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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Vorbehandlungsverfahren zum Vorbehandeln von Bauteilen, insbesondere vor einem Beschichtungsverfahren. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Beschichtungsverfahren zum Beschichten von Bauteilen.
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Bekannt ist die Verwendung von Bauteilen, wie beispielsweise Zündkerzen-Gehäusen, welche aus zwei oder mehr unterschiedlichen Werkstoffen bestehen. Häufig ist eine Beschichtung solcher Bauteile notwendig aufgrund der Gefahr eines starken korrosiven Angriffs im Anwendungsbereich der Bauteile, beispielsweise in der stark korrosiven Umgebung in einem Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine. Aufgrund der unterschiedlichen Werkstoffe ergeben sich jedoch häufig Einschränkungen bei einer Beschichtung des Bauteils, insbesondere bei einer Vorbehandlung vor dem eigentlichen Beschichten. So sind die zur Vorbehandlung verwendeten Medien in der Regel speziell auf einen der Werkstoffe angepasst und nicht für Mehrwerkstoff-Bauteile geeignet.
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Offenbarung der Erfindung
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Das Vorbehandlungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bietet demgegenüber den Vorteil einer für Bauteile aus zwei oder mehr Werkstoffen optimierten Vorbehandlung. Als ein solches Bauteil wird dabei ein einstückiges Bauteil angesehen, welches zumindest zwei Teilbereiche aus jeweils einem unterschiedlichen Werkstoff aufweist. Dabei wird jeder der Werkstoffe des Bauteils sowohl ausreichend aktiviert, insbesondere im Hinblick auf ein nachfolgendes Beschichtungsverfahren, und gleichzeitig nicht zu stark angegriffen, um eine Beschädigung zu vermeiden. Somit kann eine gesamte Oberfläche des Bauteils mit besonders hoher Qualität erzeugt werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass das Vorbehandlungsverfahren die folgenden Schritte umfasst:
- - alkalisches Entfetten,
- - chemisches Beizen in einem ersten Beizmedium,
- - anodisches Beizen in einem zweiten Beizmedium, und
- - kathodisches Entfetten.
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Durch das Vorbehandlungsverfahren können optimale Ergebnisse hinsichtlich einer qualitativ hochwertigen und reproduzierbaren Vorbehandlung erzielt werden. In anderen Worten kann dadurch ein Ausschuss bei der Herstellung der Bauteile unter der Voraussetzung einer bestimmten Qualitätsstufe der Oberfläche der Bauteile besonders gering gehalten werden. Insbesondere ermöglicht die Vorbehandlung eine anschließende Beschichtung von Materialien, z.B. chromhaltigen Nickelstahl, welche sonst nicht beschichtet werden können.
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Bevorzugterweise erfolgen die Schritte dabei nacheinander in der oben beschriebenen Reihenfolge. Alternativ wäre auch ein Vertauschen der beiden letztgenannten Schritte, also ein Durchführen des kathodischen Entfettens vor dem anodischen Beizen möglich.
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Besonders günstig ist es, wenn die Schritte unmittelbar nacheinander, das heißt ohne weitere mögliche Bearbeitungsschritte als Zwischenschritte, erfolgen. Dabei ist anzumerken, dass vorteilhafterweise ein Spülen, welches jedoch nicht als separater Bearbeitungsschritt anzusehen ist, vorteilhafterweise nach jedem der Verfahrensschritte erfolgen kann. In anderen Worten wird das Bauteil bevorzugt jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten, welche die Oberfläche des Bauteils beeinflussen, gespült.
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Bevorzugt wird für das alkalische Entfetten eine stark alkalische Lösung mit einem pH-Wert größer oder gleich 12 verwendet. Vorteilhafterweise ist das erste Beizmedium ein stark saures Medium, insbesondere mit einem pH-Wert kleiner oder gleich 1. Geeignet ist dafür insbesondere eine starke Säure, wie Salzsäure. Alternativ kann beispielsweise Schwefelsäure oder Flusssäure verwendet werden.
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Das erfindungsgemäße Vorbehandlungsverfahren ermöglicht eine optimal auf Bauteile aus mehreren Komponenten abgestimmte Vorbehandlung. Dabei können nicht nur die einzelnen Teilelemente, aus welchen das Bauteil zusammengesetzt sein kann, sondern insbesondere auch vorhandene Schweißnähte, welche die Teilelemente miteinander verbinden, optimal vorbehandelt werden. Dabei werden alle der Oberflächen der Teilbereiche oder der Schweißnähte im Hinblick auf Beschichtbarkeit oder Oberflächenqualität verbessert. Das Vorbehandlungsverfahren bietet somit eine besonders aktive Vorbehandlung mit welcher auf den Oberflächen vorhandene, oder beispielsweise durch das Schweißen entstandene Oxidschichten besonders gut entfernt werden können, um eine einwandfreie Oberfläche des Bauteils zu erhalten. Zudem ist eine Vorbehandlung mit gleichbleibender Qualität möglich. Bei der Vorbehandlung von Bauteilen in hohen Stückzahlen kann somit ein Ausschuss, beispielsweise nicht ausreichend oder zu stark vorbehandelte/aktivierte Bauteile, besonders gering gehalten werden.
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Weiterhin ist es besonders günstig, wenn im Anschluss an das kathodische Entfetten kein anodisches Entfetten erfolgt. Das heißt, Im Anschluss an das kathodische Entfetten, bei welchem das Bauteil durch Anlegen einer Spannung als Kathode geschalten ist, erfolgt kein anodisches Entfetten, bei welchem das Bauteil durch Anlegen einer entgegengesetzten Spannung als Anode geschalten ist. Dadurch wird vermieden, dass die Oberfläche des Bauteils mit erhöhten Mengen an Sauerstoff in Kontakt kommt, welcher üblicherweise beim anodischen Entfetten entsteht. Durch den Sauerstoff könnte andernfalls die Oberfläche des Bauteils oxidieren, also eine Oxid-Schicht darauf gebildet werden, was nachteilig für mögliche nachfolgende Verfahren, wie einem Beschichtungsverfahren, wäre.
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Das Vorbehandlungsverfahren ist besonders geeignet, um Bauteile, welche aus einer Kombination aus zumindest zwei verschiedenen Stählen gebildet sind, vorzubehandeln, um insbesondere anschließend eine qualitativ besonders hochwertige Beschichtung zu Erzeugen. Vor allem Edelstähle oder rostfreie Stähle sind in der Regel nur schwer mit einem haftfesten Überzug zu überziehen, insbesondere wenn das Vorbehandlungsverfahren gleichzeitig für „normalen“ Stahl geeignet sein soll. Das vorliegende Vorbehandlungsverfahren ist jedoch für verschiedenste Stahlsorten geeignet und ermöglicht eine optimale Vorbereitung des Bauteils auf nachfolgende Herstellungs- oder Bearbeitungsverfahren.
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Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
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Bevorzugt ist das zweite Beizmedium ein Medium, welches in einem leicht sauren bis neutralen Bereich vorliegt. Als Medium im leicht sauren bis neutralen Bereich wird dabei eine Lösung mit einem pH-Wert von 4 bis 8 angesehen. Besonders bevorzugt weist das zweite Beizmedium einen pH-Wert größer oder gleich 5 und kleiner oder gleich 6,5 auf. Vorzugsweise umfasst das zweite Medium ein Salz der Salpetersäure, um eine ausreichend aktive aber nicht zu aggressive Vorbehandlung zu ermöglichen. Alternativ wäre auch eine Verwendung von Salzen der Schwefelsäure im zweiten Beizmedium möglich. Weiterhin ist es günstig, wenn dem zweiten Beizmedium ein Komplexbildner zugegeben ist. Dadurch ist eine besonders gut angepasste Vorbehandlung möglich, welche eine wirkungsvolle Entfernung von Oxidschichten des Bauteils ermöglicht und gleichzeitig sicherstellt, dass die verschiedenen Werkstoffe des Bauteils nicht zu stark angegriffen werden.
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Besonders bevorzugt erfolgt das anodische Beizen unter einer Spannung von mindestens 2V und maximal 10V. Besonders vorteilhaft ist dabei eine Spannung im Bereich von 2V bis 6V, insbesondere von 4V. Dadurch kann eine besonders gezielte Behandlung der Oberfläche des Bauteils ermöglicht werden. Vor allem ist durch Anpassung der Spannung eine einfache und effektive Anpassung des Vorbehandlungsverfahrens an unterschiedliche Werkstoffe und Werkstoffkombinationen des Bauteils möglich, wobei eine Abtragung von Material an der Oberfläche des Bauteils besonders gezielt beeinflusst werden kann.
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Vorzugsweise erfolgt das kathodische Entfetten in einer alkalischen Lösung. Besonders günstig ist es, wenn die alkalische Lösung eine stark alkalische wässrige Lösung aus Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid ist. Als stark alkalische wässrige Lösung wird dabei eine Lösung mit einem pH-Wert größer oder gleich 12 angesehen. Zur Optimierung des kathodischen Entfettens kann vorzugsweise auch eine Zugabe eines Tensids erfolgen. Besonders günstig ist es außerdem, wenn für das kathodische Entfetten eine Spannung mindestens 3V und maximal 15V, insbesondere von 5V bis 10V, an das Bauteil angelegt wird. Somit ist weiterhin eine im Hinblick auf eine ausreichende Aktivierung ohne zu starken Angriff der Oberfläche des Bauteils optimale Anpassung der Vorbehandlung an verschiedene Werkstoffkombinationen möglich.
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Weiter bevorzugt umfasst das Vorbehandlungsverfahren ferner den Schritt: - Dekapieren des Bauteils.
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Das Dekapieren erfolgt im Anschluss an das kathodische Entfetten. Durch das Dekapieren wird insbesondere eine an dem Bauteil anhaftende alkalische Lösung aus dem Schritt des kathodischen Entfettens entfernt. Vorzugsweise wird dabei für das Dekapieren eine schwach saure Lösung verwendet, um die alkalische Lösung zu neutralisieren. Somit kann das Bauteil besonders gut auf eine mögliche nachfolgende Beschichtung vorbereitet werden.
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Besonders bevorzugt ist das Bauteil ein Zündkerzen-Gehäuse einer Zündkerze. Das Zündkerzen-Gehäuse umfasst einen Gehäuse-Grundkörper und eine Masseelektrode. Der Gehäuse-Grundkörper und die Masseelektrode sind dabei aus den unterschiedlichen Materialien gebildet. Somit sind der Gehäuse-Grundkörper und die Masseelektrode besonders gut an die jeweils jeweiligen Anforderungen angepasst und ermöglichen zudem eine kostengünstige Herstellung der Zündkerze. Vorzugsweise umfasst das Zündkerzen-Gehäuse weiterhin ein Außengewinde, um ein Einschrauben der Zündkerze in ein entsprechendes Innengewinde zu ermöglichen. Ferner weist das Zündkerzen-Gehäuse vorteilhafterweise einen Sechskantabschnitt oder einen Polygonabschnitt auf, um eine Handhabung mittels eines Werkzeugs zu erleichtern.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Masseelektrode aus einem chromhaltigen Nickelstahl gebildet ist. Besonders bevorzugt ist die Masseelektrode aus NiCr15Fe, NiCr23Fe15, oder NiCr25FeAlY gebildet. Dadurch kann das Zündkerzen-Gehäuse mit einer besonders beständigen Masseelektrode versehen werden, um den hohen Anforderungen hoch belasteter und qualitativ hochwertiger Zündkerzen gerecht zu werden. Das Zündkerzen-Gehäuse ist dabei weiter bevorzugt aus „gewöhnlichem“ Stahl gebildet, beispielsweise Stahl mit der Bezeichnung S235 bzw. einer Werkstoffnummer von 1.0036 bis 1.0038. Durch das Vorbehandlungsverfahren ist dabei eine optimale gleichmäßige Vorbereitung der gesamten Oberfläche des Zündkerzen-Gehäuses möglich.
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Bevorzugt weist das Zündkerzen-Gehäuse eine Schweißverbindung auf, mittels welcher Gehäuse-Grundkörper und Masseelektrode miteinander verbunden sind. Oxidschichten, welche durch den Schweißprozess beim Verschweißen der beiden Bauteile auf der Oberfläche des Zündkerzen-Gehäuses entstehen, können dabei durch das Vorbehandlungsverfahren einfach und zuverlässig entfernt werden. Somit können nicht nur jeweils die Oberflächen beider Teilelemente des Zündkerzen-Gehäuses, sondern auch die diese verbindende Schweißnaht optimal vorbehandelt werden, um eine qualitativ besonders hochwertige Oberfläche des Zündkerzen-Gehäuses, insbesondere im Hinblick auf nachfolgende Verfahren oder Prozesse, bereitzustellen.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Beschichtungsverfahren zum Beschichten von Bauteilen, welche durch das Vorbehandlungsverfahren vorbehandelt wurden. Dabei sei angemerkt, dass das Vorbehandlungsverfahren als Teil-Verfahren des Beschichtungsverfahrens angesehen werden kann. Das Beschichtungsverfahren umfasst dabei ferner den Schritt: Erzeugen der Beschichtung des Bauteils. Grundsätzlich kann dabei jede Art von Beschichten, insbesondere Galvanisieren, durchgeführt werden, wie beispielsweise Vergolden, Versilbern, Verzinken oder Verchromen. Bevorzugt handelt sich jedoch bei dem Beschichtungsverfahren um ein Vernickeln. Dabei, ist es besonders vorteilhaft, wenn das Erzeugen der Beschichtung, insbesondere eines Nickelüberzugs, mittels eines Nickelelektrolyten erfolgt. Der Nickelelektrolyt weist vorteilhafterweise eine Konzentration von mindestens 80g/l bis maximal 120g/l, besonders bevorzugt 100g/l Nickel auf. In dem Beschichtungsverfahren kann aufgrund der optimierten Vorbehandlung ein besonders hochwertiger und gleichmäßiger Überzug der Oberfläche erreicht werden. Dabei können vor allem Bauteile aus mehreren unterschiedlichen Werkstoffen optimal vollständig mit einem Überzug mit geringsten Schichtdickenschwankungen überzogen werden. Dadurch können sehr hohe qualitative Anforderungen an das Bauteil, insbesondere im Hinblick auf einen Korrosionsschutz erfüllt werden. Somit ist es beispielsweise leicht möglich einen Rostgrad von Ri=2 gemäß DIN-ISO 9277 für Zündkerzen-Gehäuse einzuhalten.
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Bevorzugt umfasst das Beschichtungsverfahren ferner den Schritt:
- - Vorbeschichten des Bauteils, vor dem Schritt des Erzeugens der Beschichtung. Das Vorbeschichten erfolgt dabei vorzugsweise mittels eines niedrig konzentrierten Nickelektrolyten. Dabei wird insbesondere ein dünnwandiger Überzug des Bauteils vor dem eigentlichen Schritt des Beschichtens erzeugt, um einen besonders gleichmäßigen und qualitativ hochwertigen Überzug unmittelbar an der Oberfläche des Bauteils zu erhalten. Besonders bevorzugt weist der niedrig konzentrierte Nickelektrolyt eine Konzentration von mindestens 10g/I und maximal 50g/l, insbesondere 15g/l bis 25g/l, Nickel auf.
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Weiterhin ist es besonders günstig, wenn zumindest ein Teilbereich einer Oberfläche des Bauteils von der Vorbehandlung und/oder der Beschichtung ausgeschlossen wird. Das heißt, es erfolgt eine definierte Teilbeschichtung des Bauteils. Dies erfolgt, indem der Teilbereich während der Vorbehandlung und/oder der Beschichtung abgedeckt wird, sodass die in der Vorbehandlung und/oder der Beschichtung verwendeten Medien nicht in Kontakt mit der Oberfläche des Teilbereichs kommen können. Alternativ oder zusätzlich kann der Teilbereich so abgedeckt werden, dass dieser während der Vorbehandlung und/oder der Beschichtung vor einem Eindringen von Feldlinien eines elektrischen Feldes in den Teilbereich geschützt ist, also gegenüber dem elektrischen Feld isoliert ist. Vorteilhafterweise wird zur Abdeckung des Teilbereichs ein Abdeckelement aus einem beständigen und/oder elektrisch isolierenden Material verwendet. Besonders bevorzugt wird der Teilbereich dabei während sämtlicher Schritte sowohl des Vorbehandlungsverfahrens als auch des Beschichtungsverfahrens abgedeckt, um eine unbehandelte und unbeschichtete Oberfläche an dem Teilbereich zu erhalten. Hierdurch ist es möglich, die Oberfläche des Bauteils an die verschiedensten Anforderungen anzupassen, beispielsweise um beschichtete Teilbereiche für einen optimalen Korrosionsschutz und auch um unbeschichtete Teilbereiche für eine weitere Behandlung oder Bearbeitung dieser unbeschichteten Teilbereiche zu erhalten.
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Bevorzugt wird zumindest einer der Verfahrensschritte des Vorbehandlungsverfahrens und/oder des Beschichtungsverfahrens als Gestellbeschichtung mittels eines Gestells ausgeführt. Besonders günstig ist es dabei, wenn das Bauteil an dem Gestell angeordnet ist während des zumindest einen Verfahrensschritts. Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn sowohl das gesamte Vorbehandlungsverfahren als auch das gesamte Beschichtungsverfahren mittels des Gestells ausgeführt wird. Dadurch ist jeweils eine besonders einfache und optimal an das Bauteil angepasste Durchführung der entsprechenden Verfahrensschritte möglich. Zudem kann eine besonders hohe Qualität des Überzugs nach dem Beschichten erreicht werden, da mehrere Bauteile jeweils einzeln an einem Gestell so an festen Positionen angeordnet sein können, dass sich diese während der Verfahrensschritte nicht gegenseitig berühren. Dadurch wird vor allem ein gegeneinander schlagen mehrerer Bauteile, was zu Beschädigungen der Oberflächen der Bauteile führen kann, vermieden. Alternativ wäre es auch möglich, zumindest einen der Verfahrensschritte des Vorbehandlungsverfahrens und/oder des Beschichtungsverfahrens als Trommelbeschichtung mittels einer Trommel durchzuführen. In diesem Fall ist während der Ausführung des zumindest einen Verfahrensschritts zumindest ein Bauteil innerhalb der Trommel angeordnet. Durch eine Trommelbeschichtung ist eine besonders einfache und kostengünstige Durchführung der Vorbehandlung und/oder der Beschichtung möglich.
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Besonders bevorzugt weist das Gestell eine Innenanode auf. Die Innenanode ist dabei vorzugsweise in einer Durchgangsöffnung des Bauteils angeordnet, während der Ausführung des zumindest einen Verfahrensschritts. Dadurch kann auf einfache Art und Weise auch ein von der Durchgangsöffnung definierter Atmungsraum des Bauteils einfach und zuverlässig mitbeschichtet werden. Vorzugsweise ist die Innenanode aus einem chemisch beständigen Material gebildet. Besonders bevorzugt ist die Innenanode aus platiniertem Titan gebildet. Dadurch wird eine hohe Beständigkeit garantiert, um dauerhaft zuverlässig eine hohe Qualität der Beschichtung zu erreichen.
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Somit führt die Erfindung vorzugsweise auch zu einem Verfahren zur Herstellung von vernickelten Zündkerzen-Gehäusen, umfassend die Schritte:
- - Bereitstellen eines Zündkerzen-Gehäuses mit einer Masseelektrode, welches aus zumindest zwei unterschiedlichen Werkstoffen gebildet ist, wobei eine Masseelektrode des Zündkerzen-Gehäuses aus einem chromhaltigen Nickelstahl gebildet ist,
- - Vorbehandeln des Zündkerzen-Gehäuses mit dem Vorbehandlungsverfahren, insbesondere aller Oberflächen des Zündkerzen-Gehäuses,
- - bevorzugt Vorvernickeln des Zündkerzen-Gehäuses, und
- - Vernickeln des Zündkerzen-Gehäuses.
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Weiterhin führt die Erfindung zu einem Bauteil, welches mittels des beschriebenen Beschichtungsverfahrens beschichtet wurde. Das Bauteil ist bevorzugt ein Zündkerzen-Gehäuse einer Zündkerze. Ein durch das Beschichtungsverfahren beschichtetes Bauteil weist somit eine besonders langlebige und hochwertige Beschichtung auf, welche zuverlässig dauerhaft den hohen Beanspruchungen, beispielsweise in einer korrosiven Umgebung in einem Verbrennungsmotor, standhalten kann. Durch das Vorbehandlungsverfahren und das anschließende Beschichtungsverfahren ist eine optimale, qualitativ hochwertige Beschichtung von sowohl dem Gehäuse-Grundkörper, der Masseelektrode, als auch der Schweißnaht möglich.
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Figurenliste
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Figuren beschrieben. In den Figuren sind funktional gleiche Bauteile jeweils mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Dabei zeigt:
- 1 eine vereinfachte schematische Ansicht eines Zündkerzen-Gehäuses in der Anwendung an einer Zündkerze, wobei das Zündkerzen-Gehäuse mittels eines Beschichtungsverfahrens gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung vorbehandelt und beschichtet wurde,
- 2 eine vereinfachte schematische Ansicht eines Aufbaus zur Durchführung des Beschichtungsverfahrens des Zündkerzen-Gehäuses der 1, und
- 3 eine vereinfachte schematische Ansicht der Abfolge der Verfahrensschritte des Beschichtungsverfahrens zum Vorbehandeln und Beschichten des Zündkerzen-Gehäuses der 1.
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Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
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Die 1 zeigt eine vereinfachte schematische Ansicht eines Bauteils, welches mittels eines Beschichtungsverfahrens B gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung vorbehandelt und beschichtet wurde. Bei dem Bauteil handelt es sich um ein Zündkerzen-Gehäuse 10. Das Zündkerzen-Gehäuse 10 ist Bestandteil einer Zündkerze 100, und umfasst einen Gehäuse-Grundkörper 11 und eine Masseelektrode 12. Der Gehäuse-Grundkörper 11 ist im Wesentlichen konzentrisch zu einer Längsachse 19 ausgebildet und weist ein Außengewinde 16 und einen Sechskantabschnitt 20 auf. Mittels des Außengewindes 16 in die Zündkerzen-Gehäuse 10 und somit die Zündkerze 100 in ein entsprechendes Innengewinde eines nicht dargestellten Zylinderkopfes einer Verbrennungskraftmaschine einschraubbar. Der Gehäuse-Grundkörper 11 ist außerdem zur Aufnahme von weiteren Bauteilen der Zündkerze 100, wie beispielsweise einem Isolator 101 ausgebildet.
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Gehäuse-Grundkörper 11 und Masseelektrode 12 sind aus zwei unterschiedlichen Werkstoffen gebildet und mittels einer Schweißverbindung 13 miteinander verbunden. Die Masseelektrode 12 ist aus einem chromhaltigen Nickelstahl, genauer NiCr15Fe, gebildet. Der Gehäuse-Grundkörper 11 ist aus einfachem Stahl, genauer Stahl mit der Bezeichnung S235, gebildet.
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An der Masseelektrode 12 ist außerdem eine Platte 17 aus einer Edelmetall-Legierung angeschweißt, um den besonders hohen Belastungen durch Zündfunken im Betrieb der Zündkerze 100 standzuhalten.
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Um den hohen Belastungen, vor allem im Hinblick auf eine stark korrosive Umgebung in der Anwendung der Zündkerze 100 in einem Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, standzuhalten und um höchste qualitative Standards zu erfüllen, ist eine Beschichtung des Zündkerzen-Gehäuses 10 in Form eines Nickelüberzugs 70 vorgesehen. Der Nickelüberzug 70 befindet sich dabei auf der gesamten Oberfläche des Zündkerzen-Gehäuses 10, also an dessen Außenseite sowie auch an dessen Innenseite, welche durch eine Durchgangsöffnung 15 definiert ist. Dabei sei angemerkt, dass der Nickelüberzug 70 nicht an der gesamten Innenseite des Zündkerzen-Gehäuses 10 erforderlich ist. Beispielsweise ist auch eine teilweise Beschichtung der Innenseite oder ein dünnerer Nickelüberzug 70 im Vergleich zur Außenseite möglich. Zum Erzeugen des Nickelüberzugs 70 wird das Zündkerzen-Gehäuse 10 mittels des Beschichtungsverfahrens B beschichtet. Bevor eine detaillierte Beschreibung der einzelnen Schritte des Beschichtungsverfahrens B erfolgt, wird zunächst eine Anordnung und Handhabung des Zündkerzen-Gehäuses 10 zur Durchführung des Beschichtungsverfahrens B in Bezug auf die 2 erläutert.
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Wie in der 2 erkennbar, erstreckt sich die Masseelektrode 12 im dargestellten unbeschichteten Zustand gerade vom Gehäuse-Grundkörper 11 weg, also parallel zur Längsachse 19. Ein Umbiegen in die in 1 dargestellte Form erfolgt dabei im Anschluss an das Beschichtungsverfahren B. Durch das erfindungsgemäße Beschichtungsverfahren B wird dabei ein besonders hochwertiger und beständiger Nickelüberzug 70 erzeugt. Dieser übersteht auch das nachfolgende Umbiegen ohne Beschädigungen, beispielsweise ohne dass dieser abblättert.
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Weiterhin ist ein Teilbereich 14 der Masseelektrode 12 vor und während der Ausführung des nachfolgend beschriebenen Beschichtungsverfahrens B abgedeckt. Durch die Abdeckung wird eine Abschirmung des Teilbereichs 14 gegenüber Feldlinien eines elektrischen Feldes bei der Beschichtung bewirkt. Somit wird der Teilbereich 14 von dem Beschichtungsverfahren B ausgeschlossen und behält seine unbehandelte und unbeschichtete Oberfläche bei.
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Um eine Handhabung des Zündkerzen-Gehäuses 10 bei der Durchführung des Beschichtungsverfahrens B zu erleichtern, ist, wie in der 2 erkennbar, ein Beschichtungsgestell 50 vorgesehen. Das Beschichtungsgestell 50 umgreift die Masseelektrode 12, um die Abdeckung zu erzielen und um das Zündkerzen-Gehäuse 10 zu halten. Zudem erfolgt darüber eine elektrische Kontaktierung des Zündkerzen-Gehäuses 10. Weiterhin umfasst das Beschichtungsgestell 50 eine dornförmige Innenanode 51, welche in eine Durchgangsöffnung 15 des Zündkerzen-Gehäuses 10 einführbar ist. Die Innenanode 51 und das Beschichtungsgestell 50 sind gegeneinander elektrisch isoliert. An dem Beschichtungsgestell 50 können mehrere Zündkerzen-Gehäuse 10 angeordnet werden, um eine gleichzeitige Beschichtung von mehreren Zündkerzen-Gehäusen 10 zu ermöglichen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit und Anschaulichkeit ist jedoch nur ein einziges Zündkerzen-Gehäuse 10 in der 2 dargestellt.
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Durch das Beschichtungsgestell 50 ist eine definierte Positionierung des Zündkerzen-Gehäuses 10 einfach möglich, um eine freie Bewegung des Zündkerzen-Gehäuses 10 und damit ein mögliches Gegeneinanderschlagen mit anderen Zündkerzen-Gehäusen 10 zu vermeiden. Zudem ist eine Handhabung während des Beschichtungsverfahrens B einfach möglich. Hierfür kann das Beschichtungsgestell 50 mit dem gesamten Zündkerzen-Gehäuse 10 jeweils in ein entsprechendes Medium 21 eingetaucht werden. Das Medium 21 befindet sich dabei jeweils in einem offenen Behältnis 20. Innerhalb des Behältnisses 20 ist weiterhin eine Elektrode 22 in das Medium 21 eingetaucht. Die Elektrode 22 kann je nach Verfahrensschritt als Anode oder als Kathode oder neutral verwendet werden. Dabei sei angemerkt, dass alle der nachfolgend beschriebenen Verfahrensschritte des Beschichtungsverfahrens B als Tauchprozess durchgeführt werden. Somit kann die 2 als repräsentativ für sämtliche Verfahrensschritte angesehen werden, wobei für jeden der Verfahrensschritte ein anderes Medium 21 verwendet wird.
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Die Durchführung des Beschichtungsverfahrens B wird mit Bezug auf die 3 nachfolgend beschrieben. Bei dem Beschichtungsverfahren B durchläuft das Zündkerzen-Gehäuse 10 nacheinander die Schritte:
- - alkalisches Entfetten 1 in einer stark alkalischen Lösung,
- - chemisches Beizen 2 in einem stark sauren ersten Beizmedium,
- - anodisches Beizen 3 in einem leicht sauren zweiten Beizmedium,
- - kathodisches Entfetten 4 in einer alkalischen Lösung,
- - Dekapieren 5 in einer schwach sauren Lösung,
- - Vorbeschichten 6 in einem niedrig konzentrierten Nickelelektrolyt, und
- - Erzeugen der Beschichtung 7 in einem Nickelelektrolyt.
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Die Schritte 1 bis 5 des Beschichtungsverfahrens B sind dabei als das Vorbehandlungsverfahren A anzusehen.
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Nach jedem der Verfahrensschritte 1 bis 7 wird das Zündkerzen-Gehäuse 10 aus dem entsprechenden Medium 21 entnommen. Um nach der Entnahme an der Oberfläche des Zündkerzen-Gehäuses 10 anhaftende Reste des Mediums 21 zu entfernen, erfolgt dabei jeweils ein Spülen 8 des Zündkerzen-Gehäuses 10 nach jedem der Verfahrensschritte 1 bis 7.
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In den Schritten alkalisches Entfetten 1, anodisches Beizen 3, kathodisches Entfetten 4, Vorbeschichten 6 und Erzeugen der Beschichtung 7, ist ein Einleiten von Strom in das Zündkerzen-Gehäuse 10 erforderlich, um das Zündkerzen-Gehäuse 10 entweder als Anode oder als Kathode zu schalten. Hierfür ist eine erste Stromversorgungseinrichtung 25 vorgesehen (vgl. 2). Über das Beschichtungsgestell 50 ist das Zündkerzen-Gehäuse 10 mit der Stromversorgungseinrichtung 25 verbunden. Weiterhin ist die Stromversorgungseinrichtung 25 mit der Elektrode 22 verbunden, um auch in diese einen Strom einzuleiten. Ferner ist eine zweite Stromversorgungseinrichtung 25B vorgesehen, welche beim Schritt des Erzeugens der Beschichtung 7 aktiv ist. Dabei wird durch zweite Stromversorgungseinrichtung 25B ein Strom in die Innenanode 51 eingeleitet, um auch an der Innenseite des Zündkerzen-Gehäuses 10 einen Nickelüberzug 70 zu erzeugen.
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Durch das Beschichtungsverfahrens B können optimale Ergebnisse hinsichtlich einer qualitativ hochwertigen und reproduzierbaren Beschichtung von Zündkerzen-Gehäusen 10 erzielt werden. Dadurch können sehr hohe qualitative Anforderungen an die Zündkerzen-Gehäuse 10, insbesondere im Hinblick auf einen Korrosionsschutz erfüllt werden, um besonders langlebige Zündkerzen 100 herzustellen.
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Vor allem durch das Vorbehandlungsverfahren A wird ein optimal auf die verschiedenen Eigenschaften der unterschiedlichen Werkstoffe, aus denen das Zündkerzen-Gehäuse 10 gebildet ist, angepasstes Beschichtungsverfahren B ermöglicht. Durch das ideal auf das Zündkerzen-Gehäuse 10, welches aus zwei unterschiedlichen Werkstoffen gebildet ist, abgestimmte Vorbehandlungsverfahren A kann somit ein besonders hochwertiger und gleichmäßiger Nickelüberzug 70 von Außenbereichen und Innenbereichen des Zündkerzen-Gehäuses 10 erreicht werden. Dabei werden nicht nur die einzelnen Teilelemente, also Gehäuse-Grundkörper 11 und Masseelektrode 12, aus welchen das Zündkerzen-Gehäuse 10 zusammengesetzt sein kann, sondern insbesondere auch die Schweißverbindung 13, welche die beiden Teilelemente miteinander verbindet, optimal vorbehandelt. Das Vorbehandlungsverfahren A bietet somit eine besonders aktive Vorbehandlung mit welcher auf der Oberfläche vorhandene, insbesondere durch das Schweißen entstandene, Oxidschichten besonders gut entfernt werden können, um eine einwandfreie Oberfläche des Zündkerzen-Gehäuses 10 vor dem eigentlichen Erzeugen der Beschichtung 7 zu erhalten. Dadurch können durch das Beschichtungsverfahren B Zündkerzen-Gehäuse 10 mit gleichbleibender Qualität mit einem Nickelüberzug 70 beschichtet werden.
