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Korrosionsschutz

ZInklamellen schützen stets vor Korrosion

| Autor/ Redakteur: Klaus Gradtke / Stéphane Itasse

Ob Turm, Rotor, Getriebe oder Generator: Windkraftanlagen sind teils extremen klimatischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt. Aus diesem Grund müssen die jeweiligen Komponenten mit einem genau auf die Anforderungen abgestimmten Oberflächenschutz beschichtet werden.

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REM-Aufnahme einer Zinklamellenbeschichtung mit einer Schichtdicke von 20 µm.
REM-Aufnahme einer Zinklamellenbeschichtung mit einer Schichtdicke von 20 µm.
(Bild: Dörken MKS)

Während verrostete Windlichter im Garten noch dekorativen Zwecken dienen, bedeutet Rost für die Windindustrie vor allem Kosten. Büßen die Windkraftanlagen ihre Funktionalität ein und müssen sie repariert oder ersetzt werden, kommen die Anlagen und Prozesse zum Stillstand.

Regen, Salzwasser, Schnee, Hitze, Kälte und UV-Strahlung belasten die einzelnen Bauteile der Anlage. Und besonders Rotorblätter sind extremen Windgeschwindigkeiten und damit Kräften ausgesetzt, denen sie bis zu 25 Jahren standhalten müssen. Um die Betriebszeiten zu garantieren und den Wartungsaufwand zu minimieren, müssen die Anlagenteile stabil und witterungsbeständig sein.

Zinklamellensysteme erreichen hohe Korrosionsschutzwirkung

Aufgrund ihrer vorteilhaften Eigenschaften erweisen sich Zinklamellensysteme zur Beschichtung von Bauteilen in Windkraftanlagen als wirtschaftlich und dauerhaft verlässlich. Dies gilt insbesondere bei der Oberflächenbeschichtung für Schraubenverbindungen. Die Beschichtung, die aus einem Zinklamellen-Basecoat und einem darauf abgestimmten Topcoat besteht, erfüllt definierte Reibungszahlen, wodurch definierte Vorspannkräfte aufgebracht werden können. Montagevorteile ergeben sich ebenso hinsichtlich der dünnen Beschichtung, die zudem eine hohe Korrosionsbeständigkeit und somit eine lange Standzeit hat.

Der Basecoat besteht aus kleinen, in eine Bindemittelmatrix eingebetteten Zink- und Aluminiumlamellen, die auf dem Bauteil den Korrosionsschutz erzeugen. Der zusätzliche Topcoat verleiht der Beschichtung Eigenschaften wie definierte Reibungszahlen oder Chemikalienbeständigkeit, beispielsweise gegen Reinigungsmedien. Trotzdem hat der Systemaufbau aus Base- und Topcoat nur eine Schichtdicke von 8 bis 20 μm. Bei dieser Schichtdicke bieten Zinklamellensysteme eine aktive kathodische Schutzwirkung. Wird die Beschichtung verletzt, opfert sich beim Kontakt mit Feuchtigkeit und Sauerstoff das unedle Zink im Basecoat zugunsten des edleren Stahluntergrundes. Ein weiterer Vorteil: Beim Beschichtungsprozess wird kein Wasserstoff erzeugt, so dass die Gefahr der wasserstoffinduzierten Spannungsrisskorrosion vermieden wird. Damit eignen sich Zinklamellenüberzüge auch für hochfeste Stähle.

Vor dem Beschichten mit Zinklamellen ist eine Reinigung erforderlich

Bevor Bauteile wie Doppelenden oder Querbolzenmuttern beschichtet werden, muss die Oberfläche vorbehandelt werden. Dabei sollte ein Beizverfahren vermieden werden, weil dadurch erzeugter Wasserstoff in das Stahlgefüge eindringen und es verspröden kann. Typischerweise wird deshalb das Bauteil mit einer alkalischen wässrigen Lösung entfettet, sodass Fett, Öl und Schmutz beseitigt wird. Optional kann ein Strahlen mit sehr kleinen Stahlkugeln erfolgen. Diese werden durch eine Turbine oder Druckluft in einer Kammer auf die Teile beschleunigt und beseitigen beim Auftreffen Zunder.

Nach der Vorbehandlung erfolgt der Beschichtungsprozess. Die Applikationstechnik richtet sich dabei nach Größe und Geometrie der Bauteile. Die Teile können entweder mit dem vorbereiteten Beschichtungsmaterial besprüht (Spritzapplikation) oder in einen Behälter getaucht werden. Bei dem Tauchverfahren wird Schüttgut oder Gestellware eingetaucht und anschließend zentrifugiert, um überschüssiges Beschichtungsmaterial zu entfernen. Unabhängig von dem gewählten Applikationsverfahren bildet das Beschichtungsmaterial auf der Teileoberfläche einen gleichmäßigen Nassfilm.

Anschließend folgen das Vortrocknen und das Aushärten im Ofen. Die genaue Temperatur-Zeit-Konstellation richtet sich dabei nach Beschichtungsmaterial und Bauteil. Beim Aushärten vernetzt das Bindemittel und eine gleichmäßige, haftfeste und trockene Schicht entsteht. Die Vernetzung erfolgt bereits bei relativ geringen Temperaturen. Ein Vorteil, da die Eigenschaften einiger Werkstoffe bei höheren Temperaturen verändert werden. Den Abschluss des gesamten Beschichtungsprozesses bildet das Abkühlen.

Einflussfaktoren im Beschichtungsprozess

Es gibt verschiedene Parameter, die bei allen Applikationsverfahren den Prozess beeinflussen können. Zu den wichtigsten gehören Viskosität, Temperatur und Festkörpergehalt des Beschichtungsstoffes sowie die Temperatur von Bauteil und Umgebung. Aber auch die Eintauchdauer und die wirkende Zentrifugalkraft können beispielsweise die Schichtdicke bei dem Tauch-Schleuder-Verfahren beeinflussen. Ebenso wirken sich Schleuderdauer, Schwenkweise beziehungsweise Richtungsänderung auf die Qualität der Beschichtung aus. In der Spritzapplikation wiederum ist entscheidend, wie viel Beschichtungsstoff pro Zeit und Fläche auf das Bauteil trifft, sodass Luftdruck, Sprühstrahleinstellung und Materialausbringmenge typische Steuergrößen sind. Auch hier hat die Konstruktion geeigneter Gestelle beziehungsweise Fixierungen entscheidenden Einfluss auf das Beschichtungsergebnis.

Aufgrund des geringen Platzbedarfs der Beschichtungsanlagen und Spritzkabinen werden Zinklamellenbeschichtungen häufig auch inhouse eingesetzt oder in die Fertigungslinie integriert. Hierdurch sind nicht nur Einsparungen bei den Vorbehandlungs- und Logistikkosten realisierbar. Für alle anderen steht ein Netz an lizenzierten Dörken-MKS-Beschichtern zur Verfügung.

* Klaus Gradtke ist Key Account Manager Global Sales bei der Dörken MKS-Systeme GmbH & Co. KG in 58313 Herdecke

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