FFC en Pre-anodisatie uitgelegd

Transcriptie

1 Reynaers B.V. Maisdijk RM Helmond Postbus AC Helmond T F E info@reynaers.nl I Helmond, mei 2006 Referentie: rhe Betreft : Reynaers maakt strategische keus voor pre-anodisatie L.s., Reynaers constateert dat er in de markt nogal wat vragen en onduidelijkheden zijn met betrekking tot preanodisatie en waarom Reynaers gebruik maakt van dit laksysteem. In deze brief geven wij u graag uitleg hierover. De Reynaers-Group werkt in gebieden met een agressief milieu zoals aan de kust standaard met pre-anodisatie. Aan deze strategische keus ligt ten grondslag dat pre-anodisatie het enige laksysteem is dat afdoende bestendig is tegen Filiforme corrosie (FFC). Reynaers heeft daarbij de eisen die zij stelt aan het basismateriaal aluminium aangescherpt volgens het besluit van het Estal 1 congres, Dresden Aanleiding hiervoor was het onderzoek dat in de bijlage is toegevoegd. FFC en Pre-anodisatie uitgelegd FFC is het corroderen van de uiterst dunne thermo-mechanische (oppervlakte) laag van het aluminium profiel. In deze laag zitten de meeste legeringelementen. Deze elementen zijn in het aluminium aangebracht om het aluminium de gewenste karakteristieke eigenschappen te geven. Standaard wordt de primer chromaat gebruikt als voorbehandeling om het aluminium daarna te kunnen lakken. FFC wordt zichtbaar als deze primer los komt van het aluminium. Deze losgekomen primer veroorzaakt een verdikking onder de laklaag. Pre-anodisatie gebruikt de techniek van anodiseren als voorbehandeling en werkt het profiel daarna af met een polyester poedercoating. Hierbij wordt de oppervlakte van het aluminium profiel geanodiseerd en binnen 24 uur daarna voorzien van een polyester laklaag. Dit garandeert een goede hechting van de laklaag en voorkomt FFC. 1 The association for European Surface Treatment on Aluminium Pagina 1 van 2 Op alle aanbiedingen en transacties die met ons worden aangegaan, zijn de algemene verkoopvoorwaarden van toepassing zoals gedeponeerd bij de Kamer van Koophandel Oost-Brabant. ABN AMRO KvK BTW NL B.01

2 Waarom geen 1- of 2 laags laksysteem? De belangrijkste reden om af te stappen van het 1-laags of 2-laags 90 µm polyester laksysteem met de chromaat voorbehandeling is dat beide systemen geen oplossing zijn voor FFC. Dit is een gevolg van het feit dat FFC ontstaat op plaatsen waar de laklaag is beschadigd zoals bijvoorbeeld op de zaagsnede of bij de stans- of boorgaten. Ter hoogte van het scheidingsvlak tussen de chromaat-laag en het aluminiumprofiel ontstaat FFC. Oftewel de chromaat-laag wordt van het aluminium losgemaakt en blijft op de achterzijde van de coating aanwezig. Ook door het aanbrengen van een tweede laklaag wordt de beschadigde zone niet beschermd en kan het proces van FFC dus toch starten. 10 jaar systeemgarantie Met de strategische keuze voor pre-anodisatie en de aangescherpte eisen voor het basismateriaal geeft Reynaers haar afnemers 10 jaar systeemgarantie. Zo biedt Reynaers u gelakte aluminium profielen van topkwaliteit. Met vriendelijke groet, Reynaers B.V. Hans van der Looij, Sales & Marketing Manager Bijlage: Rapport: Pre-anodisatie als voorbehandeling voor aluminium, Prof. Dr. Ir. J. Defrancq, Universiteit Gent Pagina 2 van 2

3 Pre-anodisatie als voorbehandeling voor aluminium Prof. Dr. Ir. J. DEFRANCQ Universiteit Gent Labo Soete voor Weerstand van Materialen Labo voor Technische Chemie en Milieutechnologie 1. Inleiding: De eerste ons bekende verwijzing naar het verschijnsel Filiforme Corrosie dateert van 1946 en is vermeld in de bijbel over corrosie van Uhlig waar het vermeld staat als Filigran Korrosion en slaat op de bruine stervormig uitlopende streepjes die ontstaan wanneer geëmailleerd staal lokaal wordt beschadigd. Heel wat onderzoek is verder gebeurd rond het verschijnsel filiforme corrosie, meer bepaald door de vliegtuig industrie, welke de grote afnemer van aluminium was. Uit dit onderzoek is onder andere de Lockheed test ontstaan. Het probleem rond FFC in de bouw is vooral belangrijk geworden eind de jaren 70, begin de jaren 80 in vorige eeuw, toen het gebruik van gelakt aluminium exponentieel ging toenemen. Ook het onderzoek naar dit zeer typisch corrosieverschijnsel ging toenemen, doch heel wat resultaten van deze onderzoeken waren volkomen tegenstrijdig, mee omwille van het feit dat alle aandacht enkel uitging naar de voorbehandeling en de coating en er quasi geen belang werd gehecht aan het substraat zelf. In 1992 werd een onderzoek gestart naar de invloed van het substraat zelf en dit door de Aluminium Painters Association samen met de Universiteit Gent en het Limburgs Universitair Centrum en met subsidiering door het IWT. Dit onderzoek leverde in 1994 de resultaten op die op het Estal Congres in Cannes werden bekend gemaakt en waarbij het duidelijk werd dat de samenstelling van het substraat een belangrijke rol in het corrosieproces speelt. Hieruit voortvloeiend werd een S2 legering gedefinieerd waarbij de concentratie van een aantal elementen in de aluminium legering strenger werd beperkt dan deze in de overeenkomstige legeringen AA 6060 en AA Ook de aluminium industrie startte een onderzoek op dat heeft geleid tot het ontdekken van de zogenaamde thermo-mechanische laag. Deze uiterst dunne laag bovenaan een geëxtrudeerd aluminium profiel vertoont een volledig andere structuur en samenstelling dan het onderliggende metaal en blijkt ook verantwoordelijk te zijn voor het verschijnsel van filiforme corrosie. De term thermo - mechanisch slaat op het feit dat de buitenste laag van het weke aluminium tijdens de extrusie sterke mechanische vervormingen ondergaat, waardoor gestrekte korrels, gebroken en gestrekte insluitsels enz. ontstaan. Door de wrijving van het metaal met de matrijs ontstaat bovendien opwarming, waardoor tevens een aantal diffusie verschijnselen kunnen ontstaan. De concentratie aan legeringelementen blijkt ook beduidend hoger te zijn in deze laag.

4 Het is duidelijk dat indien deze laag de oorzaak is voor het ontstaan van filiforme corrosie ze best kan weggenomen worden door intenser te beitsen. Op deze wijze zijn twee wegen ontstaan voor het verhinderen van filiforme corrosie namelijk gebruik maken van een legering met enge grenzen wat de samenstelling betreft of het volledig wegbeitsen van de thermomechanische laag. Ingevolge het feit dat de chromaat-conversie onder vuur is komen te liggen wegens de toxiciteit van het 6-waardig chroom, zijn er in de laatste decennia ook veel onderzoeken gebeurd naar mogelijke alternatieven voor deze behandeling. Alternatieve chroomvrije methodes zijn gebaseerd op het o.a. gebruik van zircoon, silanen of pre-anodisatie. 2. Onderzoek naar de invloed van pre-anodisatie: 2.1. Legeringen: Voor het onderzoek werden 7 verschillende profielen gebruik waarvan de chemische samenstelling in tabel 1 is gegeven. De legering A3 is een klassieke S2 legering doch de Fe/Si verhouding ligt aan de grens van het toelaatbare en de legering bevat ook koper en zink. De legering A4 voldoet niet aan de S2 criteria omwille van de te hoge Fe/Si verhouding. Ze voldoet wel aan de eisen van de Qualité Bâtiment. Legering A5 is een S2 legering, evenals de legering A6 doch deze laatste bevat nogal wat zink. Ook het titaangehalte blijkt vrij hoog te liggen doch over de invloed hiervan zijn geen gegevens bekend. De legeringen A7 en A8 zijn opnieuw S2 legeringen evenals A9 doch bij deze laatste wordt een vrij hoog Si gehalte opgemeten, dat zelfs aan de grens ligt voor een Qualité Bâtiment

5 2.2. Procedure: Deze legeringen werden op verschillende manieren voorbehandeld en gelakt. De voorbehandeling was als volgt: Type Voorbehandeling Opmerking B Pre-anodisatie ideale procedure C Pre-anodisatie niet ideale procedure D Pre-anodisatie / chromaat ideale procedure E Pre-anodisatie / chromaat niet ideale procedure F Klassiek chromaat 2 laag systeem G Pre-anodisatie Productie samples Onder ideale procedure wordt verstaan dat de profielen binnen een beperkt tijdsbestek na de anodisatie worden gelakt, terwijl bij de niet ideale procedure een langere wachttijd werd in acht genomen. Voor de procedure F werd een twee laag laksysteem aangebracht bovenop een klassieke chromatage. De samples G zijn samples die op regelmatige tijdstippen ( in de loop van 6 weken ) willekeurig uit de productie werden genomen en zijn dus stalen die geen bijzondere aandacht hebben genoten, zoals dit soms wel gebeurt bij de aanmaak van monsters voor laboratorium toepassingen. De bewuste monsters werden vervolgens onderworpen aan de APA test, waarbij vooreerst in de lak een kruisvormige kras wordt getrokken die tot in het basismetaal dringt. De stalen worden vervolgens geactiveerd gedurende 1 uur boven HCl en worden vervolgens gedurende 72 en 144 uur blootgesteld in een kamer met aangepaste temperatuur en relatieve vochtigheid. Na 72 en 144 uur worden de monsters onderzocht op FFC Resultaten; De resultaten van de testen zijn in tabel 2 gegeven en leiden tot de volgende conclusies: - Pre-anodisatie geeft voor alle types legeringen een zeer goed resultaat op voorwaarde dat de ideale condities ( tijd tussen anodisatie en lakken ) in acht worden gehouden. - Indien een niet ideale procedure ( langere wachttijd ) wordt gevolgd, dan vertoont de kritische legering A4 wel filiforme corrosie. - Een bijkomende behandeling met Cr 6+ na de anodisatie levert geen voordeel op, integendeel, nu ook minder kritische legeringen ( A6 en A9 ) blijken filiforme corrosie te vertonen en dit zowel bij de ideale als bij de niet ideale condities.

6 - Een twee laag systeem blijkt geen oplossing te bieden voor het FFC probleem. Dit is een gevolg van het feit dat FFC ontstaat op de plaatsen waar de coating is beschadigd ( gesneden ) en dit ter hoogte van de interface tussen de chromaatlaag en het aluminium substraat. De chromaatlaag wordt dus van het aluminium losgemaakt en blijft op de achterzijde van de coating aanwezig. - Door het aanbrengen van een tweede laklaag wordt de beschadigde zone evenwel niet beschermd en kan het proces van FFC dus toch starten. - Bij geen enkel staal uit de productie werd filiforme corrosie vastgesteld. Dit toont aan dat de voorbehandeling ook werkt onder normale fabricatieomstandigheden. Opgesteld te Gent op 12 januari Prof. Dr. Ir. J. DEFRANCQ

7 TABEL 1 SAMENSTELLING ALUMINIUM A 3 A 4 A 5 A 6 A 7 A 8 A 9 Si 0,390 0,410 0,410 0,430 0,430 0,430 0,530 Mn 0,011 0,012 0,004 0,010 0,000 0,001 0,007 Fe 0,190 0,300 0,150 0,180 0,150 0,150 0,200 Cu 0,006 0,007 0,000 0,000 0,000 0,000 0,001 Cr 0,001 0,009 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 Zn 0,007 0,000 0,000 0,013 0,000 0,000 0,011 V 0,006 0,004 0,005 0,006 0,007 0,005 0,005 Sn 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 Ti 0,010 0,007 0,002 0,013 0,000 0,001 0,022 Pb 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 Mg 0,430 0,500 0,510 0,470 0,560 0,510 0,600 Fe / Si 0,490 0,730 0,370 0,420 0,350 0,350 0,380 Mg / Si 1,100 1,220 1,240 1,090 1,300 1,190 1,130

8 TABEL 2 APA TESTEN B3 NC C3 NC B4 NC C4 C* B5 NC C5 NC B6 NC C6 NC B7 NC C7 NC B8 NC C8 NC B9 NC C9 NC D3 NC E3 NC D4 C* E4 C* D5 NC E5 NC D6 C* E6 C* D7 NC E7 NC D8 NC E8 NC D9 C* E9 C* F3 C* F4 C F5 NC F6 C F7 NC F8 C