DE19809802A1 - Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Aluminium oder dergleichen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken aus Aluminium, Aluminium-Legierungen, Magnesium oder Magnesium-Legierungen. Es ist vorgesehen, daß die Oberlfäche mit einer Bürste behandelt, vorzugsweise aufgerauht wird und daß anschließend eine Oberflächenbehandlung mittels eines galvanischen Verfahrens oder ein Lackieren erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflä­ chenbehandlung von Werkstücken aus Aluminium, Alu­ miniumlegierungen, Magnesium oder Magnesiumlegie­ rungen.

Es ist bekannt, die Oberfläche von Werkstücken aus Aluminium zunächst mit einem Korundband zu schlei­ fen und anschließend zu polieren. Zum Polieren kön­ nen beispielsweise Tuch-Polierringe oder -Polier­ scheiben unterschiedlicher Stoffqualitäten einge­ setzt werden. Nach dem Polieren wird das Werkstück eloxiert beziehungsweise anders galvanisch behan­ delt oder lackiert. Ziel ist es stets, eine optisch ansprechende und widerstandsfähige Oberfläche zu erhalten.

Für das Herstellen einer matten Oberfläche ist es - zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Verfah­ ren - bekannt, nach dem polieren einen Mattiervor­ gang durchzuführen. Hierbei kommen zum Beispiel Scotch-Lamellenräder zum Einsatz. Zusätzlich oder alternativ zum Mattieren mittels Scotch-Lamellenrä­ dern ist es auch möglich, eine größere Schichtdicke beim Eloxieren zu schaffen, was ebenfalls zu einer matteren Oberfläche führt. Nachteilig ist dabei je­ doch, daß aufgrund der großen Schichtdicke Eloxal­ risse auftreten können, die optisch unschön in Er­ scheinung treten. Eine weitere Möglichkeit zur Er­ zeugung einer matten Oberfläche ist dadurch gege­ ben, daß neben dem erwähnten Schleifen und Polieren nicht nur ein Eloxiervorgang, sondern zusätzlich auch ein Beizvorgang durchgeführt wird. Dies führt jedoch nicht zu einem matten Glänzen der Oberflä­ che, sondern eher zu einer Abstumpfung, das heißt, die gewünschte optische Oberflächenwirkung eines mattseidenen Glänzens wird nicht erzielt.

Ferner ist es bekannt, vor einem Eloxieren auf che­ mischem/elektrischem Wege ein Glänzverfahren durch­ zuführen, um Einfluß auf die Oberfläche des Werk­ stücks zu nehmen.

Sämtliche, dem Stand der Technik angehörende Ver­ fahren haben jedoch den Nachteil, daß Strichbildun­ gen, die durch die verschiedenen mechanischen Bear­ beitungsverfahren auf der Oberfläche des Werkstücks vorhanden sind, nicht vollständig vermieden werden können, so daß zwar bereichsweise eine gleichmäßige Oberflächenstruktur vorliegt, die jedoch von zu­ meist einzelnen, beabstandet zueinander liegenden Strichbildungen gestört ist, so daß insgesamt kein einheitliches Oberflächenbild vorliegt, sondern die zumeist relativ stark glänzende und damit reflek­ tierende Oberfläche aufgrund der Striche nicht hochwertig genug erscheint. Überdies gelingt es mit den bekannten Verfahren nicht, eine hundertprozen­ tige Kaschierung von Rohteilfehlern (zum Beispiel durch Lunker, Oxydstreifen, Fleckenbildung, Fremd­ körpereinschlüssen) zu erzielen. Die Folge ist, daß eine entsprechende Werkstückanzahl als Ausschuß aussortiert werden muß, wodurch die Fertigungsko­ sten erhöht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das zu einer hochwertigen, gleichmäßigen und vorzugs­ weise matten Oberfläche des Werkstücks führt. Fer­ ner werden durch die erfindungsgemäße Oberflächen­ behandlung Rohteilfehler nahezu gänzlich kaschiert, so daß die Ausschußquote sinkt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Oberfläche mit einer Bürste behandelt, vor­ zugsweise aufgerauht wird und daß anschließend eine Oberflächenbehandlung mittels eines galvanischen Verfahrens oder ein Lackieren erfolgt. Die Beson­ derheit des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht also darin, daß der vor der Behandlung der Oberflä­ che mit einem galvanischen Verfahren oder vor einem Lackieren erfolgende Verfahrensschritt ein Bürsten der Oberfläche des Werkstücks ist. Dieses erfin­ dungsgemäße Vorgehen steht in völliger Abkehr zu den bisher bekannten Verfahrensführungen, da die bekannten Verfahren stets darauf abzielen, zunächst durch vorzugsweise mehrstufige mechanische Bearbei­ tung die Oberfläche zunächst immer glatter aus zu­ bilden, also beispielsweise zunächst zu schleifen und dann zu polieren. Dieses Vorgehen wird durch die Erfindung durchbrochen, da vor der galvanischen Behandlung oder vor dem Lackieren ein Verfahrens­ schritt durchgeführt wird, der zu einer gewissen Rauhheit der Oberfläche des Werkstücks führt. Die erfindungsgemäße Behandlung mittels der Bürste führt bei einer Ausgangsoberfläche, die zum Bei­ spiel poliert worden ist, zu einer Vergrößerung der Rauhtiefe, was insoweit gegenüber den bisherigen, aus dem Stand der Technik bekannten Bestreben, näm­ lich eine stets glattere Oberfläche vor einem ab­ schließenden Verfahrensschritt (Galvanisie­ ren/Lackieren) zu erzielen, im Gegensatz steht. Überraschenderweise stellt sich nach dem Galvani­ sieren beziehungsweise nach dem Lackieren heraus, daß die Oberfläche einen mattseidenen Glanz auf­ weist und vollkommen homogen wirkt, also nicht von Strichbildungen oder dergleichen gestört ist. Je nach Intensität des Bürstens und nach Art der ver­ wendeten Bürste läßt sich eine gleichmäßig mat­ tierte Oberfläche erzielen, die aufgrund des Bürst­ verfahrens Mikrostriche aufweist, wobei diese Mi­ krostriche jedoch eng an eng liegen und daher als gleichmäßige Struktur in Erscheinung treten und da­ her ein hochwertiges Aussehen vermitteln. Die Mi­ krostriche sind derart kurz, daß sich insgesamt ein - mikroskopisch betrachtet - Orangenhauteffekt ein­ stellt, der jedoch in sich vollkommen gleichmäßig und homogen ausfällt, so daß das Aussehen nicht durch vereinzelt liegende Striche oder dergleichen beeinträchtigt ist. Dieser "Orangenhauteffekt" führt ferner zu dem relativ matten, aber dennoch glänzenden Aussehen der erfindungsgemäß behandelten Werkstückoberfläche.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese­ hen, daß vor dem mit der Bürste erfolgenden Aufrau­ hen die Oberfläche eine Rauhtiefe aufweist, die ge­ ringer als nach dem Bürsten ist. Mittels des Bürst­ vorgangs wird somit die gewünschte Rauhtiefe er­ zeugt. Die vor dem Bürsten vorliegende geringere Rauhtiefe liegt entweder bereits durch die Herstel­ lung des Werkstücks vor, beispielsweise wenn es sich um ein Gußteil handelt, oder wird durch ent­ sprechende Oberflächenbehandlung wie Schleifen, Po­ lieren, Läppen, Walzen, Strahlen usw. erzeugt.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese­ hen, daß für das Bürsten eine rotierende Rundbürste verwendet wird. Die Rundbürste wird vorzugsweise mittels eines Antriebs, beispielsweise mittels ei­ nes Bürstautomaten, in Drehung versetzt. Vorzugs­ weise verlaufen die Borsten der Rundbürste radial zur Drehachse der Bürste, das heißt, es liegen ent­ sprechende Scheiben oder Ringe vor. Alternativ ist es jedoch auch möglich, daß die Borsten in Richtung der Drehachse weisen, das heißt, die Bürste weist einen Drehteller auf, von dem die einzelnen Borsten orthogonal ausgehen.

Bevorzugt erfolgt das Bürsten derart, daß die Bor­ sten schlagend auf die Oberfläche des Werkstücks auftreffen. Im Falle der erwähnten Rundbürste durchlaufen die einzelnen Borstenenden einen Kreis, an den die Oberfläche des Werkstücks nach Art einer Tangente beziehungsweise Sekante anliegt. Treffen die Enden der Borsten auf die Oberfläche des Werk­ stücks auf, so werden dort die bereits genannten Mikrostriche erzeugt, die sehr kurz sind und dicht an dicht über die Oberfläche verteilt angeordnet liegen.

Es ist vorteilhaft, wenn als Bürste eine Drahtbür­ ste, insbesondere eine Drahtrundbürste verwendet wird. Somit kommt eine Drahtbürste mit Borsten aus Messingdraht, Neusilberdraht, Stahldraht, Edel­ stahldraht, Kupferdraht oder ähnliches zum Einsatz. Es ist jedoch auch möglich, daß als Bürste eine Kunststoffborsten-Bürste, insbesondere eine Kunst­ stoffborsten-Rundbürste, verwendet wird. Diese weist Kunststoffborsten mit in den Borsten eingela­ gerten Schleifkörnern auf.

Bevorzugt wird vor dem erfindungsgemäßen Bürsten die Oberfläche des Werkstücks geschliffen, Sisal- Fibre behandelt und/oder poliert.

Für das erfindungsgemäße Verfahren werden insbeson­ dere Werkstücke verwendet, die als Gußteile, Dreh­ teile, Strangpreßteile, Schmiedeteile, Kaltfließ­ teile oder Bleche ausgebildet sind.

Als galvanisches Verfahren wird besonders bevorzugt ein Eloxierverfahren eingesetzt. Die Eloxierung er­ folgt in bekannter, gewünschter Art und Weise, wo­ bei die verschiedenen Parameter des Eloxiervorgan­ ges (wie Stromstärke, eingesetzte Elektrolyten usw.) variiert werden können.

Es ist ferner - nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung - vorteilhaft, wenn nach dem Bürsten und vor der Behandlung mit dem galvanischen Verfahren die Oberfläche geglänzt wird. Beim Glänzen handelt es sich ebenfalls - wie beim Eloxieren - um ein che­ misches/elektrisches Verfahren. Dieses Glänzen wird jedoch nur derart intensiv durchgeführt, bis die gewünschte Rauhtiefe erzielt ist.

Schließlich ist es vorgesehen, daß beim erfindungs­ gemäßen Bürsten Hilfsmittel, nämlich Fette und/oder Schleifpasten und/oder Polierpasten und/oder Öle verwendet werden.

Das Oberflächenbild eines erfindungsgemäß behandel­ ten Werkstücks läßt sich durch die Verwendung die­ ser Hilfsmittel variieren, wobei eine Variation auch oder zusätzlich durch die Art und Weise des Bürstvorgangs, beispielsweise in Abhängigkeit von der Schnittgeschwindigkeit des Bürstvorgangs, herbeigeführt werden kann.

Nachfolgend wird beispielhaft das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert:
Ein als Schmiedeteil erstelltes Aluminium-Werkstück wird zunächst mittels Korundband geschliffen. An­ schließend erfolgt eine Bearbeitung mit einem Si­ salgewebering und nachfolgend mit einer Stoff­ scheibe, um die Oberfläche des Werkstücks zu polie­ ren. Die nunmehr vorliegende, polierte Oberfläche wird mittels einer Drahtrundbürste aufgerauht. Die Drahtrundbürste weist einen auf der Achse eines An­ triebs befestigbaren Kern auf, von dem radial die Borsten der Drahtrundbürste ausgehen. Die Draht­ rundbürste bildet insgesamt etwa die Form einer Scheibe, wobei die Dicke der Scheibe der Breite der Borstenpackung entspricht. Die Drahtrundbürste weist Borsten aus Messingdraht auf. Beim Zuführen des Werkstücks zur Drahtrundbürste bildet die Ober­ fläche des Werkstücks mit der Scheibenkontur der Drahtrundbürste eine Tangente beziehungsweise - je nach Druck - eine Sekante. Bei der Bearbeitung er­ zeugen die freien Enden der Borsten Mikrostriche auf der Werkstückoberfläche, die dicht an dicht liegen und sehr kurz sind. Nach Beendigung des Bürstvorgangs wird die Oberfläche des Werkstücks anodisch oxidiert, also einem Eloxal-Bad ausge­ setzt. Das Eloxieren wird solange sowie mit ent­ sprechend eingestellten Parametern durchgeführt, bis sich die gewünschte Schichtdicke einstellt.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung ist es auch möglich, daß anstelle des Eloxie­ rens ein Lackieren erfolgt.

Die Figuren erläutern das erfindungsgemäße Verfah­ ren, und zwar zeigt:

Fig. 1 eine Drahtrundbürste, mit der die Ober­ fläche eines Werkstücks aufgerauht wird und

Fig. 2 ein Blockdiagramm, das das erfindungsge­ mäße Verfahren verdeutlicht.

Die Fig. 1 zeigt eine Rundbürste 1, dessen Bür­ stenkern 2 um eine Drehachse 3 rotiert. Die Rund­ bürste 1 weist radial zur Drehachse 3 verlaufende Drahtborsten 4 auf. Mit den freien Enden der Draht­ borsten 4 wird ein Werkstück 5 gebürstet, so daß dessen Oberfläche aufgerauht wird. Nach dem Bürsten wird das Werkstück 5, das aus Aluminium besteht, eloxiert.

Die Fig. 2 verdeutlicht nochmals das erfindungsge­ mäße Verfahren anhand eines Blockdiagramms. Der Block 10 verdeutlicht das Schleifen des Werkstücks 5. Nach dem Schleifen des Werkstücks 5 erfolgt ein Poliervorgang, der mittels des Blocks 20 darge­ stellt wird. Anschließend erfolgt das erfindungsge­ mäße Bürsten gemäß Block 30. Schließlich wird - ge­ mäß Block 40 - das Eloxieren des Werkstücks 5 durch­ geführt.

Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Strichbildung (größere Schleif- oder Polierstriche) vermieden. Ferner weist die Oberfläche kaum eine Blendwirkung bei Sonneneinstrahlung auf, sondern besitzt einen matten Glanz. Bevor das erfindungsge­ mäße Bürsten durchgeführt wird, wird die Oberfläche des Werkstücks beispielsweise geschliffen, poliert, gewalzt, gestrahlt und/oder geläppt. Die Wahl der Ausgangsoberfläche vor dem erfindungsgemäßen Bür­ sten ist davon abhängig, welche Endoberfläche ge­ wünscht wird. Das Verfahren ist anwendbar auf alle eloxalfähigen Materialien, insbesondere auf Alumi­ nium und Aluminiumlegierungen. Das erfindungsgemäße Verfahren führt zur Herstellung einer gleichmäßig mattierten Oberfläche, die sich durch Mikrostriche sowie einen "Orangenhauteffekt" auszeichnet. Die Schnittgeschwindigkeit beim Bürsten verändert die fertige Oberfläche in Nuancen. Gleiches erfolgt, wenn beim Bürsten Hilfsmittel wie Fette, Schleif- beziehungsweise Polierpasten usw. hinzugefügt wer­ den.

Claims (15)

1. Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Werk­ stücken aus Aluminium, Aluminium-Legierungen, Ma­ gnesium oder Magnesiumlegierungen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Oberfläche mit einer Bürste be­ handelt, vorzugsweise aufgerauht, wird und daß an­ schließend eine Oberflächenbehandlung mittels eines galvanischen Verfahrens oder ein Lackieren erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß vor dem mit der Bürste erfolgenden Aufrau­ hen die Oberfläche eine Rauhtiefe aufweist, die ge­ ringer oder größer als nach dem Bürsten ist.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß für das Bürsten eine rotierende Rundbürste verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten der Rundbürste radial zur Drehachse der Rundbürste ver­ laufen.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Bürsten derart erfolgt, daß die Borsten schlagend auf die Oberflä­ che des Werkstücks auftreffen.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß durch das schla­ gende Auftreffen der Borsten sehr kurze Schlagstri­ che auf der Oberfläche des Werkstücks erzeugt wer­ den, die dicht an dicht zueinander liegen.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß als Bürste eine Drahtbürste, insbesondere eine Drahtrundbürste ver­ wendet wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drahtbürste mit Borsten aus Messingdraht, Neusilberdraht, Stahldraht, Edelstahldraht, Kupferdraht oder ähnli­ ches verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß als Bürste eine Kunststoffborsten-Bürste, insbesondere eine Kunst­ stoffborsten-Rundbürste, verwendet wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kunststoff­ borsten-Bürste mit in den Borsten eingelagertem Schleifkorn verwendet wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Bürsten die Oberfläche des Werkstücks geschliffen, Sisal- Fibre behandelt und/oder poliert wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkstück Guß­ teile, Drehteile, Strangpreßteile, Schmiedeteile, Kaltfließteile oder Bleche verwendet werden.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß als galvanisches Verfahren ein Eloxierverfahren eingesetzt wird.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Bürsten und vor der Behandlung mit dem galvanischen Verfah­ ren die Oberfläche geglänzt wird.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß beim Bürsten Hilfsmittel, nämlich Fette und/oder Schleifpasten und/oder Polierpasten und/oder Öle hinzugesetzt werden.