum Schritt in die Praxis, der in Kooperation mit interessierten Unternehmen erfolgen soll. Für die Entwicklung ist vom Forschungsinstitut eine internationale Patentanmeldung eingereicht worden, die sich auf alle relevanten Staaten erstreckt.

Kooperationsmöglichkeit

Angeboten werden Lizenzen für Herstellung und Vertrieb des Sol-Gel Coatings. Die Art der Lizenz, das geografische Lizenzgebiet sowie die Lizenzkonditionen sind verhandelbar. Der Lizenzgeber stellt Lizenznehmern sein umfassendes Know-how zur Verfügung und steht bereit, sofern Produktmodifikationen gewünscht werden.

Unterlagenbestellung

Wir bestellen das Dossier mit vertiefenden Unterlagen (inkl. Patentinformationen) zum obigen Objekt. Umfang: 102 Seiten A4. Sprache: Englisch. Koordinaten: Adresse, Telefon, E-Mail des Innovators, Name der Kontaktperson. Die Lieferung erfolgt per Post an unsere unten aufgeführte Adresse.

Dossiergebühr: EUR 65,- + 19% Mwst. (Rechnung liegt der Lieferung bei)

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