DE102015119171A1

DE102015119171A1 - Radnabenbeschichtung

Info

Publication number: DE102015119171A1
Application number: DE102015119171.7A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-11-06
Filing date: 2015-11-06
Publication date: 2017-05-11
Also published as: FR3043412A3; DE102015119171A8

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Korrosionsschutz eines Bauteils (10) aus Eisen, insbesondere aus Gusseisen oder Stahl, mit einem Flansch (12) mit einem daran aufgenommen Lager, insbesondere in Form eines Radflanschs mit einem Radlager, mit den folgenden Schritten offenbart: Vorbehandeln des Bauteils zum Entfetten durch eine Spritzbehandlung; zumindest teilweises Spritzbeschichten des Bauteils in einem ersten Beschichtungsschritt mit einer Basisbeschichtung in Form einer organischen Zinklamellenbeschichtung mit einer Schichtdicke von 3 Mikrometer bis 20 Mikrometer, vorzugsweise von 5 bis 15 Mikrometer, weiter bevorzugt von 8 bis 12 Mikrometer; und Trocknen der Basisbeschichtung bei einer Temperatur von maximal 150 °C.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Korrosionsschutz eines Bauteils aus Stahl mit einem Flansch mit einem daran aufgenommen Lager, insbesondere in Form eines Radflanschs mit einem Radlager.
Im Stand der Technik werden Radlager nicht mit einem besonderen Korrosionsschutz versehen. In jüngster Zeit steigen jedoch die Anforderungen an den Korrosionsschutz, insbesondere wenn die fertigen Fahrzeuge auf dem Seeweg über weitere Strecken transportiert werden sollen, wird wegen des Angriffsvon salzhaltiger Luft und Salzwasser ein wirkungsvoller Korrosionsschutz gefordert.
Es ist grundsätzlich denkbar, die Einzelteile getrennt mit einem Korrosionsschutz zu versehen und erst anschließend das Radlager zu montieren. Damit kann unter Verwendung von herkömmlichen Verfahren ein ausreichender Korrosionsschutz bewirkt werden.
Wegen des hiermit verbundenen erhöhten Aufwands in der Montage ist es jedoch bevorzugt, wenn das Radlager, das bereits mit dem Radflansch verbunden ist, als komplettes Bauteil einer Behandlung zum Korrosionsschutz unterzogen werden könnte.
Die Anforderungen, die an den Korrosionsschutz gestellt werden, sind hoch. So soll zum im Salzsprühtest nach DIN EN 9227 NSS nach 120 Stunden keine Zn-Korrosion auftreten und nach 720 h keine FE-Korrosion. Außerdem muss natürlich eine Wasserstoffversprödung verhindert werden.
Das Problem, das sich hierbei stellt, ist insbesondere die maximale Temperatur von 150 °C, die in Folge des montierten Radlagers nicht überschritten werden darf.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Verfahren zum Korrosionsschutz eines Bauteils aus Stahl mit einem Flansch mit einem daran aufgenommen Lager, insbesondere in Form eines Radflanschs mit einem Radlager zu offenbaren, das die oben erwähnten Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit erfüllt und bei dem eine Maximaltemperatur von 150 °C nicht überschritten wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den folgenden Schritten gelöst:

– Vorbehandeln des Bauteils zum Entfetten durch eine Spritzbehandlung;
– zumindest teilweises Spritzbeschichten des Bauteils in einem ersten Beschichtungsschritt mit einer Basisbeschichtung in Form einer organischen Zinklamellenbeschichtung mit einer Schichtdicke von 3 Mikrometer bis 20 Mikrometer, vorzugsweise von 5 bis 15 Mikrometer, weiter bevorzugt von 8 bis 12 Mikrometer;
– Trocknen der Basisbeschichtung bei einer Temperatur von maximal 150 °C.

Die Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise vollkommen gelöst. Es ergibt sich ein wirkungsvoller Korrosionsschutz, mit dem die gewünschten Anforderungen erfüllt werden.
Während typischerweise bei der Basisbeschichtung größere Schichtdicken verwendet werden, wird erfindungsgemäß die Schichtdicke begrenzt auf bevorzugt 8 bis 12 Mikrometer, da so trotz der Trocknung bei nur 150 °C eine vollständige Aushärtung gewährleistet werden kann. Außerdem wird die Variation der Beschichtungsdicke so gering wie möglich gehalten. Eine gleichmäßige Beschichtungsstärke ist insbesondere bei einer Anwendung als Radlager wichtig.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Basisbeschichtung bei einer Temperatur von 140 °C bis 150 °C, vorzugsweise von 150 °C, über eine Zeitdauer von 0,5 bis 2 Stunden, vorzugsweise von etwa einer Stunde getrocknet.
Während im Stand der Technik deutlich höhere Temperaturen im Bereich von 220 bis 300 °C verwendet werden, hat es sich überraschenderweise gezeigt, dass auch bei 150 °C bei Einhaltung der erfindungsgemäßen Randbedingen ein ausreichender Korrosionsschutz erreicht werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Basisbeschichtung bei einer Temperatur von 14 °C bis 30 °C, vorzugsweise bei 16 °C bis 28 °C, besonders bevorzugt bei 20 °C bis 24 °C appliziert wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Basisbeschichtung mit einem Festkörpergehalt von 38 % bis 57 %, vorzugsweise mit einem Festkörpergehalt von 40 % bis 55 %, besonders bevorzugt von 47 % bis 48 % appliziert.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Basisbeschichtung mit einer Viskosität, gemessen mit einem Becher von 3 mm nach DIN 53211, von 22 Sekunden bis 34 Sekunden appliziert.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird auf die Basisbeschichtung eine anorganische, silikatische Deckbeschichtung mit einer Schichtdicke von 1 bis 5 Mikrometer, vorzugsweise von 1 bis 3 Mikrometer, appliziert.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Deckbeschichtung bei einer Temperatur von 14 °C bis 30 °C, vorzugsweise bei 16 °C bis 28 °C, besonders bevorzugt bei 20 °C bis 24 °C appliziert.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Deckbeschichtung bei einer Temperatur von 70 °C bis 100 °C, vorzugsweise von 75 °C bis 85 °C getrocknet.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Vorbehandlung als Spritzentfettung mit einem flüssigen Entfettungsmittel mit einem Druck von 1 bis 10 bar, vorzugsweise von 1 bis 6 bar, weiter bevorzugt von 1 bis 5 bar, besonders bevorzugt von 2 bis 4 bar ausgeführt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Vorbehandlung als alkalische Spritzentfettung in einem pH-Bereich von 10 bis 14, vorzugsweise von 10 bis 12.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Vorbehandlung mit einem wässrigen Entfettungsmittel durchgeführt.
Durch diese Maßnahmen ergibt sich eine wirkungsvolle, kostengünstige Vorbehandlung.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Vorbehandlung mit einem Entfettungsmittel auf Lösemittelbasis durchgeführt, das vorzugsweise Isopropanol, Aceton, Butylacetat oder eine Mischung davon enthält.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Vorbehandlung durch Strahlen mit CO₂-Pellets durchgeführt.
Dies ist eine besonders wirkungsvolle Vorbehandlung.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das Bauteil teilweise durch eine Vorbehandlung mit CO₂-Pellets und teilweise durch eine Vorbehandlung mit einem flüssigen Entfettungsmittel durchgeführt wird.
Angesichts der hohen Kosten einer Vorbehandlung mit CO₂-Pellets können auf diese Weise die Gesamtkosten deutlich gesenkt werden, da in den Bereichen, in den keine so intensive Entfettung notwendig ist, kostengünstiger auf flüssiger Basis gearbeitet werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Bauteil teilweise eine unbearbeitete Schmiedeoberfläche auf und der Bereich der Schmiedeoberfläche durch Strahlen mit CO₂-Pellets vorbehandelt wird.
Der übrige Bereich kann dann mittels flüssiger Entfettungsmittel vorbehandelt werden.
Sofern nur ausgewählte Bereiche des Bauteils beschichtet werden sollen, so werden gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung nicht zu beschichtende Bereiche maskiert.
Es versteht sich dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination verwendbar sind, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäß beschichteten Bauteils mit einem Radlager, das an einem Radflansch montiert ist und
2 das Bauteil gemäß 1 in einer Seitenansicht.
In 1 ist ein Bauteil, das mit einem erfindungsgemäßen Korrosionsschutz versehen ist, beispielhaft dargestellt und mit der Ziffer 10 bezeichnet.
Das Bauteil 10 ist im dargestellten Fall ein als Gussteil ausgebildeter Radflansch 12 mit Befestigungsöffnungen 14 zur Radaufnahme und einem daran montierten Radlager, das in einem Lagergehäuse 18 aufgenommen ist, vgl. 2. Auf der Außenseite des Radflansches 14 ist ein Außenring 16 vorgesehen, an der Innenseite das Lagergehäuse 18 mit einem daran ausgebildeten Aufnahmebock 20. Innen ist der Lagerdeckel 22 erkennbar.
Soll ein solches Bauteil mit einem Korrosionsschutz versehen werden, so ist ein Tauchverfahren nicht möglich, da im Dichtungsbereich zwischen Außenring 16 und Radnabe im Bereich des Lagergehäuses 18 Fremdmaterial in den Lagerinnenraum eindringen könnte, was zur Beinträchtigung oder Beschädigung des Lagers führen könnte.
Erfindungsgemäß erfolgt der Korrosionsschutz auf folgende Weise:
Das Lagergehäuse 18 ist geschmiedet und weist deshalb an seiner Außenoberfläche einen Schmiedehautbereich mit einer relativ rauen Oberfläche auf. In diesem Bereich erfolgt eine Vorbehandlung durch Strahlen mit CO₂-Pellets. Wegen der notwendigen Kühlung des Kohlenstoffs ist dies eine relativ teure Behandlung, die jedoch sehr wirkungsvoll ist. In den übrigen Bereichen erfolgt die Vorbehandlung durch Sprühen mit einem flüssigen Entfettungsmittel.
Hierzu wird bevorzugt ein alkalisches Entfettungsmittel im pH-Bereich von 10–12 verwendet, das mit einem Druck von 1 bis 10 bar, vorzugsweise von 1 bis 6 bar, weiter bevorzugt von 1 bis 5 bar, besonders bevorzugt von 2 bis 4 bar gesprüht wird.
Das solchermaßen vorbehandelte Bauteil 10 wird mit einer Basisbeschichtung (Base Coat) in Form einer Zinklamellenbeschichtung (organischer Zinklamellenlack) beschichtet. Es erfolgt eine Sprühbeschichtung bei bevorzugt 22 °C mit einem Festkörperanteil von bevorzugt 47,5 % und einer Viskosität, gemessen mit einem Becher von 3 mm nach DIN 53211, von bevorzugt 28 Sekunden. Als Basisbeschichtung kann beispielsweise KL100 der Firma Dörken MKS-Systeme GmbH & Co. KG, Herdecke, verwendet werden.
Die Beschichtungsdicke beträgt vorzugsweise 8 bis 12 Mikrometer.
Anschließend erfolgt eine Trocknung bei 150 °C über 60 Minuten.
Zusätzlich wird vorzugsweise eine Deckschicht (Top Coat) auf anorganischer, Silikatbasis durch Sprühen mit einer Schichtdicke von 1 bis 3 Mikrometer appliziert. Anschließend erfolgt eine Trocknung bei etwa 80 °C. Als Deckschicht wird beispielsweise DELTA-PROTEKT^® VH 301.1 GZ der Firma Dörken MKS-Systeme GmbH & Co. KG, Herdecke, verwendet.
Das so beschichtete Bauteil 10 absolvierte den Korrosionstest nach DIN EN 9227 NSS zufriedenstellend. Es gab also nach 120 h keine Zn-Korrosion und nach 720 h keine Fe-Korrosion.
Alternativ kann auch das gesamte Bauteil 10 mittels Strahlen mit CO₂-Pellets vorbehandelt werden. Da dies wegen der notwendigen Kühlung jedoch sehr teuer ist, reicht es aus, wenn dies nur im oberflächenrauen Bereich des Lagergehäuses 18 durchgeführt wird und der übrige Bereich durch eine Sprühbehandlung entfettet wird.
Statt einer alkalischen Entfetteung ist grundsätzlich auch eine Entfettung mit neutralem wässrigen Entfettungsmittel denkbar. Jedoch ist dies weniger wirkungsvoll.
Daneben ist auch eine Entfettung mit lösungsmittelhaltigen Entfettungsmitteln wie Isopropanol, Aceton oder Butylacetat möglich. Jedoch ist dies wegen der Einhaltung der Explosoinsschutzvorschriften aufwändig und im Übrigen aus Gründen des Umweltschutzes nachteilig.
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 Nicht-Patentliteratur

DIN EN 9227 NSS [0005]
DIN 53211 [0015]
DIN 53211 [0040]
DIN EN 9227 NSS [0044]

Claims

Verfahren zum Korrosionsschutz eines Bauteils aus Eisen, insbesondere aus Gusseisen oder Stahl, mit einem Flansch mit einem daran aufgenommen Lager, insbesondere in Form eines Radflanschs mit einem Radlager, mit den folgenden Schritten: – Vorbehandeln des Bauteils zum Entfetten durch eine Spritzbehandlung; – zumindest teilweises Spritzbeschichten des Bauteils in einem ersten Beschichtungsschritt mit einer Basisbeschichtung in Form einer organischen Zinklamellenbeschichtung mit einer Schichtdicke von 3 Mikrometer bis 20 Mikrometer, vorzugsweise von 5 bis 15 Mikrometer, weiter bevorzugt von 8 bis 12 Mikrometer; – Trocknen der Basisbeschichtung bei einer Temperatur von maximal 150 °C.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Basisbeschichtung bei einer Temperatur von 140 °C bis 150 °C, vorzugsweise von 150 °C, über eine Zeitdauer von 0,5 bis 2 Stunden, vorzugsweise von etwa einer Stunde getrocknet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Basisbeschichtung bei einer Temperatur von 14 °C bis 30 °C, vorzugsweise bei 16 °C bis 28 °C, besonders bevorzugt bei 20 °C bis 24 °C appliziert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Basisbeschichtung mit einem Festkörpergehalt von 38 % bis 57 %, vorzugsweise mit einem Festkörpergehalt von 40 % bis 55 %, besonders bevorzugt von 47 % bis 48 % appliziert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Basisbeschichtung mit einer Viskosität, gemessen mit einem Becher von 3 mm nach DIN 53211, von 22 Sekunden bis 34 Sekunden, vorzugsweise 23 bis 33 Sekunden, besonders bevorzugt 27 bis 29 Sekunden appliziert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem auf die Basisbeschichtung eine anorganische, silikatische Deckbeschichtung mit einer Schichtdicke von 1 bis 5 Mikrometer, vorzugsweise von 1 bis 3 Mikrometer, appliziert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Deckbeschichtung bei einer Temperatur von 14 °C bis 30 °C, vorzugsweise bei 16 °C bis 28 °C, besonders bevorzugt bei 20 °C bis 24 °C appliziert wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, bei dem die Deckbeschichtung bei einer Temperatur von 70 °C bis 100 °C, vorzugsweise von 75 °C bis 85 °C getrocknet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Vorbehandlung als Spritzentfettung mit einem flüssigen Entfettungsmittel mit einem Druck von 1 bis 10 bar, vorzugsweise von 1 bis 6 bar, weiter bevorzugt von 1 bis 5 bar, besonders bevorzugt von 2 bis 4 bar ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Vorbehandlung als alkalische Spritzentfettung in einem pH-Bereich von 10 bis 14, vorzugsweise von 10 bis 12 erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Vorbehandlung mit einem wässrigen Entfettungsmittel durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die Vorbehandlung mit einem Entfettungsmittel auf Lösemittelbasis durchgeführt wird, das vorzugsweise Isopropanol, Aceton, Butylacetat oder eine Mischung davon enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Vorbehandlung durch Strahlen mit CO₂-Pellets durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Bauteil teilweise durch eine Vorbehandlung mit CO₂-Pellets und teilweise durch eine Vorbehandlung mit einem flüssigen Entfettungsmittel durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Bauteil teilweise eine unbearbeitete Schmiedeoberfläche aufweist, und wobei der Bereich der Schmiedeoberfläche durch Strahlen mit CO₂-Pellets vorbehandelt wird.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem der übrige Bereich durch eine Vorbehandlung mit einem flüssigen Entfettungsmittel bearbeitet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zum Beschichten von ausgewählten Bereichen des Bauteils nicht zu beschichtende Bereiche maskiert werden.