Bremsscheibe, Bild: Dörken MKS-Systeme

Zinklamellensysteme bieten für viele Industriebereiche eine hochleistungsfähige Alternative zu chrom(VI)-haltigen Beschichtungen und sind in der Automobilindustrie bereits seit vielen Jahren etabliert. Das Foto zeigt den Einsatz eines Zinklamellensystems auf einer Bremsscheibe. Bild: Dörken MKS-Systeme

Unzählige Verbindungselemente und Konstruktionsteile aus vielen Industriebereichen müssen sicher vor Korrosion geschützt werden. Zu diesem Zweck werden sie zum Beispiel aus Edelstahl gefertigt oder als Stahlbauteile phosphatiert und anschließend lackiert, galvanisch behandelt oder feuerverzinkt. Zum Einsatz kommen auch KTL-Beschichtungen oder Pulverlackierungen – vor allem für die Farbgebung. Vielfach wurden bislang aber auch chrom(VI)-haltige Beschichtungen eingesetzt, denn sie garantieren einen hohen Korrosionsschutz und damit eine lange Lebensdauer und den Werterhalt der meist hohen Investition.

Im April 2013 hat die Europäische Kommission jedoch Chrom(VI) und weitere Chromverbindungen in den Anhang XIV der EU-Verordnung REACH (Registration, Evaluation, Authorisation of Chemicals) aufgenommen. In diesem Anhang sind sogenannte SVHC-Substanzen (Substances of Very High Concern) gelistet, also Stoffe, die schwerwiegende Auswirkungen auf die Gesundheit des Menschen oder auf die Umwelt haben. Damit können diese Substanzen seit dem 21. September 2017, dem sogenannten Sunset-Date, nur noch nach Autorisierung durch die Europäische Chemikalienagentur ECHA (European Chemicals Angency) eingesetzt werden. Diese Zulassung musste bis spätestens März 2016 beantragt werden, wobei für jede Anwendung nachzuweisen war, dass der Stoff adäquat gehandhabt wird und dass es für den Einsatz keine geeignete prozesssichere Alternative gibt. Im Einzelfall konnte dieser Nachweis nur durch spezielle Studien erbracht werden.

Das Vorgehen insgesamt war unsicher, aufwendig und teuer und wurde deshalb von vielen Anwendern gescheut. Zukunftssichere und nachhaltige Alternativen gibt es jedoch schon lange und die Anforderungen an den Korrosionsschutz können durch chrom-VI-freie Beschichtungsarten teils deutlich überboten werden. Dabei kann die Umstellung des Korrosionsschutzes zugleich dazu genutzt werden, weitere Leistungsmerkmale der Beschichtung zu etablieren oder gezielt zu optimieren. Dazu gehören zum Beispiel die Einstellung der Reibungszahl und, vor allem bei hochfesten Verbindungen, die Vermeidung der applikationsbedingten Wasserstoffversprödung.

Innovationstreiber Automobilindustrie

Studboltset, Bild: Dörken MKS-Systeme
Dieses mit einer Zinklamellenbeschichtung vor Korrosion geschützte Studboltset wird in Windkraftanlagen verbaut. Bild: Dörken MKS-Systeme

Der im westfälischen Herdecke ansässige Korrosionsexperte Dörken MKS-Systeme erfüllt diese Anforderungen und bietet dafür eine Palette hochleistungsfähiger Beschichtungssysteme: von dem schon immer chrom(VI)-freien Dörken-MKS-Zinklamellensystem über den kathodisch applizierten Tauchlack Delta-eLack bis hin zu einer nickelfreien Galvanik wie zum Beispiel Delta-Prozinc. Der konsequente Verzicht auf Chrom(VI) und andere toxische Stoffe wie Blei oder Cadmium, aber auch die niedrigen Temperaturen beim Vernetzen der Schichten sind dabei schon seit vielen Jahren ein wettbewerbsdifferenzierender Faktor. Vor allem die Automobilindustrie hat sich in dieser Zeit zum Innovationstreiber für diese Technologie entwickelt. Spätestens seit der Umsetzung der EU-Richtlinie 2000/53/EG („Altautoverordnung“) im Jahr 2007, die chrom-VI-haltige Beschichtungen im Pkw-Bereich praktisch verbietet, sind die Zinklamellensysteme als hoch leistungsfähiger Korrosionsschutz im Automobilbau fest etabliert.

Massenkleinteile, Bild: Dörken MKS-Systeme
Auf Massenkleinteilen werden Zinklamellensysteme meist im Tauch-Schleuder-Verfahren appliziert. Bild: Dörken MKS-Systeme

Der Zinklamellen-Basecoat bietet einen kathodischen Korrosionsschutz durch die Opferwirkung des Zinks. Durch die schuppenartig angeordneten Lamellenschichten kommt es zu einem Barriereeffekt, der den Angriff von korrosiven Medien wie Feuchtigkeit und Sauerstoff, im Vergleich zu herkömmlichen galvanischen Korrosionsschutzschichten, deutlich verlangsamt. Weiterer Vorteil: Da im Beschichtungsvorgang kein Wasserstoff angeboten wird, besteht keine Gefahr der Wasserstoffversprödung von hochfesten Bauteilen. Kombiniert mit einem abgestimmten Topcoat können weitere Forderungen wie Temperaturbeständigkeit, Chemikalienresistenz und definierte Gleit- und Reibungseigenschaften sicher erfüllt werden. Mit diesem Systemaufbau werden bei einer Gesamtschichtdicke von nur 10 µm – abhängig von Schichtaufbau, Geometrie der Teile und Applikationsform – Korrosionsstandzeiten von > 1.000 Stunden gemäß DIN EN ISO 9227 gegen Rot- und Weißrost erreicht.

Verfahren und Anlagentechnik

Die Auswahl der anzuwendenden Beschichtungstechnik hängt vom jeweiligen Bauteil ab. Alle gängigen Verfahren der Lackiertechnik lassen sich einsetzen. Massenkleinteile werden meist im Tauch-Schleuder-Verfahren beschichtet.Schwere, nicht schüttfähige Teile lassen sich im Spin-Coating-Verfahren oder durch Spritzapplikationen beschichten. Letzteres wird auch bei geometrisch komplizierten Bauteilen verwendet. Nach jedem Beschichtungsgang wird das Material in Durchlauföfen bei Temperaturen von ca. 240°C chemisch vernetzt. aru