Stap dichterbij alternatief voor chroom-6-gebaseerde aluminium oppervlaktebehandeling voor lijmverbindingen in vliegtuigbouw

Vanwege de gezondheidsrisico’s verbonden aan gebruik van chroom-6 (Cr⁶⁺) voor (onder andere) oppervlaktebehandeling tegen corrosie van aluminium wordt er hard gezocht naar alternatieven. Tot nog toe is het lastig gebleken alternatieven te vinden die een vergelijkbare goede bescherming bieden, met name voor toepassingen in zwaar corrosieve omstandigheden. Onderzoekers van onder andere de TU Delft hebben nu ontdekt dat een alternatief hechtingsmechanisme een ingewikkeld samenspel is tussen de ruwheid van het oppervlak (oppervlaktemorfologie) en de gebruikte oxide (oppervlaktechemie). Daarmee komen alternatieven voor Cr⁶⁺-oppervlaktebehandeling een stap dichterbij, ook voor lijmverbindingen in de vliegtuigbouw. Zij publiceren hierover in Nature's partner journal Materials Degradation.

Chroomzuuranodiseren (CAA) is al meer dan zestig jaar het traditionele elektrochemische proces om een dunne oxidelaag op aluminiumlegeringen te vormen als basislaag voor coating- of lijmapplicaties. Deze dunne oxidelagen zijn van essentieel belang voor de corrosiebescherming en duurzaamheid van (gelijmde) vliegtuigconstructies. De milieu- en gezondheidsrisico's bij gebruik van Cr⁶⁺ hebben echter geleid tot nieuwe Europese regelgeving (REACH, EC nr 1907/2006), die het gebruik ervan binnenkort (21 september is de zogenaamde 'sunset date') beperkt en in de nabije toekomst zal verbieden voor een breed scala aan toepassingen.

En alternatief met eenzelfde goede hechtingseigenschappen en duurzame bescherming is lastig te vinden, zo is gebleken. De onderzoekers onderzochten het fundamentele hechtings- en degradatiemechanisme aan het grensvlak tussen het oxide op aluminium en de hierop aangebrachte organische lijm. Door middel van zowel microscopische als spectroscopische karakterisering levert deze studie nieuwe inzichten in het wisselwerking tussen de anodiseerprocescondities en de vorming en duurzaamheid van de hechting. Hieruit blijkt dat de oppervlaktemorfologie en -chemie van het oppervlakteoxide de twee cruciale factoren zijn die bij de selectie van Cr⁶⁺-vrije oppervlaktebehandelingen in acht moeten worden genomen.

De gezondheidsrisico’s van Cr⁶⁺ kwamen in Nederland in het nieuws nadat defensie- en NS-medewerkers die hadden gewerkt met Cr⁶⁺-gebaseerde producten, hun gezondheidsproblemen hieraan toeschreven. Een van de beroemdste rechtszaken was die van Erin Brockovich tegen olie- en gasbedrijf PG&E voor het vervuilen van grondwater met deze stof, in 2000 verfilmd met Julia Roberts.

Hoewel tegenwoordig werknemers in het algemeen beschermd zijn met maskers, handschoenen en verdere beschermende werkuitrusting, is nog altijd grote aandacht voor gezondheids- en milieurisico’s noodzakelijk tijdens applicatieprocessen en afvalwateropslag en –behandelingen