DE102004059008A1

DE102004059008A1 - Verfahren zur Beschichtung einer Metallischen Oberfläche eines Bauteils

Info

Publication number: DE102004059008A1
Application number: DE102004059008A
Authority: DE
Inventors: Gerd Monien; Stephan Dr.Dr.-Ing. Eisenberg
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2004-12-08
Filing date: 2004-12-08
Publication date: 2006-06-14

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung einer metallischen Oberfläche eines Bauteils, bei dem in mindestens einem Schritt mindestens eine metallische Schicht aus einem gegenüber dem Werkstoff des Bauteils unedleren Metall aufgebracht wird, wobei die Beschichtung mit dem unedleren Metall nur bereichsweise erfolgt in einem Verfahren, bei dem das Bauteil nicht getaucht wird. Man kann nach diesem Verfahren hoch beanspruchte und gleichzeitig korrosiv belastete Bereiche wie zum Beispiel Verschraubungsbereiche (16, 17) eines Bauteils lokal beschichten, zum Beispiel Verzinken, indem man zum Beispiel Zinkpulver aufspritzt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung einer metallischen Oberfläche eines Bauteils, bei dem in mindestens einem Schritt mindestens eine metallische Schicht aus einem gegenüber dem Werkstoff des Bauteils unedleren Metall aufgebracht wird.

Aus dem Stand der Technik bekannt sind Verfahren der eingangs genannten Gattung, bei denen beispielsweise Bauteile aus Eisen, Stahl oder dergleichen verzinkt werden. In der Regel erfolgt eine vollständige Beschichtung des Bauteils. Übliche Verfahren sind beispielsweise die elektrolytische Verzinkung oder Feuerverzinkung. Bei den bekannten Verfahren zur Beschichtung von korrosiv belasteten Bauteilen wird die Korrosionsschutzschicht in der Regel in einem Tauchprozess aufgebracht, wie dies zum Beispiel bei der elektrolytischen Verzinkung oder bei der Feuerverzinkung in der Schmelze der Fall ist. Bedingt durch die Verfahrensweise erhält man bei einer solchen Beschichtung durch Tauchen des zu beschichtenden Bauteils immer einen vollständigen Überzug mit dem Beschichtungsmedium.

Es gibt Bauteile, die dynamisch beansprucht und auch korrosiv belastet sind. Zu diesen Bauteilen zählen zum Beispiel Fahrwerksbauteile von Automobilen, für die eine erhöhte Festigkeit gefordert ist. Derartige Bauteile können unter Einfluss von Korrosion und Last an kritischen Positionen brechen. Bekannt ist zum Beispiel das Problem der Schwingungsrisskorrosion und Spannungsrisskorrosion von Bauteilen, die für die Lenkungseinrichtung von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Bei einer vollständigen Beschichtung gemäß den zuvor genannten üblichen Tauchbeschichtungsverfahren ist der vergleichsweise hohe Verbrauch an Beschichtungsmittel nachteilig.

Ausgehend von dem zuvor genannten Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zur Beschichtung einer metallischen Oberfläche eines Bauteils der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, welches einen kostengünstigen und effizienten Korrosionsschutz ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Beschichtung einer metallischen Oberfläche der eingangs genannten Gattung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Beschichtung mit dem gegenüber dem Werkstoff des Bauteils unedleren Metall nur bereichsweise erfolgt und zwar in einem Verfahren, in dem das Bauteil nicht getaucht wird. Ein solches Verfahren kann beispielsweise ein Spritzprozess sein.

Gemäß einer bevorzugten möglichen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Beschichtungsmittel mit Hilfe eines Plasmas auf die Oberfläche eines Bauteils lokal aufgetragen. Vorzugsweise wird dabei ein nicht thermisches Plasma eingesetzt. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens kann gleichzeitig mit der Beschichtung oder in einem vorhergehenden Prozessschritt eine Reinigung und/oder Aktivierung der Bauteiloberfläche vorgesehen sein. Dazu kann man beispielsweise eine Aufrauung vornehmen, indem man die Bauteiloberfläche mit Festkörpern strahlt. Dabei kommt zum Beispiel ein Sandstrahlen oder Strahlen mit Stahlpulver, Drahtkorn oder Kügelchen eines Festkörpermediums in Betracht.

Der erfindungsgemäße Beschichtungsprozess kann gemäß einer Variante der Erfindung beispielsweise ein Flammspritzprozess sein. In dem erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahren werden im allgemeinen Schichtdicken zwischen vorzugsweise etwa 7 μm und etwa 100 μm angestrebt. Eine mögliche Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass eine Verzinkung des Bauteils in lokal definierten Bereichen erfolgt. Dazu kann beispielsweise Zinkpulver verwendet werden, welches mittels eines Plasmas lokal aufgetragen wird. Statt eines Zinkpulvers kann aber auch ein anderer metallischer Werkstoff Verwendung finden, der gegenüber dem Bauteilwerkstoff eine elektrochemische kathodische Schutzfunktion darstellt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, hoch beanspruchte und gleichzeitig korrosiv belastete Bereiche von Bauteilen derart zu schützen, dass beispielsweise eine Schwingungsrisskorrosion oder Spannungsrisskorrosion deutlich verzögert oder ganz vermieden wird. Dies hat den Vorteil, dass man Bauteile mit geringerer Materialstärke in den beanspruchten Bereichen einsetzen kann, die dadurch leichter sind. Dies führt zu einer Kosten- und Energieeinsparung. Durch die lediglich lokale Beschichtung des Bauteils spart man Beschichtungsmittel ein.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Beschichtung hoch beanspruchter und/oder korrosiv belasteter Bereiche von Kraftfahrzeugbauteilen, beispielsweise Bauteilen der Lenkungseinrichtung wie beispielsweise Längslenkern, die zum Beispiel in Verschraubungsbereichen besonders anfällig sind für Schwingungskorrosion. Das erfindungsgemäße Verfahren ist ebenso geeignet für eine lokale Beschichtung von Voll- und Rohrstabilisatoren von Kraftfahrzeugen, insbesondere erfolgt dabei die Beschichtung in den kritischen Einspann- und Drehbereichen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin die Verwendung eines Verfahrens der vorgenannten Art zur Beschichtung hoch beanspruchter und/oder korrosiv belasteter Bereiche von Kraftfahrzeugbauteilen, zum Beispiel Bauteilen der Lenkungseinrichtung. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein Kraftfahrzeugbauteil, welches hoch beanspruchte und/oder korrosiv belastete Bereiche aufweist, die eine Beschichtung aufweisen, die nach einem Verfahren der zuvor genannten Art aufgebracht wurde.

Die in den Unteransprüchen genannten Merkmale betreffen bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Detailbeschreibung.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen
1 eine schematisch vereinfachte Ansicht eines im Verschraubungsbereich wanddickenreduzierten Längslenkers eines Kraftfahrzeugs;
2 eine vergrößerte Detailansicht eines Ausschnitts des in 1 dargestellten Längslenkers in einem Bereich, in dem ein Materialbruch erfolgt ist.
Zunächst wird auf 1 Bezug genommen. Der in der Zeichnung dargestellte Längslenker ist insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Es handelt sich um ein Bauteil mit leicht geschwungener Umrissform, welches einen kürzeren Arm 11 und einen mit diesem verbundenen längeren Arm 12 aufweist, die einen stumpfen Winkel miteinander einschließen, wobei der Übergang von dem kürzeren Arm 11 zum längeren Arm 12 bogenförmig verläuft. Der Lenker besteht aus einem metallischen Werkstoff und hat eine bereichsweise nicht ebene Form, ist aber im Wesentlichen flach ausgebildet. Der Längslenker ist durch eine etwa mittig in Längsrichtung sich erstreckende Rippe 13 verstärkt.
In dem einen in der Zeichnung rechten Bereich ist ein Bruch eingetreten, wobei die Bruchnähte mit 14 beziehungsweise 15 bezeichnet sind. Nähere Einzelheiten bezüglich des Materialbruchs des Längslenkers ergeben sich aus der vergrößerten Detaildarstellung eines Ausschnitts gemäß 2, auf die nachfolgend Bezug genommen wird.
2 zeigt nur einen vergrößerten Detailausschnitt, in dem der eine Endbereich des Längslenkers 10 nur teilweise dargestellt ist. Aus der Darstellung kann man erkennen, dass der Längslenker in diesem Endbereich drei Verschraubungsbereiche 16, 17, 18 aufweist und auch die Bruchnähte 14, 15 sind in 2 etwas besser erkennbar. Die Verschraubungsbereiche 16, 17, 18 sind zur besseren Verdeutlichung jeweils eingekreist. Die Darstellung lässt erkennen, dass zumindest in zwei Verschraubungsbereichen 16, 17, dort wo sich entsprechende Schraublöcher 19, 20 für Befestigungselemente befinden jeweils Korrosion aufgetreten ist. In den jeweiligen Verschraubungsbereichen ist die Oberfläche des Bauteils durch Korrosion angegriffen. Da das Bauteil durch Schwingungen belastet wird, führte die Korrosion in den Verschraubungsbereichen zu einem Materialbruch des Längslenkers 10 (siehe Bruchnähte 14, 15).
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine Beschichtung der metallischen Oberfläche derartiger Bauteile, zum Beispiel eine Verzinkung durch Aufspritzen von Zinkpulver mittels eines Plasmas in lokal definierten Bereichen vorgesehen, die besonders korrosiv belastet sowie anderweitig, zum Beispiel durch Schwingungen beansprucht sind. Dies sind beispielsweise die Verschraubungsbereiche 16, 17, 18 bei dem in 1 und 2 gezeigten Längslenker 10. Erfolgt dort eine lokale Verzinkung, kann die in 2 dargestellte Korrosion vermieden und somit der Materialbruch des Bauteils verhindert werden.

10: Längslenker
11: kurzer Arm
12: langer Arm
13: Rippe
14, 15: Bruchnähte
16, 17, 18: Verschraubungsbereiche
19, 20: Schraubenlöcher

Claims

Verfahren zur Beschichtung einer metallischen Oberfläche eines Bauteils, bei dem in mindestens einem Schritt mindestens eine metallische Schicht aus einem gegenüber dem Werkstoff des Bauteils unedleren Metall aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung mit dem unedleren Metall nur bereichsweise erfolgt in einem Verfahren, bei dem das Bauteil nicht getaucht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung in einem Plasmaprozess aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung mittels eines nicht thermischen Plasmas aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schicht auf die Oberfläche des Bauteils in definierten Bereichen aufgespritzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine lokale Beschichtung des Bauteils in einem Flammspritzprozess erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man in definierten lokalen Bereichen eine Verzinkung des Bauteils vornimmt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Plasmas ein Zinkpulver lokal aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem vorhergehenden Verfahrensschritt oder gleichzeitig mit dem Schritt der Beschichtung mindestens ein Reinigungs- und/oder Aktivierungsschritt vorgesehen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Beschichtung mindestens ein Schritt vorgesehen ist, in dem eine Aufrauung der zu beschichtenden Oberfläche erfolgt, vorzugsweise durch Strahlen mit Festkörpern.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Beschichtung mit einer Schichtdicke von zwischen etwa 7 μm und etwa 100 μm aufgebracht wird.
Verwendung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Beschichtung hoch beanspruchter und/oder korrosiv belasteter Bereiche von Kraftfahrzeugbauteilen, insbesondere Bauteilen der Lenkungseinrichtung.
Kraftfahrzeugbauteil, dadurch gekennzeichnet, dass dieses hoch beanspruchte und/oder korrosiv belastete Bereiche aufweist, die eine Beschichtung aufweisen, die nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 aufgebracht wurde.