Over de technische achtergronden van de fiets - the technical background of the bicycle
Home » 15

  Afwerking van een fietsframe                    Finishing a bikeframe

 

Lakken

  Om het frame te beschermen tegen corrosie, zal men een afwerklaag aanbrengen; gewoonlijk wordt het frame gespoten met lak. Voor de afwerking dienen de frames zo goed mogelijk geprepareerd te worden. Bij stalen fabrieksframes is het gebruikelijk de frames te stralen en te fosfateren voor het aanbrengen van de grondlak. Zo worden de restanten van het vloeimiddel  verwijderd. Dit spul is glashard; het trekt bovendien vocht aan. Als er resten onder de laklaag blijven zitten, zwellen deze als puisten er doorheen. Fosfateren is eigenlijk niet meer dan het hangen van het frame in een grote bak met verdund fosforzuur. De fosfaatlaag die ontstaat op het staal, biedt een goede hechting voor de grondlak.

  Een ouderwetse lak is een hars (=bindmiddel) en een pigment (=kleurstof) opgelost in lichte koolwaterstoffen (=terpentine). Het oplosmiddel verdampt, hars en kleurstof blijven achter. Het hars reageert met zuurstof, zodat dit na uitharding niet meer in terpentine oplost. Vroeger gebruikte men natuurlijke harsen, tegenwoordig veelal alkydhars (=polyester). In spuitbusvorm zijn, naast langzaam drogende alkydharsen, ook sneldrogende acrylaat- en nitrocelluloselakken verkrijgbaar. Een ergerlijk verschijnsel bij meerlagen spuiten is dat het oplosmiddel uit de nieuwe laag de onderlaag nogal eens aantast; probeer het eerst uit voor je begint. Een moderne tendens zijn de waterbasiscoatings. Hier is het hars (gewoonlijk acrylaat) d.m.v. een emulgator (=zeep) en water tot een dispersie (=brij) vermengd. Door droging verdwijnt het water en het hars blijft achter.  

  De meest hoogwaardige lakken bestaan uit twee componenten. Zeker aluminium dient men met 2-componentenlak te spuiten; deze wordt ook voor gewapende kunststoffen gebruikt. Na menging dienen ze snel verwerkt te worden. Er ontstaan “thermoharder” netwerken in de lak (epoxy of polyurethaan). Een grofmazig netwerk is flexibel en stootvast, en een fijnmazig netwerk is hard, maar zeker niet stootvast! Als toplaag kiest men gewoonlijk polyurethaan, omdat dit ongevoelig is voor UV-licht.

  Men kan twee componentenlak langer houdbaar maken door te zorgen, dat een van de componenten pas bij hogere temperatuur actief wordt, en het gespotene daarna moffelen (drogen in een oven). Zo'n ovenprocedé wordt ook toegepast in een andere moderne verftechniek: poedercoatings. Elektrostatisch (positief) geladen poeders worden op een geleidende ondergrond gespoten en bij 200°C vastgebakken.

  Helaas zijn deze 2 methodes alleen geschikt voor fabrikanten. Doe-het-zelvers gebruiken nog vaak oplosmiddellakken. Zorg dat de ondergrond vet-, stof- en oxidevrij is. Gebruik een grondlak; deze bevat metaalmoleculen en -ionen, die een betere hechting geven aan de ondergrond. Draag bij spuiten een stofmasker en denk eraan dat er explosieve dampen kunnen ontstaan: pas op met elektrische vonken! Van mij mag u ook met de kwast verven.

 

  Galvanische processen

  Helaas zijn ook deze alleen geschikt voor fabrikanten. Na stralen en ontvetten, kan men staal vernikkelen of verchromen door een elektrolytisch proces. Hierbij is het frame de kathode (negatief geladen). De positieve nikkel- of chroomionen worden aangetrokken door de kathode, nemen elektronen op en slaan neer. Bij vernikkelen is een stroombron zelfs niet altijd nodig, omdat er nikkelbaden zijn waarin het nikkel chemisch neerslaat op het staal. Een bijkomend voordeel van dit proces is de zeer egale laagdikte. Vernikkelen wordt vaak toegepast als hechtlaag voor verchromen. Hoewel chroomlagen decoratief en glanzend zijn, raden de buizenfabrikanten het eigenlijk af. Chroom is erg hard en er treden vlug haarscheurtjes op, waardoor onder de chroomlaag corrosie kan optreden. De chroomlaag bladdert er dan makkelijk vanaf; zeker dunwandige buis verliest zo veel sterkte. Ook verchroomde spaken zijn om deze reden niet aan te bevelen. Het verchromen zelf gebeurt in baden met chroomzuur en zwavelzuur; deze baden zijn erg milieuvervuilend (zie de video onderaan de pagina)..

  Aluminium is in principe corrosiebestendig, omdat het oxide een afsluitende laag vormt, maar bij de sterkere legeringen is deze eigenschap verloren gegaan. Galvanische processen voor de bescherming voor aluminium noemt men gewoonlijk eloxeren. Omdat aluminium niet als kathode, maar als anode in het proces gebruikt wordt, spreken wij ook wel van anodiseren. Eerst wordt het vuil verwijderd en hangt men het onderdeel in een zuurbad om de oxides te verwijderen; vervolgens komt het in een bad met natronloog (5%) waar het geëtst wordt. Dan komt het als anode in een bad met circa 15% zwavelzuur. Er ontstaat nu een dikke laag oxides die een beetje poreus is. We kunnen het onderdeel daarna in een bak met kleurstof hangen; de poreuze laag neemt de kleurstof op, en moet daarna verzegeld worden. Dit gebeurt in een bak met nikkelacetaat of nikkelfluoride. Als we niet inkleuren, kunnen we de laag verzegelen in een bak met kokend water. Ook daar vormt zich een goed sluitende oxidelaag. 

Hard-anodiseren, zoals bij velgen vaak toegepast, gebeurt met wisselstroom in baden met als actief bestanddeel oxaalzuur (3%), bij 20-30 ºC. De kleur is grijs tot zwart.

  Magnesium is heel erg corrosiegevoelig, maar door een nieuw eloxeringsproces (Keronite) wordt ook dit materiaal goed bruikbaar. Bekende toepassingen zijn o.a. vorkpoten voor telescoopvering. Titanium en R.V.S. zijn corrosiebestendig; toch spuit men vaak blanke lak over de stickers.

 

  Paints

To protect the frame against corrosion, a finishing layer will be applied; usually the frame is spayed with paint. Before finishing, the frames must be prepared as well as possible. With steel factory frames, it is common to blast and phosphate the frames before applying the primer. This removes the remnants of the flux. This stuff is crystal clear; but it also attracts moisture. If residues remain under the lacquer, they will swell through it like pustules. Phosphatizing is really nothing more than hanging the frame in a large container with diluted phosphoric acid. The phosphate layer that forms on the steel, provides good adhesion for the primer.

An old-fashioned lacquer is a resin (= binding agent) and a pigment (= colorant) dissolved in light hydrocarbons (= turpentine). The solvent evaporates, resin and dye remain. The resin reacts with oxygen, so that after curing it no longer dissolves in white spirit. In the past, natural resins were used, nowadays mostly alkyd resin (= polyester). In aerosol form, in addition to slow-drying alkyd resins, also fast-drying acrylate and nitrocellulose lacquers are available. An annoying phenomenon with multilayer spraying is that the solvent from the new layer often affects the undercoat; try it out before you start. Water-based coatings are a modern trend. Here the resin (usually acrylic) is mixed with an emulsifier (= soap) and water mixed into a dispersion (= slurry). The water disappears through drying and the resin remains and hardens.

The highest quality paints consist of two components. Certainly aluminum should be sprayed with 2-component lacquer; it is also used for reinforced plastics. After mixing, these lacquers must be processed quickly. “Thermoset” networks are created in the paint (epoxy or polyurethane). A coarse-mesh network is flexible and impact-resistant, and a fine-mesh network is hard, but certainly not impact-resistant! Polyurethane is usually chosen as the top layer, because it is insensitive to UV light.

Two-component lacquer can be used longer when the components only become active at a higher temperature, and the sprayed frame is dryed in an oven.

Such an oven process is also used in another modern painting technique: powder coatings. Electrostatically (positively) charged powders are sprayed onto a conductive substrate (frame) and heated at 200 ° C.

Unfortunately, these 2 methods are only suitable for manufacturers. Do-it-your self painters will often still be using solvent based lacquers. Make sure the surface is free of grease, dust and oxide. Use a primer; it contains metal molecules and ions, which provide better adhesion to the substrate. When spraying, wear a dust mask and remember that explosive vapors can be generated: be careful with electric sparks! You can also use a paintbrush.

 

Galvanic processes

Unfortunately, these are also only suitable for manufacturers. After blasting, polishing and degreasing, steel can be nickel plated or chrome plated by an electrolytic process. The frame is the cathode (negatively charged). The positive nickel or chromium ions are attracted to the cathode, absorb and deposit electrons. With nickel plating, a power source is not always necessary, because there are nickel baths in which the nickel chemically deposits on the steel. An additional advantage of this process is the very even layer thickness. Nickel plating is often used as an adhesive layer for chrome plating. Although chrome layers are decorative and shiny, the pipe manufacturers actually advise against it. Chrome is very hard and hairline cracks quickly occur, which can lead to corrosion under the chrome layer. The chrome layer then easily peels off; certainly thin-walled pipe loses so much strength. Chrome-plated spokes are also not recommended for this reason. The chrome plating itself is done in baths with chromic and sulfuric acids; these baths are very polluting for the environment (see the video at the bottom of the page).

Aluminum is in principle corrosion resistant, because the oxide forms a sealing layer, but with the stronger alloys this property has been lost. Galvanic processes for the protection of aluminum are commonly referred to as anodizing. Because aluminum is not used as a cathode, but as an anode in the process, we also speak of anodizing. First, the dirt is removed and the part is hung in an acid bath to remove the oxides; then it enters a bath with sodium hydroxide solution (5%) where it is etched. Then it enters a bath with approximately 15% sulfuric acid as an anode. A thick layer of oxides is now formed that is slightly porous. We can then hang the part in a container of dye; the porous layer absorbs the dye, and must then be sealed. This is done in a container with nickel acetate or nickel fluoride. If we don't use color, we can seal the layer in a container of boiling water. Here too, this will result in a tightly sealing oxide layer.

Hard anodizing, as is often the case with rims, is done with alternating current in baths with the active ingredient oxalic acid (3%), at 20-30 ºC. The color is gray to black.

Magnesium is very sensitive to corrosion, but a new anodizing process (Keronite) makes this material very useful. Known applications include fork legs for telescopic suspension.

Titanium and stainless steel are corrosion resistant; nevertheless, clear coat is often sprayed over the stickers.

 Info via Internet:  Coating in Australia :  http://www.coatfab.com/  ; Keronite in Hengelo: www.galvanohengelo.nl

Stickers: http://stores.ebay.com/Cyclomondo ; http://www.velocals.com/ ; http://hilarystone.com/index.html ; http://www.hlloydcycles.com/ 

Een Nederlandse site, waar je betaalbare stickers naar wens kunt kopen: www.frame-stickers.nl

Hl Loyd Stickers
PDF – 4,5 MB 29 downloads

3.40 Spuitwerk bij Colnago

4.06 Cromovelato, een doorzichtige lak over chroom.

7.25 Verchromen is geen schoon werk.

Maak een Gratis Website met JouwWeb