Hybridipinnoitteilla lisäarvoa metallituotteille

Translated title of the contribution: Added-value for New Metal Products by Hybrid Coatings

Amar Mahiout, Jarmo Siivinen, Juha Mannila, Juha Nikkola, Riitta Mahlberg, Jyrki Romu, Risto Ilola, Outi Söderberg, Jorma Virtanen, Antero Pehkonen, Raisa Niemi, Tuomas Katajarinne, Jari Koskinen, Seppo Kivivuori, Simo-Pekka Hannula

Research output: Book/ReportReport

Abstract

PUHTEET 2 ja 3 -projekteissa tutkittiin ohutkalvopinnoitteilla saavutettavaa lisäarvoa erilaisille metallimateriaaleille ja -tuotteille. Tavoiteltuja ominaisuuksia olivat muun muassa pitkäaikainen korroosion-, kulumisen ja naarmuuntumisenkesto, helpompi puhdistettavuus ja dekoratiiviset ominaisuudet. Lisäksi tutkittiin sooli-geelipinnoitteiden soveltuvuutta metalliohutlevyjen roll-to-roll-pinnoitukseen. Pinnoitekehityksessä on keskitytty tutkimaan erilaisten epäorgaanisten (esim. SiO2, Al2O3, ZrO2) ja orgaanisten (esim. vinyyli, akryyli, metakryyli, epoksi) komponenttien vaikutusta pinnoitteiden ominaisuuksiin. Lisäksi on tutkittu esimerkiksi korroosioinhibiittorien vaikutusta pinnoitteiden korroosiosuojausominaisuuksiin ja sopivien epäorgaanisten ja orgaanisten väriaineiden soveltuvuutta sooli-geelitekniikalla tuotettujen pintojen sävyttämiseen tai värjäämiseen. Sooli-geelipinnoitteiden prosessoitavuuden osalta on tutkittu erilaisten pinnoitustapojen sekä kovetusmenetelmien ja -prosessien vaikutusta pinnoitteiden ominaisuuksiin. Sooli-geelipinnoituksen esikäsittelystä tuotantomittakaavassa todettiin, että elektrolyyttista sähköpurkauskiillotusta (nk. PET-menetelmä) voidaan soveltaa myös jatkuvatoimisessa prosessissa käyttäen ympäristöystävällisiä suolaliuoksia elektrolyytteinä. Roll-to-roll-prosessista todettiin, että CO2-kuivajääpuhallus johtaa pinnoituksen kannalta riittävään laatuun, eli pinnoite saadaan kiinnitettyä riittävän hyvin. Em. menetelmä soveltuu erityisesti kupariseosten käsittelyyn. Roll-to-roll-pinnoitetulle nauhalle on tehty muovauskokeita yhdessä TKK:n materiaalien muokkauksen ja lämpökäsittelyn laboratorion kanssa. Kokeissa havaittiin, että pinnoitteet kestävät jossain määrin venytystä ja muovausta ilman merkittävää vaurioitumista. Kuitenkin vaativimpia muokkausparametreja kestävien pinnoitteiden osalta tarvitaan edelleen pinnoitteiden jatkokehitystä ja räätälöintiä. Pinnoitteiden ympäristöystävällisyydestä todettiin, että kaikki projektissa käytetyt pinnoitteet alittavat nykyiset, VOC-direktiivin (2004/42/EY) asettamat raja-arvot. Pitkäaikaisesta korroosionkestävyydestä ja lianhylkivyysominaisuuksista todettiin, että noin 500:n meriolosuhteissa toteutetun kenttäkoepäivän jälkeen pinnoitteista toimivat enää lähinnä kaikkein paksuimmat versiot (n. 30-50 µm). Ohuilla, nanotasolta muutamaan mikrometriin paksuilla sooli-geelipinnoitteilla tai kymmenien tai satojen nanometrien paksuisilla ALD/TiO2-pinnoitteilla ei kyetty suojaamaan perusmateriaaleja tyydyttävästi, erityisesti jos perusmateriaali oli anodinen. Näissä koeolosuhteissa edes pinnoittamaton EN 1.4301 -tyyppinen ruostumaton teräs ei selviytynyt koejaksosta ilman näkyviä vaurioita. Kuumasinkityksestä tehtiin kiinnostavia havaintoja, ja tutkitut sooli-geelipinnoitteet vaikuttavatkin soveltuvan erityisen hyvin kuumasinkityille pinnoille. Projektin kuluessa toteutettiin myös yrityshanke, jossa Millidynen ja VTT:n pinnoitteita sovellettiin Fläkt Woodsin ilmanvaihtoventtiilien pinnoituksessa. Pinnoitteen todettiin vähentävän ilmanvaihtoventtiilin likaantumista noin 40 % ja helpottavan puhdistusta moninkertaisesti. Lisäksi demonstroitiin sooli-geelipinnoitusta tuotanto-olosuhteissa Linjateräs Oy:n pinnoituslinjassa. Atomic Layer Deposition -menetelmän (ALD) toimivuutta demonstroidakseen Planar Oy pinnoitti myös Stala Oy:n tiskipöydän altaan ja valutusastian.
Translated title of the contributionAdded-value for New Metal Products by Hybrid Coatings
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages77
ISBN (Electronic)978-951-38-7547-3
Publication statusPublished - 2009
MoE publication typeNot Eligible

Publication series

SeriesVTT Tiedotteita - Research Notes
Number2517
ISSN1235-0605

Keywords

  • Sol-gel-coating
  • ALD-TiO2-coating
  • HVOF-coating
  • corrosion resistance
  • wear behaviour
  • environmentally friendly metal products
  • easy to clean
  • photocatalytic
  • roll-to-roll process
  • PET-process electric discharge
  • dry ice (solid CO2)
  • stainless steels and copper alloys

Fingerprint Dive into the research topics of 'Added-value for New Metal Products by Hybrid Coatings'. Together they form a unique fingerprint.

  • Cite this

    Mahiout, A., Siivinen, J., Mannila, J., Nikkola, J., Mahlberg, R., Romu, J., Ilola, R., Söderberg, O., Virtanen, J., Pehkonen, A., Niemi, R., Katajarinne, T., Koskinen, J., Kivivuori, S., & Hannula, S-P. (2009). Hybridipinnoitteilla lisäarvoa metallituotteille. VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Tiedotteita - Research Notes, No. 2517 http://www.vtt.fi/inf/pdf/tiedotteet/2009/T2517.pdf