Utvärderingar för processkännedom och utveckling några exempel på hur analyser/provning ger nyttig kunskap. Karin Lindqvist, Swerea IVF

Transkript

1 Utvärderingar för processkännedom och utveckling några exempel på hur analyser/provning ger nyttig kunskap Karin Lindqvist, Swerea IVF

2 Exempel 1) Vad finns under ytan? Företaget X hade sett sjunkande kvalité på sin ytbehandling under flera år. Egna tester då produkten fick stå i vatten gav färgsläpp på eget material men inte på konkurrenternas Hur höja den egna kvalitén? Benchmarking med andra produkter Tvärsnitt av ytbehandlingsskikt analys i svepelektronmikroskop (SEM Färgstripp samt analys av färgflaga och metallyta

3 Benchmarking med andra produkter Grundämnen i färgflagan Analys av baksidan på färgflaga visade att det fanns ämnen som kol, syre, järn, aluminium, kisel, bly. Kort sagt allt som normalt ingår i färg Ingen ledtråd om ev förbehandling i detta fall

4 Tvärsnitt vad finns på plåten? topplack pigmenterat färgskikt Produkt A Produkt B sannolikt en förbehandling Tvärsnitten visar ett mycket tunt skikt på metallen ~30-50 nm tjockt

5 Tvärsnitt vad finns på plåten? Produkt C Produkt D Produkt c ~30-50 nm tjock film Produkt D ~200 nm tjock film, flakformade pigment i färgen ger bättre korrosionsskydd

6 Vad är det för förbehandling? prov Färgens baksida metallytan A Al, Si, Pb, Si, P B Al, Si, Pb Si, P C Al, Si Si, P D Mg, Al, Si Si, Cr Grundämnen i ytbehandlingsfilm prov D i prov D är basmetallen rostfritt med en extra tjock film av kromoxid prov A-C innehåller en stor andel fosfat på ytan, ingen Zn troligen förbehandlade med järnfosfat

7 Vad finns under ytan? Slutsats: Andra produkter på marknaden har förbehandling under lacken. Det tycks vara järnfosfat på stål och kromoxid på rostfritt

8 Hur höja den egna kvalitén? Blir substratet tillräckligt rent före lackering? Mätning av kolhalt med IMC Sitter den epoxibaserade primern kvar på ytan vid färgsläpp i vattentest? (dvs funkar vidhäftningen av primern) Mätning med FTIR på metallytan där färgen släppt under vattentest

9 Hur höja den egna kvalitén? Mängd CO 2 då plåten upphettas Egen avfettning Egen avfettning ger en slutlig kolhalt på mg/dm 2 dvs under etablerad nivå på 0.2mg kol/dm 2, som krävs för god vidhäftning av färgen Alkalisk avfettning: 0.12 mg kol/dm 2 Slutsats: nuvarande avfettning är tillräckligt bra Referens: alkalisk avfettning

10 Analys med FTIR - visar organiska kemiska grupper Stålytan på prov som stått i vatten C=O grupp troligen rest från top lack referens Analys av stålyta belagd enbart med primer (referens) samt lackerat prov som stått i vatten Både prov och referens visar toppar i FTIR diagram typiska för epoxi (bisfenol A) Provet visar en stark karbonylgrupp; ev rest från top lacken Vidhäftningen av primern är sannolikt god

11 Hur höja den egna kvalitén? De egna vidhäftningsproblemen verkade finnas mellan primer och efterföljande lackskikt Företaget ifråga gick noggrant igenom sin rengöring och lackering; speciellt tider och temperaturer för härdning av lackskikten Man fann att mellanskikt (ovanpå primer men under topplack) inte var uthärdad ordentligt (för kort tid i ugn) Justering av processen gav kvalité i nivå med konkurrenterna (iaf med enkelt vattenprov)

12 Exempel 2) Vad fanns under ytan när färgen flagar? Aluminium detaljer i kontakt med galvat material - lacksläpp efter kort tid (< 2 år). Varför? Metallytan där lacken släppt mättes med XRF för att mäta zirkonium som ingår i den förbehandling som använts. Låga värden mättes upp. Kom uppmätt Zr från förbehandlingen? För att testa om metoden att mäta direkt på metallen var tillförlitlig så mättes Zr på en nyligen förbehandlad detalj. Värden låg på ca 40 ppm Detaljer som lackerats strippades på färg och mängden Zr mättes upp, värdena låg på ca 25 ppm. Mängden Zr mättes på obehandlat material ca 25 ppm Slutsats: det går inte/är osäkert att mäta enbart på metall med XRF där lacken släppt Färgflagornas baksida analyserade i SEM med EDS

13 Vad fanns under ytan när färgen flagar? Foto på baksidan av färgflaga - tunga grundämnen (pigmentkorn) ger ljusa prickar Mapping på baksidan av färgflaga, varje prick indikerar Zr Mycket jämn beläggning av Zr på baksidan av färgflagan hög sannolikhet att förbehandlingen fungerat Färgsläpp kan bero på andra orsaker tex galvanisk korrosion Strippning och mätning på godset med XRF är INTE en lämplig metod för att verifiera förbehandling med mycket tunna skikt

14 Exempel 3) Kemikaliebyte samma resultat? Behov: Företaget ifråga behövde byta rengöringskemi eftersom en viss produkt skulle utgå pga märkning Behov av att undersöka vilken yta man hade efter bearbetning och rengöring för att kunna veta vad alternativa produkter gjorde med ytan (aluminium) Ny produkt från samma leverantör eller annan produkt? Åtgärder: Kartläggning av relevanta produkter (mer miljövänliga, gärna fosfat- och silikatfria) Undersökning i SEM: etsgropar och metalliska inklusioner? Undersökning av tvärsnitt Mätning av renhet (kolhaltsanalys)

15 Kemikaliebyte samma resultat? Nuvarande kemikalie Ny kemi alt 1) Ej rengjort prov Ny kemi alt 2) SEM foton på ytor i 200 ggr förstoring Liten skillnad mellan olika prov

16 Kemikaliebyte samma resultat? Ej rengjord Samtliga kemikalier rengör lika noggrant Miljövinster med nya alternativ Med mätning av renheten kan man gå vidare och optimera tvättiden

17 Kemikaliebyte samma resultat? Nuvarande kemi alternativ kemi Tvärsnitt av materialet Ytorna har liknande utseende men något tunnare ytskikt med gammal rengöringskemikalie Nyare produkt skonsammare rengöring, mindre påverkan på materialet

18 Exempel 4) Vad får man ut av korrosionsprovning? Korrosionsprovning för klassning av en viss ytbehandling (dvs förbehandling + färgsystem) Vad gör det för skillnad om man blästrar före ordinarie förbehandling? Vad blir det för skillnad mellan olika förbehandlingar? Vad får man ut av de olika provningsmetoderna/stämmer resultaten överens?

19 Provning Bohus-Malmön- provning för korrosionsklassning av ytbehandling kallvalsat stål; Färgsystem: mixpulver + polyesterpulver avläsning 18 mån (av totalt 48) Ordinarie förbehandling Blåsor: mängd: 2; Storlek: 3 Ordinarie förbehandling Rits: 10 mm Blåsor: 2; 3 Blästring + ordinarie förbehandling UA Blästring + ordinarie förbehandling Rits: 4.5 mm

20 Resultat: Bohus Malmön SCAB Blästring ger betydligt lägre rostutbredning från rits och från kant Detta beror sannolikt på förbättrad vidhäftning av lacken

21 Vad får man ut av korrosionsprovning? Företaget som provar får en klassning av sina system enl BSK Man kan anpassa den ytbehandling som genomförs efter de krav som produkten behöver uppfylla dvs man kan sälja rätt ytbehandling Man får kunskap om och kan bedöma när det går att ta bort ett steg (i detta fall blästring) och när det behövs Motsvarande gäller färgsystem tex ytbehandling med/utan primer

22 Vad får man ut av korrosionsprovning? Samma lacksystem olika förbehandling God överensstämmelse mellan ACT, SCAB och B-M Helt annan rangordning för saltdimma (NSS) Tillförlitlig provning viktig för att kunna garantera kvalitén på ytbehandlingen

23 Slutsatser För att bevisa att kvalitetskrav uppfylls eller för att produkter ska bli godkända krävs att analyser och provningar genomförs enligt tillgängliga standarder Vid problemlösning eller utveckling krävs ofta en anpassning av analysen/provningen eller ett alternativt sätt att analysera för att få fram rätt resultat dvs för att få kunskap om det som orsakar problemet Flera provningar/analyser behövs ofta för att skapa en helhetsbild och för att ge tillräcklig information för framtida vägval

24 INBJUDAN - Free LUNCH!! Monternummer F02:80 Swerea IVFs monter kl 12 idag LUNCHMACKA & MINGEL VÄLKOMNA!