DE102018212904A1 - Verfahren zur Herstellung einer Oberflächenbeschichtung, insbesondere für Kolbenstange eines Kolbenzylinder-Aggregats - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Kolbenstange mit einer metallischen Korrosionsschutzschicht auf einen metallischen Grundwerkstoff, wobei die Kolbenstange im Bereich der zu beschichtenden Fläche mit einem definierten Untermaß hergestellt wird, wobei die Korrosionsschutzschicht von einer Aluminium-Titan-Verbindung gebildet wird, die auf den Grundwerkstoff aufgetragen wird und anschließend in einem Aushärtungsprozess eine Verbindung mit dem Grundwerkstoff eingeht.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Kolbenstange gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
  • Die Kolbenstange z. B. eines Schwingungsdämpfers oder auch einer Gasfeder als Teil eines Kolbenzylinder-Aggregats ist über die Lebensdauer aggressiven Umwelteinflüssen, wie z. B. Salznebel, ausgesetzt. Eine Kolbenstange mit Rostbefall würde zu einer Undichtigkeit führen, da Oberflächenteile der Kolbenstange abplatzen und damit eine Dichtfläche beschädigt wäre oder über die beschädigte Dichtfläche würde auch eine Kolbenstangendichtung in Mitleidenschaft gezogen und deshalb wäre das Kolbenzylinder-Aggregat nicht mehr vollwertig gebrauchsfähig.
  • Um den hohen Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit und einem niedrigen Reibungsbeiwert gerecht zu werden, setzt man Kolbenstangen mit einer Chromschutzschicht ein. Leider fallen bei der Verchromung von Kolbenstange umweltbelastende Abfallstoffe an, die aufwändig entsorgt und aufgearbeitet werden müssen.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren für eine Korrosionsschutzschicht zu finden, bei der das geschilderte Umweltproblem minimiert ist.
  • Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Korrosionsschutzschicht von einer Aluminium-Titan-Verbindung gebildet wird, die auf den Grundwerkstoff aufgetragen wird und anschließend in einem Aushärtungsprozess eine Verbindung mit dem Grundwerkstoff eingeht.
  • Die Aluminium-Titan-Verbindung ist sehr verschleißfest und trotzdem ohne problematische Randbedingungen verarbeitbar. Darüber hinaus ist das Design ansprechend und funktional ähnlich gut wie eine Chrom-Oberfläche.
  • Zur Verbesserung der Verbindung zwischen dem Grundwerkstoff und der Beschichtung wird der Grundwerkstoff im Bereich der zu beschichtenden Oberfläche mittels mechanischer Bestrahlung aufgeraut.
  • Der Werkstoff für die Korrosionsschutzschicht lässt sich vergleichsweise gut handhaben, da das Material eine Pulverform aufweist und mittels einer gerichteten Flamme auf die zu beschichtenden Oberfläche aufgetragen wird.
  • Die Haltbarkeit der Korrosionsschutzschicht lässt sich steigern, wenn das Material in mehreren Schichten aufgetragen wird.
  • Im Hinblick auf eine gewünschte Endqualität der zu beschichtenden Fläche weist die Korrosionsschutzschicht eine Schichtstärke auf, die einen Nachbearbeitungszuschlag enthält.
  • Vielfach soll bei einem zu beschichtenden Bauteil ein bestimmter Bereich unbeschichtet bleiben, beispielsweise ein Kolbenzapfen mit einem Gewinde für den Kolben bei einer Kolbenstange für einen Schwingungsdämpfer. Deshalb werden die Oberflächenbereiche, die nicht beschichtet werden sollen, mit einer Abdeckung überzogen.
  • Im Hinblick auf eine bestimmte Oberflächenrauigkeit wird die beschichtete Oberfläche im Nachgang geschliffen.
  • Des Weiteren hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die beschichtete Oberfläche nachträglich erhitzt wird. Durch dieses Tempern werden die einzelnen Partikel der Beschichtung besser miteinander verbunden, so dass eine glattere Oberfläche entsteht.
  • Optional kann auf die beschichtete Oberfläche eine Versiegelung aufgetragen werden, um z. B. eine noch feinere Oberfläche zu erzielen.
  • Es besteht auch bei einer versiegelten Oberfläche die Möglichkeit, dass diese poliert wird.
  • Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
  • Die einzige Figur zeigt eine Kolbenstange 1 eines an sich bekannten Schwingungsdämpfers, wie er z. B. als Achsdämpfer, als Fahrzeugkabinendämpfer oder in vielen anderen Bereichen eingesetzt wird.
  • Die Kolbenstange 1 umfasst einen Stangenkörper mit mindestens einem endseitigen Zapfen 5, der z. B. für einen Dämpfkolben verwendet wird. In einem ersten Verfahrensschritt wird die Kolbenstange 1 aus einem metallischen Grundwerkstoff gefertigt, wobei die Kolbenstange 1 im Bereich von mindestens einer zu beschichtenden Oberfläche 7 mit einem definierten Durchmesser-Untermaß hergestellt wird.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt wird eine Korrosionsschutzschicht 9 in Form einer Aluminium-Titan-Verbindung auf den Grundwerkstoff aufgetragen wird und anschließend in einem Aushärtungsprozess eine Verbindung mit dem Grundwerkstoff eingeht. Optional kann diesem Verfahrensschritt vorgeschaltet sein, dass der Grundwerkstoff im Bereich der zu beschichtenden Oberfläche 7 mittels mechanischer Bestrahlung aufgeraut wird. Dazu kann man Sand, Stahl- oder auch Glaskugeln einsetzten.
  • Das aufzutragende Material 11 der Korrosionsschutzschicht 9 weist eine Pulverform auf, die mittels einer gerichteten Flamme 13 auf die zu beschichtenden Oberfläche 7 aufgetragen wird. Die Flamme schmilzt den aufzutragenden Werkstoff 11 an und die Flamme spritzt den Werkstoff mit einer mehr oder weniger großen Geschwindigkeit auf die zu beschichtende Oberfläche 7. Die kinetische Energie des angeschmolzenen Pulvers und die Rauigkeit der zu beschichtenden Oberfläche 7 sorgen für eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Metallpulver und der Oberfläche 7 der Kolbenstange 1. Über die Einstellung der Flamme 13 können die Temperatur des Korrosionsschutzwerkstoffs und die Auftreffgeschwindigkeit bestimmt werden.
  • Zusätzlich kann man das angeschmolzene Pulvermaterial 11 in mehreren Schichten aufgetragen.
  • Vielfach weist die Korrosionsschutzschicht 9 eine Schichtstärke aufweist, die einen Nachbearbeitungszuschlag 15 enthält, da die Grundrauigkeit der beschichteten Oberfläche für einige Anwendung nicht ausreichend ist.
  • Dabei werden die Oberflächenbereiche, die nicht beschichtet werden sollen, z. B. der endseitige Zapfen mit einer Abdeckung 17 überzogen, die natürlich temperaturbeständig ist.
  • Bei erhöhten Anforderungen an die Oberflächenqualität wird die beschichtete Oberfläche 19 geschliffen. Um den Schleifaufwand zu optimieren kann die beschichtete Oberfläche 19 auch nachträglich erhitzt werden. Dadurch verbinden sie die Metallmoleküle besser, was sich durch eine verbesserte Oberflächenqualität bemerkbar macht. Außerdem verliert die Oberfläche dadurch etwas an Sprödigkeit und gewinnt an Dichtheit. Selbst sehr aggressive Medien können dann nicht mehr bis zum Grundwerkstoff vordringen.
  • Auf die beschichtete Oberfläche kann zusätzlich eine Versiegelung 21 aufgetragen werden. Als Versiegelung kann z. B. SI02 verwendet werden, das z. B. bei ca. 140 °C aufgetragen wird. Die Versiegelung verschließt feinste Poren und verleiht der Kolbenstange einen besonderen Glanz. Auch diese versiegelte Oberfläche 23 kann in einem weiteren Arbeitsschritt poliert werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kolbenstange
    3
    Stangenkörper
    5
    Zapfen
    7
    zu beschichtende Fläche
    9
    Korrosionsschutzschicht (Al-Ti)
    11
    aufzutragende Material
    13
    Flamme
    15
    Nachbearbeitungszuschlag
    17
    Abdeckung
    19
    beschichtete Oberfläche
    21
    Versiegelung
    23
    versiegelte Oberfläche

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Kolbenstange (1) mit einer metallischen Korrosionsschutzschicht (9) auf einen metallischen Grundwerkstoff (7), wobei die Kolbenstange (1) im Bereich der zu beschichtenden Oberfläche (7) mit einem definierten Untermaß hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrosionsschutzschicht (9) von einer Aluminium-Titan-Verbindung gebildet wird, die auf den Grundwerkstoff (7) aufgetragen wird und anschließend in einem Aushärtungsprozess eine Verbindung mit dem Grundwerkstoff (7) eingeht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundwerkstoff (7) im Bereich der zu beschichtenden Oberfläche mittels mechanischer Bestrahlung aufgeraut wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Korrosionsschutzschicht (9) eine Pulverform aufweist, die mittels einer gerichteten Flamme (13) auf die zu beschichtenden Oberfläche (7) aufgetragen wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Material (9) in mehreren Schichten aufgetragen wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrosionsschutzschicht (9) eine Schichtstärke aufweist, die einen Nachbearbeitungszuschlag (15) enthält.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbereiche, die nicht beschichtet werden sollen, mit einer Abdeckung (17) überzogen werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beschichtete Oberfläche (19) geschliffen wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beschichtete Oberfläche (19) nachträglich erhitzt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf die beschichtete Oberfläche (19) eine Versiegelung aufgetragen wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die versiegelte Oberfläche poliert wird.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4413306C1 (de) * 1994-04-16 1995-10-19 Daimler Benz Aerospace Ag Verfahren zur Verstärkung eines Bauteils und Anwendung des Verfahrens
DE69934739T2 (de) * 1998-06-08 2007-10-11 Delphi Technologies, Inc., Troy Sprühbeschichtungen für Aufhängungsdämpferstangen

Patent Citations (2)

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