Zestawienie testów kompletnej struktury na jednym z podłoży. Fot. Fraunhofer IPA
Obróbka wstępna i powłoki wolne od Cr(VI) dla lotnictwa
W ramach projektu Clean Sky 2 z programu badawczego „Horyzont 2020” w Instytucie Fraunhofera IPA zbadano różne dostępne na rynku metody obróbki wstępnej, podkłady i farby nawierzchniowe pod kątem ich przydatności do malowania samolotów. Główny nacisk położono na ochronę antykorozyjną i przyczepność powłok. Ponadto przetestowano również takie właściwości, jak odporność na temperaturę lub wodę skondensowaną.
Metody obróbki wstępnej i powłoki wolne od Cr(VI) są coraz pilniej potrzebne w lotnictwie ze względu na ograniczenie stosowania chromianów strontu zgodnie z regulacjami TRGS 602 z 1988 r., ponieważ substancje te zostały sklasyfikowane jako substancje CMR (rakotwórcze, mutagenne, działające szkodliwie na rozrodczość). Aby spełnić normy bezpieczeństwa pracy i ochrony środowiska, niezbędne jest znalezienie i wprowadzenie do 2024 r. rozwiązań alternatywnych, które będą wolne od chromu (VI).
Status quo
Powszechny do tej pory system ochrony antykorozyjnej zwykle składa się z podłoża po wstępnej obróbce powierzchniowej, podkładu i farby nawierzchniowej. Podłożami stosowanymi do podwozi, obudów podwozi i osi kół w samolotach są przede wszystkim stale o wysokiej wytrzymałości i stopy aluminium. Podłoża te są najpierw poddawane obróbce wstępnej w sposób wymagany dla danego materiału. Stale są następnie np. kadmowane lub chromianowane na żółto. Stopy aluminium są anodowane za pomocą procesów z udziałem kwasu chromowego, siarkowego i kwasu winowego oraz (częściowo) uszczelniane lub są także chromianowane (związki chromu (VI)). Stosowane podkłady oparte są głównie na spoiwie epoksydowo-aminowym 2K z aktywnymi pigmentami antykorozyjnymi, takimi jak chromian strontu. Odpowiadają one za ochronę powłoki przed korozją, ale służą również jako środek zwiększający przyczepność między powłoką konwersyjną a farbą nawierzchniową. Typowe grubości powłok podkładowych wynoszą od 15 do 30 µm. Farba nawierzchniowa służy jako końcowa warstwa ochronna oraz odpowiada za efekt optyczny, ochronę przed promieniowaniem UV i środkami chemicznymi, a także za odporność na zarysowania. Dostępne są typowe grubości warstw od 50 do 130 µm.
Do przetestowania powłok konwersyjnych użyto stopu aluminium 7075. Test neutralnej mgły solnej posłużył jako kryterium wykluczające powłoki konwersyjne, które nie zapewniają odpowiedniej ochrony antykorozyjnej. Oprócz metody TSA przetestowano również trzy różne powłoki konwersyjne zawierające Cr(III). Aplikacja została przeprowadzona w Instytucie Fraunhofera IPA za pomocą procesu elektrochemicznego lub w procesie zanurzenia. W przypadku anodowania TSA zastosowano różne parametry procesu technologicznego (temperatura, napięcie). W końcowym etapie najlepsze warianty przetestowano z podkładem pod kątem ich ochrony antykorozyjnej w teście obojętnej mgły solnej. Dla systemów lakierniczych przygotowano najpierw opracowanie dotyczące możliwych podkładów. Skupiono się na nowoczesnych, przyjaznych dla środowiska systemach lakierniczych, takich jak materiały na bazie wody lub typu High-Solid na bazie żywicy epoksydowej 2K, których aplikacja jest tania, przyjazna dla środowiska i oszczędzająca energię. Te nowe podkłady porównano z systemem referencyjnym zawierającym Cr(VI). Do testów z łącznie pięcioma nowymi podkładami i obecnym standardowym wykorzystano cztery warianty powłoki konwersyjnej stali i dwa warianty powłoki konwersyjnej aluminium. Trzy najbardziej obiecujące podkłady zostały ponownie przetestowane, tym razem w połączeniu z farbą nawierzchniową (patrz tabela). Zastosowano tutaj trzy używane w lotnictwie dwuskładnikowe farby nawierzchniowe PU High-Solid.
Komentarze (0)