DE102016106756A1

DE102016106756A1 - Thermospray für Korrosionsschutz

Info

Publication number: DE102016106756A1
Application number: DE102016106756.3A
Authority: DE
Inventors: James Maurice Boileau; Janice Lisa Tardiff; Matthew John Zaluzec
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-04-28
Filing date: 2016-04-13
Publication date: 2016-11-03
Also published as: CN106086742A; US20160319417A1; BR102016009425A2; RU2016116514A; MX2016005453A

Abstract

Verfahren zum Aufbringen einer Korrosionsschutzschicht und dadurch geschützte Bauteile werden offenbart. In einer Ausführungsform wird eine korrosionsbeständige Baugruppe bereitgestellt, die aufweist: ein erstes Metallbauteil, das mit einem zweiten Metallbauteil zusammengefügt ist, eine Fügestelle zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil sowie eine Korrosionsschutzschicht, die einen Teil der Fügestelle bedeckt, wobei die Korrosionsschutzschicht Aluminium oder Zink enthält. Die Korrosionsschutzschicht (Corrosion Protection Layer, CPL) kann durch ein Spritzverfahren, etwa Thermospritzen, aufgebracht werden. Die CPL kann eine nichtstrukturelle Beschichtung sein und kann aus technisch reinem Aluminium (z. B. wenigstens 99 Gew.-%) hergestellt sein. Die CPL kann an der Fügestelle eine Dichtung zwischen zwei Bauteilen bilden, beispielsweise wenn die Bauteile durch eine Falz zusammengefügt werden. Die CPL kann auch auf neu bearbeitete Oberflächen, etwa Schnittflächen oder Stanzflächen, aufgebracht werden, um Korrosion zu verhindern oder zu verringern.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Thermospray für den Korrosionsschutz, beispielsweise ein Aluminium-Thermospray.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Metallbauteile können korrodieren, wenn sie gewissen Umgebungen ausgesetzt sind, wie etwa solchen mit hohem Salz- oder Feuchtigkeitsgehalt. Aus Stahl gefertigte Fahrzeugbauteile können rosten, wenn sie den Elementen im Freien ausgesetzt sind, besonders wenn sie nicht lackiert sind oder der Lack entfernt ist. Um das Gewicht von Fahrzeugen zu verringern, sind manche Stahlbauteile in Kraftfahrzeugen gegen Aluminiumbauteile ausgetauscht worden. Auch wenn Aluminium nicht rostet wie Eisen oder Stahl, kann es in manchen Umgebungen doch oxidieren oder korrodieren. Aluminiumkorrosion kann zur Bildung von Aluminiumoxid führen, das ein weißliches, pulveriges Erscheinungsbild aufweisen kann. Falls ein Aluminiumbauteil, etwa ein Fahrzeugbauteil, lackiert ist, kann Korrosion des Aluminiumuntergrunds dazu führen, dass der Lack Abplatzungen, Risse, Hohlräume oder Blasen bildet.
KURZFASSUNG
In wenigstens einer Ausführungsform wird eine korrosionsbeständige Baugruppe bereitgestellt, die aufweist: ein erstes Metallbauteil, das mit einem zweiten Metallbauteil zusammengefügt ist, eine Fügestelle zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil sowie eine Korrosionsschutzschicht, die wenigstens einen Teil der Fügestelle bedeckt, wobei die Korrosionsschutzschicht Aluminium oder Zink enthält.
In einer Ausführungsform kann das Metallbauteil einen Flansch aufweisen, und der Flansch kann um eine Kante des zweiten Metallbauteils herum gebogen sein, um eine Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil zu bilden. Die Verbindung kann die Fügestelle zwischen einem Ende des ersten Metallbauteils und des zweiten Metallbauteils einschließen. In einer anderen Ausführungsform kann die Korrosionsschutzschicht eine Dichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Metallbauteil entlang eines Teils der Fügestelle bilden. Die Korrosionsschutzschicht kann eine mittlere Dicke von 0,1 bis 2,0 mm aufweisen und kann wenigstens 99,0 Gew.-% Aluminium umfassen.
In einer Ausführungsform können das erste und das zweite Bauteil Bleche sein. Das erste Metallbauteil kann eine 6XXX-Aluminiumlegierung sein und das zweite Metallbauteil kann eine 5XXX- oder 7XXX-Aluminiumlegierung sein. Das erste und das zweite Bauteil können jeweils aus einer Aluminiumlegierung hergestellt sein und die Korrosionsschutzschicht kann aus wenigstens 99,0 Gew.-% Aluminium hergestellt sein. In einer Ausführungsform ist das erste Metallbauteil eine Außenverkleidung der Fahrzeugkarosserie und das zweite Metallbauteil ist eine Innenverkleidung der Fahrzeugkarosserie und das erste Metallbauteil ist an das zweite Metallbauteil gecrimpt, um die Fügestelle zu bilden.
In wenigstens einer Ausführungsform wird ein Verfahren zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit einer Baugruppe bereitgestellt, das das Thermospritzen einer Korrosionsschutzschicht auf wenigstens einen Teil einer Fügestelle zwischen einem ersten Metallbauteil und einem zweiten Metallbauteil beinhaltet, wobei die Korrosionsschutzschicht Aluminium oder Zink enthält.
Der Schritt des Thermospritzens der Korrosionsschutzschicht kann beinhalten, einen Ausgangsstoff auf eine Temperatur bei oder über seinem Schmelzpunkt zu erwärmen, oder kann Kaltspritzen beinhalten, bei dem ein Ausgangsstoff für die Korrosionsschutzschicht während des Spritzvorgangs nicht auf eine Temperatur bei oder über seinem Schmelzpunkt erwärmt wird. In einer Ausführungsform beinhaltet das Thermospritzen der Korrosionsschutzschicht auf wenigstens einen Teil der Fügestelle, eine Dichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Metallbauteil entlang eines Teils der Fügestelle auszubilden. Der Schritt des Thermospritzens der Korrosionsschutzschicht kann beinhalten, eine Schicht aufzuspritzen, die wenigstens 99 Gew.-% Aluminium umfasst. Der Schritt des Thermospritzens kann beinhalten, eine Korrosionsschutzschicht mit einer mittleren Dicke von 0,1 bis 2,0 mm zu spritzen. Die Korrosionsschutzschicht kann ohne vorheriges Reinigen oder Entfernen von Material von der Fügestelle auf die Fügestelle aufgespritzt werden.
In einer Ausführungsform kann der Schritt des Thermospritzens beinhalten, eine Korrosionsschutzschicht auf wenigstens einen Teil einer Fügestelle zwischen einem ersten Metallbauteil und einem zweiten Metallbauteil aufzuspritzen, wobei das erste Metallbauteil einen Flansch aufweist, der um eine Kante des zweiten Metallbauteils herum gebogen ist, um eine Fügestelle zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil zu bilden. Das Verfahren kann ferner beinhalten, vor dem Schritt des Thermospritzens einen Flansch des ersten Metallbauteils um eine Kante des zweiten Metallbauteils herum zu biegen, um eine Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil zu bilden, wobei die Verbindung die Fügestelle aufweist.
In wenigstens einer Ausführungsform wird ein Verfahren zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit eines Blechbauteils bereitgestellt, das das Thermospritzen einer Korrosionsschutzschicht auf eine Schnittfläche, eine Schleiffläche oder eine Fügestelle eines Aluminiumblechbauteils beinhaltet. Die Korrosionsschutzschicht kann wenigstens 90 Gew.-% Aluminium umfassen und kann eine mittlere Dicke von 0,1 bis 2,0 mm aufweisen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht der Vorderseite einer Fahrzeughaube mit einer inneren und einer äußeren Karosserieverkleidung;
2 ist eine Draufsicht der Rückseite der Fahrzeughaube von 1;
3 ist ein Querschnitt der Rückseite der Fahrzeughaube von 2;
4 ist ein weiterer Querschnitt der Rückseite der Fahrzeughaube von 2;
5 ist die perspektivische Ansicht der Vorderseite der Fahrzeughaube von 1 mit einer Korrosionsschutzschicht entlang der Falzkante gemäß einer Ausführungsform;
6 ist die Draufsicht der Rückseite der Fahrzeughaube von 2 mit einer Korrosionsschutzschicht entlang der Falzkante gemäß einer Ausführungsform;
7 ist der Querschnitt der Rückseite der Fahrzeughaube von 3 mit einer Korrosionsschutzschicht entlang der Falzkante gemäß einer Ausführungsform;
8 ist der Querschnitt der Rückseite der Fahrzeughaube von 4 mit einer Korrosionsschutzschicht entlang der Falzkante gemäß einer Ausführungsform;
9 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines Bauteils oder von Bauteilen mit einer Korrosionsschutzschicht;
10 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Instandsetzen eines Bauteils oder von Bauteilen einschließlich des Anbringens einer Korrosionsschutzschicht;
11 und 12 sind Fotos von Prüfungen, die an Platten aus einer Aluminiumlegierung 6111 ( ) und 6022 ( ) durchgeführt wurden, auf welche eine Korrosionsschutzschicht aus technisch reinem Aluminium aufgebracht wurde und die einer Korrosionsprüfung unterzogen wurden; und
13 und 14 sind Fotos von Prüfungen, die an Platten aus einer Aluminiumlegierung 6111 ( ) und 6022 ( ) durchgeführt wurden, auf welche eine Korrosionsschutzschicht aus technisch reinem Zink aufgebracht wurde und die einer Korrosionsprüfung unterzogen wurden.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Wie erforderlich werden hier ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; es ist jedoch einzusehen, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, welche in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden kann. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; einige Merkmale können übertrieben oder verkleinert dargestellt sein, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind spezifische, hier offenbarte strukturelle und funktionale Einzelheiten nicht als einschränkend zu verstehen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, die dem Fachmann auf diesem Gebiet der Technik Anleitung bietet, um die vorliegende Erfindung auf vielfältige Weise einzusetzen.
Wie vorstehend beschrieben, hat Aluminium bei manchen Kfz- oder Fahrzeugbauteilen den Stahl ersetzt, um Gewicht zu reduzieren und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern. Und auch wenn Aluminium und seine Legierungen nicht rosten, korrodieren sie doch unter bestimmten Umständen. Hoher Feuchtigkeits- oder Salzgehalt kann Korrosion verursachen oder ihr Auftreten beschleunigen. Außerdem kann ein Aluminiumbauteil an oder nahe anderen Aluminiumbauteilen einer anderen Zusammensetzung angebracht sein. Beispielsweise kann eine Außenverkleidung einer Fahrzeugkarosserie, die aus einer 6XXX-Aluminiumlegierung hergestellt ist, an einer Innenverkleidung der Fahrzeugkarosserie angebracht sein, die aus einer 5XXX- oder 7XXX-Aluminiumlegierung hergestellt ist. Die 5XXX-Legierungen enthalten als primäres Legierungselement Magnesium, wohingegen die 6XXX-Legierungen als primäre Legierungselemente Magnesium und Silizium enthalten. Die 7XXX-Aluminiumlegierungen enthalten Zink sowie Magnesium und Kupfer als primäre Legierungselemente. Die 6XXX-Legierungen können ebenfalls einen im Vergleich zur 5XXX-Serie höheren Kupferanteil aufweisen. Wo verschiedene Metalle in elektrischem Kontakt sind und ein Elektrolyt vorhanden ist, kann es zu Kontaktkorrosion kommen.
Dementsprechend können Fahrzeugbauteile aus Aluminium in Bereichen, in denen die Bauteile mit Feuchtigkeit oder Salz in Berührung kommen und in Berührung bleiben können, anfällig für Korrosion sein, insbesondere wenn auch zwei verschiedene Legierungen vorhanden sind. Das kann überall der Fall sein, wo Spalte, Vertiefungen, Öffnungen oder andere Bereiche vorhanden sind, in denen sich Wasser oder Salze ansammeln können. Beispielsweise können Karosserieverkleidungen mittels Falzkante oder -verbindung aneinander befestigt sein, wobei ein Flansch einer Verkleidung um eine Kante der anderen Verkleidung gebogen und unter Krafteinwirkung darauf gecrimpt ist. Der Crimpvorgang kann schmale Öffnungen, Hinterdrehungen, Lippen oder andere Vertiefungen oder Lücken zwischen den beiden Verkleidungen ergeben.
Diese Vertiefungen oder Lücken können Wasser oder Salze in Kontakt mit dem Aluminiumverkleidungen kommen und mit diesen für längere Zeit in Kontakt verbleiben lassen. Längerer Kontakt mit Wasser und/oder Salz kann zu Korrosion der Karosserieverkleidungen führen, so dass eine darauf folgende Lackschicht eine schlechte Anhaftung aufweist oder beginnt, abzublättern oder Blasen bzw. Hohlräume zu bilden.
Außer Löchern, Lücken, Vertiefungen etc. können auch andere Bereiche eines Aluminiumbauteils einer erhöhten Korrosionsgefahr unterliegen. Oberflächen, die aufgeraut wurden, beispielsweise durch Schleifen, können erhöhte Korrosion zeigen. Dies kann auf die Entfernung der glättenden Schicht des Aluminiumbauteils oder auf die Vergrößerung der Oberfläche, die oxidieren kann, zurückgehen. Ähnlich können Bereiche, die erstmals Umwelteinflüssen ausgesetzt werden, eine verstärkte Korrosion aufweisen. Beispielsweise können freiliegende Bearbeitungsflächen wie etwa Schneidekanten oder die Ränder von Stanzlöchern schneller korrodieren als der Rest des Bauteils. Dies kann ebenfalls auf die Entfernung der glättenden Schicht des Aluminiumbauteils und eine neu entstandene Oberfläche, die oxidieren kann, zurückgehen.
Unter Bezugnahme auf die 1–8 werden Schutzbeschichtungen und Verfahren zum Aufbringen der Beschichtungen vorgestellt. Die Beschichtungen können Korrosion an Aluminiumbauteilen verhindern oder mildern. In wenigstens einer Ausführungsform können die Bauteile einem erhöhten Korrosionsrisiko ausgesetzt sein, beispielsweise können sie aufgeraut sein oder neu freigelegte Oberflächen aufweisen, oder sie können in einer Weise mit einem anderen Bauteil zusammengefügt sein, durch die Löcher, Lücken, Vertiefungen etc. entstehen, in denen sich Feuchtigkeit und/oder Salz ansammeln kann/können (z. B. eine Falz). Die Bauteile können Kfz- oder Fahrzeugbauteile sein, jedoch können die Beschichtungen auch auf Bauteile beliebiger anderer Gebiete aufgebracht werden, um Korrosion zu verhindern oder zu verringern.
Korrosion zu verhindern oder zu mildern kann beinhalten, eine Korrosionsschutzschicht auf das Bauteil oder die Bauteile aufzubringen. Die Korrosionsschutzschicht kann das/die Bauteil(e) vollständig oder teilweise bedecken.
Beispielsweise kann die Korrosionsschutzschicht einen Teil des Bauteils/der Bauteile bedecken, an dem/denen ein erhöhtes Korrosionsrisiko besteht, etwa aufgeraute Teile oder Teile mit neu freigelegten Oberflächen (z. B. Schnitt- oder Stanzflächen), oder sie kann Verbindungen zwischen zwei oder mehr Bauteilen bedecken (z. B. solche, die Löcher, Lücken, Vertiefungen bilden, wie etwa Falzkanten). In wenigstens einer Ausführungsform kann das Bauteil oder können die Bauteile aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt sein. Das/die Bauteil(e) kann/können aus einer beliebigen geeigneten Aluminiumlegierung hergestellt sein, etwa 5XXX-, 6XXX- oder 7XXX-Aluminiumlegierungen. Das/die Bauteil(e) kann/können eine beliebige Form oder einen beliebigen Formfaktor aufweisen, etwa Blech, Aluminiumgusslegierungen, Extrudierungen oder hydroumgeformte Bauteile. Auch wenn das/die Bauteil(e) hier als aus Aluminium hergestellt beschrieben wird/werden, kann das Bauteil bzw. können die Bauteile auch aus anderen Metallen, beispielsweise Eisen, Stahl oder Titan, hergestellt sein.
Wie vorstehend beschrieben, enthalten die 5XXX-Legierungen als primäres Legierungselement Magnesium, wohingegen die 6XXX-Legierungen als primäre Legierungselemente Magnesium und Silizium enthalten. Die 7XXX-Legierungen enthalten Zink als primäres Legierungselement. Falls die Korrosionsschutzschicht auf eine Verbindung oder andere Passflächen zweier Bauteile aufgebracht wird, können beide Bauteile jeweils ein Aluminiumbauteil sein. Die Bauteile können von identischer oder verschiedener Zusammensetzung sein. Beispielsweise kann eine Außenverkleidung einer Fahrzeugkarosserie aus einer 6XXX-Legierung und eine Innenverkleidung aus einer 5XXX- oder 7XXX-Legierung hergestellt sein. Dies ist jedoch lediglich ein Beispiel, und jedes der Bauteile kann aus einer 5XXX-, 6XXX- oder 7XXX-Legierung hergestellt sein. Die Verkleidungen können durch eine Falz miteinander verbunden sein, was zu Löchern, Lücken, Vertiefungen etc. führen kann, in denen sich Feuchtigkeit und/oder Salz ansammeln und Korrosion fördern können. Auch wenn die Bauteile vorstehend als aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt beschrieben werden, können die Bauteile aus jedem beliebigen Metall hergestellt sein, das anfällig für Korrosion ist. Beispielsweise kann das Bauteil oder können die Bauteile aus Eisen, Stahl, Titan oder Legierungen davon hergestellt sein.
Die Korrosionsschutzschicht (Corrosion Protection Layer, CPL 16) kann aus einem beliebigen Material hergestellt sein, das wenigstens genauso korrosionsbeständig ist wie das abzudeckende oder zu schützende Bauteil oder Material. In einer Ausführungsform kann die Korrosionsschutzschicht aus reinem Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt sein. Der Begriff „reines Aluminium“ kann sich auf 100 % reines Aluminium oder „technisch reines“ Aluminium, das im Allgemeinen als wenigstens 99 Gew.-% Aluminium (z. B. wenigstens 99,0, 99,5 oder 99,9 Gew.-%) betrachtet wird, beziehen. Beispiele für technisch reine Aluminiumlegierungen schließen die 1100-Serie ein. In einer anderen Ausführungsform kann die Korrosionsschutzschicht 16 aus einem niedrig legierten Aluminium hergestellt sein, etwa einem niedrig legierten Aluminium der 1XXX-, 2XXX-, 3XXX-, 4XXX-, 5XXX-, 6XXX- oder 7XXX-Serie. Beispielsweise kann die CPL 16 aus einer Legierung der Aluminium-Mangan-Serie (3xxx) oder einer Legierung der Aluminium-Magnesium-Serie (5xxx) hergestellt sein. Die CPL 16 kann aus einer Aluminiumlegierung hergestellt sein, die wenigstens 90 Gew.-% oder wenigstens 95 Gew.-% Aluminium enthält. In einer anderen Ausführungsform kann die CPL 16 der Zusammensetzung des abzudeckenden oder zu schützenden Bauteils entsprechen oder im Wesentlichen entsprechen. Zusätzlich zu Aluminium oder anstelle davon können andere Materialien für die CPL 16 verwendet werden. Beispielsweise können andere Metalle wie etwa Zink verwendet werden. Ähnlich wie bei der Aluminium-CPL 16 kann das Zink rein oder eine Zinklegierung sein. Der Begriff „reines Zink“ kann sich auf 100 % reines Zink oder „technisch reines“ Zink, das im Allgemeinen als wenigstens 99 Gew.-% Zink (z. B. wenigstens 99,0, 99,5 oder 99,9 Gew.-%) betrachtet wird, beziehen. Für Anwendungen, in denen der abzudeckende Bereich klein ist oder bei denen die Kosten keine Rolle spielen, können inerte/Edelmetalle wie Ruthenium, Rhodium, Palladium, Silber, Osmium, Iridium, Platin oder Gold verwendet werden. Diese Elemente können rein (oder technisch rein) oder in legierter Form eingesetzt werden, ähnlich wie Aluminium und Zink wie oben beschrieben.
Die Korrosionsschutzschicht kann mit einem beliebigen geeigneten Verfahren auf das/die Bauteil(e) aufgebracht werden. In wenigstens einer Ausführungsform kann die CPL 16 in einem Spritzverfahren aufgebracht werden. Das Spritzverfahren kann ein Thermospritzverfahren sein. Allgemein handelt es sich beim Thermospritzen um ein Beschichtungsverfahren, bei dem ein Ausgangsstoff auf eine Oberfläche gespritzt wird. Der Ausgangsstoff kann geschmolzen/erhitzt oder „kalt“ sein, so dass er während des gesamten Verfahrens im festen Zustand verbleibt. In Verfahren unter Wärmeeinsatz kann der Ausgangsstoff bzw. das Rohmaterial mithilfe einer Stromquelle (z. B. Plasma oder Lichtbogen) oder chemisch (z. B. Verbrennung) erhitzt werden.
Thermospritzen bietet die Möglichkeit, eine relativ große Bandbreite verschiedener Schichtstärken zu realisieren, von wenigen Mikrometern bis zu mehreren Millimetern, und kann eine relativ große Fläche mit einer hohen Aufbringungsrate abdecken, verglichen mit anderen Beschichtungsverfahren wie Galvanisieren oder physikalische bzw. chemische Gasphasenabscheidung. Zu den Stoffen, die mittels Thermospritzens aufbringbar sind, zählen Metalle, Legierungen, Keramikwerkstoffe, Kunststoffe und Verbundstoffe. Während des Thermospritzverfahrens kann der Ausgangsstoff zu einer flüssigen oder weichen/dehnbaren Konsistenz erwärmt werden und mit hoher Geschwindigkeit auf die zu beschichtende Oberfläche aufgebracht werden. Der Ausgangsstoff kann zunächst in Form eines Pulvers oder Drahts (oder mehrerer Drähte) vorliegen und kann dann als Partikel oder Tröpfchen (z. B. Partikel/Tröpfchen im Mikrometerbereich) mit hoher Geschwindigkeit auf die Oberfläche aufgebracht werden. In Verfahren, bei denen der Ausgangsstoff geschmolzen oder erhitzt wird, kann die Wärmequelle einen Verbrennungsprozess oder eine elektrische Bogenentladung aufweisen. In Verfahren, bei denen der Ausgangsstoff nicht erhitzt wird oder nicht auf den Schmelzpunkt oder nahe daran erhitzt wird (z. B. Kaltspritzen), werden Partikel durch ein Trägergas auf sehr hohe Geschwindigkeiten beschleunigt. Die festen Partikel treffen mit ausreichender kinetischer Energie auf die Oberfläche, dass sie sich plastisch verformen und mechanisch an dem Bauteil anhaften. Während des Thermospritzverfahrens sammeln sich die aufgesprühten Partikel und bilden eine Ablagerung auf der Oberfläche, um eine Beschichtung auszubilden. Die Beschichtung kann durchgängig und nicht porös sein und kann eine gleichmäßige oder ungleichmäßige Dicke aufweisen. Thermospritzen beinhaltet mehrere spezielle Varianten, die sich alle zum Ausbilden der offenbarten CPL 16 eignen. Beispielsweise kann Thermospritzen beinhalten: Plasmaspritzen, Detonationsspritzen, Lichtbogenspritzen, Flammspritzen, Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen (High Velocity Oxy-Fuel Coating, HVOF), Warmspritzen oder Kaltspritzen.
Auch wenn sich Metallspritzsysteme je nach dem spezifischen verwendeten Typ unterscheiden, beinhalten sie in der Regel doch gleiche Komponenten. Thermospritzsysteme können einen Spritzbrenner oder eine Spritzpistole aufweisen, der/die die Komponenten aufweist, welche die Ausgangsstoffpartikel schmelzen und/oder beschleunigen. Das System kann auch eine Zuführung oder einen Trichter zum Zuführen des pulver- oder des drahtförmigen Ausgangsstoffs sowie von gasförmigen und/oder flüssigen Einsatzstoffen zum Erzeugen der Flamme oder des Plasmastrahls und/oder von Trägergasen zum Transportieren des Pulvers aufweisen. Das System kann einen Roboter zum Steuern und Betreiben des Brenners/der Pistole und/oder zum Bewegen/Halten der zu beschichtenden Bauteile aufweisen. Das Thermospritzverfahren kann in einer offenen oder einer geschlossenen Umgebung, etwa einer Kammer, ausgeführt werden. Das Verfahren kann unter Umgebungsluft, in einer Inertgasatmosphäre (z. B. Argon oder Stickstoff oder Gemische davon), unter Niederdruckbedingungen oder im Vakuum ausgeführt werden. Das Thermospritzverfahren kann durch einen oder mehrere Computer gesteuert werden. In wenigstens einer Ausführungsform kann das Thermospritzverfahren in eine Montage- oder Fertigungsstraße eingefügt oder integriert sein, etwa eine Kfz- oder Fahrzeugmontagestraße.
Es wird Bezug genommen auf 1–8; die offenbarte Korrosionsschutzschicht (CPL) 16 kann auf ein Bauteil 12 oder Bauteile 12, 14 eines Kraftfahrzeugs aufgebracht werden. Beispielsweise kann die CPL 16 auf Bereiche des Bauteils/der Bauteile aufgebracht werden, die aufgeraut wurden, beispielsweise durch Schleifen, oder die neu freigelegte Oberflächen aufweisen, beispielsweise aufgrund von Schneid- oder Stanzvorgängen. Außerdem kann die CPL 16 auf Bauteile aufgebracht werden, die in einer Weise zusammengefügt werden, bei der Löcher, Lücken, Vertiefungen oder Hohlräume etc. entstehen können, in denen sich beispielsweise Feuchtigkeit und/oder Salz sammeln können, etwa eine Falz oder eine andere gecrimpte Verbindung. Auch wenn die CPL 16 und die Verfahren hier in Bezug auf Bauteile von Kraftfahrzeugen gezeigt und beschrieben werden, können Bauteile beliebiger technischer Gebiete auf gleiche Weise behandelt werden.
Eine Fahrzeughaube 10 ist in 1–4 dargestellt, bei der eine Außenverkleidung 14 mittels Falz oder Verbindung 18 an einer Innenverkleidung 12 angebracht ist. Gemäß Verwendung hier ist eine Falz eine Art einer Verbindung zweier Bauteile, etwa Verkleidungen oder Bleche, bei der eine Kante oder ein Flansch eines Bauteils um eine Kante oder einen Flansch eines anderen Bauteils herum gebogen und daran gecrimpt wird. Wie in 1–4 gezeigt, kann ein Flansch 20 der Außenverkleidung 14 um eine Kante 22 der Innenverkleidung 12 gebogen und daran gecrimpt sein. Der Flansch 20 kann an einem Ende der Verkleidung 14 liegen. Zwar ist die Außenverkleidung 14 hier gecrimpt um eine Kante der Innenverkleidung 12 dargestellt, jedoch kann die Verbindung 18 auch in der umgekehrten Ausgestaltung ausgeführt sein (z. B. indem die Innenverkleidung um die Außenverkleidung gecrimpt ist). Die Verbindung 18 kann eine Fügestelle 19 zwischen den beiden Bauteilen 12, 14 aufweisen. Die Fügestelle kann Oberflächen aufweisen, an denen die beiden Bauteile zusammengefügt sind. Bei den Bauteilen 12 und 14, die mittels Falz zusammengefügt sind, kann die Fügestelle 19 einen Teil 19’ aufweisen, an dem das Ende von Flansch 20 an die Innenverkleidung 12 stößt. Der Teil 19’ kann auch als der freiliegende Teil 19’ der Verbindung 18 beschrieben werden (der z. B. der Atmosphäre oder Umwelteinflüssen ausgesetzt ist). Dieser Teil 19’ kann Lücken, Vertiefungen, Löcher etc. aufweisen wie vorstehend und auch weiter unten beschrieben, in denen sich korrosive Substanzen ansammeln können. Ein Klebstoff kann aufgebracht sein, um die beiden Verkleidungen weiter zu verbinden. Die Haube kann auch Löcher oder Öffnungen darin aufweisen, etwa das Loch 24, das in 1 dargestellt ist und bei dem es sich um eine Öffnung für eine Haubenstütze handeln kann. Diese Löcher können beispielsweise durch Stanzen hergestellt sein und können eine neue Oberfläche 26 in dem Bauteil 12 bilden.
In der Automobilindustrie können bestimmte Fahrzeugteile innere und äußere Bauteile aufweisen, wobei die inneren Bauteile eine bestimmte Funktionalität bereitstellen und die äußeren Bauteile eine ästhetische Aufwertung bewirken. Die inneren und äußeren Bauteile, etwa die in 1–4 gezeigten Verkleidungen, können aus demselben oder aus verschiedenen Materialien gefertigt sein. In einer Ausführungsform können die beiden Bauteile aus derselben Aluminiumlegierung oder verschiedenen Legierungen hergestellt sein. Beispielsweise kann die Außenverkleidung aus einer 6XXX-Aluminiumlegierung, etwa 6022, 6111 oder 6014, hergestellt sein, und die Innenverkleidung kann aus einer 5XXX- oder 7XXX-Aluminiumlegierung hergestellt sein, oder umgekehrt. Alternativ können beide Verkleidungen aus einer 5XXX-, 6XXX- oder 7XXX-Aluminiumlegierung gefertigt sein.
5–8 zeigen die Bauteile der 1–4 mit einer darauf aufgebrachten Korrosionsschutzschicht 16. Die CPL 16 kann die Falzkante 18 und/oder die Fügestelle 19 zwischen der inneren und der äußeren Karosserieverkleidung teilweise oder vollständig (oder im Wesentlichen vollständig) bedecken. In den in 5–8 gezeigten Ausführungsformen kann die CPL 16 die Form eines Streifens haben, der sich entlang der Verbindung 18 und der Fügestelle 19 erstreckt, jedoch kann die CPL 16 jede Form oder Ausgestaltung aufweisen, die geeignet ist, Bereiche mit erhöhter Korrosionsgefahr abzudecken. Zusätzlich zu einem Streifen entlang der Verbindung 18 und/oder der Fügestelle 19 kann die CPL 16 auch teilweise oder vollständig um den Umfang der in 5 gezeigten Öffnung 24, die eine Öffnung für eine Haubenstütze sein kann, herum angebracht werden. Wie vorstehend beschrieben, können Oberflächen, die geschnitten oder gestanzt wurden, anfälliger für Korrosion sein, daher kann die Öffnung 24, die gestanzt sein kann, die CPL 16 auf der gestanzten Oberfläche 26 und/oder darum herum aufnehmen.
Wenn die innere und die äußere Karosserieverkleidung zusammengefügt werden, beispielsweise durch eine Falz, kann eine Naht, eine Passfläche oder eine Fügestelle 19 zwischen den beiden Bauteilen gebildet werden. In einigen Fällen kann die Naht Löcher, Lücken, Vertiefungen, Hohlräume oder andere Bereiche aufweisen, in denen die beiden Bauteile nicht vollständig und/oder dauerhaft in Kontakt miteinander sind. Diese Bereiche können es ermöglichen, dass sich Wasser/Feuchtigkeit, Salze oder andere korrosive Substanzen ansammeln und mit den Bauteilen reagieren. Wie gezeigt, kann die CPL 16 die Verbindung 18 und/oder die Fügestelle 19 zwischen den beiden Bauteilen ganz oder teilweise bedecken, so dass Feuchtigkeit, Salz oder andere korrosive Substanzen nicht in eventuelle Lücken, Vertiefungen, Öffnungen, Löcher etc. zwischen den beiden Bauteilen eindringen und/oder sich darin ansammeln können. Die CPL 16 kann wenigstens einen Teil 19’ der Fügestelle 19 bedecken, wo das Ende des Flanschs 20 an die Innenverkleidung 12 stößt (z. B. den freiliegenden Teil der Verbindung). Dies kann eine Dichtung zwischen der Innenverkleidung 12 und der Außenverkleidung 14 entlang eines Teils 19’ der Fügestelle 19 bilden. Die Dichtung kann daher verhindern, dass korrosive Substanzen in eventuelle Öffnungen oder Lücken zwischen den beiden Verkleidungen eindringen.
Die CPL 16 kann eine gleichmäßige oder eine ungleichmäßige Dicke aufweisen. Für eine relativ einheitliche Verbindung 18 oder eine gleichmäßig geraute Oberfläche kann die CPL 16 eine gleichmäßige oder im Wesentlichen gleichmäßige Dicke haben (z. B. bewegt sich die Dicke im Bereich von ±10 % des Mittelwerts). Falls die Verbindung 18 oder die Oberfläche unregelmäßig ist, weil beispielsweise bestimmte Bereiche mehr oder größere Lücken, Löcher etc. aufweisen, kann die CPL 16 ungleichmäßig sein, so dass mehr schützendes Material in Bereichen mit größeren Lücken, Löchern etc. aufgebracht werden kann, um die CPL 16 in diesen Bereichen dicker auszuführen. Dies sind jedoch lediglich Beispiele, und Dicke und Gleichmäßigkeit der CPL 16 können je nach den abzudeckenden Bauteilen nach Bedarf angepasst werden.
Die CPL 16 kann eine beliebige Dicke aufweisen, die geeignet ist, eine schützende Sperre auf dem/den abzudeckenden Bauteil(en) bereitzustellen. In einer Ausführungsform kann die CPL 16 eine Dicke von wenigstens 0,1 mm, beispielsweise wenigstens 0,3 mm oder wenigstens 0,5 mm aufweisen. In einer anderen Ausführungsform kann die CPL 16 eine Dicke von 0,1 bis 5,0 mm oder einem beliebigen Teilbereich innerhalb dieser Grenzen haben. In einer Ausführungsform kann die CPL 16 eine Dicke von 0,1 bis 3,0 mm, 0,1 bis 2,0 mm, 0,1 bis 1,5 mm, 0,1 bis 1,2 mm, 0,1 bis 1,0 mm, 0,2 bis 1,0 mm, 0,3 bis 1,0 mm, 0,5 bis 1,0, 0,2 bis 0,8 mm, 0,3 bis 0,8 mm, 0,3 bis 0,7 mm oder ungefähr 0,5 mm (z. B. ±0,1 mm) haben. Die hier beschriebene Dicke kann die absolute Dicke oder die mittlere/durchschnittliche Dicke sein.
Die CPL 16 kann eine nichtstrukturelle Schicht sein, das heißt, sie fügt dem abzudeckenden Bauteil keine zusätzliche Stärke, Steifigkeit oder sonstige mechanische Eigenschaften hinzu (oder ist dafür nicht erforderlich). Wie vorstehend beschrieben, kann die CPL 16 relativ dünn sein (z. B. ungefähr 0,5 mm) und kann aus relativ weichem Material (z. B. technisch reinem Aluminium) hergestellt sein. Entsprechend kann die Hauptaufgabe der CPL 16 sein, Korrosion an dem abgedeckten Bauteil zu verhindern oder zu verringern. Die CPL 16 kann auf ein Bauteil aufgebracht werden, ohne dass das Bauteil gewaschen, vorbehandelt (z. B. chemisch), geschmirgelt, geschnitten oder geschliffen oder sonstwie vorbearbeitet oder Material davon abgetragen werden muss. Die CPL 16 kann auf der abzudeckenden Oberfläche aufbauen und kann keinerlei Glätten oder Entgraten (Fiedern) bezogen auf die abgedeckte Oberfläche erfordern. Da die CPL 16 nichtstrukturell sein kann, können Bedenken hinsichtlich von Spannungskonzentrationen oder Störungen der Form oder Geometrie des abzudeckenden Bauteils ausgeschlossen oder weitestgehend ausgeschlossen werden.
Nachdem die CPL 16 auf ein Substrat oder ein Bauteil aufgebracht worden ist, können an dem Bauteil typische weitere Verarbeitungs- oder Fertigungsschritte in derselben Weise ausgeführt werden wie an Bauteilen ohne die CPL 16. Falls es sich beispielsweise bei dem Bauteil um ein Kfz-Bauteil handelt, etwa die Haube eines Fahrzeugs mit Innen- und Außenverkleidung (z. B. wie in 1–4 gezeigt), dann kann eine der Verkleidungen oder können beide Verkleidungen auf wenigstens einer Oberfläche während des Fertigungs-/Montageprozesses lackiert werden. Der Lackierprozess kann auch eine Vorbehandlung, etwa eine Vorbehandlung mit Säure, vor dem Lackieren beinhalten. Die CPL 16 kann in demselben Verfahren lackiert werden wie Bauteile ohne die CPL 16, und die CPL 16 kann von der Vorbehandlung unbeeinträchtigt bleiben (z. B. nicht verschlechtert oder entfernt werden).
Bezug nehmend auf 9 wird ein Flussdiagramm 100 für ein Verfahren zum Herstellen eines korrosionsbeständigen Bauteils unter Verwendung einer Korrosionsschutzschicht offenbart. In Schritt 102 werden zwei oder mehr Bauteile zusammengefügt oder wird an einem oder mehreren der Bauteile eine neue Oberfläche erzeugt. Das Zusammenfügen der Bauteile kann ein Verbindungsverfahren wie etwa Falzen, Nieten, Schweißen, Befestigungselemente (z. B. Schrauben oder Bolzen) oder andere beinhalten. Das Erzeugen einer neuen Oberfläche kann Aufrauen, Schleifen, Schmirgeln, Schneiden, Stanzen oder andere maschinelle Bearbeitungsverfahren beinhalten, die Material abtragen und eine neue Oberfläche 26 gegen die Atmosphäre/Umwelteinflüsse freilegen. Wie vorstehend beschrieben, kann das Zusammenfügen zweier oder mehrerer Bauteile Lücken, Löcher, Vertiefungen, Öffnungen etc. schaffen, in denen korrosive Substanzen wie Wasser und Salz über längere Zeit mit den Bauteilen in Kontakt kommen können. In ähnlicher Weise kann durch das Erzeugen einer neuen Oberfläche 26 im Bauteil eine zuvor vorhandene glättende Oberflächenschicht entfernt werden, wodurch das Bauteil gegen die Atmosphäre/Umwelteinflüsse freiliegt.
In Schritt 104 wird eine Korrosionsschutzschicht (CPL 16) auf die Verbindung/Fügestelle oder die in Schritt 102 erzeugte neue Oberfläche aufgebracht. Die CPL 16 kann durch ein Spritzverfahren, etwa Thermospritzen, aufgebracht werden. In einer Ausführungsform wird die CPL 16 durch Thermospritzen, wobei es sich um heißes oder kaltes Spritzen handeln kann, aufgebracht. Die CPL 16 kann Aluminium (rein oder technisch rein) oder eine Aluminiumlegierung enthalten, daraus bestehen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Die CPL 16 kann außerdem Zink oder inerte/Edelmetalle wie Ruthenium, Rhodium, Palladium, Silber, Osmium, Iridium, Platin oder Gold enthalten, daraus bestehen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Legierungen der vorgenannten Metalle können ebenfalls verwendet werden. Die CPL 16 kann nur auf Bereiche des Bauteils/der Bauteile einschließlich oder nahe/rund um eine Verbindung 18 oder eine neu erzeugte Oberfläche 26 (z. B. durch Aufrauen oder Schneiden/Stanzen) aufgebracht werden. Beispielsweise kann die CPL 16 auf wenigstens einen Teil einer Fügestelle 19 zwischen zwei Bauteilen aufgebracht werden, um an der Fügestelle eine Dichtung zwischen den beiden Bauteilen zu bilden. Die CPL 16 kann ohne Vorbehandlung (z. B. chemische Vorbehandlung oder Abtragen von Material) des zu beschichtenden Bereichs aufgebracht werden. In einer Ausführungsform kann die CPL 16 eine nichtstrukturelle Beschichtung sein, die die mechanischen Eigenschaften des Bauteils oder der Bauteile nicht wesentlich beeinflusst. Die CPL 16 kann eine additive Schicht dahingehend sein, dass sie Material, welches von dem Bauteil oder den Bauteilen entfernt wurde, weder instand setzt noch ersetzt. Die CPL 16 kann die Fläche der Verbindung 18, die Fläche der Fügestelle 19 (z. B. den freiliegenden Teil der Verbindung), die neue Oberfläche 26 vollständig oder nur einen Teil davon bedecken. Die CPL 16 kann jede Form annehmen, die zum Abdecken der Fläche der Verbindung 18/der neuen Oberfläche 26 erforderlich ist, etwa als Streifen entlang eines freiliegenden Teils einer Verbindung 18 zwischen Bauteilen oder als Ring rund um ein Stanzloch. Die CPL 16 kann in einer Dicke von 0,1 bis 2,0 mm aufgebracht werden und kann eine im Wesentlichen gleichmäßige Dicke haben.
In Schritt 106 kann das Bauteil oder können die Bauteile und/oder die CPL 16 lackiert oder anderweitig beschichtet werden. Falls beispielsweise eines der Bauteile eine Außenverkleidung eines Kraftfahrzeugs ist (z. B. die Außenverkleidung der Haube der Karosserie), dann kann das Bauteil die standardmäßige Kraftfahrzeuglackierung erhalten. Der Lackierprozess kann auch Vorbehandlungen, etwa eine Vorbehandlung mit Säure, beinhalten, die auch auf die aufgebrachte CPL 16 angewendet werden können. Bei Bauteilen, die üblicherweise keine Lackschicht oder sonstige Beschichtung erhalten, kann Schritt 106 optional sein. Zusätzlich zum Lackieren oder anstelle davon können andere Beschichtungen, beispielsweise Versiegelungsmittel, aufgebracht werden.
Entsprechend können in den Schritten 102 bis 106 Bauteile hergestellt werden, auf die eine Korrosionsschutzschicht aufgebracht wird. Die CPL 16 kann in Bereichen aufgebracht werden, in denen eine Verbindung zwischen zwei Bauteilen ausgebildet ist oder wo eine neu erzeugte Oberfläche vorhanden ist, beispielsweise aufgrund eines maschinellen Bearbeitungsverfahrens. Die CPL 16 kann Korrosion, die an der Verbindung/neuen Oberfläche entsteht, verhindern oder ihren Umfang verringern, indem Bereiche reduziert oder beseitigt werden, in denen korrosive Substanzen wie Salz und Feuchtigkeit mit den Bauteilen reagieren könnten. Die CPL 16 kann nichtstrukturell und relativ dünn (z. B. 0,1–2,0 mm) sein. Die CPL 16 kann daher eine vorbeugende Maßnahme gegen Korrosion bei neu hergestellten oder gefertigten Bauteilen sein.
Bezug nehmend auf 10 wird ein Flussdiagramm 200 für ein Verfahren zum Instandsetzen eines Bauteils unter Verwendung einer Korrosionsschutzschicht offenbart. In Schritt 202 kann ein Bauteil oder können mehrere Bauteile instand gesetzt werden, einschließlich Ausführen von Verfahren zum Wiederherstellen einer Oberfläche des Bauteils/der Bauteile. Die Instandsetzung kann beinhalten, zwei Bauteile zusammenzufügen, um eine verbundene Oberfläche zu bilden. Das Zusammenfügen der Bauteile kann ein Verbindungsverfahren wie etwa Falzen, Nieten, Schweißen, Befestigungselemente (z. B. Schrauben oder Bolzen) oder andere beinhalten. Die Instandsetzung kann außerdem beinhalten, eine neue Oberfläche 26 am Bauteil zu erzeugen. Das Erzeugen einer neuen Oberfläche 26 kann Aufrauen, Schleifen, Schmirgeln, Schneiden, Stanzen oder andere maschinelle Bearbeitungsverfahren beinhalten, die Material abtragen und eine neue Oberfläche 26 gegen die Atmosphäre/Umwelteinflüsse freilegen. Falls beispielsweise das Bauteil eine Karosserieverkleidung eines Kraftfahrzeugs ist und das Fahrzeug in einen Unfall verwickelt wurde, muss möglicherweise die Verkleidung instand gesetzt werden. Die Instandsetzung kann Formgebungsverfahren beinhalten, um die ursprüngliche Form der Verkleidung wiederherzustellen, und das Bauteil muss gegebenenfalls geschliffen werden, um Farbflecken oder -abrieb zu entfernen. Wie vorstehend beschrieben, kann das Zusammenfügen zweier oder mehrerer Bauteile Lücken, Löcher, Vertiefungen, Öffnungen etc. schaffen, in denen korrosive Substanzen wie Wasser und Salz über längere Zeit mit den Bauteilen in Kontakt kommen können. In ähnlicher Weise kann durch das Erzeugen einer neuen Oberfläche 26 am Bauteil eine zuvor vorhandene glättende Oberflächenschicht entfernt werden, wodurch das Bauteil gegen die Atmosphäre/Umwelteinflüsse freigelegt wird.
In Schritt 204 wird eine Korrosionsschutzschicht (CPL 16) auf die in Schritt 202 erzeugte instand gesetzte Oberfläche aufgebracht, bei der es sich um eine Verbindung 18, eine Fügestelle 19 (oder einen freiliegenden Teil 19’) oder eine neue Oberfläche 26 handeln kann. Die CPL 16 kann durch ein Spritzverfahren, etwa Thermospritzen, aufgebracht werden. In einer Ausführungsform wird die CPL 16 durch Thermospritzen, wobei es sich um Heiß- oder Kaltspritzen handeln kann, aufgebracht. Die CPL 16 kann Aluminium (rein oder technisch rein) oder eine Aluminiumlegierung enthalten, daraus bestehen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Die CPL 16 kann außerdem Zink oder inerte/Edelmetalle wie Ruthenium, Rhodium, Palladium, Silber, Osmium, Iridium, Platin oder Gold enthalten, daraus bestehen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Legierungen der vorgenannten Metalle können ebenfalls verwendet werden. Die CPL 16 kann nur auf Bereiche des Bauteils/der Bauteile einschließlich oder nahe/rund um die instand gesetzte Oberfläche aufgebracht werden. Die CPL 16 kann ohne Vorbehandlung (z. B. chemische Vorbehandlung oder Abtragen von Material) des zu beschichtenden Bereichs aufgebracht werden, oder sie kann nach Verfahren wie Schleifen, Reinigen oder anderen Verfahren aufgebracht werden, die üblicherweise beim Instandsetzen einer Bauteiloberfläche ausgeführt werden. In einer Ausführungsform kann die CPL 16 eine nichtstrukturelle Beschichtung sein, die die mechanischen Eigenschaften des Bauteils oder der Bauteile nicht wesentlich beeinflusst und keine mechanische/strukturelle Instandsetzung darstellt. Die CPL 16 kann eine additive Schicht dahingehend sein, dass sie Material, welches von dem Bauteil oder den Bauteilen entfernt wurde, weder instand setzt, noch ersetzt. Die CPL 16 kann die instand gesetzte Oberfläche komplett oder nur teilweise abdecken oder beschichten. Die CPL 16 kann jede Form annehmen, die zum Abdecken der instand gesetzten Oberfläche erforderlich ist, etwa als Streifen entlang einer Verbindung 18/Fügestelle 19 zwischen Bauteilen, als Ring rund um ein Stanzloch oder als regelmäßige oder unregelmäßige Fläche, die eine geschliffene oder sonstwie instand gesetzte Oberfläche abdeckt. Die CPL 16 kann in einer Dicke von 0,1 bis 2,0 mm aufgebracht werden und kann eine im Wesentlichen gleichmäßige Dicke haben.
In Schritt 206 kann das Bauteil oder können die Bauteile und/oder die CPL 16 lackiert oder anderweitig beschichtet werden. Falls beispielsweise eines der Bauteile eine Außenverkleidung eines Kraftfahrzeugs ist (z. B. die Außenverkleidung der Haube der Karosserie), dann kann das Bauteil die standardmäßige Kraftfahrzeuglackierung erhalten. Der Lackierprozess kann auch Vorbehandlungen, etwa eine Vorbehandlung mit Säure, beinhalten, die auch auf die aufgebrachte CPL 16 angewendet werden. Bei Bauteilen, die üblicherweise keine Lackschicht oder sonstige Beschichtung erhalten, kann Schritt 206 optional sein. Zusätzlich zum Lackieren oder anstelle davon können andere Beschichtungen, beispielsweise Versiegelungsmittel, aufgebracht werden.
Entsprechend können in den Schritten 202 bis 206 instand gesetzte Bauteile hergestellt werden, auf die eine Korrosionsschutzschicht aufgebracht wird. Die CPL 16 kann in Bereichen aufgebracht werden, in denen eine Instandsetzung erfolgt ist, etwa eine Verbindung 18 zwischen zwei Bauteilen, oder wo eine neu erzeugte Oberfläche 26 vorhanden ist, beispielsweise aufgrund eines maschinellen Instandsetzungsverfahrens (z. B. Schleifen). Die CPL 16 kann Korrosion, die an der instand gesetzten Oberfläche entsteht, verhindern oder ihren Umfang verringern, indem Bereiche reduziert oder beseitigt werden, in denen korrosive Substanzen wie Salz und Feuchtigkeit mit den Bauteilen reagieren könnten. Flächen oder Bereiche des ursprünglichen Bauteils/der ursprünglichen Bauteile können glatt, durchgängig oder frei von Lücken/Löchern/Vertiefungen etc. gewesen sein, jedoch kann der Instandsetzungsprozess Bereiche entstehen lassen, die rau oder unzusammenhängend sind oder Lücken/Löcher/Vertiefungen etc. aufweisen. Die CPL 16 kann nichtstrukturell und relativ dünn (z. B. 0,1–2,0 mm) sein. Die CPL 16 kann daher den Korrosionsschutz des instand gesetzten Bauteils wiederherstellen und eine vorbeugende Maßnahme gegen künftige Korrosion instand gesetzter Bauteile darstellen.
Bezug nehmend auf 11–14 werden Prüfmuster für Aluminiumplatten gezeigt, die mit einer Aluminium- bzw. Zink-Schutzschicht beschichtet wurden. Bei dem Aluminium handelt es sich um technisch reines Aluminium, bei dem Zink um technisch reines Zink. Zwei Plattensubstrate aus Aluminiumlegierung, 6111 und 6022, wurden getestet. Die Aluminium- bzw. Zinkschichten wurden mittels des Thermospritzverfahrens auf die untere Hälfte jeder Platte aufgebracht. Drei Platten jedes Substrats wurden mit einer 0,5 mm dicken CPL 16 beschichtet und drei Platten jedes Substrats wurden mit einer 1,0 mm dicken CPL 16 beschichtet. Die Platten wurden komplett lackiert, wozu eine standardmäßige Zink-Phosphat-Vorbehandlung, Galvanisierung, Grundierfüller und Decklack für die Automobilindustrie verwendet wurden. Das Erscheinungsbild des Teils der Platten, der mit einer Aluminium- bzw. Zinkschicht beschichtet wurde, ist rauer als standardmäßige lackierte Oberflächen an Kraftfahrzeugen. Danach wurden die lackierten Platten über 12 Wochen einer zyklischen Korrosionsprüfung unterzogen. Wie in 11–12 zu sehen, zeigen die beschichteten Teile der Aluminiumsubstrate mit Aluminium-CPL eine Blasenbildung im Lack, die durch eine Wechselwirkung zwischen der CPL und dem Kfz-Lacksystem verursacht ist. Die Ritzlinie durch das Lacksystem und die CPL bis auf den Aluminiumuntergrund hingegen zeigt keinerlei Korrosion, was auf einen guten Korrosionsschutz und eine gute Hemmung des Korrosionsansatzes hindeutet. 13–14 zeigen die Aluminiumplatten mit einer Zink-Korrosionsschutzschicht. Die mit Zink abgedeckten Teile der Aluminiumplatten zeigen ein höheres Maß an Blasenbildung im Lack als die mit Aluminium beschichteten, jedoch zeigt die Ritzlinie durch das Lacksystem und die Zink-CPL guten Schutz gegen Korrosion. Vom Erscheinungsbild gesehen, zeigte sich bei der Thermospritzbeschichtung mit Aluminium eine geringere Blasenbildung als bei der Thermospritzbeschichtung mit Zink, beide waren jedoch wirksam. Die Zinkbeschichtung zeigte eine Blasenbildung des Lacks an der Schnittstelle zwischen der Thermospritzung und der Plattenschnittstelle.
Die dünnere CPL 16 (0,5 mm) zeigte sowohl bei der Aluminium- als auch bei der Zink-CPL 16 eine geringere Blasenbildung verglichen mit der dickeren CPL 16 (1,0 mm). Da die CPL 16 nichtstrukturell sein kann, können daher dünnere CPL 16 vorteilhaft sein, da weniger Material eingesetzt werden kann und die Beschichtungszeit verkürzt werden kann, und liefert gleichzeitig ein verbessertes Erscheinungsbild des lackierten Bauteils. Die Prüfmuster wurden auch über die CPL 16-/Aluminium-Schnittstelle und in dem beschichteten Teil der Muster eingeritzt. Wie zu sehen, zeigten die Muster mit Aluminium-CPL 16 wenig bis gar keine zusätzliche Korrosion entlang der Ritzlinien. In den Mustern mit Zink-CPL 16 zeigten die Ritzlinien im beschichteten Bereich ein gewisses Auslaufen der Zinkschutzschicht auf die lackierte Fläche. Zusammen mit der Blasenbildung an der Schnittstelle wie vorstehend beschrieben zeigt die Prüfung, dass Aluminium das bessere Material für die CPL 16 auf Aluminiumbauteilen sein kann als Zink. Allerdings kann eine Zink-CPL 16 immer noch unbeschichteten Oberflächen vorzuziehen sein.

Es wird Bezug genommen auf Tabelle 1 unterhalb, die Korrosionsdaten für eine 12-wöchige zyklische Korrosionsprüfung mit 17 Platten einer 6111-Aluminiumlegierung zeigt. 5 Platten waren unbeschichtet, 6 Platten waren im Thermospritzverfahren mit technisch reinem Zink beschichtet (3 mit 1,0 mm Dicke und 3 mit 0,5 mm Dicke), und weitere 6 Platten waren im Thermospritzverfahren mit technisch reinem Aluminium beschichtet (3 mit 1,0 mm Dicke und 3 mit 0,5 mm Dicke). Jede Platte wurde eingeritzt, und nach der Korrosionsprüfung wurden die Korrosionsdaten aufgenommen. Der Grad oder der Umfang der Korrosion wurde durch Messen der insgesamt korrodierten Fläche ausgehend von der Ritzlinie bestimmt. Die Ritze hatten jeweils eine Gesamtfläche von ungefähr 1 mm². Wie in der Tabelle dargestellt, zeigte die nicht beschichtete Platte mit ungefähr 4,44 mm² korrodierter Fläche einen erheblichen Grad an Korrosion. Im Gegensatz dazu zeigte die zinkbeschichtete Platte einen deutlich geringeren Grad an Korrosion sowohl bei 1,0 als auch bei 0,5 mm dicker Thermospritzbeschichtung mit ungefähr 0,3 bzw. 0,4 mm². Die Aluminiumbeschichtung war sogar noch wirkungsvoller, da hier weder bei 1,0 noch bei 0,5 mm dicker Thermospritzbeschichtung Korrosion auftrat. Die Daten der Tabelle 1 liefern eine weitere Bestätigung dafür, dass eine Spritzbeschichtung mit reinem Aluminium wirksam Korrosion an einem darunterliegenden Bauteil aus einer Aluminiumlegierung verringert. Zink ist ebenfalls wirksam zur Korrosionsverringerung, kann jedoch weniger wirksam sein als Aluminium. Tabelle 1.

Thermospritzlegierung	Thermospritzdicke	Korrosionsfläche
Keine	-	4,44 +/– 2,27 mm²
Zink	0,5 mm	0,40 +/– 0,09 mm²
Zink	1,0 mm	0,30 +/– 0,22 mm²
Aluminium	0,5 mm	0,00 +/– 0,00 mm²
Aluminium	1,0 mm	0,00 +/– 0,00 mm²

Obwohl vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben werden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Vielmehr sind die in dieser Spezifikation verwendeten Ausdrücke lediglich Ausdrücke beschreibender Art und beinhalten keinerlei Einschränkung. Es ist einzusehen, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne das Wesen und den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. Zusätzlich können die Merkmale von verschiedenen Implementierungsausführungen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.
Es wird ferner beschrieben:

A. Korrosionsbeständige Baugruppe, umfassend: ein erstes Metallbauteil, das mit einem zweiten Metallbauteil zusammengefügt ist; eine Fügestelle zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil; und eine Korrosionsschutzschicht, die wenigstens einen Teil der Fügestelle bedeckt, wobei die Korrosionsschutzschicht Aluminium oder Zink enthält.
B. Baugruppe nach A, wobei das erste Metallbauteil einen Flansch aufweist und der Flansch um eine Kante des zweiten Metallbauteils herum gebogen ist, um eine Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil zu bilden.
C. Baugruppe nach B, wobei die Verbindung die Fügestelle zwischen einem Ende des ersten Metallbauteils und des zweiten Metallbauteils einschließt.
D. Baugruppe nach A, wobei die Korrosionsschutzschicht eine Dichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Metallbauteil entlang eines Teils der Fügestelle bildet. E. Baugruppe nach A, wobei die Korrosionsschutzschicht eine mittlere Dicke von 0,1 bis 2,0 mm aufweist.
F. Baugruppe nach A, wobei die Korrosionsschutzschicht wenigstens 99 Gew.-% Aluminium umfasst.
G. Baugruppe nach A, wobei das erste und das zweite Bauteil Bleche sind.
H. Baugruppe nach G, wobei das erste Metallbauteil eine 6XXX-Aluminiumlegierung ist und das zweite Metallbauteil eine 5XXX- oder 7XXX-Aluminiumlegierung ist.
I. Baugruppe nach A, wobei das erste und das zweite Bauteil jeweils aus einer Aluminiumlegierung hergestellt sind und die Korrosionsschutzschicht aus wenigstens 99,0 Gew.-% Aluminium hergestellt ist.
J. Baugruppe nach A, wobei das erste Metallbauteil eine Außenverkleidung der Fahrzeugkarosserie ist und das zweite Metallbauteil eine Innenverkleidung der Fahrzeugkarosserie ist und das erste Metallbauteil an das zweite Metallbauteil gecrimpt ist, um die Fügestelle zu bilden.
K. Verfahren zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit einer Baugruppe, umfassend: Thermospritzen einer Korrosionsschutzschicht auf wenigstens einen Teil einer Fügestelle zwischen einem ersten Metallbauteil und einem zweiten Metallbauteil, wobei die Korrosionsschutzschicht Aluminium oder Zink enthält.
L. Verfahren nach K, wobei der Schritt des Thermospritzens der Korrosionsschutzschicht beinhaltet, einen Ausgangsstoff auf eine Temperatur bei oder über seinem Schmelzpunkt zu erwärmen.
M. Verfahren nach K, wobei der Schritt des Thermospritzens Kaltspritzen beinhaltet, bei dem ein Ausgangsstoff für die Korrosionsschutzschicht während des Spritzvorgangs nicht auf eine Temperatur bei oder über seinem Schmelzpunkt erwärmt wird.
N. Verfahren nach K, wobei das Thermospritzen der Korrosionsschutzschicht auf wenigstens einen Teil der Fügestelle beinhaltet, eine Dichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Metallbauteil entlang eines Teils der Fügestelle auszubilden.
O. Verfahren nach K, wobei der Schritt des Thermospritzens der Korrosionsschutzschicht beinhaltet, eine Schicht aufzuspritzen, die wenigstens 99 Gew.-% Aluminium umfasst.
P. Verfahren nach K, wobei der Schritt des Thermospritzens beinhaltet, eine Korrosionsschutzschicht auf wenigstens einen Teil einer Fügestelle zwischen einem ersten Metallbauteil und einem zweiten Metallbauteil aufzuspritzen, wobei das erste Metallbauteil einen Flansch aufweist, der um eine Kante des zweiten Metallbauteils herum gebogen ist, um eine Fügestelle zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil zu bilden.
Q. Verfahren nach K, ferner umfassend, vor dem Schritt des Thermospritzens einen Flansch des ersten Metallbauteils um eine Kante des zweiten Metallbauteils herum zu biegen, um eine Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil zu bilden, wobei die Verbindung die Fügestelle aufweist.
R. Verfahren nach K, wobei der Schritt des Thermospritzens beinhaltet, eine Korrosionsschutzschicht aufzuspritzen, die eine mittlere Dicke von 0,1 bis 2,0 mm aufweist.
S. Verfahren nach K, wobei die Korrosionsschutzschicht ohne vorheriges Reinigen oder Entfernen von Material von der Fügestelle auf die Fügestelle aufgespritzt wird.
T. Verfahren zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit eines Blechbauteils, umfassend: Thermospritzen einer Korrosionsschutzschicht auf eine Schnittfläche, eine Schleiffläche oder eine Fügestelle eines Aluminiumblechbauteils, wobei die Korrosionsschutzschicht wenigstens 90 Gew.-% Aluminium umfasst und eine mittlere Dicke von 0,1 bis 2,0 mm aufweist.

Claims

Korrosionsbeständige Baugruppe, umfassend: ein erstes Metallbauteil, das mit einem zweiten Metallbauteil zusammengefügt ist; eine Fügestelle zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil; und eine Korrosionsschutzschicht, die wenigstens einen Teil der Fügestelle bedeckt, wobei die Korrosionsschutzschicht Aluminium oder Zink enthält.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei das erste Metallbauteil einen Flansch aufweist und der Flansch um eine Kante des zweiten Metallbauteils herum gebogen ist, um eine Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil zu bilden.
Baugruppe nach Anspruch 2, wobei die Verbindung die Fügestelle zwischen einem Ende des ersten Metallbauteils und des zweiten Metallbauteils einschließt.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei die Korrosionsschutzschicht eine Dichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Metallbauteil entlang eines Teils der Fügestelle bildet.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei die Korrosionsschutzschicht eine mittlere Dicke von 0,1 bis 2,0 mm aufweist.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei die Korrosionsschutzschicht wenigstens 99 Gew.-% Aluminium umfasst.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei das erste und das zweite Bauteil Bleche sind.
Baugruppe nach Anspruch 7, wobei das erste Metallbauteil eine 6XXX-Aluminiumlegierung ist und das zweite Metallbauteil eine 5XXX- oder 7XXX-Aluminiumlegierung ist.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei das erste und das zweite Bauteil jeweils aus einer Aluminiumlegierung hergestellt sind und die Korrosionsschutzschicht aus wenigstens 99,0 Gew.-% Aluminium hergestellt ist.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei das erste Metallbauteil eine Außenverkleidung der Fahrzeugkarosserie ist und das zweite Metallbauteil eine Innenverkleidung der Fahrzeugkarosserie ist und das erste Metallbauteil an das zweite Metallbauteil gecrimpt ist, um die Fügestelle zu bilden.