Hybridipinnoitteilla lisäarvoa metallituotteille

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.