DE102007024042A1

DE102007024042A1 - Verwendung von Nanoglas

Info

Publication number: DE102007024042A1
Application number: DE102007024042A
Authority: DE
Inventors: Michael Wessels
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2007-05-23
Filing date: 2007-05-23
Publication date: 2008-11-27

Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung von Nanoglas als Schutzschicht auf elastischen Werkstoffen, die unter aggressiven Umgebungsbedingungen insbesondere in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, zur Vermeidung von Diffusion aus der Umgebung in den Werkstoff.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verwendung von Nanoglas, also ganz dünnem (weniger als ein Zehntausendstel Millimeter) Glas.
Aus dem Artikel „Gold glänzt im Nanobereich" aus der Frankfurter Allgemeinen Zeitung vom 26.04.2006 ist eine Verwendung von Nanoglas für ein herkömmliches Plätteisen bekannt. Durch die Beschichtung mit Nanoglas ist die Sohle des Plätteisens kratzfest, leichtlaufend und schmutzabweisend.
Nun wurde festgestellt, dass Nanoglas auch völlig neuartig verwendet werden kann. Denn Glas ist gegen fast alle Medien beständig und damit hervorragend als Korrosionsschutz geeignet. Jedoch kann Glas nicht auf den Werkstoff des zu schützenden Bauteils aufgebracht werden, wenn derartige Bauteile elastisch verformbar ausgebildet sein müssen. Denn solche Verformungen, wie sie z. B. bei Vibrationen auftreten, würden zum Abplatzen der Schutzschicht aus Glas führen. Wenn jedoch Glas mit einer Stärke im Nanometerbereich (also Nanoglas) auf das zu schützende Bauteil aufgebracht wird, tritt dieses Problem nicht mehr auf. Mit anderen Worten können durch die Erfindung elastische Werkstoffe nach ihren Eigenschaften, wie z. B. ihrer Festigkeit, ausgewählt und zusammen mit der chemischen Beständigkeit von Glas genutzt werden.
Durch die Erfindung wird ein völlig neuartiger Korrosionsschutz der Oberflächen von Werkstoffen möglich. Wenn Werkstoffe unter aggressiven Umgebungsbedingungen wie sie beispielsweise im Bereich der Motor- und Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs herrschen eingesetzt werden, tritt stets das Problem der Korrosion auf. Denn insbesondere aggressive Umgebungsbedingungen wie Hitze und/oder das Vorhandensein reaktiver chemischer Verbindungen fördert die Diffusion aus der Umgebung in den Werkstoff. Beim Aufbringen herkömmlicher Schutzschichten auf die Oberfläche des Werkstoffs ist diese Diffusion nicht zu verhindern und führt zu einer Veränderung des Werkstoffes. Beispielhaft genannt sei hier der Metallwerkstoff Titan, bei dem es heute keinen Oberflächenschutz gibt, der das Diffundieren von Sauerstoff- und Wasserstoffmolekülen wirksam verhindern kann. Dies führt bei heutzutage eingesetzten Schutzschichten für Titan dazu, dass Sauerstoffmoleküle dennoch durch die Schutzschicht diffundieren und das Titan somit oxidiert. Im Laufe der Zeit wächst diese Oxidschicht, bis es schließlich zu deren Abplatzen kommt. Dies führt dann zur Beschädigung bzw. zum Entfall des herkömmlichen Oberflächenschutzes womit das Titan schutzlos den aggressiven Umgebungsbedingungen ausgesetzt ist. Die Oxidation des Titans schreitet dann sehr schnell voran, bis das Bauteil ausgetauscht werden muss bzw. in seiner Funktion versagt.
Aggressive Umgebungsbedingungen sind insbesondere der Bereich hoher Temperaturen. Derartige Umgebungsbedingungen bei elastischen Werkstoffen treten bei verschiedenen Konstellationen auf. Beispiele sind Turbinenschaufeln im Gasturbinenbereich (z. B. bei Flugzeugen oder Kraftwerken), Reibpartner (z. B. Rad und Riemen) oder Strahltriebwerke.
Im Kraftfahrzeug treten derartige Umgebungsbedingungen häufig auf, z. B. bei Einlass/Einspritzventilen, Kraftstoffrails aus Aluminium, Kolbenboden/-unterseiten, Bremssattel/bereiche, Felgen usw. Denn im Kraftfahrzeug sind stets Vibrationen bzw. Schwingungen vorhanden, womit das Aufbringen von Glas als normale Schutzschicht nicht möglich ist da diese elastisch verformt und abplatzen würden. Besonders aggressive Umgebungsbedingungen herrschen im Abgasbereich des Kraftfahrzeuges, z. B. bei Rohren, Schalldämpfern, Krümmern oder Endrohren. Hier kommt zu den hohen Temperaturen noch das Vorhandensein reaktiver chemischer Substanzen hinzu, die als Abgase des Verbrennungsvorgangs entstehen. Zu nennen sind noch Bauteile aus Kunststoff oder Metall, die mit dem im Kraftstoff enthaltenen Ethanol in Kontakt kommen, sowie die Verhinderung der Diffusion von Kohlenwasserstoffmolekülen (HC) durch Werkstoffe aus Kunststoff oder Metall die im Bereich des Kraftstoffsystem eingesetzt werden. Ein weiterer Bereich aggressiver Umgebungsbedingungen ist der Kontaktbereich verschiedener Metalle mit unterschiedlichen elektrochemischen Potentialen, beispielsweise Stahl und Aluminium.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

- „Gold glänzt im Nanobereich" aus der Frankfurter Allgemeinen Zeitung vom 26.04.2006 [0002]

Claims

Verwendung von Nanoglas als Schutzschicht auf elastischen Werkstoffen die unter aggressiven Umgebungsbedingungen insbesondere in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, zur Vermeidung von Diffusion aus der Umgebung in den Werkstoff.
Verwendung von Nanoglas gem. Anspruch 1, wobei die Schutzschicht als Korrosions-/Oxidationsschutz bei Werkstoffen aus Metall, insbesondere zur Verhinderung der Diffusion von Sauerstoff- und/oder Wasserstoffmolekülen, ausgeführt ist.
Verwendung von Nanoglas gem. Anspruch 2, wobei als Werkstoff Titan vorgesehen ist.
Verwendung von Nanoglas gem. Anspruch 2, wobei die Schutzschicht auf einer Felge des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist.
Verwendung von Nanoglas gem. Anspruch 2, wobei die Schutzschicht auf Bauteilen einer Bremse des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist.
Verwendung von Nanoglas gem. Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Werkstoffe unter aggressiven Umgebungsbedingungen wie Hitze und/oder dem Vorhandensein reaktiver chemischer Verbindungen insbesondere im Bereich des Motors bzw. der Abgasanlage des Kraftfahrzeugs eingesetzt werden.
Verwendung von Nanoglas gem. Anspruch 1, wobei die Schutzschicht als chemischer Reaktionsschutz, insbesondere zur Verbesserung der Ethanolbeständigkeit von Werkstoffen aus Kunststoff oder Metall im Kraftstoffsystem des Kraftfahrzeuges, ausgeführt ist.
Verwendung von Nanoglas gem. Anspruch 1, wobei die Schutzschicht als Emissionsschutz, insbesondere zur Verhinderung der Diffusion von HC-Emissionen durch Werkstoffe aus Kunststoff oder Metall im Bereich des Kraftstoffsystems des Kraftfahrzeugs, ausgeführt ist.