Ekologická chemická předúprava Kluthe
Proces fosfátování patří mezi klasické a běžně užívané konverzní procesy před lakováním pro úpravu železných, případně i neželezných kovů. Je to dobře prozkoumaný a robustní proces, a to jak v případě železnatého, tak i zinečnatého fosfátování. Zinečnaté fosfátování je nejčastěji užíváno jako úprava před kataforetickým lakováním neboli „e-coat“. Existuje ale nějaká jiná možnost?
V rámci rostoucích požadavků jak na kvalitu, tak na ekologickou stránku technologií, vyvíjíme ve společnosti KLUTHE jak produkty podporující klasické předúpravní procesy, u nichž zlepšujeme parametry provozu (snižujeme teploty, provozní koncentrace), tak i alternativní moderní technologie, které jsou vyžadovány zejména při stavbě nových moderních lakoven s vyššími environmetálními požadavky.
Klasické předúpravní procesy
Železnaté fosfátování patří mezi velmi hojně užívané a oblíbené technologie v naší zemi, právě díky jeho jednoduchosti a dobré podpoře následného lakového systému. Vytváří na povrchu zpracovávaných dílů konverzní vrstvu reakcí se samotným materiálem ocelových dílů. Tato vrstva propůjčuje železným dílům vyšší korozní odolnost (samotná spíše mezioperační) a v kombinaci s lakovým systémem pak korozní odolnost výrazně vyšší (běžně se dosahuje hodnot 300 hodin s velmi nízkou delaminací). Technologie železnatého fosfátování je tak oblíbená právě díky své jednoduchosti – pro její úspěšné použití v jednoduchém nastavení běžně postačuje 2–3 zónová postřiková či ponorová linka. Korozní odolnost fosfátovaných dílců pak může být až dvojnásobná při zařazení pasivačního kroku na konci linky, kde je k dispozici alespoň 4 5 zón. Speciální pasivaci lze aplikovat i bez oplachu.
Zirkoničitá pasivace jako EKO alternativa k technologii fosfátování
Vrstva zirkoničité pasivace vzniká obdobně jako fosfátové povlaky – v postřikových nebo ponorných procesech, počet kroků se zde pohybuje mezi minimem 2–3 zón (aplikace, oplach, oplach), přes 6 zón (jako minimum pro technologii s vyšší korozní odolností) až do více zónových systémů, kde jsou zvýšené počty oplachových kroků (například i kataforetické předúpravy). Oproti široké barevné škále výsledného povlaku železnatého fosfátu jsou povrchy upravené procesem zirkoničité pasivace nazlátlé až silně zlatavé barvy. Aplikace povlaku zirkoničité pasivace je možná na téměř všechny typy kovů od oceli, před pozinkované díly, až po hliník a jiné lehké kovy – níže uvedeny příklad hliníkové slitiny (obr. 1).
Obr. 1 – Díly předupravené pomocí zirkoničité pasivní vrstvy (zleva: ocel - galv. pozink. ocel - hliník)
Na povrchu materiálu vzniká tenká pasivní vrstva o tloušťce několika nanometrů. Konverzní úpravy zirkoničité pasivace velmi snadno
mohou nahradit klasické železnaté fosfátování – tyto lázně současně jak odmašťují, tak vytváří konverzní vrstvy na povrchu zpracovávaných dílů. Tomuto druhu pasivace s odmaštěním říkáme tzv. „cleaner coater“. Jedná se běžně o 2 až 4 zónové linky. Ve srovnání s běžnými železnatými fosfáty tyto povlaky poskytují jak vyšší korozní odolnost (graf 1), tak také vyšší přilnavost následnému lakovému systému.
Graf 1 – Srovnání vrstvy žel. fosfátu a zirkoničité pasivní vrstvy (delaminace po NSS testu 240 a 480 h)
Udržitelné aspekty – EKO výhody Zr
Nespornou výhodou je minimální množství kalů vznikající v lázni díky odlišnému mechanismu vzniku vrstvy (obecně v lázních železnatého fosfátu vzniká cca 0,5 g kalu na m2 zpracované plochy). Tento způsob tvorby konverzní vrstvy také vyžaduje nižší pracovní teploty pro vznik konverzní vrstvy – lázně jsou běžně provozovány už od pokojových teplot, což může výrazně podpořit efektivitu a ekonomičnost procesu, zejména v současné energetické krizi. Lázně jsou také často provozovány za nižší koncentrace ve srovnání s klasickou předúpravní cestou (zirkoničitá pasivace: <1 %, železnatý fosfát: až 2% = úspora 50 % spotřeby).
Thin Film Náhrada zinečnatého fosfátovaní v kataforetickém lakování
Často se setkáváme s dotazem zákazníka, zdali při projektování kataforetické lakovací linky „e-coat“, existuje i jiná možnost předúpravy než zinečnatý fosfát. Proč se na to ptají? Stává se totiž, že po vypracování environmentální studie výsledky odpadních vod a dalších testů nesplňují požadavky města či průmyslové zóny, kde má lakovna vzniknout. Kluthe má moderní řešení a odpověď potvrzenou
v testech.
Obr. 2 – Srovnání delaminace po 1008 h na kataforeticky lakovaném plechu: zirkoničitý Thin Film vlevo, zinečnaté fosfátování
vpravo, obojí předúprava Kluthe
Vzorky (1) černého plechu byly předupraveny zirkoničitou technologií Thin Film společně s alkalickým odmaštěním celkem v pouhých sedmi zónách a vzorky (2) stejného plechu byly předupraveny klasickým postupem zinečnatého fosfátování v deseti zónách. Všechny vzorky byly
následně lakovány běžně užívanými kataforetickými laky. Po vytvrzení laku byl vytvořen vryp a vzorky byly umístěny do solné komory na 1008
hodin (standardní kvalitativní požadavek KTL „e-coat“ lakoven). Pro srovnání byly lakovány stejné plechy, stejnou barvou při užití konkurenčních předúpravních produktů. Výsledky lze vidět na obr. 2 a srovnání Zr pasivace/Zn fosfát, Kluthe/ konkurence v grafu 2.
Graf 2 – Delaminace KTL laku po 504 respektive 1008 hodinách v solné komoře
Za tento text děkujeme naší kolegyni Ing. Kláře Obroučkové, obchodně-technické zástupkyni pro Chemické předúpravy v České republice a na Slovensku.