DE102020131128A1

DE102020131128A1 - Vakkuumimprägnierung von durch anodische Oxidationsbeschichtung (AOC) behandelten Oberflächen auf Ventilmetallsubstraten

Info

Publication number: DE102020131128A1
Application number: DE102020131128.1A
Authority: DE
Inventors: Kestutis A. Sonta; Su Jung Han
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2019-12-11
Filing date: 2020-11-25
Publication date: 2021-06-17
Also published as: CN112941593A; US20210180203A1

Abstract

Es wird ein korrosionsbeständiges Werkstück geschaffen. Das korrosionsbeständige Werkstück enthält eine Matrix, die ein Ventilmetall oder eine Legierung, die ein Ventilmetall enthält, enthält; eine Oxidschicht, die auf der Matrix gebildet ist, wobei die Oxidschicht eine Mehrzahl von Poren enthält, wobei jede Pore der Mehrzahl ein Porenvolumen aufweist; und eine Polymerzusammensetzung, die wenigstens in einem Teil der Mehrzahl von Poren angeordnet ist, wobei für jede Pore, in der die Polymerzusammensetzung angeordnet ist, größer oder gleich etwa 70 % des Porenvolumens mit der Polymerzusammensetzung gefüllt sind. Außerdem wird ein Verfahren zum Herstellen des korrosionsbeständigen Werkstücks geschaffen.

Description

EINLEITUNG
Dieser Abschnitt bietet Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung, die nicht notwendig Stand der Technik sind.
Ventilmetalle und ihre Legierungen werden wegen ihres geringen Gewichts und ihrer hohen Festigkeit in Luft- und Raumfahrt- und Kraftfahrzeuganwendungen zunehmend verwendet. Allerdings korrodieren Ventilmetalle unter einer Vielzahl von Bedingungen einschließlich in Anwesenheit von feuchter Luft und Wasser. Eine derartige Korrosion wird in Anwesenheit verschiedener Salze und anderer bekannter korrodierender Medien verschärft. Obwohl durch die Bildung von Oxidschichten auf Ventilmetallen durch Mikrolichtbogenoxidations-Beschichtung (MAO-Beschichtung) ein bestimmter Oberflächenschutz ermöglicht wird, weisen die Oxidschichten eine hohe Porosität auf, was ermöglicht, dass feuchte Luft und/oder Wasser die Oxidschicht durchdringen und die Ventilmetalloberfläche berühren. Dementsprechend sind Verfahren zur Schaffung von Korrosionsbeständigkeit für Werkstücke, die ein Ventilmetall umfassen, erwünscht.
ZUSAMMENFASSUNG
Dieser Abschnitt bietet eine allgemeine Zusammenfassung der Offenbarung und ist keine umfassende Offenbarung ihres vollen Schutzumfangs oder aller ihrer Merkmale.
Gemäß verschiedenen Aspekten schafft die vorliegende Technologie ein korrosionsbeständiges Werkstück, das eine Matrix, die ein Ventilmetall oder eine Legierung, die ein Ventilmetall enthält, umfasst; eine Oxidschicht, die auf der Matrix gebildet ist, wobei die Oxidschicht eine Mehrzahl von Poren enthält, wobei jede Pore der Mehrzahl ein Porenvolumen aufweist; und eine Polymerzusammensetzung, die wenigstens in einem Teil der Mehrzahl von Poren angeordnet ist, wobei für jede Pore, in der die Polymerzusammensetzung angeordnet ist, größer oder gleich etwa 70 % des Porenvolumens mit der Polymerzusammensetzung gefüllt sind, enthält.
Gemäß einem Aspekt ist das Ventilmetall aus der Gruppe gewählt, die aus Magnesium, Aluminium, Titan, Zirconium, Hafnium, Chrom, Kobalt, Molybdän, Vanadium, Tantal, Gemischen davon und Legierungen davon besteht.
Gemäß einem Aspekt ist die Oxidschicht auf der Matrix durch Mikrolichtbogenoxidation gebildet.
Gemäß einem Aspekt enthält die Polymerzusammensetzung ein Polyacrylat.
Gemäß einem Aspekt enthält die Polymerzusammensetzung Poly(acrylsäure) (PAA), Poly(methacrylat) (PMA), Poly(methylmethacrylat) (PMMA), Poly(ethylacrylat) (PEA), Poly(ethylmethacrylat) (PEMA) oder Kombinationen davon.
Gemäß einem Aspekt ist die Polymerzusammensetzung in größer oder gleich etwa 95 % der Mehrzahl der Poren angeordnet.
Gemäß einem Aspekt sind für jede Pore, in der die Polymerzusammensetzung angeordnet ist, größer oder gleich etwa 90 % des Porenvolumens mit der Polymerzusammensetzung gefüllt.
Gemäß einem Aspekt ist die Oxidschicht im Wesentlichen frei von leeren Poren, wenn auf der Oxidschicht keine zusätzliche Schicht angeordnet ist.
Gemäß einem Aspekt ist das korrosionsbeständige Werkstück eine Komponente eines Kraftfahrzeugs, die aus der Gruppe gewählt ist, die aus einem Rad, aus einer Säule, aus einer Halterung, aus einem Stoßfänger, aus einer Dachreling, aus einer Kipphebelschiene, aus einem Kipphebel, aus einem Lenker, aus einem Holm, aus einem Tunnel, aus einem Trittbrett, aus einem Hilfsrahmenelement, aus einer Ölwanne, aus einem Plattenelement oder aus einem Verstärkungsplattenelement besteht.
Gemäß verschiedenen anderen Aspekten schafft die vorliegende Technologie ein Verfahren zum Herstellen eines korrosionsbeständigen Werkstücks. Das Verfahren enthält das Umsetzen eines Werkstücks in eine Kammer, die wenigstens teilweise mit einem Monomerharz gefüllt ist, wobei das Werkstück eine Matrix, die ein Ventilmetall oder eine Legierung, die ein Ventilmetall enthält, umfasst, und eine auf der Matrix gebildete Oxidschicht, wobei die Oxidschicht eine Mehrzahl von Poren enthält, wobei jede Pore der Mehrzahl ein Porenvolumen aufweist, enthält; das Ausüben eines Vakuums auf die Kammer und das Entfernen von Luft aus der Mehrzahl von Poren; das Verringern des Vakuums und das Drängen des Monomerharzes, damit es in wenigstens einem Teil der Mehrzahl von Poren angeordnet wird; und das Umwandeln des in dem wenigstens einen Teil der Mehrzahl von Poren angeordneten Monomerharzes in eine Polymerzusammensetzung und das Bilden des korrosionsbeständigen Werkstücks, wobei für jede Pore, in der die Polymerzusammensetzung angeordnet ist, größer oder gleich etwa 70 % des Porenvolumens mit der Polymerzusammensetzung gefüllt sind.
Gemäß einem Aspekt weist jede Pore der Mehrzahl bei einer freiliegenden Oberfläche der Oxidschicht einen Durchmesser größer oder gleich etwa 0,5 µm bis kleiner oder gleich etwa 20 µm auf.
Gemäß einem Aspekt ist das Ventilmetall aus der Gruppe gewählt, die aus Magnesium, Aluminium, Titan, Zirconium, Hafnium, Chrom, Kobalt, Molybdän, Vanadium, Tantal, Gemischen davon und Legierungen davon besteht.
Gemäß einem Aspekt enthält das Anwenden des Vakuums das Anwenden eines Vakuums größer oder gleich etwa 0,1 Torr oder kleiner oder gleich etwa 0,5 Torr für eine Zeitdauer größer oder gleich 1 Minute bis kleiner oder gleich etwa 6 Stunden.
Gemäß einem Aspekt umfasst das Umwandeln des Monomerharzes in einer Polymerzusammensetzung das Aushärten des Monomerharzes bei einer Temperatur größer oder gleich etwa der Umgebungstemperatur oder Raumtemperatur bis kleiner oder gleich etwa 100 °C für eine Zeitdauer größer oder gleich etwa 1 Minute bis kleiner oder gleich etwa 1 Stunde.
Gemäß einem Aspekt enthält das Verfahren ferner nach dem Umwandeln das Auftragen einer Grundierungsschicht auf das Werkstück.
In nochmals anderen Aspekten schafft die vorliegende Technologie ein Verfahren zur Herstellung eines korrosionsbeständigen Werkstücks, wobei das Verfahren das Entfernen von Luft, die in einer Mehrzahl von Poren enthalten ist, die durch eine Oxidschicht mit einer Porosität größer oder gleich etwa 20 % bis kleiner oder gleich etwa 90 % definiert sind, wobei die Oxidschicht auf einer Matrix eines Werkstücks gebildet ist, wobei die Matrix ein Ventilmetall oder eine Legierung, die ein Ventilmetall enthält, enthält, und wobei jede Pore der Mehrzahl ein Porenvolumen aufweist; das aktive Drängen eines Monomerharzes wenigstens in einen Teil der Mehrzahl von Poren; und das Aushärten des Monomerharzes in dem wenigstens einen Teil der Mehrzahl von Poren, um das korrosionsbeständige Werkstück zu erzeugen, wobei für jede Pore, in der die Polymerzusammensetzung angeordnet ist, größer oder gleich etwa 90 % des Porenvolumens mit der Polymerzusammensetzung gefüllt sind, enthält.
Gemäß einem Aspekt wird das Entfernen von Luft, die in der Mehrzahl von Poren enthalten ist, durch Anwenden eines Vakuums auf eine Kammer, die das Werkstück und das Monomerharz enthält, und durch das aktive Drängen des Monomerharzes in den wenigstens einen Teil der Mehrzahl von Poren durch Verringern des Vakuums ausgeführt.
Gemäß einem Aspekt umfasst das Monomerharz Monomere, die aus der Gruppe gewählt werden, die aus Acrylsäure, Methacrylsäure, Methylmethacrylsäure, Ethylacrylsäure, Ethylmethacrylsäure, Salzen davon und Kombinationen davon besteht.
Gemäß einem Aspekt wird das Ventilmetall aus der Gruppe gewählt, die aus Magnesium, Aluminium, Titan, Zirconium, Hafnium, Chrom, Kobalt, Molybdän, Vanadium, Tantal, Gemischen davon und Legierungen davon besteht.
Gemäß einem Aspekt ist die Oxidschicht des korrosionsbeständigen Werkstücks im Wesentlichen frei von leeren Poren.
Weitere Bereiche der Anwendbarkeit gehen aus der hier gegebenen Beschreibung hervor. Die Beschreibung und die spezifischen Beispiele in dieser Zusammenfassung sind nur zu Veranschaulichungszwecken bestimmt und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
Figurenliste
Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Veranschaulichungszwecken ausgewählter Ausführungsformen und nicht aller möglichen Implementierungen und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.

1A ist ein Mikrograph, der eine poröse Oberfläche einer Oxidschicht zeigt, die durch Mikrolichtbogenoxidation auf einer ersten Magnesiummatrix gebildet ist. Die Maßstabsleiste ist 10 µm.
1B ist ein Mikrograph, der eine poröse Oberfläche einer Oxidschicht zeigt, die durch Mikrolichtbogenoxidation auf einer zweiten Magnesiummatrix gebildet ist. Die Maßstabsleiste ist 5 µm.
2A ist ein Mikrograph, der einen Querschnitt eines ersten Werkstücks mit einer Magnesiummatrix, einer Oxidschicht, die durch Mikrolichtbogenoxidation auf der Magnesiummatrix gebildet ist, und einer Epoxidpulver-Grundierungsschicht, die die Oxidschicht beschichtet, zeigt. Die Maßstabsleiste ist 10 µm.
2B ist ein Mikrograph, der einen Querschnitt eines zweiten Werkstücks mit einer Magnesiummatrix, einer Oxidschicht, die durch Mikrolichtbogenoxidation auf der Magnesiummatrix gebildet ist, und einer Polyestergrundierungsschicht, die die Oxidschicht beschichtet, zeigt. Die Maßstabsleiste ist 10 µm.
2C ist ein Mikrograph, der einen vergrößerten Abschnitt des Mikrographen aus 2B, genommen in dem Feld 2C, zeigt. Die Maßstabsleiste ist 5 µm.
3A ist eine schematische Darstellung eines Werkstücks gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Technologie, das eine Matrix umfasst, die ein Ventilmetall oder eine Legierung eines Ventilmetalls umfasst, wobei die Matrix eine poröse Oxidschicht aufweist, die durch Mikrolichtbogenoxidation darauf gebildet ist, wobei das Werkstück in ein Monomerharz getaucht ist.
3B ist eine schematische Darstellung des Werkstücks aus 3A gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Technologie, während ein Vakuum angewendet ist und Luft aus der porösen Matrix des Werkstücks und aus dem Polymerharz entfernt wird.
3C ist eine schematische Darstellung des Werkstücks aus 3B gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Technologie, während das Vakuums entfernt wird und das Monomerharz in Poren der porösen Matrix des Werkstücks gedrängt wird.
4A ist eine schematische Darstellung eines Werkstücks gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Technologie, das eine poröse Oxidschicht umfasst, die durch Mikrolichtbogenoxidation auf einer Matrix gebildet ist, die ein Ventilmetall oder eine Legierung eines Ventilmetalls umfasst. Das Werkstück ist in einem Zustand, in dem Luft aus Poren der porösen Oxidschicht entfernt wird.
4B ist eine schematische Darstellung des in 4A gezeigten Werkstücks gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Technologie, in dem die gesamte Luft aus den Poren entfernt worden ist, so dass die Poren leergelassen sind.
4C ist eine schematische Darstellung des in 4B gezeigten Werkstücks gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Technologie, während ein Monomerharz in die Poren des Werkstücks gedrängt wird.
4D ist eine schematische Darstellung des in 4C gezeigten Werkstücks gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Technologie, während ein Monomerharz ausgehärtet wird, um eine Polymerzusammensetzung in den Poren der porösen Matrix zu erzeugen.

Entsprechende Bezugszeichen geben überall in den mehreren Ansichten der Zeichnungen entsprechende Teile an.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Damit diese Offenbarung gründlich ist und dem Fachmann auf dem Gebiet den Schutzumfang umfassend vermittelt, werden beispielhafte Ausführungsformen gegeben. Um ein gründliches Verständnis von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu schaffen, sind zahlreiche spezifische Einzelheiten wie etwa Beispiele spezifischer Zusammensetzungen, Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren dargelegt. Der Fachmann auf dem Gebiet wird würdigen, dass spezifische Einzelheiten nicht genutzt zu werden brauchen, dass beispielhafte Ausführungsformen in vielen verschiedenen Formen verkörpert werden können und dass keine als Beschränkung des Schutzumfangs der Offenbarung verstanden werden soll. Gemäß einigen beispielhaften Ausführungsformen sind gut bekannte Prozesse, gut bekannte Vorrichtungsstrukturen und gut bekannte Technologien nicht ausführlich beschrieben.
Die hier verwendete Terminologie dient nur zur Beschreibung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und soll nicht beschränkend sein. Wie sie hier verwendet sind, kann beabsichtigt sein, dass die Singularformen „einer“, „eine“ und „das“, sofern der Kontext nicht etwas anderes vorschreibt, ebenfalls die Pluralformen enthalten. Die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „enthaltend“ und „aufweisend“ sind einschließend und spezifizieren somit die Anwesenheit der genannten Merkmale, Elemente, Zusammensetzungen, Schritte, ganzen Zahlen, Operationen und/oder Komponenten, schließen die Anwesenheit oder Hinzufügung eines oder mehrerer anderer Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon aber nicht aus. Obwohl der offene Begriff „umfassend“ als ein nichteinschränkender Begriff zu verstehen ist, der zur Beschreibung und Beanspruchung verschiedener hier dargelegter Ausführungsformen verwendet ist, kann der Begriff gemäß bestimmten Aspekten alternativ stattdessen so zu verstehen sein, dass er wie etwa „bestehend aus“ oder „im Wesentlichen bestehend aus“ ein beschränkenderer und einschränkenderer Begriff ist. Somit enthält die vorliegende Offenbarung für irgendeine gegebene Ausführungsform, die Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Merkmale, ganze Zahlen, Operationen und/oder Verfahrensschritte angibt, ebenfalls spezifisch Ausführungsformen, die aus diesen angegebenen Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elementen, Merkmalen, ganzen Zahlen, Operationen und/oder Verfahrensschritten bestehen oder im Wesentlichen bestehen. Im Fall von „bestehend aus“ schließt die alternative Ausführungsform irgendwelche zusätzlichen Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Merkmale, ganzen Zahlen, Operationen und/oder Verfahrensschritte aus, während im Fall von „im Wesentlichen bestehend aus“ irgendwelche zusätzlichen Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Merkmale, ganzen Zahlen, Operationen und/oder Verfahrensschritte, die die grundlegenden und neuen Eigenschaften materiell beeinflussen, aus einer solchen Ausführungsform ausgeschlossen sind, irgendwelche Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Merkmale, ganzen Zahlen, Operationen und/oder Verfahrensschritte, die die grundlegenden und neuen Eigenschaften nicht materiell beeinflussen, aber in der Ausführungsform enthalten sein können.
Sofern nicht eine Reihenfolge der Ausführung spezifisch identifiziert ist, sind irgendwelche hier beschriebenen Verfahrensschritte, Prozesse und Operationen nicht so zu verstehen, dass sie notwendig ihre Ausführung in der bestimmten diskutierten oder veranschaulichten besonderen Reihenfolge erfordern. Sofern nicht etwas anderes angegeben ist, können außerdem selbstverständlich zusätzliche oder alternative Schritte genutzt werden.
Wenn darauf Bezug genommen ist, dass eine Komponente, ein Element oder eine Schicht „an“, „in Eingriff mit“, „verbunden mit“ oder „gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht ist, kann sie bzw. es direkt an, in Eingriff mit, verbunden mit oder gekoppelt mit der anderen Komponente, dem anderen Element oder der anderen Schicht sein oder können dazwischenliegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Wenn im Gegensatz dazu darauf Bezug genommen ist, dass ein Element „direkt an“, „direkt in Eingriff mit“, „direkt verbunden mit“ oder „direkt gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht ist, können keine dazwischenliegenden Elemente oder Schichten vorhanden sein. Andere Wörter, die zur Beschreibung der Beziehung zwischen Elementen verwendet sind (z. B. „zwischen“ gegenüber „direkt zwischen“, „benachbart“ gegenüber „direkt benachbart“ usw.), sind auf dieselbe Weise zu interpretieren. Wie der Begriff „und/oder“ hier verwendet ist, enthält er jegliche Kombinationen eines oder mehrerer der zugeordnet aufgeführten Gegenstände.
Obwohl hier zur Beschreibung verschiedener Schritte, Elemente, Komponenten, Gebiete, Schichten und/oder Abschnitte die Begriffe erstes, zweites, drittes usw. verwendet sein können, sollen diese Schritte, Elemente, Komponenten, Gebiete, Schichten und/oder Abschnitte, sofern nicht etwas anderes angegeben ist, durch diese Begriffe nicht beschränkt sein. Diese Begriffe können nur zur Unterscheidung eines Schritts, eines Elements, einer Komponente, eines Gebiets, einer Schicht oder eines Abschnitts von einem anderen Schritt, einem anderen Element, einer anderen Komponente, einem anderen Gebiet, einer anderen Schicht oder einem anderen Abschnitt verwendet sein. Sofern dies nicht zweifelsfrei durch den Kontext angegeben ist, bedeuten Begriffe wie etwa „erstes“, „zweites“ und andere Zahlwörter, wenn sie hier verwendet sind, keine Abfolge oder Reihenfolge. Somit könnten ein erster Schritt, ein erstes Element, eine erste Komponente, ein erstes Gebiet, eine erste Schicht oder ein erster Abschnitt, die im Folgenden diskutiert sind, als ein zweiter Schritt, ein zweites Element, eine zweite Komponente, ein zweites Gebiet, eine zweite Schicht oder ein zweiter Abschnitt bezeichnet werden, ohne von den Lehren der beispielhaften Ausführungsformen abzuweichen.
Räumliche oder zeitliche Relativbegriffe wie etwa „vor“, „nach“ „inneres“, äußeres‟ „unterhalb“, „unter“, „niedriger“ „über“ „oberes“ und dergleichen können hier zur Erleichterung der Beschreibung der Beziehung eines Elements oder Merkmals zu anderen Element(en) oder Merkmal(en), wie sie in den Figuren dargestellt sind, verwendet sein. Räumliche oder zeitliche Relativbegriffe können dafür bestimmt sein, außer der in den Figuren gezeigten Orientierung andere Orientierungen der Vorrichtung oder des Systems in Verwendung oder im Betrieb zu umfassen.
Überall in dieser Offenbarung repräsentieren die Zahlenwerte näherungsweise Maße oder Grenzwerte für Bereiche, die kleine Abweichungen von den gegebenen Werten und Ausführungsformen mit etwa demselben Wert, wie dem genau erwähnten Wert einschließen. Abgesehen von den Arbeitsbeispielen, die am Ende der ausführlichen Beschreibung gegeben sind, sind alle Zahlenwerte von Parametern (z. B. von Größen oder Bedingungen) in dieser Patentschrift einschließlich der beigefügten Ansprüche unabhängig davon, ob vor dem Zahlenwert tatsächlich „etwa“ erscheint, so zu verstehen, dass sie in allen Fällen durch den Begriff „etwa“ geändert sind. „Etwa“ gibt an, dass die genannten Zahlenwerte eine geringfügige Ungenauigkeit (mit einer gewissen Annäherung an die Exaktheit des Werts; näherungsweise oder sinnvoll nahe an dem Wert; nahezu) zulassen. Falls die durch „etwa“ gegebene Ungenauigkeit nicht auf andere Weise in dem Gebiet mit dieser normalen Bedeutung zu verstehen ist, gibt „etwa“, wie es hier verwendet ist, wenigstens Abweichungen an, die von normalen Verfahren der Messung und Verwendung solcher Parameter auftreten können. Zum Beispiel kann „etwa“ eine Änderung kleiner oder gleich 5 %, optional kleiner oder gleich 4 %, optional kleiner oder gleich 3 %, optional kleiner oder gleich 2 %, optional kleiner oder gleich 1 %, optional kleiner oder gleich 0,5 % und gemäß bestimmten Aspekten optional kleiner oder gleich 0,1 % umfassen.
Außerdem enthält die Offenbarung von Bereichen die Offenbarung aller Werte und weiter geteilter Bereiche innerhalb des Gesamtbereichs einschließlich der Endpunkte und Teilbereiche, die für die Bereiche gegeben sind.
Es werden nun beispielhafte Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnungen umfassender beschrieben.
Eine Oxidschicht, die z. B. durch Mikrolichtbogenoxidation (MAO) auf einem Werkstück angeordnet ist, das aus einer Matrix gebildet ist, die ein Ventilmetall oder eine Legierung, die ein Ventilmetall umfasst, umfasst, hemmt die Korrosion in bestimmtem Umfang relativ zu einem entsprechenden Werkstück, das die Oxidschicht nicht aufweist. Allerdings ist die Oxidschicht porös, was zulässt, dass eine Außenumgebung mit der darunterliegenden Matrix in Verbindung steht und Korrosion verursacht. 1A-1B zeigt Mikrographen von Oberflächen von Oxidschichten, die durch MAO auf Magnesiumwerkstücken gebildet sind, wobei die Maßstabsleiste in 1A 10 µm ist und die Maßstabsleiste in 1B 5 µm ist. Wie in diesen Mikrographen zu sehen ist, weisen die Oxidschichten eine hohe Porosität auf. In diese Poren können Luft und Feuchtigkeit eindringen und an einer Grenzfläche zwischen einer Magnesiummatrix und der Oxidschicht Korrosion verursachen. In Versuchen, diese Korrosion zu hemmen, sind auf Oxidschichten zusätzliche Schichten aufgetragen worden. Zum Beispiel sind auf Oxidschichten Grundierungen, Polymere, Fluorpolymere, Epoxide, Pulverbeschichtungen, Lacke, klare Beschichtungen und Kombinationen davon aufgetragen worden. Diese Beschichtungen werden z. B. durch Tauchen, Sprühen, Elektrotauchlackierung und Bürsten aufgetragen. Allerdings sind diese Beschichtungen häufig selbst porös, was weiterhin zulässt, dass die darunterliegende Matrix mit der Außenumgebung in Verbindung steht und korrodiert wird. Zum Beispiel ist 2A ein Mikrograph, der ein Werkstück 10 zeigt, das eine Magnesiummatrix 12, eine Oxidschicht 14, die durch Mikrolichtbogenoxidation auf der Magnesiummatrix 12 gebildet ist, und eine Epoxidpulver-Grundierungsschicht 16, die die Oxidseite 14 beschichtet, umfasst (die Maßstabsleiste ist 10 µm), und ist 2B ein Mikrograph, der ein Werkstück 20 zeigt, das eine Magnesiummatrix 22, eine Oxidschicht 24, die auf der Magnesiummatrix 22 gebildet ist, und eine Polyestergrundierungsschicht 26, die die Oxidschicht 24 beschichtet, umfasst (die Maßstabsleiste ist 20 µm). 2C ist ein vergrößerter Abschnitt des Werkstücks 20 aus 2B, genommen aus dem Feld 2C. Diese Mikrographen veranschaulichen die Porosität der Oxidschichten 14, 24 und zeigen, dass die Grundierungsschichten 16, 26 nicht in die Oxidschichten 14, 24 eindringen. Somit können irgendwelche Poren in den Grundierungsschichten 16, 26 zulassen, dass die Magnesiummatrizen 12, 22 mit einer Umgebung außerhalb des Werkstücks 10, 20 in Verbindung stehen, was Korrosion verursachen kann.
Dementsprechend schafft die vorliegende Technologie ein Verfahren zum Füllen der Poren von Oxidschichten, um die Korrosionsbildung durch Sperren der Verbindung zwischen der darunterliegenden Matrix und der Außenumgebung zu verhindern, zu hemmen oder zu minimieren. Außerdem werden korrosionsbeständige Werkstücke geschaffen, die durch das Verfahren hergestellt sind.
Insbesondere betrifft die vorliegende Technologie allgemein verbesserte Oberflächenbeschichtungen für Werkstücke, die Ventilmetalle umfassen. Wie er hier verwendet ist, ist der Begriff „Ventilmetall“ zur Bezugnahme auf ein Metall oder auf eine Metalllegierung, auf dem bzw. der durch MAO-Techniken nanoporöse Oxidfilme aufwachsen können, verwendet. Die resultierende Oxidschicht, die auf einem Ventilmetall gebildet ist, kann einen Grad an Korrosionsschutz bereitstellen, da sie zwischen dem Metall und einer korrodierenden Umgebung eine physikalische Sperre bildet. Wie oben diskutiert wurde, kann sie aber keine ausreichende Korrosionsbeständigkeit schaffen. Beispielhafte Ventilmetalle, die mit der vorliegenden Technologie genutzt werden können, enthalten Magnesium, Aluminium, Titan, Zirconium, Hafnium, Chrom, Kobalt, Molybdän, Vanadium, Tantal, Gemische davon und Legierungen davon. Ventilmetalle können in einer Elektrolytzelle elektrisch gleichrichtendes Verhalten zeigen und halten unter einem gegebenen angelegten Strom, wenn sie anodisch geladen sind, ein höheres Potential aufrecht, als wenn sie katodisch geladen sind.
Anhand von 3A schafft die vorliegende Technologie ein Verfahren zur Herstellung eines korrosionsbeständigen Werkstücks aus einem Werkstück 30, das eine Ventilmetall- oder Ventilmetalllegierungsmatrix 31 (siehe 4A), d. h. eine Matrix, die ein Ventilmetall oder eine Legierung eines Ventilmetalls umfasst, umfasst. Das Werkstück 30 kann aus dem Ventilmetall oder aus der Ventilmetalllegierung bestehen oder kann im Wesentlichen aus dem Ventilmetall oder aus der Ventilmetalllegierung bestehen, d. h., die Matrix 31 kann nur außerdem unbeabsichtigte, aber unvermeidbare Verunreinigungen enthalten. Die Matrix 31 definiert die Form des Werkstücks 30. Das Werkstück 30 ist nicht beschränkt und kann irgendein Teil oder Objekt, das aus einem Ventilmetall oder aus einer Legierung, die ein Ventilmetall umfasst, hergestellt ist, wie etwa z. B. ein Fahrzeugteil sein. Nichteinschränkende Beispiele für Fahrzeuge, die Teile aufweisen, die geeignet dafür sind, durch das vorliegende Verfahren hergestellt zu werden, enthalten Fahrräder, Kraftfahrzeuge, Motorräder, Boote, Traktoren, Busse, Wohnwagen, Camper, Segelflugzeuge, Flugzeuge und Behälter. Gemäß verschiedenen Aspekten ist das Werkstück 30 ein Kraftfahrzeugteil, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus einem Rad, aus einer Säule, aus einer Halterung, aus einem Stoßfänger, aus einer Dachreling, aus einer Kipphebelschiene, aus einem Kipphebel, aus einem Lenkerelement, aus einem Holm, aus einem Tunnel, aus einem Trittbrett, aus einem Hilfsrahmenelement, aus einer Ölwanne, aus einem Plattenelement oder aus einem Verstärkungsplattenelement besteht. Obwohl das Werkstück 30 als eine Säule gezeigt ist, ist dies somit selbstverständlich ein beispielhafter Aspekt und ist das Werkstück in keiner Weise auf eine Säule beschränkt.
Das Verfahren umfasst das Reinigen und Nachbeizen des Werkstücks 30 und das Bilden einer Oxidschicht 32 auf einer freiliegenden Oberfläche der Matrix 31. Die Oxidschicht 32 ist in den 4A-4D zu sehen, die eine dargestellte Querschnittsansicht des Werkstücks 30 zeigen, während das Verfahren ausgeführt wird. Die Oxidschicht 32 kann unter Verwendung von MAO-Techniken gebildet werden, um z. B. eine Schicht aus Magnesia oder aus einer Magnesiumoxidkeramik, eine Schicht aus Aluminiumdioxid oder aus einer Aluminiumdioxidkeramik oder eine Schicht aus Titanoxid oder aus einer Titanoxidkeramik zu liefern, wenn die Matrix 31 in dieser Reihenfolge Magnesium, Aluminium und Titan umfasst, deren Zusammensetzung auf der Grundlage des Elektrolyten und anderer darin vorhandener Materialien variieren kann. Es können verschiedene herkömmliche und kommerzielle Varianten der MAO-Prozesse genutzt werden, einschließlich jener, die in dem US-Pat. Nr. 3,293,158 , in dem US-Pat. Nr. 5,792,335 , in dem US-Pat. Nr. 6,365,028 , in dem US-Pat. Nr. 6,896,785 und in der US-Veröff. Nr. 2012/0031765 beschrieben sind, deren Offenbarungsgehalt jeweils hierin durch Bezugnahme vollständig mit eingeschlossen ist. Gemäß einem Beispiel kann der MAO-Prozess unter Verwendung eines Elektrolyten auf Silikatgrundlage ausgeführt werden, der Natriumsilikat, Kaliumhydroxid und Kaliumfluorid enthalten kann. Die Oxidschicht 32 wird in die Oberfläche der Matrix 31 und von der Oberfläche weg gebildet, um eine Oxidschichtdicke T_OL größer oder gleich etwa 1 µm bis kleiner oder gleich etwa 60 µm, einschließlich Dicken von etwa 1 µm, etwa 2 µm, etwa 3 µm, etwa 4 µm, etwa 5 µm, etwa 6 µm, etwa 7 µm, etwa 8 µm, etwa 9 µm, etwa 10 µm, etwa 15 µm, etwa 20 µm, etwa 25 µm, etwa 30 µm, etwa 35 µm, etwa 40 µm, etwa 45 µm, etwa 50 µm, etwa 55 µm und etwa 60 µm (siehe 4A) zu liefern. Als ein nichteinschränkendes Beispiel weist die Oxidschicht, die sich durch MAO auf Magnesium bildet, eine Dicke größer oder gleich etwa 8 µm bis kleiner oder gleich etwa 12 µm auf.
Wie in 4A-4D (sowie in den Mikrographen aus 1A-1 B) zu sehen ist, umfasst die Oxidschicht 32 eine Mehrzahl von Poren 34, wobei jede Pore 34 der Mehrzahl ein Porenvolumen und einen Durchmesser, d. h. einen längsten Durchmesser, bei einer freiliegenden Oberfläche der Oxidschicht größer oder gleich etwa 0,5 µm bis kleiner oder gleich etwa 20 µm oder größer oder gleich etwa 0,5 µm bis kleiner oder gleich etwa 10 µm, einschließlich Durchmessern von 0,5 µm, 1 µm, 2 µm, 3 µm, 4 µm, 5 µm, 6 µm, 7 µm, 8 µm, 9 µm, 10 µm, 11 µm, 12 µm, 13 µm, 14 µm, 15 µm, 16 µm, 17 µm, 18 µm, 19 µm oder 20 µm, aufweist. Dementsprechend weist die Oxidschicht 32 eine Porosität (d. h. einen Bruchteil des Gesamtvolumens von Poren zu dem Gesamtvolumen der Oxidschicht 32) größer oder gleich etwa 40 % bis kleiner oder gleich etwa 85 %, einschließlich Porositäten von etwa 40 %, 45 %, 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 % und 85 %, auf.
Nachdem die Oxidschicht 32 auf der Matrix 31 gebildet worden ist, umfasst das Verfahren das Reinigen und Passivieren des Werkstücks 30 durch Abspülen mit pH-neutralem entionisiertem Wasser. Das Reinigen und das Passivieren entfernen Partikel und Elektrolyte von der Oberfläche des Werkstücks 30 und somit von der Matrix 31.
Wieder anhand von 3A umfasst das Verfahren daraufhin das Umsetzen des Werkstücks 30 in eine Kammer 36, die wenigstens teilweise mit einem Monomerharz 38 gefüllt ist. Allerdings ist zu verstehen, dass das Werkstück 30 entweder in das Monomerharz 38 umgesetzt werden kann, das in die Kammer 36 vorgeladen worden ist, oder in die Kammer 36 umgesetzt werden kann und daraufhin das Monomerharz 38 in die Kammer 36 eingeleitet werden kann, bis es das Werkstück 30 vollständig bedeckt. Auf jede Weise wird das Werkstück 30 vollständig in das Monomerharz 38 getaucht. Der Innenraum der Kammer 36 steht durch eine Öffnung 40 und eine Leitung 42 mit einer Unterdruckquelle wie etwa einem Vakuum (nicht gezeigt) in Verbindung.
Das Monomerharz 38 umfasst Monomere, die in der Lage sind zu polymerisieren, um ein Polymer und einen Träger zu bilden. Nichteinschränkende beispielhafte Monomere enthalten Acrylsäure, Methacrylsäure, Methylmethacrylsäure, Ethylacrylsäure, Ethylmethacrylsäure, Salze davon und Kombinationen davon. Der Träger kann irgendein Träger sein, der die im Folgenden beschriebenen Eigenschaften bereitstellt, und kann als nichteinschränkende Beispiele Polyglycoldimethacrylat, Laurylmethacrylat, Hydroxyalkylmethacrylat, oberflächenaktive Stoffe und Kombinationen davon enthalten. Ein beispielhafter Träger enthält 60 Gew.-% Polyglycoldimethacrylat, 30 Gew.-% Laurylmethacrylat, 5 Gew.-% Hydroxyalkylmethacrylat und 5 Gew.-% oberflächenaktiven Stoff. Das Monomerharz 38 weist Eigenschaften auf, die ermöglichen, dass das Monomerharz die Poren 34 der Oxidschicht 32 schließlich füllt. Diese Eigenschaften enthalten eine Oberflächenspannung, die kleiner als die Oberflächenspannung von Wasser ist (72,8 Dyn/cm bei 20 °C), wie etwa eine Oberflächenspannung, die größer oder gleich etwa 28 Dyn/cm bis kleiner oder gleich etwa 63 Dyn/cm ist, und eine Viskosität, die größer oder gleich etwa 5 cP bis kleiner oder gleich etwa 20 cP ist. Die Monomere sind in der Lage, zu polymerisieren und Polymere wie etwa Poly(acrylsäure) (PAA), Poly(methacrylat) (PMA), Poly(methylmethacrylat) (PMMA), Poly(ethylacrylat) (PEA), Poly(ethylmethacrylat) (PEMA) und Kombinationen davon zu bilden.
Wenn das Werkstück 30 in das Monomerharz 38 getaucht wird, sind die Poren 34, wie in 4A gezeigt ist, mit Luft 44 gefüllt. Somit umfasst das Verfahren das Entfernen der Luft 44, die in der Mehrzahl von Poren 34 enthalten ist. Wie in 3B gezeigt ist, kann das Entfernen der Luft 44, die in der Mehrzahl von Poren 34 enthalten ist (in 4A gezeigt), durch Anwenden eines Unterdrucks, d. h. eines Vakuums, auf den Innenraum der Kammer mittels der Unterdruckquelle, d. h. der Leitung 42 und der Öffnung 40, ausgeführt werden. Gemäß verschiedenen Aspekten ist der Unterdruck größer oder gleich etwa 0,1 Torr bis kleiner oder gleich etwa 0,5 Torr, einschließlich Drücken von etwa 0,1 Torr, etwa 0,15 Torr, etwa 0,2 Torr, etwa 0,25 Torr, etwa 0,3 Torr, etwa 0,35 Torr, etwa 0,4 Torr, etwa 0,45 Torr und etwa 0,5 Torr. Während der Unterdruck angewendet wird, wird die Luft 44 aus den Poren 34 und aus dem Monomerharz 38 entfernt, was als Lufttaschen 46 zu sehen ist, die die in 4A gezeigte Luft 44 umfassen. Für einen Beobachter kann die Bildung der Lufttaschen 46 heftig sein und dem Sieden des Monomerharzes 38 ähneln. Wie durch die Pfeile nach oben in 3B und 4A gezeigt ist, werden die Lufttaschen 46 und die entsprechende Luft 44 sowohl aus dem Monomerharz 38 als auch aus der Mehrzahl von Poren 34 und über die Öffnung 40 aus der Kammer 36 angehoben. Der Unterdruck und die resultierende Luftentfernung werden für eine Zeitdauer größer oder gleich etwa 1 Minute bis kleiner oder gleich etwa 6 Stunden, einschließlich Zeiten von etwa 1 Minute, etwa 30 Minuten, etwa 1 Stunde, etwa 1,5 Stunden, etwa 2 Stunden, etwa 2,5 Stunden, etwa 3 Stunden, etwa 3,5 Stunden, etwa 4 Stunden, etwa 4,5 Stunden, etwa 5 Stunden, etwa 5,5 Stunden und etwa 6 Stunden oder bis die Lufttaschen 46 nicht mehr zu sehen sind, was eine Angabe ist, dass die gesamte Luft 44 aus den Poren 34 und aus dem Monomerharz 38 entfernt worden ist, ausgeführt. 4B zeigt die Oxidschicht 32 in einem Zustand, in dem die Poren 34 leer, d. h. frei von irgendeinem Gas oder irgendeiner Flüssigkeit, sind.
Nachdem im Wesentlichen die gesamte Luft 44 aus den Poren entfernt worden ist, wobei sich im Wesentlichen die gesamte Luft auf wenigstens etwa 80 %, wenigstens etwa 85 %, wenigstens etwa 90 %, wenigstens etwa 95 % oder wenigstens etwa 99 % der Luft bezieht, umfasst das Verfahren das aktive Drängen des Monomerharzes 38 in die Mehrzahl von Poren 34. Mit „aktivem Drängen“ ist gemeint, dass eine andere Kraft als die Schwerkraft ausgeübt werden muss, um die Poren 34 mit dem Monomerharz 38 zu füllen. Gemäß einigen Aspekten und wie in 3C und 4C gezeigt ist, wird der Unterdruck verringert, was veranlasst, dass ein Luftstoß in die Kammer 36 eintritt und das Monomerharz 38 nach unten und gegen das Werkstück 30 drängt, so dass das Monomerharz 38 in die Poren 34 eintritt und sie füllt. Dieser Luftdruck ist in den Figuren durch die Pfeile nach unten gezeigt. Das Monomerharz 38 tritt wenigstens in einen Teil der Poren wie etwa größer oder gleich etwa 80 %, größer oder gleich etwa 85 % oder größer oder gleich etwa 90 % der Poren 34 ein oder tritt im Wesentlichen in alle Poren (größer oder gleich etwa 95 % der Poren 34) ein. Darüber hinaus werden für jede Pore 34 mit dem darin angeordneten Monomerharz 38 größer oder gleich etwa 70 %, größer oder gleich etwa 75 %, größer oder gleich etwa 80 %, größer oder gleich etwa 85 %, größer oder gleich etwa 90 % oder im Wesentlichen das gesamte (größer oder gleich etwa 95 %) Porenvolumen mit dem Monomerharz 38 gefüllt. Somit wird gemäß einigen Aspekten im Wesentlichen das gesamte Porenvolumen im Wesentlichen aller Poren 34 mit dem Monomerharz 38 gefüllt.
Nachdem das Monomerharz 38 aktiv in die Poren 34 gedrängt worden ist, wird entweder das Werkstück 30 aus der Kammer 36 entfernt oder wird das in der Kammer 36 verbleibende Monomerharz 38 wie etwa durch Ablassen entfernt. Daraufhin wird restliches Monomerharz 38 wie etwa durch Abspülen mit einem Lösungsmittel (z. B. Wasser) oder durch Zentrifugieren von Oberflächen des Werkstücks 30 entfernt.
Anhand von 4D umfasst das Verfahren außerdem das Umwandeln des wenigstens in einem Teil der Poren 34 angeordneten Monomerharzes 38 in eine Polymerzusammensetzung 48 und das Bilden eines korrosionsbeständigen Werkstücks 50. Gemäß verschiedenen Aspekten wird das Umwandeln durch Aushärten des Monomerharzes 38 wenigstens in einem Teil der Mehrzahl von Poren 34 bei einer Temperatur größer oder gleich etwa der Umgebungstemperatur oder Raumtemperatur bis kleiner oder gleich etwa 100 °C, einschließlich bei Temperaturen von etwa 20 °C, etwa 25 °C, etwa 30 °C, etwa 35 °C, etwa 40 °C, etwa 45 °C, etwa 50 °C, etwa 55 °C, etwa 60 °C, etwa 65 °C, etwa 70 °C, etwa 75 °C, etwa 80 °C, etwa 85 °C, etwa 90 °C, etwa 95 °C oder etwa 100 °C, für eine Zeitdauer größer oder gleich etwa 1 Minute bis kleiner oder gleich etwa 1 Stunde, einschließlich Zeiten von etwa 1 Minute, etwa 5 Minuten, etwa 10 Minuten, etwa 15 Minuten, etwa 20 Minuten, etwa 25 Minuten, etwa 30 Minuten, etwa 35 Minuten, etwa 40 Minuten, etwa 45 Minuten, etwa 50 Minuten, etwa 55 Minuten oder etwa 1 Stunde, ausgeführt, um das korrosionsbeständige Werkstück 50 zu erzeugen. Die Polymerzusammensetzung 48 umfasst ein Polymerisationsprodukt des in dem Monomerharz 38 bereitgestellten Monomers und kann als nichteinschränkende Beispiele Poly(acrylsäure) (PAA), Poly(methylacrylat) (PMA), Poly(methylmethacrylat) (PMMA), Poly(ethylacrylat) (PEA), Poly(ethylmethacrylat) (PEMA) und Kombinationen davon umfassen. Das Aushärten kann in der Kammer 36, auf einer Arbeitsplatte (z. B. wenn bei Umgebungs- oder Raumtemperatur) oder in einem getrennten Ofen ausgeführt werden. Nach dem Aushärten werden größer oder gleich etwa 70 %, größer oder gleich etwa 75 %, größer oder gleich etwa 80 %, größer oder gleich etwa 85 %, größer oder gleich etwa 90 % oder im Wesentlichen das gesamte (größer oder gleich etwa 95 %) Porenvolumen jeder Pore 34, in der das Monomerharz 38 angeordnet ist, mit der Polymerzusammensetzung 48 gefüllt. Somit wird gemäß einigen Aspekten im Wesentlichen das gesamte Porenvolumen im Wesentlichen aller Poren 34 mit der Polymerzusammensetzung 48 gefüllt. In derartigen Aspekten ist die Oxidschicht 32 des korrosionsbeständigen Werkstücks 50 im Wesentlichen frei von leeren Poren, d. h., kleiner oder gleich etwa 20 %, kleiner oder gleich etwa 15 %, kleiner oder gleich etwa 10 %, kleiner oder gleich etwa 5 % oder kleiner oder gleich etwa 1 % der zuvor leeren Poren 34 bleiben leer.
Daraufhin enthält das Verfahren das Abspülen des korrosionsbeständigen Werkstücks 30 entweder in der Kammer 36 oder an einem anderen Ort. Zum Beispiel können die Schritte des Tauchens des Werkstücks 30 in ein Polymerharz, des Anwendens des Unterdrucks, des Ablassens, des Abspülens, des Zentrifugierens, des Erwärmens und des Abspülens in einer einzelnen Vorrichtung ausgeführt werden, die die Kammer 36 enthält. Allerdings ist zu verstehen, dass jeder Schritt in oder im Zusammenhang mit getrennten Vorrichtungen ausgeführt werden kann.
Optional umfasst das Verfahren daraufhin das Auftragen zusätzlicher Beschichtungen oder Schichten auf das korrosionsbeständige Werkstück 50 wie etwa einer Schicht, die eine Grundierung, ein Polymer, ein Fluorpolymer, ein Epoxid, eine Pulverbeschichtung, einen Lack, eine Farbbeschichtung, einen Basislack, einen Klarlack und Kombinationen davon umfasst.
Außerdem schafft die vorliegende Technologie das korrosionsbeständige Werkstück 50, das durch das obige Verfahren hergestellt worden ist. Notwendig umfasst das korrosionsbeständige Werkstück 50 die Matrix 31, die das Ventilmetall oder die Legierung, die das Ventilmetall umfasst, umfasst, und die auf der Matrix 31 gebildete Oxidschicht 32, wobei die Oxidschicht 32 die Mehrzahl von Poren 34 umfasst, wobei jede Pore der Mehrzahl ein Porenvolumen aufweist. Die Polymerzusammensetzung 48 ist wenigstens in einem Teil der Mehrzahl von Poren 34 angeordnet, wobei für jede Pore 34, in der die Polymerzusammensetzung 48 angeordnet ist, größer oder gleich etwa 70 % des Porenvolumens mit der Polymerzusammensetzung 48 gefüllt sind.
Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen ist zur Veranschaulichung und Beschreibung gegeben worden. Sie soll nicht erschöpfend sein oder die Offenbarung beschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind allgemein nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt, sondern sind, wo anwendbar, austauschbar und können in einer ausgewählten Ausführungsform verwendet werden, selbst wenn sie nicht spezifisch gezeigt oder beschrieben ist. Diese kann außerdem auf viele Arten geändert werden. Derartige Änderungen werden nicht als Abweichung von der Offenbarung angesehen und alle derartigen Änderungen sollen in dem Schutzumfang der Offenbarung enthalten sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 3293158 [0040]
US 5792335 [0040]
US 6365028 [0040]
US 6896785 [0040]

Claims

Korrosionsbeständiges Werkstück, das umfasst: eine Matrix, die ein Ventilmetall oder eine Legierung, die ein Ventilmetall umfasst, umfasst; eine Oxidschicht, die auf der Matrix gebildet ist, wobei die Oxidschicht eine Mehrzahl von Poren umfasst, wobei jede Pore der Mehrzahl ein Porenvolumen aufweist; und eine Polymerzusammensetzung, die wenigstens in einem Teil der Mehrzahl von Poren angeordnet ist, wobei für jede Pore, in der die Polymerzusammensetzung angeordnet ist, größer oder gleich etwa 70 % des Porenvolumens mit der Polymerzusammensetzung gefüllt sind.
Korrosionsbeständiges Werkstück nach Anspruch 1, wobei das Ventilmetall aus der Gruppe gewählt ist, die aus Magnesium, Aluminium, Titan, Zirconium, Hafnium, Chrom, Kobalt, Molybdän, Vanadium, Tantal, Gemischen davon und Legierungen davon besteht.
Korrosionsbeständiges Werkstück nach Anspruch 1, wobei die Polymerzusammensetzung Poly(acrylsäure) (PAA), Poly(methacrylat) (PMA), Poly(methylmethacrylat) (PMMA), Poly(ethylacrylat) (PEA), Poly(ethylmethacrylat) (PEMA) oder Kombinationen davon umfasst.
Korrosionsbeständiges Werkstück nach Anspruch 1, wobei die Polymerzusammensetzung in größer oder gleich etwa 95 % der Mehrzahl der Poren angeordnet ist und wobei für jede Pore, in der die Polymerzusammensetzung angeordnet ist, größer oder gleich etwa 90 % des Porenvolumens mit der Polymerzusammensetzung gefüllt sind.
Korrosionsbeständiges Werkstück nach Anspruch 1, wobei das korrosionsbeständige Werkstück eine Komponente eines Kraftfahrzeugs ist, die aus der Gruppe gewählt ist, die aus einem Rad, aus einer Säule, aus einer Halterung, aus einem Stoßfänger, aus einer Dachreling, aus einer Kipphebelschiene, aus einem Kipphebel, aus einem Lenker, aus einem Holm, aus einem Tunnel, aus einem Trittbrett, aus einem Hilfsrahmenelement, aus einer Ölwanne, aus einem Plattenelement oder aus einem Verstärkungsplattenelement besteht.
Verfahren zum Herstellen eines korrosionsbeständigen Werkstücks, wobei das Verfahren umfasst: Umsetzen eines Werkstücks in eine Kammer, die wenigstens teilweise mit einem Monomerharz gefüllt ist, wobei das Werkstück eine Matrix, die ein Ventilmetall oder eine Legierung, die ein Ventilmetall umfasst, umfasst, und eine auf der Matrix gebildete Oxidschicht, wobei die Oxidschicht eine Mehrzahl von Poren umfasst, wobei jede Pore der Mehrzahl ein Porenvolumen aufweist, umfasst; Ausüben eines Vakuums auf die Kammer und Entfernen von Luft aus der Mehrzahl von Poren; Verringern des Vakuums und Drängen des Monomerharzes, damit es in wenigstens einem Teil der Mehrzahl von Poren angeordnet wird; und Umwandeln des in dem wenigstens einen Teil der Mehrzahl von Poren angeordneten Monomerharzes in eine Polymerzusammensetzung und Bilden des korrosionsbeständigen Werkstücks, wobei für jede Pore, in der die Polymerzusammensetzung angeordnet ist, größer oder gleich etwa 70 % des Porenvolumens mit der Polymerzusammensetzung gefüllt sind.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei jede Pore der Mehrzahl bei einer freiliegenden Oberfläche der Oxidschicht einen Durchmesser größer oder gleich etwa 0,5 µm bis kleiner oder gleich etwa 20 µm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Ventilmetall aus der Gruppe gewählt ist, die aus Magnesium, Aluminium, Titan, Zirconium, Hafnium, Chrom, Kobalt, Molybdän, Vanadium, Tantal, Gemischen davon und Legierungen davon besteht.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Umwandeln des Monomerharzes in eine Polymerzusammensetzung das Aushärten des Monomerharzes bei einer Temperatur größer oder gleich etwa der Umgebungstemperatur oder Raumtemperatur bis kleiner oder gleich etwa 100 °C für eine Zeitdauer größer oder gleich etwa 1 Minute bis kleiner oder gleich etwa 1 Stunde umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, das ferner nach dem Umwandeln umfasst: Auftragen einer Grundierungsschicht auf das Werkstück.