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 Bremssattel

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DE19853692A1
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Horst Rothbauer
Anja Hasse
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Continental Teves AG and Co OHG
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    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/34Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated
    • C25D5/36Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated of iron or steel

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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.
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.
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.
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.
DE1998153692 1998-11-20 1998-11-20 Verfahren zum Aufbringen einer Zink-Nickelschicht und Anwendung dieses Verfahrens auf einen Bremssattel Withdrawn DE19853692A1 (de)

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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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