DE102014101693A1

DE102014101693A1 - Steckverbindergehäuse

Info

Publication number: DE102014101693A1
Application number: DE102014101693.9A
Authority: DE
Inventors: Alexander Meyerovich; Frank Brode
Original assignee: Harting AG and Co KG
Current assignee: Harting Stiftung and Co KG
Priority date: 2014-02-12
Filing date: 2014-02-12
Publication date: 2015-08-13
Also published as: WO2015120828A1; EP3105370A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Steckverbindergehäuse und/oder ein Anbaugehäuse, welches zumindest einen Nietbolzen aufweist, der als so genannter Lagerzapfen oder Verriegelungszapfen dient. Die Nietbolzen werden mit einer metallischen Schicht versehen, die die Kontaktkorrosion zwischen dem Gehäusematerial und dem Grundmaterial der Nietbolzen herabsetzt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steckverbindergehäuse, nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.
Derartige Steckverbindergehäuse, wie beispielsweise Tüllen-, Sockel- oder Kupplungsgehäuse usw. aus Aluminium oder Al-Legierungen werden häufig in rauen industriellen Umgebungen eingesetzt.
Stand der Technik
Die EP 731534 B1 zeigt ein Steckverbindergehäuse mit in den Gehäusekörper genieteten Verriegelungszapfen beziehungsweise Lagerzapfen. Aus Korrosionsschutzgründen bestehen in einigen Fällen die Zapfen aus Edelstahl. Der Gehäusekörper besteht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung.
Bekanntermaßen ist eine zwischen zwei unterschiedlichen Metallen / Legierungen bestehende Potenzialdifferenz die Ursache dafür, dass in feuchter Luft Umgebung oder in einer Lösung der anodische (elektronegativere) Partner korrosionsgefährdet ist. Da die Potenzialdifferenz zwischen dem rostfreien Stahl und Aluminium (beziehungsweise einer Aluminiumlegierung) relativ hoch ist, wird im Fall des Kontaktpaares Aluminium (oder die Aluminiumlegierung) und rostfreier Stahl (Edelstahl) das Aluminium korrodiert. Eine starke Korrosion kann jedoch zur Beeinträchtigungen der Funktionsfähigkeit, beispielsweise zu Undichtigkeit des Gehäuses, führen und hat außerdem den Nachteil, dass das optische Erscheinungsbild leidet.
Viele Bauteile aus Aluminium und Aluminiumlegierungen werden deshalb mit chemischen beziehungsweise galvanischen Schichten versehen, um die Korrosionsprozesse zu verlangsamen oder soweit möglich zu verhindern. Hier ist insbesondere die Beschichtung oder die Passivierung auf Basis von sechswertigem Chrom zu nennen, die einen vorzüglichen Korrosionsschutz bietet, allerdings aus gesundheitlichen und ökologischen Gründen in den meisten technischen Bereichen mittlerweile verboten ist. Die oben bereits erwähnten Steckverbindergehäuse werden dazu in der Regel mit einer so genannten Pulverlackbeschichtung überzogen.
Die oben bereits erwähnten Lager- beziehungsweise Verriegelungszapfen werden als Nietbolzen in den Gehäusekörper eingebracht. Bei dem Nietverfahren kann die Oberflächenbeschichtung des Gehäuses beschädigt werden. Im Bereich der beschädigten Oberfläche können wieder Korrosionsprozesse stattfinden. Dies wird durch die bereits oben erwähnte hohe Potentialdifferenz zwischen der Aluminiumlegierung und Edelstahl noch begünstigt.
Im Rahmen des Erfindungsgedankens werden bereits Potentialdifferenzen von mehr als 500 Millivolt (mV) als hoch angesehen.
Aufgabenstellung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin ein Steckverbindergehäuse oder ein Anbaugehäuse mit genieteten Verriegelungs- beziehungsweise Lagerzapfen vorzuschlagen, welches beständiger gegen Korrosionsprozesse ist.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Im Folgenden werden die Begriffe Steckverbindergehäuse und Anbaugehäuse synonym verwendet. Am Steckverbindergehäuse wird in der Regel ein Kabel angeschlossen, während das Anbaugehäuse beispielsweise an einem Gerät angebaut ist. Bekanntermaßen beinhalten diese Gehäuse Kontaktelemente zur Strom- und/oder Datenübertragung.
In das Steckverbindergehäuse ist zumindest ein Nietbolzen eingebracht, der dann auch Zapfen genannt wird. In der Regel weist das Steckverbindergehäuse vier solcher Zapfen auf. Die Zapfen dienen in Verbindung mit einem Verriegelungsbügel zur reversiblen Verbindung von einem Steckverbindergehäuse mit einem Gegensteckverbinder oder einem Anbaugehäuse und werden je nach Aufgabe Lager- oder Verriegelungszapfen genannt. Die Aufgabe der Zapfen wird hinreichend in der bereits oben erwähnten EP 731534 B1 beschrieben.
Erfindungsgemäß ist der als Zapfen fungierende Nietbolzen mit einer metallischen Schicht, bestehend aus einer metallischen Legierung, beschichtet. Die metallische Schicht ist derart ausgestaltet, dass die Potentialdifferenz zwischen Gehäusematerial und Material der Beschichtung von den Nietbolzen minimal ist, wodurch eine Kontaktkorrosion verhindert wird.
Vorteilhafterweise besteht der Nietbolzen aus unlegiertem Stahl. Ein solches Material ist besonders preiswert.
Dem Fachmann sind verschiedene Zink-Nickel-Legierungen (ZnNi-Legierungen) als Oberflächenbeschichtung bekannt. Beschichtungen auf ZnNi-Basis sind insbesondere als Schutzbeschichtung für Metalloberflächen zur Vermeidung von Kontaktkorrosion des Aluminiums geeignet. Elektrolytisch mit Zink-Nickel beschichtete Teile werden vorwiegend in der Automobilindustrie und aufgrund der hohen Korrosionsbeständigkeit vor allem im Außenhautbereich eingesetzt. Um einen noch höherer Korrosionsschutz zu erreichen, wird die Zink-Nickel-Schicht noch zusätzlich passiviert und versiegelt.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei einer elektrolytisch abgeschiedenen Zink-Nickel-Legierung, bereits bei der Vernietung die Zink-Nickel-Beschichtung beschädigt wird. Auch bei einer Wartung des Gehäuses und im Funktionsbetrieb wird die ZnNi-Beschichtung schnell durchgerieben, wodurch die Schutzfunktion der Beschichtung verloren geht.
Umfangreiche Tests haben gezeigt, dass es sich bei der metallischen Legierung vorteilhafterweise um eine Nickel-Phosphor-Legierung, die eine NiP-Schicht ausbildet und/oder um eine Zinn-Nickel-Legierung, die eine SnNi-Schicht ausbildet, handeln sollte. Es war nicht vorhersehbar, dass diese Schichten einen hervorragenden Korrosionsschutz für obige Materialkombination bieten und gleichzeitig eine hohe Abriebfestigkeit aufweisen.
Vorteilhafterweise hat die metallische Schicht eine Dicke zwischen 1 und 15 Mikrometern. Besonders vorteilhaft hat die metallische Schicht jedoch eine Dicke zwischen 3 und 8 Mikrometern. Diese Schichtdicken sind preiswert herstellbar und weisen in Tests die erforderlichen mechanischen Eigenschaften auf.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die NiP-Legierung einen Phosphoranteil von mindestens 7 Mas-%. Eine derartige NiP-Schicht hat sich in Tests als besonders Widerstandsfähig erwiesen.
Es ist vorteilhaft, wenn die metallische Schicht eine Härte von mindestens 300 HV besitzt. Die Härtemessung erfolgte nach Vickers (DIN EN ISO 6507-1:2005 bis -4:2005). Dadurch wird die Beschichtung besonders abriebfest.
Im Folgenden werden kurz die Testverfahren erörtert, die zu der oben beschriebenen Erfindung geführt haben.
Die Potenzialdifferenz zwischen einem rostfreien Stahl und Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung liegt, je nach Zusammensetzung der Kontaktpartner, zwischen 600 und 1100 mV. Diese hohe Potentialdifferenz führt schnell zu Kontaktkorrosion. Die Kontaktkorrosion nimmt entsprechend ab, wenn die Potenzialdifferenz zwischen den Kontaktpartnern entsprechend kleiner wird.
Zunächst haben die Tests ergeben, dass es nicht mehr erforderlich ist Edelstahl als Grundkörper für die beschichteten Nietbolzen zu nehmen. Die Testergebnisse waren mit kostengünstigerem, unlegiertem Stahl ebenso gut.
Ein Blech aus unlegiertem Stahl wurde in einem galvaniküblichen Verfahren entfettet und gebeizt. Danach wird das Blech in einem Zinn-Nickel-Bad beschichtet. Die Schichtzusammensetzung beträgt 65–60 Mas.-% (Massenprozent) Zinn (Sn), 30–35 Mas.-% Nickel (Ni) bei einer Schichtdicke von 7 µm. Dieses beschichtete Blech wird gegen das Blech mit gleichen Abmessungen aus einer Aluminiumlegierung in einer 1 molaren Kochsalzlösung (NaCl-Lösung), bei einem pH-Wert von 7,5 und bei 25°C eingetaucht. Die Potenzialmessungen wurden in einer elektrolytischen Zelle mittels eines hochohmigen Voltmeters durchgeführt. Die Potentialdifferenz ergab einen Wert von 185 Millivolt (mV).
Ein vergleichbarer Versuch wurde mit einer Nickel-Phosphor-Beschichtung durchgeführt. Die Schichtzusammensetzung betrug 91–93 Mas.-% Nickel (Ni) und 7–9 Mas.-% Phosphor (P) bei einer Schichtdicke von 8 µm. Hier ergab sich eine Potentialdifferenz zwischen dem mit NiP-beschichtetem Blech und dem Blech aus einer Aluminiumlegierung von 180 mV.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 731534 B1 [0003, 0012]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN ISO 6507-1:2005 bis -4:2005 [0020]

Claims

Steckverbindergehäuse und/oder Anbaugehäuse, welches zumindest einen Nietbolzen aufweist, der als so genannter Lagerzapfen oder Verriegelungszapfen dient, dadurch gekennzeichnet, dass der Nietbolzen mit einer metallischen Schicht, bestehend aus einer metallischen Legierung, beschichtet ist.
Steckverbindergehäuse oder Anbaugehäuse nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Nietbolzen aus unlegiertem Stahl besteht.
Steckverbindergehäuse oder Anbaugehäuse nach einem der vorstehenden Anspruche dadurch gekennzeichnet, dass Die metallische Schicht chromfrei ist.
Steckverbindergehäuse oder Anbaugehäuse nach einem der vorstehenden Anspruche dadurch gekennzeichnet, dass • es sich bei der metallischen Legierung um eine Nickel-Phosphor-Legierung, die eine NiP-Schicht ausbildet und/oder • um eine Zinn-Nickel-Legierung, die eine SnNi-Schicht ausbildet, handelt.
Steckverbindergehäuse oder Anbaugehäuse nach vorstehendem Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass die SnNi-Schicht einen Zinnanteil von mindestens 60 Mas-% enthält.
Steckverbindergehäuse oder Anbaugehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Schicht eine Dicke zwischen 1 und 15 Mikrometern besitzt.
Steckverbindergehäuse oder Anbaugehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Schicht eine Dicke zwischen 3 und 8 Mikrometern besitzt.
Steckverbindergehäuse oder Anbaugehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die NiP-Legierung einen Phosphoranteil von mindestens 7 Mas-% enthält.
Steckverbindergehäuse oder Anbaugehäuse nach einem der Ansprüche 3 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Schicht eine Härte von mindestens 300 HV besitzt.
Steckverbindergehäuse oder Anbaugehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Potenzialdifferenz der metallischen Schicht und dem Material des Steckverbindergehäuses, aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, kleiner ist als die Potentialdifferenz des Steckverbindergehäuses, aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, und Edelstahl.