Wie verbessert eine rostfreie Pulverbeschichtung die Haltbarkeit von Stahlmuldenkippern?

Im Bereich des Schwerlasttransports übernehmen Stahlmuldenkipper als Kernausrüstung die wichtige Aufgabe, Massengüter wie Sand, Kies und Erz zu transportieren. Die Arbeitsumgebung ist rau und das Fahrzeug ist seit langem mit komplexen Straßenverhältnissen, starken Belastungen und Erosion durch korrosives Material konfrontiert, was häufig zu Problemen wie Rost an der Fahrzeugkarosserie und struktureller Ermüdung führt. Herkömmliche Beschichtungsverfahren können den Anforderungen einer hochintensiven Anwendung aufgrund der schlechten Witterungsbeständigkeit und der unzureichenden Korrosionsschutzleistung nur schwer gerecht werden. Das Aufkommen der rostfreien Pulverbeschichtungstechnologie bietet eine innovative Lösung für dieses Problem.

Rostfreie Pulverbeschichtung ist ein Hochleistungsbeschichtungsmaterial mit duroplastischem Harz als Matrix und Metalloxid als Füllstoff. Dabei kommt elektrostatische Adsorptionstechnologie zum Einsatz, um das geladene Pulver gleichmäßig auf die vorbehandelte Stahloberfläche zu sprühen und nach der Aushärtung bei hohen Temperaturen eine dichte Beschichtung zu bilden. Im Vergleich zu herkömmlichen lösemittelbasierten Beschichtungen bietet diese Technologie drei wesentliche Vorteile:
Umweltschutz: Während des Aushärtungsprozesses entstehen keine Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen (VOC), was den Standards für umweltfreundliche Herstellung entspricht.
Witterungsbeständigkeit: Die Beschichtung ist dicht und nicht porös, kann korrosive Medien wie Wasserdampf und Salzspray wirksam blockieren und weist eine neutrale Salzsprühbeständigkeit von mehr als 1000 Stunden auf.
Mechanische Eigenschaften: Nach dem Aushärten erreicht die Beschichtungshärte mehr als 4 H und die Schlagzähigkeit übersteigt 50 kg·cm, was dem mechanischen Verschleiß durch häufiges Be- und Entladen schwer beladener Güter standhalten kann.
Der Mechanismus zur Verbesserung der Haltbarkeit von Muldenkippern durch Rostschutzpulverbeschichtung
Muldenkipper Kisten müssen beim Heben und Entladen dem sofortigen Aufprall mehrerer Tonnen Güter standhalten. Rostschutzpulverbeschichtung bildet mit dem Substrat eine metallurgische Verbindungsschicht, die die Ermüdungsbeständigkeit von Bauteilen deutlich verbessert. Beispielsweise kann die Beschichtung an der Verbindung zwischen dem Längsträger und dem Querträger des Kastens den Spannungskonzentrationsfaktor um mehr als 30% reduzieren und so die Ausbreitung von Rissen wirksam verzögern.
Die Rostrate herkömmlicher Beschichtungen kann beim Erztransport innerhalb von 3 Jahren 40 % erreichen, während die Rostschutzpulverbeschichtung die Korrosionsrate durch den Abschirmeffekt auf 0,02 mm/Jahr reduziert. Am Beispiel eines bestimmten Muldenkippermodells verlängert sich nach der Einführung dieser Technologie die Lebensdauer wichtiger Komponenten von 5 Jahren auf über 8 Jahre und die Wartungskosten über den gesamten Lebenszyklus werden um etwa 35 % gesenkt.

Die selbstheilende Eigenschaft der Beschichtung kann die Häufigkeit des Neulackierens verringern. Sein Wärmeausdehnungskoeffizient liegt nahe an dem von Stahl (12×10⁻⁶/℃) und er behält seine Stabilität unter Arbeitsbedingungen von -40℃ bis 120℃ bei, wodurch Risse in der Beschichtung aufgrund von Temperaturunterschieden vermieden werden. Ein Logistikunternehmen berichtete, dass die jährlichen Wartungsstunden von Muldenkippern mit Rostschutzpulverbeschichtung um mehr als 200 Stunden reduziert wurden.

Leistung der Rostschutzpulverbeschichtung unter besonderen Arbeitsbedingungen
Für maritime oder Offshore-Betriebsszenarien kann der der Beschichtung zugesetzte Zinkoxid-Füllstoff im Nanomaßstab in Kombination mit einer Chromatpassivierungsvorbehandlung eine physikalische Barriere bilden, um einen synergistischen Korrosionsschutz zu erreichen. Tatsächliche Messdaten zeigen, dass die Beschichtungshaftung nach 2000 Stunden Exposition in einer Salzsprühtestkammer immer noch den 5. Standard (GB/T 9286-1998) beibehält.

Während des Erzbe- und -entladevorgangs kann der dichte Oxidfilm, der sich auf der Beschichtungsoberfläche bildet, dem Aufprall von Kies standhalten. Der Sandfallverschleißtest (ASTM G65) bestätigt, dass seine Verschleißfestigkeit 2-mal höher ist als die herkömmlicher Beschichtungen, und stellt sicher, dass der Boden des Fahrzeugkastens nach 50.000 Be- und Entladungen flach bleibt.

Im nördlichen Winter muss die Beschichtung den abwechselnden Einflüssen niedriger Temperaturen von -30°C und Wärmestrahlung beim Be- und Entladen standhalten. Seine Glasübergangstemperatur (Tg) erreicht 180°C und es bleibt bei niedrigen Temperaturen von -40°C flexibel, wodurch ein Ablösen der Beschichtung aufgrund von Versprödung vermieden wird.

Der Einfluss der Rostschutzpulverbeschichtung auf den Lebenszykluswert von Muldenkippern
Der Pulverbeschichtungsprozess umfasst drei Hauptprozesse: Vorbehandlung (Entfetten, Phosphatieren), elektrostatisches Sprühen und Aushärten. Die Beschichtungszeit für ein einzelnes Fahrzeug beträgt nur 45 Minuten, was 60 % effizienter ist als beim herkömmlichen Verfahren. Der Härtungsofen nutzt Infrarotstrahlungs-Heiztechnologie, die den Energieverbrauch um 40% senkt und so den Anforderungen der Energieeinsparung und Emissionsreduzierung gerecht wird.

Die chemische Korrosionsbeständigkeit der Beschichtung kann der Erosion durch sauren Regen, Schneeschmelzmittel usw. widerstehen. Bei kommunalen technischen Anwendungen, wenn Fahrzeuge in einer chloridhaltigen Umgebung betrieben werden, zeigt der Test der elektrochemischen Impedanzspektroskopie (EIS) der Beschichtung, dass ihr Impedanzmodul über 10 liegt ⁵Ω·cm², wodurch das Substrat wirksam geschützt wird.

Die Beschichtung kann recycelt und wiederverwendet werden und die Reinheit des Stahls erreicht nach der Farbentfernung 99,5 %, was den Anforderungen der Kreislaufwirtschaft entspricht. Die Kosten für die Abfallentsorgung sind 70 % niedriger als bei lösungsmittelbasierten Beschichtungen, wodurch ein umweltfreundliches Management über den gesamten Lebenszyklus hinweg erreicht wird.