Neue Sol-Gel-Beschichtungen als Korrosions- und Verschleißschutz für NE-Metalle

Abstract

Es wurde ein neuer Beschichtungswerkstoff auf Basis von anorganisch-organischen Kompositen zum Schutz von Metalloberflächen, besonders von Aluminium entwickelt. Das Beschichtungsmaterial wurde über den Sol-Gel-Prozeß synthetisiert, ausgehend von Epoxy-funktionalisierten Alkoxysilanen und aromatischen Diolen als Quervernetzer. Als Lösungsmittel wurden Alkohole und Glykolether verwendet. Die Viskosität der Systeme wurde so eingestellt, dass sowohl Sprüh-, als auch Tauch- und Flut-Beschichtungen durchgeführt werden konnten. Sie lag zwischen 7 und 55 mPas. Nach dem thermischen Verdichtungsprozeß bei 100-220°C wurden transparente Beschichtungen mit ausgezeichneter Haftung auf Al-Mg-, Zn-und Messing-Oberflächen (Gitterschnitt- und Tape-Test: Klasse 0) erhalten. Die Korrosionsfestigkeit beschichteter Aluminiumlegierungen (Al 99.5, AlMg3, AlMgSi I) wurde mit dem Salzsprühverfahren (DIN 50021) und dem CASS-Test (NaCl, CuCl2•2H2O, Essigsäure, pH=3) geprüft und auch nach 3000 Stunden trat keine Unterwanderung der Grenzfläche Metall / Schicht auf. Ebenso wurde keine Filiform-Korrosion beobachtet. Messingproben zeigten nach 500 h Salzsprühnebel-Test weniger als 4 mm mittlere Unterwanderungsbreite. Darüber hinaus wurde die Abriebbeständigkeit der Proben überprüft. Die Schichten zeigten keine sichtbare Beschädigung nach Prüfung des Abriebes mit dem Reibradverfahren (1000 Zyklen, Räder: CS 10-F). Es konnten stabile Dispersionen von organischen Farbpigmenten im transparenten Basissystem hergestellt werden, wodurch eine große Vielfalt farbiger Beschichtungen erhalten wurde.

A new composite coating material has been developed for the protection of non-ferrous alloys (e.g. aluminum, magnesium, zinc and brass). The coating materials were prepared by the sol-gel process from epoxyalkoxysilanes and aromatic diols to act as crosslinking agents. As solvent, alcohols and glycol ethers have been used. The viscosity of the system (7 - 55 mPa·s) was established in a way to be used in spray, dip or flow coating processes. The transparent coatings were cured at T = 100 - 220°C. In corrosion tests, 3000 hours salt-spray climate and 240 hours CASS-test = Copper chloride and Acetic acid added Salt Spray, no infiltration of the metal-coating interface and no "filiform-corrosion" on A199.5, AlMg3 and AIMgSi1 was observed. Brass samples showed less than 4 mm extension of a scribe after 500 hours salt-spray-test. The coatings showed no visible traces of abrasion after 1000 cycles taber abrader test and an excellent adhesion (cross cut and tape-test: grade 0). The transparent basic systems were pigmented by 5-10 wt. % of colored organic pigments to obtain all kind of colored coatings.