DE102008032772B4

DE102008032772B4 - Hochdruckhydraulikleitungsverbindung mit einer korrosionsbeständigen,mechanisch beanspruchbaren Pressfassung aus einem Stahlwerkstoff

Info

Publication number: DE102008032772B4
Application number: DE102008032772A
Authority: DE
Inventors: Heinz-Werner Störmer; Frank Schmitt; Dipl.-Ing. Stamm Karsten
Original assignee: Voswinkel Entwicklungs und Verwaltungs GmbH and Co KG
Current assignee: Um Gewerbeimmobilien & Co Kg De GmbH
Priority date: 2008-07-11
Filing date: 2008-07-11
Publication date: 2012-05-24
Anticipated expiration: 2028-07-12
Also published as: DE202008017623U1; DE102008032772A1

Abstract

Hochdruckhydraulikleitungsverbindung mit einer korrosionsbeständigen, mechanisch beanspruchbaren Pressfassung aus einem Stahlwerkstoff mit einer auf der Oberfläche des Stahlwerkstoffes gleichmäßig abgeschiedenen Zink-Nickel-Schutzschicht, wobei die Zink-Nickel-Schutzschicht eine Dicke bis 10 μm besitzt und auf die Zink-Nickel-Schutzschicht eine weitere Schicht aus einem oder mehreren natürlichen und/oder synthetischen Wachsen aufgebracht ist, wodurch die Reibwerte der Pressfassung reduziert werden und die Pressfassung einer Umformung ausgesetzt werden kann, wobei die Pressfassung nach einem Pressvorgang einem Salzsprühtest nach DIN EN ISO 9227 mindestens 200 Stunden standhält.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckhydraulikleitungsverbindung mit einer korrosionsbeständigen, mechanisch beanspruchbaren Pressfassung aus einem Stahlwerkstoff mit einer auf der Oberfläche des Stahlwerkstoffes gleichmäßig abgeschiedenen Zink-Nickel-Schutzschicht.
In der Vergangenheit wurden solche Bauteile nach dem Abscheiden der Zink-Nickel-Schicht chromatiert. Das Chromatieren erfolgt dabei durch Eintauchen in eine Lösung aus Chromsäure und verschiedenen Zusatzstoffen. Dabei bildet sich ohne das Anlegen einer elektrischen Spannung eine chemische Passivierungsschicht. Aufgrund der neuen gesetzlichen Richtlinien, wie der EU-Altfahrzeugverordnung, sind Chromatierungen mit krebserregenden Chrom(VI)-haltigen Stoffen in vielen Bereichen nicht mehr zulässig. Auch wenn diese Verordnung nicht unmittelbar für Hochdruckhydraulikleitungsverbindungen angewandt wird, besteht doch ein großes Interesse auch in diesem Bereich an Chrom(VI)-freien Alternativen. Versuche, ein galvanotechnisch verzinktes Stahlbauteil mit einer Chrom(III)-Passivierung zu versehen, ist zwar möglich, aber Führt nicht zu dem gewünschten Erfolg, da das Bauteil mit der Chrom(III)-haltigen Passivierungsschicht nicht die notwendige Korrosionsbeständigkeit aufweist. Ein besonderes Problem besteht zudem bei diversen Bauteilen für Hochdruckhydraulikleitungsverbindungen, da diese nach der Beschichtung noch einem Umformvorgang ausgesetzt werden. Hier anzuführen sind beispielsweise Pressfassungen, die als hülsenartiges Bauteil hergestellt werden und erst bei Anwendung, nämlich bei der Herstellung einer Schlauchverbindung, auf ein Schlauchende aufgepresst werden. Durch einen solchen Umformvorgang wird die Oberfläche des Bauteils stark mechanisch beansprucht. Die Oberfläche eines solchen Bauteils muss eine gute Korrosionsbeständigkeit auch nach einer solchen extremen mechanischen Beanspruchung aufweisen. Eine solche Korrosionsbeständigkeit wird mittels eines Salzsprühtestes nach DIN EN ISO 9927 festgestellt. Bekannte Bauteile, mit einer galvanischen Zink-Nickel-Oberfläche und einer Chrom(VI)-haltigen Passivierungsschicht bestehen den Salzsprühtest mindestens 200 Stunden. Bauteile mit einer Chrom(III)-haltigen Passivierungsschicht besitzen keine ausreichende Korrosionsbeständigkeit, da sie diesen Salzsprühtest keine 100 Stunden unbeschädigt überstehen.
Gemäß Dokument DE 36 26 261 A1 wird eine hohe Korrosionsbeständigkeit dadurch erzielt, dass ein Stahlbauteil mit eine Mehrfachbeschichtung versehen wird, nämlich im ersten Schritt mit einer Zink-Beschichtung und in einem zweiten Schritt mit einer Zink-Nickel-Schicht, die nachfolgend von einer Kunstharzschicht abgedeckt ist. Das zweimalige Galvanisieren des Bauteils ist aufgrund der Kosten der Galvanisierung nachteilig.
Des Weiteren wurde versucht die Korrosionsbeständigkeit von Stahlbauteilen mit speziellen Passivierungsverfahren zu verbessern. Gemäß DE 199 05 134 A1 wird die Zink-Nickel-Beschichtung mit einem Peroxidsulfat passiviert. Einen Einfluss auf die Umformeigenschaften eines Bauteils hat diese Passivierung nicht.
Das Dokument EP 0 317 684 B1 beschreibt einen temporären Schutzüberzug für Stahlbauteile. Dieser temporäre Schutzüberzug enthält als Schmiermittelzusatz Wachsbestandteile. Einfluss auf das Umformverfahren haben gemäß diesem Dokument jedoch die zusätzlich in dem Überzug enthaltenen Copolymere, insbesondere die freien Carboxylgruppen der Copolymere. Die Korrosionsbeständigkeit des Endbauteils wird durch eine Zwischenbehandlung eines Halbzeugs nicht beeinflusst.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine für Hochdruckhydraulikleitungsverbindungen einsetzbare Pressfassung aus einem Stahlwerkstoff mit einer ausreichenden Korrosionsbeständigkeit zur Verfügung zu stellen, wobei diese Korrosionsbeständigkeit, insbesondere auch nach einem Umformvorgang nachweisbar ist.
Diese Aufgabe wird mit einem Bauteil mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Ein solche Pressfassung wird aus einem Stahlwerkstoff hergestellt und in einem galvanischen Prozess gleichmäßig mit einer Zink-Niekel-Schutzschicht versehen. Eine solche Zink-Nickel-Schutzschicht besitzt an sich eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit. Ein Bauteil mit einer solchen Zink-Nickel-Schutzschicht würde einen Salzsprühtest ca. 700 Stunden ohne Korrosionserscheinungen überstehen. Eine solche Zink-Nickel-Schutzschicht ist jedoch sehr spröde, so dass sie durch mechanische Einflüsse leicht beschädigt werden kann. Aus diesem Grunde wurde in der Vergangenheit die Gelbchromatierung vorgenommen und eine Passivierungsschicht auf der Zink-Nickel-Oberfläche vorgesehen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird auf die Zink-Nickel-Schutzschicht ebenfalls eine weitere Schicht aufgebracht, in diesem Fall jedoch aus einem oder mehreren natürlichen und/oder synthetischen Wachsen. Beispiele geeigneter Wachse zur Ausführung der vorliegenden Erfindung. sind Paraffinwachse, Polyethylenwachse, Polypropylenwachse, Polybutylenwachse, einzeln oder in Mischungen sowie oxidiert, copolymerisiert oder modifiziert, beispielsweise durch das Einbringen polarer Gruppen. Neben diesen synthetischen Wachsen können auch tierische oder pflanzliche Wachse eingesetzt werden, wie beispielsweise Bienenwachs, Zuckerrohrwachs oder Carnaubawachs.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird eine Zink-Nickel-Schutzschieht mit 10 Gew.% bis 18 Gew.% Nickel, besonders bevorzugt 12 Gew.% bis 16 Gew.% Nickel vorgesehen. Diese Zink-Nickel-Schutzschicht wird galvanisch auf der Oberfläche des Stahlwerkstoffs des Bauteils abgeschieden. Diese Zink-Nickel-Schutzschicht weist maximal eine Dicke von 10 μm auf. Bevorzugt ist eine Dicke von 6 bis 8 μm. Es hat sich gezeigt, dass dickere Schutzschichten nicht zu einer Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit führen. Bei auf der Zink-Nickel-Schicht aufgebrachten Wachsschicht kann es sich um ein Wachsgemisch handeln aus verschiedenen Wachsarten oder um ein einheitliches Wachs. Bevorzugt wird ein Polyethylenwachs, das gleichmäßig auf die gesamte Zink-Nickel-Schutzschicht aufgebracht wird, so dass eine Mindestmenge von 0,15 mg/cm² auf der Zink-Nickel-Schutzschicht vorhanden sind, was einer Schichtdicke von etwa 1 bis 2 μm entspricht. Diese Wachsschicht verleiht dem Bauteil mehrere positive Eigenschaften. Zum einen schützt sie die Zink-Nickel-Schutzschicht vor mechanischen Einflüssen und damit das Bauteil vor korrosiven Beschädigungen. Zum anderen wirkt sie wie ein Gleitmittel und setzt die Reibwerte der Oberfläche des Bauteils herab. Wird ein Bauteil mit dieser erfindungsgemäßen Beschichtung, beispielsweise eine Pressfassung, in bestimmungsgemäßer Weise auf ein Schlauchende aufgesetzt und mit einem Werkzeug verpresst, wobei radial einwirkende Kräfte auf die Presshülse einwirken, um diese auf dem Schlauchende festzulegen, wird bei diesem Umformvorgang die Zink-Nickel-Schutzschicht durch die Wachsschicht geschützt. Sie wird nicht angegriffen oder beschädigt. Die Wachsschicht schmiert zudem das Umformwerkzeug und verteilt sich entsprechend der mechanischen Einflussnahme auf der Bauteiloberfläche. Das umgeformte Bauteil, in diesem Fall die aufgepresste Pressfassung, zeigt nach dem Umformen eine unbeschädigte Zink-Nickel-Schutzschicht und somit eine gute Korrosionsbeständigkeit. Ein durchgeführter Salzsprühtest nach DIN EN ISO 9227 zeigt bei einer solchen Pressfassung aus Stahl mit einer 8 μm dicken Zink-Nickel-Schutzschicht auch nach 200 Stunden keine Korrosionserscheinungen an diesem Bauteil. Die Temperaturbeständigkeit der neuen Korrosionsschutzschicht liegt bei mindestens 200°C.
Der zusätzliche Vorteil der aufgebrachten Wachsschicht zeigt sich bei der Montage der so beschichteten Bauteile, da diese Wachsschicht die Reibwerte der Oberfläche herabsetzt. Die Oberfläche ist damit nicht mehr so rau wie die ursprüngliche Zink-Nickel-Schutzschicht und die Bauteile sind auf diese Weise leichter zu montieren.
Um ein erfindungsgemäßes Bauteil entsprechend zu beschichten, wird das aus einem Stahlwerkstoff bestehende Bauteil gereinigt und entfettet und einem Elektrolytbad zugeführt, wo die Zink-Nickel-Schicht galvanisch auf der Oberfläche des Stahlbauteils abgeschieden wird. In bekannter Weise können dazu im Wesentlichen zwei unterschiedliche Elektrolyten verwendet werden, nämlich alkalische oder leicht saure Bäder. Nach der Abscheidung der Zink-Nickel-Schutzschicht gleichmäßig auf der Oberfläche des Bauteils wird dieses in einem Spülvorgang neutralisiert. Spülvorgänge können zu dem auch Teil der Vorbehandlung sein.
Auf die Zink-Nickel-Schutzschicht wird dann eine Wachsschicht gleichmäßig aufgebracht. Hierbei ist es möglich, das Wachs oder die Wachsmischung in eine kolloidale Suspension zu überführen, in der das Bauteil dann eingetaucht wird oder bei entsprechender Auswahl der Wachse kann eine nichtkolloidale Emulsion hergestellt werden, die auf das Bauteil aufgesprüht wird. Nach einem Trocknungsvorgang haftet das Wachs an der Zink-Nickel-Schutzschicht und verleiht dem erfindungsgemäßen Bauteil die vorteilhaften Eigenschaften, nämlich das Beibehalten der Korrosionsbeständigkeit auch nach einem Umformvorgang bzw. die Herabsetzung der Reibwerte.

Claims

Hochdruckhydraulikleitungsverbindung mit einer korrosionsbeständigen, mechanisch beanspruchbaren Pressfassung aus einem Stahlwerkstoff mit einer auf der Oberfläche des Stahlwerkstoffes gleichmäßig abgeschiedenen Zink-Nickel-Schutzschicht, wobei die Zink-Nickel-Schutzschicht eine Dicke bis 10 μm besitzt und auf die Zink-Nickel-Schutzschicht eine weitere Schicht aus einem oder mehreren natürlichen und/oder synthetischen Wachsen aufgebracht ist, wodurch die Reibwerte der Pressfassung reduziert werden und die Pressfassung einer Umformung ausgesetzt werden kann, wobei die Pressfassung nach einem Pressvorgang einem Salzsprühtest nach DIN EN ISO 9227 mindestens 200 Stunden standhält.
Hochdruckhydraulikleitungsverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zink-Nickel-Schutzschicht 10 bis 18 Gew.%, vorzugsweise 12 bis 16 Gew.%, Nickel enthält.
Hochdruckhydraulikleitungsverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zink-Nickel-Schutzschicht eine Dicke von 6 bis 8 μm aufweist.
Hochdruckhydraulikleitungsverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wachsschicht aus einem oder mehreren synthetischen Wachsen, vorzugsweise aus der Gruppe der Polyethylenwachse, besteht.