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Anlagenteile leben länger

Beschichtung eines Laufrads mit NiP-PFA. Dieses Verfahren verbessert Verschleißschutz und Antihafteigenschaften signifikant Bilder: BASF
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Moderne Allround-Beschichtungen verbessern die Oberflächen von Teilen für Maschinen und Anlagen. So werden beispielsweise die Antihafteigenschaften so verändert, dass Beläge und Verkrustungen kaum eine Chance haben.

Sollen Verschleißschutz, Korrosionsbeständigkeit und Antihafteigenschaften von Oberflächen bei Behältern, Rührern, Rohrleitungen, Pumpen und Armaturen, aber auch bei komplexen Apparaten, verbessert werden, bieten sich zwei leistungsfähige Alternativen an: die autokatalytische Abscheidung von Chemisch-Nickel sowie moderne Beschichtungssysteme auf Fluorpolymer-Basis.

Die Hochleistungs-Beschichtungen helfen, Stillstände zu vermeiden, die Wartungskosten zu senken und die Betriebszeiten der Anlagen zu verlängern. Im Gegensatz zu Standard-Beschichtungen wie Verchromen, Verzinken, Verkupfern oder Pulver- und Einbrennlackieren, lässt sich damit unter anderem die Bildung von Belägen und Verkrustungen vermeiden und die Abnutzung von Bauteilen reduzieren.
Die genannten Vorteile können nicht nur in der Chemie-Produktion, sondern im gesamten Bereich der verarbeitenden und produzierenden Industrie genutzt werden – und zwar überall dort, wo sich Stoffe an Oberflächen festsetzen, wo hohe Reibungskräfte den Wirkungsgrad von Maschinen und Anlagen beeinträchtigen oder Oberflächen durch Abrasion und Korrosion zerstört werden.
Das Fachzentrum Oberflächentechnik der BASF AG in Ludwigshafen hat neben galvanotechnischen Standard-Beschichtungen insbesondere die Verfahren Chemisch-Nickel (NiP) sowie Chemisch-Nickel mit PFA (NiP-PFA, Perfluoralkoxy-Copolymer-Partikel) als Dispersionsbeschichtung im Programm. Beim Chemisch-Nickel-Verfahren wird eine Nickel-Phosphor-Schicht autokatalytisch durch Reduktion aus einer wässrigen Nickelsulfat-Lösung auf der Metalloberfläche abgeschieden. NiP-Schichten sind hoch verschleißfest, da ihre Ausgangshärte von etwa 550 HV durch einen Temperungsprozess auf bis zu 1100 HV gesteigert werden kann.
Neben dem hohen Verschleißschutz bieten NiP-Beschichtungen, je nach Einsatzbedingungen, auch einen guten Korrosionsschutz. „Die Beschichtungen haben sich in der Praxis zum Beispiel bei Rohrleitungen, Rüttelsieben, Abscheidklappen und Maschinenteilen bewährt, die beim Fördern von glasfaserverstärktem Kunststoffgranulat eingesetzt werden“, berichtet Dr. Norbert Krollmann, Leiter des Fachzentrums Oberflächentechnik. „Die Standzeit der Anlagenteile verlängerte sich von wenigen Wochen auf rund zwei Jahre.“
Eine weitere Besonderheit im Fachzentrum ist die chemische Aktivierung von Edelstahloberflächen. Dank der Vorbehandlung lassen sich diese direkt mit NiP beschichten. „Somit können auch die Innenflächen von Edelstahlrohren sowie komplexe Bauteile chemisch vernickelt werden, ohne dass eine elektrolytische Vorvernickelung mit aufwendigem Anodenbau erforderlich ist. Dies ist ein bedeutender technischer und wirtschaftlicher Vorteil“, hebt Krollmann hervor.
Die NiP-PFA-Beschichtung erfolgt ebenfalls im autokatalytischen Verfahren. Dabei werden rund 200 nm große Perfluoralkoxy-Copolymer-Partikel mit einem Volumenanteil von 20 bis 25 % in die NiP-Matrix eingelagert. „NiP-PFA vereint die guten Verschleißeigenschaften von Chemisch-Nickel mit den günstigen Gleit- und Antihafteigenschaften von Fluorpolymeren“, merkt Krollmann an. NiP-PFA kann wie NiP sowohl bei unlegiertem Stahl und Edelstahl als auch bei Aluminium und Buntmetallen eingesetzt werden. Im Spritzverfahren aufgebracht, eignet sich die Beschichtung gut für Bauteile mit schwer zugänglichen Hohlräumen, die nicht durch Tauchen oder Fluten zu beschichten sind. Bedingung bei der Spritztechnik ist, dass die betreffenden Oberflächen auf 90 °C temperiert werden können. Die maximale Einsatztemperatur von NiP-PFA liegt bei 280 °C.
Das Besondere an der NiP-PFA-Beschichtung ist ihr breites Einsatzspektrum bei Verschmutzungs-, Verschleiß- und fallweise auch Korrosionsproblemen. Sie reduziert die Bildung von Belägen oder Verkrustungen an beschichteten Anlagenteilen, wie sie beispielsweise beim Herstellen kristallisierender oder klebriger Produkte entstehen. „Mit einer NiP-PFA-Beschichtung können Beläge, sofern sie sich überhaupt bilden, oft mit einem Wasserschlauch entfernt werden – Hochdruckreiniger sind nicht mehr erforderlich“, betont Krollmann.
Beschichtungen auf Basis von Fluorpolymeren wie E-CTFE, FEP, MFA und PFA werden überwiegend als passiver Korrosionsschutz eingesetzt. Die Weiterentwicklung dieser Beschichtungssysteme hat in den letzten Jahren dazu geführt, dass sie in Bereichen eingesetzt werden, wo früher schwerer Korrosionsschutz in Form von Hartgummiauskleidungen oder Email erforderlich war. Aufgrund besonderer Applikationstechniken können zum Beispiel auch bis zu 1500 mm lange Rohre mit einem minimalen Durchmesser von 25 mm sicher mit Schichten von 500 µm Dicke überzogen werden. Je nach Einsatzfall, bietet diese Ausführung wirtschaftliche und technische Vorteile gegenüber Kunststoff-, hochwertigen Edelstahl- oder emaillierten Rohrleitungen. Falls erforderlich, sind die beschriebenen Fluorpolymer-Beschichtungssysteme auch elektrisch leitfähig einstellbar.
Eine Besonderheit beim Korrosionsschutz ist die auf Fluorpolymeren basierende Beschichtung für Glasbauteile. „Selbst bei einer Dicke von 500 Mikrometern können absolut transparente Schutzschichten – zum Beispiel für korrosionsgefährdete Schaugläser – erzeugt werden“, führt Krollmann aus. Die organischen Beschichtungssysteme auf Fluorpolymer-Basis haben außer der sehr guten Korrosionsschutzwirkung ebenfalls den Vorteil, dass sie aufgrund ihrer Antihafteigenschaften Produktanbackungen oder -verkrustungen reduzieren oder ganz verhindern.
Britta Harnischmacher Fachautorin in Düsseldorf
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