DE19853692A1 - Verfahren zum Aufbringen einer Zink-Nickelschicht und Anwendung dieses Verfahrens auf einen Bremssattel - Google Patents
Verfahren zum Aufbringen einer Zink-Nickelschicht und Anwendung dieses Verfahrens auf einen BremssattelInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Bremssattel mit einer die Sattelkorrosion verhütenden Legierungsschicht. Die Legierungsschicht besteht aus einer Zink-Nickel-Legierung, die auf die Satteloberfläche aufgebracht ist. Aufgabe der Erfindung ist es, das Legierungsverfahren zu vereinfachen, indem auf eine das Wachsen der Zink-Nickelschicht unterstützenden Unterschicht insbesondere in Form einer Zinkschicht verzichtet wird. Die Erfindung ermöglicht ein weitgehend gleichmäßiges Anwachsen der Zink-Nickelschicht auch bei einer komplizierten Oberflächenstruktur (Hinterschneidungen) des Werkstücks durch Modifikation der einzelnen die Legierungsabscheidung vorbereitenden Verfahrensschritte, wobei diese Schritte in beliebiger Kombination oder aber auch wahlweise einzeln angewendet werden können.
Description
Werkstücke müssen in ihrer Oberfläche vielfach gegen
Korrosion geschützt werden. Hierzu können auf die
Oberfläche aufgebrachte Farbschichten dienen. Wird eine
größere Korrosionsbeständigkeit verlangt, so wird die
Oberfläche mit einer Legierungsschicht versehen.
Beispielsweise ist es bei Bremssätteln bekannt, diese mit
einer Zink-Legierungsschicht zu versehen, welche mittels
Chrom noch eingefärbt werden kann.
Eine größere Korrosionsfestigkeit als Zinkschichten hat
eine Zink-Nickelschicht, die beispielsweise einen
Nickelanteil von 10-15% haben kann. Üblicherweise werden
die Zink-Nickelschichten auf einer über die Oberfläche des
Werkstücks gelegten Zinkschicht aufgebracht, die als
Bekeimungsgrundlage dient. Die zusätzlich notwendige
Zinkschicht als Bekeimungsgrundlage für die Zink-
Nickelschicht ist aufwendig. Es ist daher auch schon
vorgeschlagen worden, bei Gußwerkstücken die Zink-
Nickelschicht unmittelbar auf die Gußoberfläche
aufzubringen. In der Praxis hat sich dieses Verfahren aber
nur bei sehr einfach ausgestalteten Oberflächen bewährt.
Bei Werkstücken mit stark unebenen Flächen und insbesondere
Hinterschneidungen hat sich gezeigt, daß ohne Zinkschicht
als Bekeimungsgrundlage die gewünschte Zink-Nickelschicht
nur sehr unregelmäßig auf der Werkstückoberfläche
aufwächst, so daß hier schichtfreie Inseln entstehen
können, von denen aus die Korrosion der Werkstückoberfläche
leicht ihren Ausgang nehmen kann. Aufgabe der Erfindung ist
es daher, Maßnahmen anzugeben, bei denen auch bei
komplizierten Oberflächen von Eisenwerkstücken,
insbesondere gegossenen Eisenwerkstücken, eine gleichmäßige
und dauerhafte Zink-Nickelschicht direkt auf die
Werkstückoberfläche aufgebracht werden kann, ohne daß eine
Zinkschicht als Bekeimungsgrundlage vorher aufgebracht
werden muß.
Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der im Oberbegriff von
Anspruch 1 aufgeführten Gattung durch die sich aus dem
kennzeichnenden Teil ergebenden Verfahrensschritte gelöst.
Die Erfindung besteht im Prinzip darin, die einzelnen
Verfahrensschritte derart abzuändern, daß sich über die
gesamte Oberfläche des Werkstücks eine gleichmäßig wirksame
Bekeimungsgrundlage ergibt, so daß die Zink-Nickelschicht
auch an schwer zugänglichen Stellen der Werkzeugoberfläche
gegenüber der restlichen Oberfläche weitgehend gleichmäßig
beschichtet wird.
Hinsichtlich der einzelnen für die Beschichtung zwischen
Spülungsvorgängen zweckmäßigerweise angewendeten
Verfahrensschritte haben sich in Weiterbildung der
Erfindung die aus Anspruch 2 ersichtlichen Merkmale
bewährt. Die Weiterbildung der vorliegenden Erfindung
schlägt daher gemäß Anspruch 2 vor, wahlweise oder in
Kombination bestimmte Maßnahmen einzusetzen, die beim
Strahlen und/oder Entfetten und/oder Beizen und/oder
während des Abscheidungsvorgangs angewendet werden können.
Eine weitere Präzisierung der einzelnen Verfahrensschritte
wird in Weiterbildung der Erfindung in Anspruch 3
vorgeschlagen. Dabei können die einzelnen Maßnahmen in
Kombination oder aber auch einzeln mit Erfolg angewendet
werden. Eine Weiteranbindung des erfinderischen Verfahrens
ergibt sich insbesondere bei der Anwendung auf Bremssättel,
d. h. Bremsengehäuse und Bremsenträger von Scheibenbremsen,
wenn diese vorzugsweise aus einer Gußlegierung GGG50 bzw.
GGG55 gegossen sind. Ein erheblicher Vorteil der Erfindung
besteht darin, daß bei dem Aufbringen der Zink-
Nickelschicht die Bremssättel auch gleichzeitig eine
ansprechend erscheinende Farbgebung erhalten, die einen
matten Silberton zeigt. Auf diese Weise wird der hohe
Korrosionsschutz der Bremssättel mit einer gleichzeitigen
Farbgebung ohne Verwendung einer besonderen
Bekeimungsgrundlage durch eine besondere Zinkschicht
erreicht.
Es ist bereits vorgeschlagen worden (siehe DE-OS
19755061.4), ein Werkstück in einem ersten Schritt mit
einer Oberflächenbeschichtung, beispielsweise eine
aufgesprühte Farbbeschichtung, als Korrosionsschutz
abzudecken und danach das Werkstück zu bearbeiten. Die bei
der Bearbeitung von ihrer Farbschicht bzw.
Oberflächenschicht befreiten Oberflächenabschnitte werden
dann mit einer stärker gegen Korrosion schützenden
Legierungsschicht, beispielsweise Zinkschicht, galvanisch
beschichtet. Ein derartiges Verfahren ist auch gemäß der
Merkmalskombination nach Anspruch 5 zur Weiterbildung der
vorliegenden Erfindung geeignet. Es ist aber auch denkbar,
Gußabschnitte, welche nicht bearbeitet werden, durch
entsprechende Abdeckung vor der Farbschicht zu schützen und
diese danach zur Verbesserung des Korrosionsschutzes
gezielt nach der vorliegenden Erfindung mit einer Zink-
Nickelschicht zu beschichten.
Hinsichtlich der einzelnen Bearbeitungsschritte ist noch
folgendes zu sagen. Unter Aktivieren ist ein mechanisches
Strahlen, insbesondere ein Besprühen bzw. Bestrahlen mit
Sand, Glaskörpern, Stahlschrot oder Keramikkörpern gemeint.
Unter dm2 sind Quadratdezimeter zu verstehen. GGG50 sowie
GGG55 sind Legierungen mit genormter Zusammensetzung.
Die Erfindung läßt sich kurz wie folgt angeben:
Aufgabe der Erfindung ist es, einen dekorativen, matt silbergrauen Oberflächenschutz für Scheibenbremsen aus Grauguß anzugeben, der einen erhöhten Korrosionsschutz darstellt, wobei auf eine Grundschicht als Bekeimungsgrundlage (beispielsweise Zinnschicht) verzichtet werden soll.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen dekorativen, matt silbergrauen Oberflächenschutz für Scheibenbremsen aus Grauguß anzugeben, der einen erhöhten Korrosionsschutz darstellt, wobei auf eine Grundschicht als Bekeimungsgrundlage (beispielsweise Zinnschicht) verzichtet werden soll.
Bekannter Stand der Technik beim Oberflächenschutz für
Scheibenbremsen aus Gußeisen ist heute eine verzinkte und
gelb chromatierte Oberfläche. Diese Schicht zeigt im
Salzsprühnebeltest nach DIN 50021 nur eine Beständigkeit
von 144 Stunden und ist in ihren
Korrosionsschutzeigenschaften nur bis zu einer thermischen
Belastung von 70 Grad stabil. Als Alternative, und um einen
dekorativen Effekt zu erzielen, wurde auch schon eine
Beschichtung mit einem organischen elektrostatisch
aufgebrachten Tauchlack (KTL) und einem Pulverlack
vorgeschlagen. Der lackierte Gußeisenrohling wird
anschließend bearbeitet und zum Korrosionsschutz auf den
bearbeiteten Flächen mit einer galvanisch aufgebrachten und
gelb-chromatisierten Zink-Schicht geschützt.
Die Erfindung besteht in einem neuartigen
Beschichtungsverfahren für den bearbeiteten Rohling aus
Gußeisen, bei der ein direktes galvanisches
Abscheideverfahren aus einem alkalischen Zink-
Nickelelektrolyten eingesetzt wird, wobei die Möglichkeit
einer deckenden Unterverzinkung aus einem sauren Zink-
Elektrolyten zur Bekeimung des Werkstoffs nicht in Anspruch
genommen wird. Um eine optimale Bekeimung des
Gußwerkstoffes im alkalischen Zink-Nickel-Beschich
tungsverfahren zu erreichen, wird gemäß der Erfindung eine
mechanische Aktivierung durch Strahlbehandlung und eine
chemische Aktivierung z. B. mittels Ultraschall vorgenommen.
Gleichzeitig muß für eine Direktbeschichtung von
kompliziert geformten Werkstücken den Bremssättelgehäusen
aus Gußeisen in alkalischen Bädern ein entsprechendes
Strom-Zeit-Regime vorgegeben werden. Als Nachbehandlung
wird die Schicht in einer geeigneten Lösung, welche
mindestens Cr (III)-Ionen enthält, passiviert und mit einer
mineralisch-anorganischen Versiegelung versehen. Die mit
der Erfindung gewonnene Oberfläche weist im
standardisierten Salzsprühnebeltest nach DIN 50021 eine
Korrosionsbeständigkeit von mindestens 720 Stunden
gegenüber Rotrost auf und ist auch nach thermischer
Belastung (bis 24 Stunden, 120 Grad) korrosionsstabil.
Der Kern der Erfindung besteht in einer galvanischen
Fertigungsbeschichtung aus wässrigem alkalischen ZnNi-
Elektrolyten auf Gußwerkstoff durch Abstimmung mit
entsprechender mechanischer und chemischer Vorbehandlung
sowie Einstellung eines definierten Strom-Zeit-Regimes.
Dabei ergibt sich der Vorteil, daß die Bauteiloberfläche
durch die erfindungsgemäße Direktbeschichtung ein
dekoratives matt-silbergraues Finish sowie erhöhten
Korrosionsschutz erhält und CrVl-frei ist.
Claims (5)
1. Verfahren zum Aufbringen einer Zink-Nickelschicht auf
ein Eisenwerkstück, insbesondere Gußteil, wobei die
Zink-Nickelschicht unter Vermeidung jeglicher
metallischer Zwischenschichten als Bekeimungsgrundlage
für die Zink-Nickelschicht dient, dadurch
gekennzeichnet, daß das Werkstück vor dem galvanischen
Abscheidungsvorgang eine an die Parameter des
Werkstücks insbesondere die Oberflächenbeschaffenheit
angepaßte Vorbehandlung erfährt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in an sich bekannter
Weise das Werkstück unter anderem mit folgenden
wahlweisen Schritten behandelt wird:
Aktivieren insbesondere mechanisches Strahlen,
Einfetten,
Beizen,
Elektrolytisch einfetten,
Dekapieren durch ein saures Bad, (beispielsweise Salzsäure) bzw. alkalisches Zink-Legierungsbad, insbesondere Zink- Nickel-Legierungsbad,
dadurch gekennzeichnet, daß beim Strahlen die Strahlungsparameter wie Strahlmedium (Sand, Stahlschrott, Glas-, Keramikkörper), Strahldruck, Strahlzeit an die Oberflächenstruktur des Werkstücks angepaßt werden und/oder
daß beim Entfetten Ultraschall bevorzugt gezielt auf Vertiefungen bzw. Hinterschneidungen aufgebracht wird und/oder
daß beim Beizen das Werkstück zeitabhängig anodisch und/oder kathodisch belastet wird und/oder
daß die Abscheidungsparameter bei der Legierungsabscheidung (Elektrolytzusammensetzung, Strom-Zeit-Regime, Temperatur, räumliche Anordnung im Bad) an die Oberflächenstruktur des Gußwerkstoff angepaßt werden.
Aktivieren insbesondere mechanisches Strahlen,
Einfetten,
Beizen,
Elektrolytisch einfetten,
Dekapieren durch ein saures Bad, (beispielsweise Salzsäure) bzw. alkalisches Zink-Legierungsbad, insbesondere Zink- Nickel-Legierungsbad,
dadurch gekennzeichnet, daß beim Strahlen die Strahlungsparameter wie Strahlmedium (Sand, Stahlschrott, Glas-, Keramikkörper), Strahldruck, Strahlzeit an die Oberflächenstruktur des Werkstücks angepaßt werden und/oder
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daß die Abscheidungsparameter bei der Legierungsabscheidung (Elektrolytzusammensetzung, Strom-Zeit-Regime, Temperatur, räumliche Anordnung im Bad) an die Oberflächenstruktur des Gußwerkstoff angepaßt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Ultraschall mit einer Leistung
von mindestens 10 Watt pro Liter Entfettungsbad
vorzugsweise mittels eines Stabschwingers aufgebracht
wird und/oder
daß die zeitabhängige Strombelastung mit mindestens 2 Ampere pro Quadratdezimeter (dm2) vorzugsweise über 60 Sekunden erfolgt und/oder
daß die Legierungsabscheidung bei einer kathodischen Belastung erfolgt, die zeitweise insbesondere bei Wachstumsbeginn der Schicht eine deutlich erhöhte Stromdichte hat, wie beispielsweise mindestens 2,5 Ampere pro dm2 für eine Dauer von 10 Minuten.
daß die zeitabhängige Strombelastung mit mindestens 2 Ampere pro Quadratdezimeter (dm2) vorzugsweise über 60 Sekunden erfolgt und/oder
daß die Legierungsabscheidung bei einer kathodischen Belastung erfolgt, die zeitweise insbesondere bei Wachstumsbeginn der Schicht eine deutlich erhöhte Stromdichte hat, wie beispielsweise mindestens 2,5 Ampere pro dm2 für eine Dauer von 10 Minuten.
4. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1
bis 3 auf einen Bremssattel aus einer
Graugußlegierung, insbesondere einer Legierung GGG50
bzw. GGG55.
5. Bremssattel, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Teil seiner Oberfläche vor der
Anwendung eines der Verfahren nach Anspruch 1 bis 3
durch eine korrosionsschützende Farbschicht abgedeckt
ist.
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DE (1) | DE19853692A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002006566A1 (de) * | 2000-07-19 | 2002-01-24 | Dr.-Ing. Max Schlötter Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur beschichtung von bauteilen aus gehärtetem stahl oder eisenguss mit zink-nickel-legierungen |
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DE1696093A1 (de) * | 1968-02-03 | 1971-11-04 | Draht Und Federnwerke Veb | Verfahren zur Erhoehung der Dauerfestigkeit oberflaechenbehandelter Federn |
DE2231159A1 (de) * | 1972-06-26 | 1974-01-17 | Henkel & Cie Gmbh | Verfahren zur vorbehandlung von stahlbandoberflaechen vor dem aufbringen galvanischer ueberzuege |
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-
1998
- 1998-11-20 DE DE1998153692 patent/DE19853692A1/de not_active Withdrawn
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