DE102006013909A1 - Herstellung eines antikorrosionsbeschichteten, wärmebehandelten Gussteils aus Stahl - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mit einer Korrosionsschutzschicht versehenen Gussteils aus Eisen oder Stahl, bei dem das Gussteil einer Wärmebehandlung unterzogen wird. Das Gussteil wird während des Glühens in ein flüssiges Metall oder eine flüssige Legierung eingetaucht, das bzw. die geeignet ist, eine Korrosionsschutzschicht auf der Oberfläche des Gussteils zu bilden. Das Aufbringen der Korrosionsschutzschicht stellt somit Teil der Wärmebehandlung dar. Vorzugsweise ist das flüssige Metall (bzw. die flüssige Legierung) Zinn (bzw. eine Zinn-Legierung).

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mit einer Korrosionsschutzschicht versehenen Gussteils aus Eisen oder Stahl nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie es beispielsweise aus der DE 40 36 827 C2 als bekannt hervorgeht.
• Es ist bekannt, Gussteile aus hochfestem und zähem Stahl einer Wärmebehandlung zu unterziehen, bei der die Stahlprofile bei Austenitisierungstemperatur geglüht und anschließend abgeschreckt werden. Um die Zähigkeit von Stahlbauteilen zu erhöhen, ist es weiterhin bekannt, die Teile nach dem Glühen anzulassen. Außerdem ist es bekannt, Stahlbauteile zum Schutz gegen Kontaktkorrosion mit einer Antikorrosionsbeschichtung, beispielsweise aus Zink, zu versehen. In der gattungsbildenden DE 40 36 827 C2 wird vorgeschlagen, das Verzinken von Stahlprofilen als Teil der Wärmebehandlung durchzuführen, indem die Stahlprofile nach dem Glühen und Abkühlen in einem Zinkbad angelassen werden. Auf diese Weise soll die Zahl der Schritte und Anlagen bei der Herstellung antikorrosionsbeschichteter Stahlprofile reduziert werden.
• Wird das in der DE 40 36 827 C2 beschriebene Wärmebehandlungs- und Verzinkungsverfahren bei der Herstellung von Stahlgussteilen für den Fahrzeugbau eingesetzt, so ist der dabei zu durchlaufende Verfahrensablauf allerdings immer noch recht aufwendig. Insbesondere entstehen beim Glühen/Abkühlen des Gussteils an der Bauteiloberfläche Oxide, die vor dem Eintauchen in das Zinkbad entfernt werden müssen; eine blanke und aktive Oberfläche ist nämlich eine notwendige Voraussetzung dafür, dass im Zinkbad eine gute Verbindung der Zinkbeschichtung mit dem darunterliegenden Eisen stattfinden kann. Die Gussteile müssen also geglüht, abgekühlt, entzundert und anschließend stückverzinkt werden. Das ist aufwendig und teuer.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes Verfahren zur Wärmebehandlung und Antikorrosionsbeschichtung von Eisen- und Stahlgussteilen bereitzustellen.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
• Danach findet das Glühen der Eisen- oder Stahlgussteile in einem Bad aus einem flüssigen Metall oder einer flüssigen Legierung statt, das auf die erforderliche Lösungsglühtemperatur erhitzt wurde. Das flüssige Metall bzw. die flüssige Legierung bildet nach der Entnahme des Gussteils aus dem Glühbad und der anschließenden Abkühlung eine Korrosionsschutzschicht auf der Gussteiloberfläche. Das Eintauchen des Gussteils in das flüssige Korrosionsschutzmedium während des Glühens ermöglicht eine gleichmäßige Benetzung der gesamten Gussteiloberfläche und gewährleistet somit einen bauteilübergreifenden Korrosionsschutz. Das erfindungsgemäße Aufbringen der Antikorrosionsschicht während des Glühens/Abkühlens bildet somit Teil der Wärmebehandlung, der das Gussteil zur Festigkeits- bzw. Zähigkeitssteigerung nach Abschluss des Gießprozesses unterzogen wird. Gegenüber dem herkömmlichen Verfahrensablauf (Glühen in Luft oder unter Schutzgas) hat das erfindungsgemäße Glühen in einem Bad aus flüssigem Antikorrosionsmedium den Vorteil, dass ein anschließendes Entzundern der Gussteiloberfläche entfällt bzw. dass auf die Schutzgasatmosphäre verzichtet werden kann.
• Weiterhin hat das Glühen in einem flüssigen Medium den Vorteil, dass aufgrund des hohen Wärmeübertrags von Flüssigkeiten die Aufheizzeit des Gussteils zur Erreichung der Glühtemperatur gegenüber dem herkömmlichen Verfahrensablauf (Aufheizen in Luft oder einem Schutzgas) stark reduziert ist. Dies führt zu einer Reduktion der Prozesszeiten.
• Vorzugsweise enthält das Bad flüssiges Zinn oder eine flüssige Zinnlegierung. Der Siedepunkt von Zinn liegt bei > 2000°C, also weit oberhalb derjenigen Temperatur (zwischen 900°C und 1200°C), bei der das Stahlgussteil geglüht wird; weiterhin eignet sich Zinn als Werkstoff zur Antikorrosionsbeschichtung von Eisen- und Stahlbauteilen. Durch Eintauchen in ein Zinnbad entsprechender Temperatur kann also ein Glühen des Gussteils bei gleichzeitiger Benetzung mit einer Korrosionsschutzschicht erfolgen. Im Anschluss an das Glühen erfolgt eine Abkühlung mit definierten Prozessparametern, die notwendig sind, um die gewünschten Materialeigenschaften des Gussteils zu erreichen. Im Zinnbad bzw. bei der anschließenden Abkühlung des Gussteils bildet sich auf der Gussteiloberfläche eine definierte Zinnschicht aus, durch die eine Kontaktkorrosion des Gussteils im späteren Gebrauch vermieden wird. Eventuell kann das Gussteil in einem zusätzlichen Bearbeitungsschritt – wie beispielsweise in der DE 31 41 504 A1 beschrieben – mit einer weiteren Schutzschicht, beispielsweise aus einer Bleilegierung, versehen werden.
• Nach dem Glühen des Gussteils im heißen Zinnbad kann das Gussteil in bewegter Luft abgekühlt werden, um einen bestimmten Temperaturgradienten zu erreichen; dabei verfestigt sich die das Gussteil benetzende Zinnschicht unter Bildung der Korrosionsschutzschicht. Anschließend kann das Gussteil zur Zähigkeitserhöhung angelassen werden.
• Die erfindungsgemäße kombinierte Wärmebehandlung und Antikorrosionsbeschichtung des Gussbauteils lässt sich insbesondere auf gegossene Struktur- und Karosseriebauteile für Kraftfahrzeuge anwenden. So kann das Verfahren beispielsweise zur Nachbehandlung einer gegossenen A-Säule aus einer Edelstahlgusslegierung, insbesondere einem hochfesten Stahl (wie z.B. Nitronic^®) verwendet werden. Die gegossene A-Säule wird in einem Zinnbad bei einer Temperatur zwischen 1000°C und 1050°C lösungsgeglüht und anschließend kontrolliert abgekühlt. Dabei wird eine Festigkeitssteigerung gegenüber einer unbehandelten gegossenen A-Säule erreicht, während zeitgleich eine korrosionsschützende Zinnschicht auf die A-Säule aufgebracht wird.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung eines mit einer Korrosionsschutzschicht versehenen Gussteils aus Eisen oder Stahl, bei dem das Gussteil einer Wärmebehandlung unterzogen wird und das Aufbringen der Korrosionsschutzschicht Teil dieser Wärmebehandlung ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gussteil während des Glühens in ein flüssiges Metall oder eine flüssige Legierung eingetaucht wird, das bzw. die geeignet ist, eine Korrosionsschutzschicht auf der Oberfläche des Gussteils zu bilden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Metall bzw. die flüssige Legierung Zinn bzw. eine Zinn-Legierung ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gussteil bei einer Temperatur zwischen 900°C und 1200°C geglüht wird, indem es in ein auf diese Temperatur erwärmtes Bad aus flüssigem Zinn eingetaucht wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gussteil nach dem Glühen rasch abgekühlt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gussteil nach dem Abkühlen angelassen wird.