DE102018009263A1 - Nanocontainer-containing coating for a body part, and body part with such a coating - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Nanocontainer (7)-enthaltende Beschichtung (1) für ein Karosserieteil (3), wobei die Beschichtung eine Metallmatrix (5) aufweist, wobei die Metallmatrix (5) mindestens ein Element aufweist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus AI, Co, Fe, Mg, Mn, Ni und Zn, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung Nanocontainer (7) aufweist, wobei die Nanocontainer (7) mit mindestens einer Schicht aus mindestens einem Polymer beschichtet sind, wobei das mindestens eine Polymer mit mindestens einem Korrosionsinhibitor imprägniert ist, wobei der Anteil der Nanocontainer (7) in der Beschichtung (1) höchstens 20 Gew.-% beträgt, wobei der Anteil der Metallmatrix (5) in der Beschichtung (1) mindestens 70 Gew.-% beträgt, und wobei die Nanocontainer (7) in die Metallmatrix (5) eingebettet sind.The invention relates to a coating (1) containing a nanocontainer (7) for a body part (3), the coating having a metal matrix (5), the metal matrix (5) having at least one element selected from the group consisting of Al, Co , Fe, Mg, Mn, Ni and Zn, characterized in that the coating has nanocontainers (7), the nanocontainers (7) being coated with at least one layer of at least one polymer, the at least one polymer being impregnated with at least one corrosion inhibitor , the proportion of the nanocontainers (7) in the coating (1) being at most 20% by weight, the proportion of the metal matrix (5) in the coating (1) being at least 70% by weight, and the nanocontainers (7) are embedded in the metal matrix (5).

Description

Die Erfindung betrifft eine Nanocontainer-enthaltende Beschichtung für ein Karosserieteil, sowie ein Karosserieteil mit einer solchen Beschichtung.The invention relates to a nanocontainer-containing coating for a body part, and a body part with such a coating.

Zur Verbesserung der Haltbarkeit von Karosserieteilen, insbesondere von Karosserieteilen aus Stahl, werden die Karosserieteile mit einer Korrosionsschutzbeschichtung sowohl für die Kaltumformbarkeit als auch für die Warmumformbarkeit versehen. Um die Korrosionsbeständigkeit von Karosserieteilen zu erhöhen, insbesondere um gute Korrosionsschutzeigenschaften zu gewährleisten, sind Karosserieteile üblicherweise mit einem metallischen Überzug beschichtet. Feuerverzinkte oder elektrolytisch-verzinkte Beschichtungen haben sich für Karosserieteile etabliert. Diese Überzüge bieten einen kathodischen Korrosionsschutz aufgrund des niedrigen Korrosionspotentials basierend auf einer Zink-basierten Schicht im Vergleich zu Karosserieteilen ohne eine derartige Schicht. Darüber hinaus können durch derartige Beschichtungen gute Eigenschaften für die darauffolgenden Lackier- und Fügeprozesse erzielt werden. Der Vorteil von Zink-basierten Korrosionsschutzbeschichtungen liegt darin, dass diese nicht nur eine Barrierewirkung aufweisen, sondern auch einen aktiven Korrosionsschutz für das Karosserieteil bieten. Die Beschichtung verhält sich dabei als Opferanode und löst sich vor dem Karosserieteil auf, da das Korrosionspotential der Beschichtung niedriger als das des Karosserieteils ist. Zink-basierte Korrosionsschutzbeschichtungen haben allerdings auch Nachteile; so ist insbesondere beim direkten Presshärten von Zink-basierten Korrosionsschutzbeschichtungen bekannt, dass Makro- und Mikrorisse durch Flüssigmetallversprödung (liquid-metal-embrittlement - LME) auftreten können.To improve the durability of body parts, in particular body parts made of steel, the body parts are provided with a corrosion protection coating for both cold formability and hot formability. In order to increase the corrosion resistance of body parts, in particular to ensure good corrosion protection properties, body parts are usually coated with a metallic coating. Hot-dip galvanized or electrolytically galvanized coatings have established themselves for body parts. These coatings offer cathodic corrosion protection due to the low corrosion potential based on a zinc-based layer compared to body parts without such a layer. In addition, such coatings can achieve good properties for the subsequent painting and joining processes. The advantage of zinc-based corrosion protection coatings is that they not only have a barrier effect, but also offer active corrosion protection for the body part. The coating behaves as a sacrificial anode and dissolves in front of the body part, since the corrosion potential of the coating is lower than that of the body part. However, zinc-based corrosion protection coatings also have disadvantages; For example, in the case of direct press hardening of zinc-based corrosion protection coatings, it is known that macro and micro cracks can occur due to liquid metal embrittlement (LME).

Es sind zahlreiche Zink-Legierungen für Beschichtungen bekannt, beispielsweise aus Zink-Nickel, Zink-Mangan, Zink-Eisen, Zink-Aluminium, Zink-Magnesium und Zink-Aluminium-Magnesium, die bessere Eigenschaften als reine Zink-Überzüge aufweisen.Numerous zinc alloys for coatings are known, for example from zinc-nickel, zinc-manganese, zinc-iron, zinc-aluminum, zinc-magnesium and zinc-aluminum-magnesium, which have better properties than pure zinc coatings.

Zink-Eisen-Beschichtungen weisen allerdings nur eine geringe Korrosionsbeständigkeit auf, da das Korrosionspotential von Zink-Eisen-Beschichtungen im Vergleich zu reinem Zink erhöht ist. Des Weiteren führt der hohe Eisenanteil in der Beschichtung zu höheren Risiken von Rotrostbildung an der Oberfläche der Beschichtung, wodurch die optische Qualität und auch die langfristige Korrosionsbeständigkeit des Karosserieteils beeinflusst werden. Im Fall von Zink-Magnesium- und Zink-Aluminium-Magnesium-Beschichtungen sind vorteilhafte Korrosionsschutzeigenschaften wegen der Bildung von besonders stabilen Korrosionsprodukten zu erwarten.Zinc-iron coatings, however, have only a low resistance to corrosion, since the corrosion potential of zinc-iron coatings is increased compared to pure zinc. Furthermore, the high iron content in the coating leads to higher risks of red rust formation on the surface of the coating, which affects the optical quality and also the long-term corrosion resistance of the body part. In the case of zinc-magnesium and zinc-aluminum-magnesium coatings, advantageous corrosion protection properties can be expected because of the formation of particularly stable corrosion products.

Des Weiteren ist bekannt, Eigenschaften eines Bauteils durch die Verwendung nichtmetallischer Komponenten anzupassen, beispielsweise durch die Verwendung von Polymeren.It is also known to adapt the properties of a component by using non-metallic components, for example by using polymers.

Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2015 113 677 A1 offenbart einen Metallmatrix-Verbundwerkstoff und ein Verfahren zur additiven Fertigung eines Bauteils aus dem Metallmatrix-Verbundwerkstoff, wobei ein Metallpulver mit Filamenten durch Schmelzen verbunden wird.The German publication DE 10 2015 113 677 A1 discloses a metal matrix composite and a method for additively manufacturing a component from the metal matrix composite, wherein a metal powder is connected to filaments by melting.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Nanocontainer-enthaltende Beschichtung für ein Karosserieteil, sowie ein Karosserieteil mit einer solchen Beschichtung bereitzustellen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten, und wobei insbesondere eine Erhöhung des Korrosionsschutzes erreicht wird.The invention is therefore based on the object of providing a coating containing a nanocontainer for a body part, and a body part with such a coating, the disadvantages mentioned not occurring, and in particular an increase in corrosion protection being achieved.

Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object is achieved by creating the subject matter of the independent claims. Advantageous refinements result from the subclaims.

Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem eine Nanocontainer-enthaltende Beschichtung für ein Karosserieteil geschaffen wird, wobei die Beschichtung eine Metallmatrix aufweist, wobei die Metallmatrix mindestens ein Element aufweist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Al, Co, Fe, Mg, Mn, Ni und Zn. Die Beschichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung Nanocontainer aufweist, wobei die Nanocontainer mit mindestens einer Schicht aus mindestens einem Polymer beschichtet sind, wobei das mindestens eine Polymer mit mindestens einem Korrosionsinhibitor imprägniert ist, wobei der Anteil der Nanocontainer in der Beschichtung höchstens 20 Gew.-% beträgt (bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtung), wobei der Anteil der Metallmatrix in der Beschichtung mindestens 70 Gew.-% beträgt (bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtung), und wobei die Nanocontainer in die Metallmatrix eingebettet sind.The object is achieved in particular by creating a coating containing a nanocontainer for a body part, the coating having a metal matrix, the metal matrix having at least one element selected from the group consisting of Al, Co, Fe, Mg, Mn, Ni and The coating is characterized in that the coating has nanocontainers, the nanocontainers being coated with at least one layer of at least one polymer, the at least one polymer being impregnated with at least one corrosion inhibitor, the proportion of the nanocontainers in the coating being at most 20 % By weight (based on the total weight of the coating), the proportion of the metal matrix in the coating being at least 70% by weight (based on the total weight of the coating), and the nanocontainers being embedded in the metal matrix.

Unter Nanocontainern werden insbesondere Partikel mit einem Kern und mindestens einer Schicht aus mindestens einem Polymer verstanden, wobei die mindestens eine Schicht aus dem mindestens einen Polymer bevorzugt auf der Oberfläche des Kerns angeordnet ist, insbesondere umschließt die mindestens eine Schicht aus dem mindestens einen Polymer den Kern der Nanopartikel vollständig. Vorzugsweise kann der Kern der Nanopartikel in unterschiedlicher Form ausgebildet sein. Vorzugsweise können die Nanopartikel in unterschiedlicher Form ausgebildet sein.Nanocontainers are understood to mean in particular particles with a core and at least one layer made of at least one polymer, the at least one layer made of the at least one polymer preferably being arranged on the surface of the core, in particular the at least one layer made of the at least one polymer enclosing the core the nanoparticle completely. The core of the nanoparticles can preferably be designed in different forms. The nanoparticles can preferably be designed in different forms.

Die Nanocontainer-enthaltende Beschichtung für ein Karosserieteil weist Vorteile im Vergleich zum Stand der Technik auf. Vorteilhafterweise wird durch die Beschichtung aus der Metallmatrix und den Nanocontainern eine Erhöhung des Korrosionsschutzes erreicht, insbesondere wird die lokale Korrosion verringert. Vorteilhafterweise wird die Korrosion des Karosserieteils durch die Bildung von stabilen Korrosionsprodukten verringert. Dadurch können das Passivierungsverhalten der Beschichtung verbessert und die Korrosionsbeständigkeit erhöht werden. Vorteilhafterweise wird durch die Beschichtung eine verbesserte Lackhaftung und/oder eine verbesserte Phosphatierbarkeit erreicht. Vorteilhafterweise ermöglicht ein mit der Beschichtung beschichtetes Karosserieteil eine verbesserte Kaltumformung und/oder Warmumformung, insbesondere durch eine Verringerung von Makro- und Mikrorissen. Vorteilhafterweise ermöglicht die Beschichtung eine besonders dünne Beschichtung, was zu einer Ersparnis von Kosten und Gewicht beim Korrosionsschutz des Karosserieteils führt. Vorteilhafterweise zeigt die Beschichtung eine verbesserte Temperaturbeständigkeit im Vergleich zu reinen Zink-Überzügen, insbesondere da Phänomene des Kornwachstums vermindert oder kontrolliert werden können. Vorteilhafterweise zeigt die Beschichtung verringerte Verschleißeigenschaften. Vorteilhafterweise zeigt die Beschichtung eine homogene Korrosion. Vorteilhafterweise werden die Nanopartikel durch die Korrosion der Beschichtung bei einem bestimmten pH-Wert zumindest teilweise aufgelöst, wobei der Korrosionsinhibitor an die Oberfläche der Beschichtung fließen und dadurch die Korrosion verringern kann.The nanocontainer-containing coating for a body part has advantages compared to the prior art. Advantageously the coating of the metal matrix and the nanocontainers increases the corrosion protection, in particular the local corrosion is reduced. The corrosion of the body part is advantageously reduced by the formation of stable corrosion products. This can improve the passivation behavior of the coating and increase the corrosion resistance. The coating advantageously achieves improved paint adhesion and / or improved phosphatability. A body part coated with the coating advantageously enables improved cold forming and / or hot forming, in particular by reducing macro and micro cracks. The coating advantageously enables a particularly thin coating, which leads to savings in costs and weight in the corrosion protection of the body part. The coating advantageously shows an improved temperature resistance in comparison to pure zinc coatings, in particular since phenomena of grain growth can be reduced or controlled. The coating advantageously exhibits reduced wear properties. The coating advantageously shows homogeneous corrosion. Advantageously, the corrosion of the coating at a certain pH value at least partially dissolves the nanoparticles, the corrosion inhibitor flowing to the surface of the coating and thereby reducing the corrosion.

Unter einem Karosserieteil wird insbesondere ein Teil der Karosserie eines Fahrzeugs, bevorzugt eines Personenkraftwagens, Lastkraftwagens, Busses, Wohnmobils, Baufahrzeugs, Nutzfahrzeugs oder auch Schienenfahrzeugs, Bootes, Schiffes oder Luftfahrzeugs verstanden.A body part is understood to mean, in particular, a part of the body of a vehicle, preferably a passenger car, truck, bus, camper, construction vehicle, utility vehicle or else rail vehicle, boat, ship or aircraft.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das mindestens eine Polymer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyacrylsäure (PAA), Polydiallyldimethylammoniumchlorid (PDAD), Polyethylenoxid (PEO), Polypropylenoxid (PPO), und Polystyrol (PS).According to a development of the invention, it is provided that the at least one polymer is selected from the group consisting of polyacrylic acid (PAA), polydiallyldimethylammonium chloride (PDAD), polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), and polystyrene (PS).

Vorzugsweise weisen die Nanocontainer einen Anteil an dem mindestens einem Polymer von mindestens 50 Gew.-% auf, bevorzugt von mindestens 60 Gew.-%, bevorzugt von mindestens 65 Gew.-%, bevorzugt von mindestens 70 Gew.-%, bevorzugt von mindestens 75 Gew.-%, bevorzugt von mindestens 80 Gew.-%, bevorzugt von mindestens 85 Gew.-%, bevorzugt von mindestens 90 Gew.-%, bevorzugt von mindestens 95 Gew.-%, bevorzugt von mindestens 97 Gew.-%, bevorzugt von mindestens 98 Gew.-%, oder bevorzugt von mindestens 99 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Nanocontainer).The nanocontainers preferably have a proportion of the at least one polymer of at least 50% by weight, preferably at least 60% by weight, preferably at least 65% by weight, preferably at least 70% by weight, preferably at least 75% by weight, preferably at least 80% by weight, preferably at least 85% by weight, preferably at least 90% by weight, preferably at least 95% by weight, preferably at least 97% by weight , preferably of at least 98% by weight, or preferably of at least 99% by weight (based on the total weight of the nanocontainers).

Vorzugsweise weist die Metallmatrix einen Anteil an Zn von mindestens 50 Gew.-% auf, bevorzugt mindestens 60 Gew.-%, bevorzugt mindestens 65 Gew.-%, bevorzugt mindestens 70 Gew.-%, bevorzugt mindestens 75 Gew.-%, bevorzugt mindestens 80 Gew.-%, bevorzugt mindestens 85 Gew.-%, bevorzugt mindestens 87 Gew.-%, oder bevorzugt mindestens 90 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Metallmatrix).The metal matrix preferably has a Zn content of at least 50% by weight, preferably at least 60% by weight, preferably at least 65% by weight, preferably at least 70% by weight, preferably at least 75% by weight, preferably at least 80% by weight, preferably at least 85% by weight, preferably at least 87% by weight, or preferably at least 90% by weight (based on the total weight of the metal matrix).

Vorzugsweise weist die Metallmatrix einen Anteil an Mn von 5 Gew.-% bis 40 Gew.-% auf, bevorzugt von 5 Gew.-% bis 30 Gew.-%, bevorzugt von 5 Gew.-% bis 25 Gew.-%, bevorzugt von 5 Gew.-% bis 20 Gew.-%, bevorzugt von 5 Gew.-% bis 15 Gew.-%, bevorzugt von 5 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bevorzugt von 10 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bevorzugt von 10 Gew.-% bis 30 Gew.-%, bevorzugt von 10 Gew.-% bis 25 Gew.-%, bevorzugt von 10 Gew.-% bis 20 Gew.-%, bevorzugt von 10 Gew.-% bis 15 Gew.-%, bevorzugt von 15 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bevorzugt von 15 Gew.-% bis 30 Gew.-%, bevorzugt von 15 Gew.-% bis 20 Gew.-%, oder bevorzugt von 20 Gew.-% bis 25 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Metallmatrix).The metal matrix preferably has a Mn content of from 5% by weight to 40% by weight, preferably from 5% by weight to 30% by weight, preferably from 5% by weight to 25% by weight, preferably from 5% by weight to 20% by weight, preferably from 5% by weight to 15% by weight, preferably from 5% by weight to 10% by weight, preferably from 10% by weight to 40% by weight, preferably from 10% by weight to 30% by weight, preferably from 10% by weight to 25% by weight, preferably from 10% by weight to 20% by weight, preferably from 10% by weight to 15% by weight, preferably from 15% by weight to 40% by weight, preferably from 15% by weight to 30% by weight, preferably from 15% by weight to 20% by weight .-%, or preferably from 20 wt .-% to 25 wt .-% (based on the total weight of the metal matrix).

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Korrosionsinhibitor Benzotriazol und/oder mindestens ein Nitrit ist, bevorzugt Natriumnitrit oder Calciumnitrit. According to a development of the invention, it is provided that the corrosion inhibitor is benzotriazole and / or at least one nitrite, preferably sodium nitrite or calcium nitrite.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Metallmatrix aus Zn besteht, oder aus Mn und Zn besteht, wobei der Anteil an Mn in der Metallmatrix höchstens 40 Gew.-% beträgt, bevorzugt 10 Gew.-% bis 25 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Metallmatrix).According to a development of the invention, it is provided that the metal matrix consists of Zn, or consists of Mn and Zn, the proportion of Mn in the metal matrix being at most 40% by weight, preferably 10% by weight to 25% by weight (based on the total weight of the metal matrix).

Vorzugsweise beträgt der Anteil mindestens eines weiteren Elements ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Al, Co, Fe, Mg und Ni in der Metallmatrix mindestens 0,1 Gew.-% bis höchstens 10 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Metallmatrix). Dem Fachmann ist klar, dass eine Metallmatrix, die aus Zn besteht, oder aus Mn und Zn besteht, technisch bedingte Verunreinigungen aufweisen kann, insbesondere unvermeidbare Verunreinigungen.The proportion of at least one further element selected from the group consisting of Al, Co, Fe, Mg and Ni in the metal matrix is at least 0.1% by weight to at most 10% by weight (based on the total weight of the metal matrix). It is clear to the person skilled in the art that a metal matrix consisting of Zn, or consisting of Mn and Zn, can have technically caused impurities, in particular unavoidable impurities.

Vorzugsweise weist die Metallmatrix weitere Elemente auf, bevorzugt Schwefel, Blei, Kupfer, Molybdän, Titan und/oder Zirkonium. Sonstige Bestandteile der Metallmatrix können herstellungsbedingte Verunreinigungen sein, insbesondere unvermeidbare Verunreinigungen. Unvermeidbare Verunreinigungen treten vorzugsweise mit einem Anteil von höchstens 0,2 Gew.-% auf, bevorzugt höchstens 0,1 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Metallmatrix).The metal matrix preferably has further elements, preferably sulfur, lead, copper, molybdenum, titanium and / or zirconium. Other components of the metal matrix can be production-related impurities, in particular unavoidable impurities. Unavoidable impurities preferably occur in a proportion of at most 0.2% by weight, preferably at most 0.1% by weight (based on the total weight of the metal matrix).

Vorzugsweise weist die Beschichtung mindestens 75 Gew.-% der Metallmatrix auf, bevorzugt mindestens 80 Gew.-%, bevorzugt mindestens 85 Gew.-%, bevorzugt mindestens 90 Gew.-%, bevorzugt mindestens 95 Gew.-%, bevorzugt mindestens 97 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtung). The coating preferably has at least 75% by weight of the metal matrix, preferably at least 80% by weight, preferably at least 85% by weight, preferably at least 90% by weight, preferably at least 95% by weight, preferably at least 97% by weight .-% (based on the total weight of the coating).

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Nanocontainer einen Kern aus einer Hämatit-basierten Zusammensetzung aufweisen, bevorzugt mit mindestens einem Oxid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminiumoxid, Ceroxid, Chromoxid, Eisenoxid, Kobaltoxid, Magnesiumoxid, Manganoxid, Molybdänoxid, Nickeloxid, Siliziumoxid, Titanoxid, Yttriumoxid, Zinkoxid, Zinnoxid, und Zirkoniumoxid. Vorzugsweise weisen die Nanocontainer eine Hämatit-basierte Zusammensetzung mit einem Kern aus Zinkoxid, oder Manganoxid und Zinkoxid auf. Bei einer Hämatit-basierten Zusammensetzung handelt es sich um eine Zusammensetzung basierend auf Fe2O3.According to a development of the invention, it is provided that the nanocontainers have a core made of a hematite-based composition, preferably with at least one oxide selected from the group consisting of aluminum oxide, cerium oxide, chromium oxide, iron oxide, cobalt oxide, magnesium oxide, manganese oxide, molybdenum oxide, nickel oxide, Silicon oxide, titanium oxide, yttrium oxide, zinc oxide, tin oxide, and zirconium oxide. The nanocontainers preferably have a hematite-based composition with a core of zinc oxide, or manganese oxide and zinc oxide. A hematite-based composition is a composition based on Fe 2 O 3 .

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Nanocontainer Faser-förmig, Partikel-förmig und/oder Stab-förmig ausgebildet sind, und/oder die Nanocontainer homogen in der Metallmatrix verteilt sind.According to a development of the invention, it is provided that the nanocontainers are fiber-shaped, particle-shaped and / or rod-shaped, and / or the nanocontainers are homogeneously distributed in the metal matrix.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Nanocontainer eine Partikelgröße von 20 nm bis 200 nm aufweisen, bevorzugt von 50 nm bis 100 nm. Die Partikelgröße der Nanocontainer bezieht sich insbesondere auf die längste Ausdehnung der Nanocontainer. Vorzugsweise weisen die Nanocontainer eine Partikelgröße von 10 nm bis 200 nm auf, bevorzugt von 10 nm bis 100 nm, bevorzugt von 20 nm bis 100 nm, bevorzugt von 10 nm bis 50 nm, bevorzugt von 1 nm bis 50 nm, bevorzugt von 1 nm bis 20 nm, oder bevorzugt von 1 nm bis 10 nm.According to a development of the invention, it is provided that the nanocontainers have a particle size of 20 nm to 200 nm, preferably from 50 nm to 100 nm. The particle size of the nanocontainers relates in particular to the longest dimension of the nanocontainers. The nanocontainers preferably have a particle size of 10 nm to 200 nm, preferably from 10 nm to 100 nm, preferably from 20 nm to 100 nm, preferably from 10 nm to 50 nm, preferably from 1 nm to 50 nm, preferably from 1 nm to 20 nm, or preferably from 1 nm to 10 nm.

Vorzugsweise weist die Beschichtung höchstens 10 % der Nanocontainer auf, bevorzugt höchstens 8 Gew.-%, bevorzugt höchstens 6 Gew.-%, bevorzugt höchstens 4 Gew.-%, oder bevorzugt höchstens 2 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtung), oder bevorzugt mindestens 0,1 Gew.-% bis höchstens 20 Gew.-%, bevorzugt mindestens 0,1 Gew.-% bis höchstens 10 Gew.-%, bevorzugt mindestens 0,1 Gew.-% bis höchstens 5 Gew.-%, bevorzugt mindestens 0,1 Gew.-% bis höchstens 2 Gew.-%, bevorzugt mindestens 0,5 Gew.-% bis höchstens 20 Gew.-%, bevorzugt mindestens 0,5 Gew.-% bis höchstens 10 Gew.-%, bevorzugt mindestens 0,5 Gew.-% bis höchstens 5 Gew.-%, bevorzugt mindestens 1 Gew.-% bis höchstens 20 Gew.-%, bevorzugt mindestens 1 Gew.-% bis höchstens 10 Gew.-%, oder bevorzugt mindestens 1 Gew.-% bis höchstens 5 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtung).The coating preferably has at most 10% of the nanocontainers, preferably at most 8% by weight, preferably at most 6% by weight, preferably at most 4% by weight, or preferably at most 2% by weight (based on the total weight of the coating ), or preferably at least 0.1% by weight to at most 20% by weight, preferably at least 0.1% by weight to at most 10% by weight, preferably at least 0.1% by weight to at most 5% by weight %, preferably at least 0.1% by weight to at most 2% by weight, preferably at least 0.5% by weight to at most 20% by weight, preferably at least 0.5% by weight to at most 10 % By weight, preferably at least 0.5% by weight to at most 5% by weight, preferably at least 1% by weight to at most 20% by weight, preferably at least 1% by weight to at most 10% by weight %, or preferably at least 1% by weight to at most 5% by weight (based on the total weight of the coating).

Vorzugsweise weist die Beschichtung höchstens 20 Gew.-% der Nanocontainer und mindestens 80 Gew.-% der Metallmatrix auf. Vorzugsweise besteht die Beschichtung aus der Metallmatrix und den Nanocontainern.The coating preferably has at most 20% by weight of the nanocontainers and at least 80% by weight of the metal matrix. The coating preferably consists of the metal matrix and the nanocontainers.

Vorzugsweise weist die Beschichtung eine Schichtdicke von höchstens 200 µm auf, bevorzugt höchstens 100 µm, bevorzugt höchstens 80 µm, bevorzugt höchstens 60 µm, bevorzugt höchstens 50 µm, bevorzugt höchstens 40 µm, bevorzugt höchstens 30 µm, bevorzugt höchstens 25 µm, oder bevorzugt höchstens 20 µm, bevorzugt weist die Beschichtung eine Schichtdicke von 1 µm bis 100 µm auf, 1 µm bis 80 µm, 1 µm bis 50 µm, 1 µm bis 40 µm, 1 µm bis 30 µm, 1 µm bis 20 µm, 10 µm bis 100 µm, 5 µm bis 100 µm, µm 5 bis 80 µm, 10 µm bis 80 µm, 5 µm bis 50 µm, 10 µm bis 50 µm, 10 µm bis 30 µm, oder bevorzugt von 10 µm bis 20 µm.The coating preferably has a layer thickness of at most 200 μm, preferably at most 100 μm, preferably at most 80 μm, preferably at most 60 μm, preferably at most 50 μm, preferably at most 40 μm, preferably at most 30 μm, preferably at most 25 μm, or preferably at most 20 µm, preferably the coating has a layer thickness of 1 µm to 100 µm, 1 µm to 80 µm, 1 µm to 50 µm, 1 µm to 40 µm, 1 µm to 30 µm, 1 µm to 20 µm, 10 µm to 100 µm, 5 µm to 100 µm, 5 to 80 µm, 10 µm to 80 µm, 5 µm to 50 µm, 10 µm to 50 µm, 10 µm to 30 µm, or preferably from 10 µm to 20 µm.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Nanocontainer mindestens eine Schutzschicht aufweisen, wobei die mindestens eine Schutzschicht auf der mindestens einen Schicht aus dem mindestens einen Polymer angeordnet ist. According to a development of the invention, it is provided that the nanocontainers have at least one protective layer, the at least one protective layer being arranged on the at least one layer composed of the at least one polymer.

Vorzugsweise umschließt die mindestens eine Schutzschicht die mindestens eine Schicht aus dem mindestens einen Polymer vollständig.The at least one protective layer preferably completely encloses the at least one layer composed of the at least one polymer.

Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Karosserieteil mit einer Nanocontainer-enthaltenden Beschichtung bereitgestellt wird, insbesondere nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele. Dabei ergeben sich für das beschichtete Karosserieteil insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Nanocontainer-enthaltenden Beschichtung erläutert wurden.The object is also achieved by providing a body part with a coating containing nanocontainers, in particular according to one of the exemplary embodiments described above. The advantages of the coated body part are those which have already been explained in connection with the coating containing the nanocontainer.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Karosserieteil aus Stahl gebildet ist, und/oder die Beschichtung eine Schichtdicke von 5 µm bis 100 µm aufweist.According to a development of the invention, it is provided that the body part is made of steel and / or the coating has a layer thickness of 5 μm to 100 μm.

Vorzugsweise ist der Stahl ein hochfester Stahl ohne Zwischengitteratome (HSIF), ein hochfester niedriglegierter Stahl (HSLA), ein Dualphasenstahl (DP), ein Komplexphasenstahl (CP), ein verformungsinduzierter Verfestigungs-Stahl (RIP), ein Bake-Hardening-Stahl oder eine ähnliche Stahlsorte. Vorzugsweise ist das Karosserieteil für die Warmumformung aus ultrahochfestem Stahl, bevorzugt 6Mn3, 6Mn6, 22MnB5, 27MnCrB5, oder 37MnB4, oder martensitischem Stahl ausgebildet.The steel is preferably a high-strength steel without interstitial atoms (HSIF), a high-strength low-alloy steel (HSLA), a dual-phase steel (DP), a complex-phase steel (CP), a strain-induced hardening steel (RIP), a bake hardening steel or one similar steel grade. The body part for hot forming is preferably made of ultra-high-strength steel, preferably 6Mn3, 6Mn6, 22MnB5, 27MnCrB5, or 37MnB4, or martensitic steel.

Vorzugsweise ist die Beschichtung zumindest bereichsweise auf dem Karosserieteil ausgebildet, insbesondere auf einer Seite des Karosserieteils ausgebildet. Vorzugsweise ist die Beschichtung auf dem gesamten Karosserieteil ausgebildet.The coating is preferably at least in regions on the body part formed, in particular on one side of the body part. The coating is preferably formed on the entire body part.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung eines Karosserieteils mit einer Nanocontainer-enthaltenden Beschichtung in einem Ausführungsbeispiel.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. The single figure shows a schematic representation of a body part with a nanocontainer-containing coating in one embodiment.

Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Karosserieteils 3 mit einer Nanocontainer 7-enthaltenden Beschichtung 1 in einem Ausführungsbeispiel. Das Karosserieteil 3 gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist dabei die Nanocontainer 7-enthaltende Beschichtung 1 auf. Die Beschichtung 1 weist eine Metallmatrix 5 auf, wobei die Metallmatrix 5 mindestens ein Element aufweist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus AI, Co, Fe, Mg, Mn, Ni und Zn. Die Beschichtung 1 weist zusätzlich Nanocontainer 7 auf. Die Nanocontainer 7 sind mit mindestens einer Schicht aus mindestens einem Polymer beschichtet, wobei das mindestens eine Polymer mit mindestens einem Korrosionsinhibitor imprägniert ist. Der Anteil der Nanocontainer 7 in der Beschichtung 1 beträgt höchstens 20 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtung), und der Anteil der Metallmatrix 5 in der Beschichtung 1 beträgt mindestens 70 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtung). Die Nanocontainer 7 sind in die Metallmatrix 5 eingebettet.The single figure shows a schematic representation of a body part 3rd with a coating containing nanocontainers 7 1 in one embodiment. The body part 3rd According to the exemplary embodiment shown here, the coating containing nanocontainers 7 has 1 on. The coating 1 exhibits a metal matrix 5 on, the metal matrix 5 has at least one element selected from the group consisting of Al, Co, Fe, Mg, Mn, Ni and Zn. The coating 1 also shows nanocontainers 7 on. The nanocontainers 7 are coated with at least one layer of at least one polymer, the at least one polymer being impregnated with at least one corrosion inhibitor. The share of nanocontainers 7 in the coating 1 is at most 20% by weight (based on the total weight of the coating), and the proportion of the metal matrix 5 in the coating 1 is at least 70% by weight (based on the total weight of the coating). The nanocontainers 7 are in the metal matrix 5 embedded.

Die Beschichtung 1 kann insbesondere durch Abscheiden einer Legierung auf das Karosserieteil 3 erhalten werden, beispielsweise durch ein Schmelztauchverfahren, ein elektrolytisches Verfahren, ein PVD-Verfahren (Physical Vapor Deposition), ein CVD-Verfahren (Chemical Vapor Deposition), ein IVD-Verfahren (Ion Vapor Deposition), und/oder ein Slurry-Verfahren. Die Beschichtung 1 kann insbesondere aus einer wässrigen Elektrolytlösung abgeschieden werden, beispielsweise einer Sulfat- und/oder Chlorid-Lösung. Die Nanocontainer 7 können durch ein Layer-by-Layer-Verfahren hergestellt werden.The coating 1 can in particular by depositing an alloy on the body part 3rd are obtained, for example by a hot-dip process, an electrolytic process, a PVD process (Physical Vapor Deposition), a CVD process (Chemical Vapor Deposition), an IVD process (Ion Vapor Deposition), and / or a slurry process. The coating 1 can in particular be deposited from an aqueous electrolyte solution, for example a sulfate and / or chloride solution. The nanocontainers 7 can be produced by a layer-by-layer process.

Insgesamt zeigt sich, dass die Beschichtung 1 für das Karosserieteil 3 einen verbesserten Korrosionsschutz im Vergleich von bekannten Beschichtungen aufweist, insbesondere Beschichtungen aus reinem Zink. Durch die Beschichtung 1 wird insbesondere die lokale Korrosion verringert. Vorteilhafterweise wird die Korrosion des Karosserieteils 3 durch die Bildung von stabilen Korrosionsprodukten verringert, wodurch das Passivierungsverhalten der Beschichtung 1 verbessert werden kann. Vorteilhafterweise ermöglicht die Beschichtung 1 eine verbesserte Kaltumformung und/oder Warmumformung eines damit beschichteten Karosserieteils 3, insbesondere durch eine Verringerung von Makro- und Mikrorissen. Vorteilhafterweise zeigt die Beschichtung 1 eine verbesserte Temperaturbeständigkeit. Vorteilhafterweise zeigt die Beschichtung 1 verringerte Verschleißeigenschaften.Overall, it shows that the coating 1 for the body part 3rd has improved corrosion protection compared to known coatings, in particular coatings made of pure zinc. Through the coating 1 local corrosion is reduced in particular. The corrosion of the body part is advantageous 3rd reduced by the formation of stable corrosion products, which reduces the passivation behavior of the coating 1 can be improved. The coating advantageously enables 1 an improved cold forming and / or hot forming of a body part coated with it 3rd , especially by reducing macro and micro cracks. The coating advantageously shows 1 an improved temperature resistance. The coating advantageously shows 1 reduced wear properties.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das mindestens eine Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyacrylsäure (PAA), Polydiallyldimethylammoniumchlorid (PDAD), Polyethylenoxid (PEO), Polypropylenoxid (PPO), und Polystyrol (PS).In one embodiment of the invention, the at least one polymer is selected from the group consisting of polyacrylic acid (PAA), polydiallyldimethylammonium chloride (PDAD), polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), and polystyrene (PS).

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Korrosionsinhibitor Benzotriazol und/oder mindestens ein Nitrit, bevorzugt Natriumnitrit oder Calciumnitrit.In a further embodiment of the invention, the corrosion inhibitor is benzotriazole and / or at least one nitrite, preferably sodium nitrite or calcium nitrite.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht die Metallmatrix 5 aus Zn, oder aus Mn und Zn, wobei der Anteil an Mn in der Metallmatrix 5 höchstens 40 Gew.-% beträgt, bevorzugt 10 bis 25 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtung).In a further embodiment of the invention, the metal matrix is made 5 from Zn, or from Mn and Zn, where the proportion of Mn in the metal matrix 5 is at most 40% by weight, preferably 10 to 25% by weight (based on the total weight of the coating).

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen die Nanocontainer 7 einen Kern aus einer Hämatit-basierten Zusammensetzung auf, bevorzugt mit mindestens einem Oxid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminiumoxid, Ceroxid, Chromoxid, Eisenoxid, Kobaltoxid, Magnesiumoxid, Manganoxid, Molybdänoxid, Nickeloxid, Siliziumoxid, Titanoxid, Yttriumoxid, Zinkoxid, Zinnoxid, und Zirkoniumoxid.In a further embodiment of the invention, the nanocontainers 7 a core of a hematite-based composition, preferably with at least one oxide selected from the group consisting of aluminum oxide, cerium oxide, chromium oxide, iron oxide, cobalt oxide, magnesium oxide, manganese oxide, molybdenum oxide, nickel oxide, silicon oxide, titanium oxide, yttrium oxide, zinc oxide, tin oxide, and Zirconium oxide.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Nanocontainer 7 Faser-förmig, Partikel-förmig und/oder Stab-förmig ausgebildet, und/oder sind die Nanocontainer 7 homogen in der Metallmatrix 5 verteilt.In a further embodiment of the invention, the nanocontainers are 7 Fiber-shaped, particle-shaped and / or rod-shaped, and / or are the nanocontainers 7 homogeneous in the metal matrix 5 distributed.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen die Nanocontainer 7 eine Partikelgröße von 20 nm bis 200 nm auf, bevorzugt von 50 nm bis 100 nm. Die Partikelgröße der Nanocontainer bezieht sich dabei insbesondere auf die längste Ausdehnung der Nanocontainer.In a further embodiment of the invention, the nanocontainers 7 a particle size of 20 nm to 200 nm, preferably from 50 nm to 100 nm. The particle size of the nanocontainers relates in particular to the longest dimension of the nanocontainers.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen die Nanocontainer 7 mindestens eine Schutzschicht auf, wobei die mindestens eine Schutzschicht auf der mindestens einen Schicht aus dem mindestens einen Polymer angeordnet ist.In a further embodiment of the invention, the nanocontainers 7 at least one protective layer, the at least one protective layer being arranged on the at least one layer composed of the at least one polymer.

Die Beschichtung 1 ist insbesondere auf das Karosserieteil 3 aufgetragen. In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Karosserieteil 3 aus Stahl ausgebildet. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Beschichtung 1 eine Schichtdicke von 5 µm bis 100 µm auf.The coating 1 is particularly on the body part 3rd applied. In one embodiment of the invention, the body part 3rd made of steel. In a further embodiment of the invention, the coating has 1 a layer thickness of 5 µm to 100 µm.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102015113677 A1 [0006]DE 102015113677 A1 [0006]

Claims (10)

Nanocontainer (7)-enthaltende Beschichtung (1) für ein Karosserieteil (3), wobei die Beschichtung eine Metallmatrix (5) aufweist, wobei die Metallmatrix (5) mindestens ein Element aufweist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus AI, Co, Fe, Mg, Mn, Ni und Zn, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung Nanocontainer (7) aufweist, wobei die Nanocontainer (7) mit mindestens einer Schicht aus mindestens einem Polymer beschichtet sind, wobei das mindestens eine Polymer mit mindestens einem Korrosionsinhibitor imprägniert ist, wobei der Anteil der Nanocontainer (7) in der Beschichtung (1) höchstens 20 Gew.-% beträgt, wobei der Anteil der Metallmatrix (5) in der Beschichtung (1) mindestens 70 Gew.-% beträgt, und wobei die Nanocontainer (7) in die Metallmatrix (5) eingebettet sind.Nanocontainer (7) -containing coating (1) for a body part (3), the coating having a metal matrix (5), the metal matrix (5) having at least one element selected from the group consisting of Al, Co, Fe, Mg , Mn, Ni and Zn, characterized in that the coating has nanocontainers (7), the nanocontainers (7) being coated with at least one layer of at least one polymer, the at least one polymer being impregnated with at least one corrosion inhibitor, the The proportion of the nanocontainers (7) in the coating (1) is at most 20% by weight, the proportion of the metal matrix (5) in the coating (1) being at least 70% by weight, and the nanocontainers (7) in the metal matrix (5) are embedded. Beschichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Polymer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyacrylsäure (PAA), Polydiallyldimethylammoniumchlorid (PDAD), Polyethylenoxid (PEO), Polypropylenoxid (PPO), und Polystyrol (PS).Coating (1) after Claim 1 , characterized in that the at least one polymer is selected from the group consisting of polyacrylic acid (PAA), polydiallyldimethylammonium chloride (PDAD), polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), and polystyrene (PS). Beschichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrossionsinhibitor Benzotriazol und/oder mindestens ein Nitrit ist, bevorzugt Natriumnitrit oder Calciumnitrit.Coating (1) after Claim 1 or 2nd , characterized in that the corrosion inhibitor is benzotriazole and / or at least one nitrite, preferably sodium nitrite or calcium nitrite. Beschichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallmatrix (5) aus Zn besteht, oder aus Mn und Zn besteht, wobei der Anteil an Mn in der Metallmatrix (5) höchstens 40 Gew.-% beträgt, bevorzugt 10 bis 25 Gew.-%.Coating (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the metal matrix (5) consists of Zn, or consists of Mn and Zn, the proportion of Mn in the metal matrix (5) being at most 40% by weight, preferably 10 to 25% by weight. Beschichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanocontainer (7) einen Kern aus einer Hämatit-basierten Zusammensetzung aufweisen, bevorzugt mit mindestens einem Oxid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminiumoxid, Ceroxid, Chromoxid, Eisenoxid, Kobaltoxid, Magnesiumoxid, Manganoxid, Molybdänoxid, Nickeloxid, Siliziumoxid, Titanoxid, Yttriumoxid, Zinkoxid, Zinnoxid, und Zirkoniumoxid.Coating (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the nanocontainers (7) have a core made of a hematite-based composition, preferably with at least one oxide selected from the group consisting of aluminum oxide, cerium oxide, chromium oxide, iron oxide, cobalt oxide, Magnesium oxide, manganese oxide, molybdenum oxide, nickel oxide, silicon oxide, titanium oxide, yttrium oxide, zinc oxide, tin oxide, and zirconium oxide. Beschichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanocontainer (7) Faser-förmig, Partikel-förmig und/oder Stab-förmig ausgebildet sind, und/oder die Nanocontainer (7) homogen in der Metallmatrix (5) verteilt sind.Coating (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the nanocontainers (7) are fiber-shaped, particle-shaped and / or rod-shaped, and / or the nanocontainers (7) are homogeneous in the metal matrix (5) are distributed. Beschichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanocontainer (7) eine Partikelgröße von 20 nm bis 200 nm aufweisen, bevorzugt von 50 nm bis 100 nm.Coating (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the nanocontainers (7) have a particle size of 20 nm to 200 nm, preferably from 50 nm to 100 nm. Beschichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanocontainer (7) mindestens eine Schutzschicht aufweisen, wobei die mindestens eine Schutzschicht auf der mindestens einen Schicht aus dem mindestens einen Polymer angeordnet ist.Coating (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the nanocontainers (7) have at least one protective layer, the at least one protective layer being arranged on the at least one layer composed of the at least one polymer. Karosserieteil (3) mit einer Beschichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.Body part (3) with a coating (1) according to one of the Claims 1 to 8th . Karosserieteil (3) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Karosserieteil (3) aus Stahl gebildet ist, und/oder die Beschichtung (1) eine Schichtdicke von 5 µm bis 100 µm aufweist.Body part (3) after Claim 9 , characterized in that the body part (3) is made of steel and / or the coating (1) has a layer thickness of 5 µm to 100 µm.
DE102018009263.2A 2018-11-26 2018-11-26 Nanocontainer-containing coating for a body part, and body part with such a coating Withdrawn DE102018009263A1 (en)

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