Zinklamellenbeschichtungen: höchster Korrosionsschutz und definierte Funktion

Etabliert sind Zinklamellensysteme seit vielen Jahren in allen Industriezweigen anzutreffen. In der Automobilindustrie haben sich insbesondere die Zinklamellensysteme und die galvanischen Zink-Nickel-Überzüge bewährt und bilden mit Abstand die Spitze der eingesetzten Beschichtungsverfahren für Verbindungselemente. Immer mehr Fahrzeughersteller müssen höhere Gewährleistung für Funktionsbauteile von bis zu 12 Jahren im Feld sicherstellen. In anderen Bereichen, wie z.B. Fahrwerkskomponenten / Stanz-Biegeteile, ist auch die kathodische Tauchlackierung (KTL) weit verbreitet. Jedoch kommen insbesondere in exponierten Einbaulagen diese Systeme immer mehr unter Druck, da der Preisvorteil über die Wertschöpfungskette immer häufiger verloren geht aufgrund notwendiger Sekundärmaßnahmen zur Gewährleistung der definierten Lebensdauer im Feld.

In puncto Lebensdauer, Anwendungsbreite, Applikationstechnik und Cost-Performance-Ratio gewinnen Zinklamellensysteme kontinuierlich Marktanteile.

Zinklamellenbeschichtungen sind ohne Prozessrisiken, wie z.B. wasserstoffinduzierte Sprödbruchgefahr, auch auf hochfesten Werkstoffen anwendbar. Zinklamellensysteme sind lackähnlich und enthalten in spezielle Bindemittel dispergierte Pigmente und metallische Plättchen / Lamellen, die aus unterschiedlichen Legierungsbestandteilen zusammengesetzt sein können. Bereits sehr dünne Schichtdicken gewährleisten höchsten Schutz. Je nach Anforderung werden Schichtdicken von 7 – 25 µm appliziert. In vielen Liefervorschriften sind Mindestanteile von 70% Zink und 10% Aluminium gefordert, jedoch kommen heute in Systemen neuerer Generation weitere Legierungsbestandteile hinzu, um insbesondere den Korrosionsschutz weiter zu erhöhen und die Überzugskorrosion / Weißrostbildung deutlich zu reduzieren. Der hohe Anteil metallischer Pigmente in Plättchenform (Lamellen) und die Anwesenheit leitfähiger Bindemittel gewährleisten eine sehr gute kathodische Schutzfunktion und klassifizieren die Schicht somit als anorganischen Überzug. Die meisten Zinklamellensysteme müssen unter Wärme vernetzt werden, je nach Anforderung und Produkt in der Regel bei Temperaturen zwischen 170 – 250°C. Mittlerweile stehen auch leistungsfähige lufttrocknende Systeme zur Verfügung, die sich insbesondere für die Spritzapplikation hervorragend eignen. Temperaturbeständigkeiten im Betrieb können abhängig vom Produkt bis 300°C erfüllt werden, ohne an Korrosionsschutz zu verlieren.

Die Vielzahl an Anforderungen erfordern eine Ergänzung der Zinklamellenüberzüge mit Top-Coats oder Versiegelungen. Der reine Zinklamellenüberzug kann bereits einen sehr hohen Korrosionsschutz sicherstellen, sobald jedoch chemische Beständigkeit oder auch aggressive Klimawechseltests gefordert sind, müssen die Oberflächen mit einer zusätzlichen Deckschicht ergänzt werden. Für die Breite an Anforderungen, auch bei den unterschiedlichen Vorgaben von Reibungszahlen für Gewindeteile, stehen entsprechend spezifizierte Systeme zu Verfügung, um diese standardisierten Anforderungen erfüllen zu können.

Der große Vorteil dieser Technologie liegt auch in den möglichen Kombinationseigenschaften, wie klassischer Duplex-Schichtaufbauten, z.B. ZnNi + TopCoat, um höhere Beständigkeiten im Korrosionsschutz zu erzielen, bessere Reibeigenschaften zu gewährleisten oder Kontaktkorrosion zu vermeiden. NE-Metalle können mit TopCoats beschichtet werden, um bessere Medienbeständigkeiten sicherzustellen oder z.B. höherfeste Aluminiumlegierungen vor interkristallinem Angriff zu schützen.

Die am weitesten verbreitete Verarbeitung von Zinklamellensystemen findet sich in der Verarbeitung von Massenschüttgütern im Tauch-Schleuder-Prozess, z.B. Schrauben, Muttern, Klammern, Clips, Federn, Nieten, Nietmuttern, kleineren Stanz-Biege-Teilen, etc.

Die Ausführung mit Zinklamellenoberflächen für Gestellware wächst kontinuierlich. Dabei werden Bauteile auch mit komplexen Geometrien auf einem Gestell im Tauch-Schleuder- oder Spritzverfahren beschichtet. Der große Vorteil beim Gestell-Tauch-Schleudern besteht darin, dass Bauteile mit Hohlräumen, Hinterschneidungen oder Dopplerflächen prozesssicher komplett beschichtet werden können, bei einer sehr guten Oberflächengüte.

Die Beschichtung von Bauteilen mit besonderen Anforderungen, die partielle Beschichtung oder die Herstellung unterschiedlicher Schichtdicken auf einem Bauteil werden durch modernste, robotergestützte Lackieranlagen ermöglicht. Dabei werden z.B. Bauteile rotierend an robotergeführten Sprühköpfen präzise beschichtet. Beispiel: Bremsscheiben, komplette Radlager oder Komponenten von Elektroaggregaten aus dem e-Mobility-Sektor. Eine möglichst genaue Einhaltung der Schichtdicken in den jeweilig geforderten Bereichen ist mit minimalen Schwankungen prozesssicher abzubilden. So lassen sich auch zum Teil aufwendige Maskierungen vermeiden.

Zinklamellen-Systeme sind besonders attraktiv in der Verbund- und Mischbauweise und eine unerlässliche Oberfläche bei Leichtbaustrategien. Zum einen sind es die unterschiedlichsten Materialpaarungen, die eine große Herausforderung darstellen, um Kontaktkorrosion zu vermeiden. Zum anderen gibt es neue Stahllegierungen, die eine gewichtsreduzierende Bauteilauslegung z.B. im Fahrwerksbereich nur dann möglich machen, wenn ein sicherer aktiver Korrosionsschutz angewendet wird. Im Vergleich ist bei passiven Überzügen eine partielle Beschädigung durch Montage oder im Betrieb durch Steinschlag etc. unbedingt zu vermeiden, da unmittelbar Korrosion entsteht und das Bauteil massiv geschädigt wird.

Zusammenfassend sind die Merkmale von Zinklamellenbeschichtungen wie folgt:

• Dünne Schichten, je nach Anforderung 7 – 25 µm
• Keine Wasserstoffversprödung im Prozess
• Geringstes Wasserstoff-Gefährdungspotential im Betrieb / unter korrosiver Belastung
• Frei von Schwermetallen
• Bester Korrosionsschutz für Leichtbaustrategien
• Einsetzbar auf hochfesten Stählen
• Sehr gute Fernschutzwirkung auch bei partieller Beschädigung
• Prozesssichere Beschichtung von Hohlräumen und Dopplerflächen