DE19918758B4

DE19918758B4 - Verfahren zur Erzeugung einer Beschichtung, insbesondere Korrosionsschutzschicht

Info

Publication number: DE19918758B4
Application number: DE1999118758
Authority: DE
Inventors: Jürgen Stehr; Guido Börner; Frank Scherbarth
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1999-04-24
Filing date: 1999-04-24
Publication date: 2007-04-26
Anticipated expiration: 2019-04-25
Also published as: DE19918758A1

Abstract

Verfahren zur Erzeugung einer Beschichtung, insbesondere Korrosionsschutzschicht, auf nachträglich bearbeitete Teilflächen eines insbesondere zuvor antikorrosiv behandelten Bauteiles, insbesondere an Karosserieteilen von Kraftfahrzeugen, wobei die Teilflächen (24) mit auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigten Partikeln (28) bestrahlt werden, die eine Korngröße von über 10 μm aufweisen und wobei die Beschichtung mit einer Schichtdicke von über 5 μm erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung einer Ablagerung (30) auf den Teilflächen (24) diese mehrlagig mit den Partikeln (28) bestrahlt werden und dass die Bestrahlung derart erfolgt, dass die Ablagerung (30) wenigstens eine räumliche Struktur ausbildet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer Beschichtung, insbesondere Korrosionsschutzschicht, mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.

Es ist bekannt, in den unterschiedlichsten Anwendungsgebieten, beispielsweise im Maschinenbau, Kraftfahrzeugbau oder dergleichen, antikorrosiv behandelte Bauteile einzusetzen. Dies können beispielsweise verzinkte Bleche oder dergleichen sein. Diese, mit einer Korrosionsschutzschicht versehenen Bleche müssen regelmäßig zugeschnitten, verschweißt oder anderweitig verarbeitet werden. Hierbei wird beispielsweise entlang von Schnittkanten und/oder Schweißnähten und/oder Flächen die zuvor aufgebrachte Korrosionsschutzschicht entfernt oder zumindest beschädigt. Diese nachträglich bearbeiteten Teilflächen der Bauelemente bieten somit eine Angriffsfläche für korrosive Vorgänge. Selbst durch eine nachträgliche Lackierung oder dergleichen wird eine durchgehende korrosive Beschichtung nicht erhalten, da insbesondere an Kantenbereichen eine sogenannte Lackflucht auftritt, die eine nicht ausreichend große korrosive Beschichtung gewährleistet. Um diese Nachteile zu beseitigen, ist bekannt, die bearbeiteten Teilflächen mit einer zusätzlichen Feinabdichtung zu versehen, indem ein Plastisol auf die bearbeiteten Teilflächen, beispielsweise die Schnittkanten, Schweißnähte oder dergleichen, aufgebracht wird. Hierbei ist nachteilig, daß die Plastisole bei einem nachfolgenden Lackauftrag die Optik derartig behandelter Teilflächen beeinträchtigen. Werden derartige Plastisole beispielsweise zum Abdichten von Bördelflanschen eingesetzt, kann es aufgrund eingeschlossener Hohlräume zu einer Bläschenbildung im Plastisol kommen. Ferner ist nachteilig, daß durch den Einsatz von Plastisole umweltrelevante chemische Stoffe, insbesondere chlorhaltiges Polyvinylchlorid, eingesetzt werden muß. Darüber hinaus lassen sich derartige Plastisole nur sehr aufwendig verarbeiten, da beispielsweise ein Einbrennprozeß notwendig ist. Schließlich stellt das Aufbringen des Plastisols einen zusätzlichen, an sich mit dem eigentlichen Bearbeiten der Teile nicht kompatiblen Prozeß dar, der in den Arbeitsablauf eingefügt werden muß und damit zu einer Kostenerhöhung führt.

Aus der EP 0 484 533 B1 ist ein Beschichtungsverfahren bekannt, bei dem eine Gas- und Pulvermischung mit Überschallgeschwindigkeit auf eine zu beschichtende Oberfläche gerichtet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art anzugeben, mittels dem in einfacher Weise eine Korrosionsschutzschicht auf Teilflächen eines Bauteiles aufgebracht werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, daß die Teilflächen mit auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigten Partikeln bestrahlt werden, lassen sich in einfacher Weise diese Partikel auf den bearbeiteten Teilflächen deponieren, so daß diese eine partielle Beschichtung, insbesondere Korrosionsschutzschicht, auf den Teilflächen des Bauelementes bilden. Infolge der Beschleunigung der Partikel auf Überschallgeschwindigkeit prallen diese mit sehr hoher kinetischer Energie auf die Teilflächen auf. Hierdurch kommt es zu einer mechanischen Verhakung der sich beim Aufprall verformenden Partikel, so daß diese auf der bestrahlten Fläche haften bleiben. Die derart mit einer Beschichtung, insbesondere Korrosionsschutzschicht versehenen Teilflächen können ohne weitere Nachbearbeitung anschließend gemeinsam mit den übrigen Flächen des Bauteiles beispielsweise lackiert werden. Durch ein derartiges Depositionsverfahren lassen sich relativ glatte Oberflächen erzielen, so daß auch große Flächen beschichtet werden können, die im Sichtbereich beispielsweise einer Kraftfahrzeugkarosserie liegen.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Beschichtung mit metallischen Partikeln erfolgt, die elastische Eigenschaften haben. Hierdurch läßt sich in einfacher Weise an den bearbeiteten Teilflächen eine Korrosionsschutzschicht erzielen. Insbesondere, wenn in den übrigen Bereichen des Bauteiles bereits eine aus Zink bestehende Korrosionsschutzschicht vorgesehen ist, kann die beschädigte Korrosionsschutzschicht wieder komplett mit dem gleichen Material hergestellt werden, so daß beispielsweise das Entstehen galvanischer Elemente verhindert ist.

Ferner ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Beschichtung mit Zinnpartikeln erfolgt. Hierdurch läßt sich an den beschichteten Teilflächen eine relativ weiche Korrosionsschutzschicht erzielen, die bei einem nachfolgenden Einbau der Bauelemente verformbar ist, so daß eine exakte Anpassung an eine Oberfläche eines Fügepartners erzielbar ist.

Schließlich ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Beschichtung mit polymerummantelten Zinkpartikeln erfolgt. Hierdurch läßt sich infolge der mit großer kinetischer Energie auf die zu beschichtende Teilfläche auftreffenden Polymerummantelung eine besonders gute Deposition der Zinkpartikel erreichen. Die Polymermäntel werden insoweit verformt, daß auch geringfügige Zwischenräume zwischen den einzelnen Partikeln sicher mit der Konosionsschutzschicht ausgefüllt sind.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß eine Korngröße der Partikel zwischen 10 und 100 μm beträgt und eine Beschichtung insbesondere mit einer Schichtdicke von 5 bis 300 μm erzeugt wird. Durch derartige Parameterauswahl läßt sich die Teilbeschichtung der bearbeiteten Teilflächen optimal an die Korrosionsbeschichtung der übrigen Oberflächen des Bauteiles anpassen. Ferner kann durch eine Überbeschichtung, das heißt eine größere Schichtdicke in den nachträglich beschichteten Teilflächen gegenüber den bereits vorher beschichteten Oberflächen, auf eine nachfolgende Verarbeitung, beispielsweise Fügeprozesse oder dergleichen, der Bauteile Rücksicht genommen werden. Insbesondere ist bevorzugt, wenn die Teilbeschichtung mit einer überstehenden lippenförmigen Kontur erfolgt. Hierdurch kann bei einem nachfolgenden Fügeprozeß, beispielsweise durch Bördeln oder dergleichen, gleichzeitig eine Spaltabdichtung realisiert werden. Es entfallen somit nachfolgende Bearbeitungsschritte.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren insgesamt läßt sich eine kostengünstige Korrosionsschutzschicht auf zuvor bearbeitete Teilflächen erzielen. Insbesondere ist das Verfahren in hohem Maße automatisierbar, so daß die Teilbeschichtung in kurzer Zeit mit gleichbleibender Qualität unter geringstmöglichem optimierten Materialeinsatz durchführbar ist. An den behandelten Bauelementen ergeben sich hierdurch neben der verbesserten Optik gleichzeitig Material- und somit Gewichtseinsparungen.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer Fügeverbindung zwischen zwei Blechteilen;
2 eine Detailansicht des einen Blechteiles vor der Teilbeschichtung;
3 und 4 schematische Detailansichten nach einer erfindungsgemäße Beschichtung;
5 eine vergrößerte Detailansicht der gefügten Blechteile;
6 eine schematische Ansicht der gefügten Blechteile in einer weiteren Ausführungsvariante und
7 eine schematische Ansicht einer Fügestelle.
1 zeigt eine Fügestelle 10 zwischen zwei Blechteilen 12 und 14. Bei dem Blechteil 12 handelt es sich beispielsweise um ein Innenblech einer Kraftfahrzeugtür und bei dem Blechteil 14 um ein Außenblech der Kraftfahrzeugtür. An der Fügestelle 10 ist das Blechteil 14 um das Blechteil 12 unter Ausbildung eines Bördelflansches 16 umgebördelt. Eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den Blechteilen 12 und 14 kann durch einen im Bereich des Bördelflansches 16 aufgebrachten Kleber 18 erfolgen. Entsprechend einer Toleranz beim Umbördeln und einer Schicht des Klebers 18 bildet sich zwischen dem Blechteil 12 und dem Bördelflansch 16 ein Spalt 20 aus. Dieser besitzt beispielsweise eine Weite von zirka 200 μm. Die Blechteile 12 und 14 sind antikorrosiv behandelt, das heißt, diese sind beispielsweise verzinkt. Durch Zuschnitt des Blechteiles 14 entsteht eine Schnittkante 22, in der dann aufgrund des materialabtragenden Arbeitsverfahrens keine Korrosionsschutzschicht vorhanden ist.
2 zeigt in einer schematischen Ansicht das Blechteil 14 mit einer vergrößert dargestellten Schnittkante 22. Die Schnittkante 22 bildet somit eine Teilfläche 24 des Blechteiles 14, das keine Korrosionsschutzschicht besitzt.
Anhand der schematischen Ansicht in den 3 und 4 wird die Korrosionsschutzbeschichtung der Teilfläche 24 verdeutlicht. Hierzu wird die Teilfläche 24 mittels einer lediglich schematisch angedeuteten Vorrichtung 26 mit einem Partikelstrom 28 bestrahlt. Die Partikel 28 sind hierbei durch die Vorrichtung 26 auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt und treffen auf die Teilfläche 24 auf. Hierdurch kommt es zur Ausbildung einer Ablagerung 30 der Partikel 28 auf der Teilfläche 24 und gegebenenfalls auf die Teilfläche 24 umgebende Bereiche 32 des Blechteiles 14. Eine Schichtdicke der Ablagerung 30 beträgt beispielsweise zwischen 5 und 300 μm. Eine Korngröße der Partikel 28 beträgt beispielsweise zwischen 10 und 100 μm. Die Vorrichtung 26 kann hierbei als Roboter oder dergleichen ausgebildet sein, so daß eine automatische Beschichtung der Teilfläche 24 möglich ist. Um eine Schichtdicke und die Geometrie der Ablagerung 30 zu erzielen, kann vorgesehen sein, daß die Bestrahlung mit den Partikeln 28 in mehreren Lagen erfolgt. Gleichzeitig kann die Bestrahlungsrichtung durch die Vorrichtung 26 variiert werden, so daß es auch zur Überbeschichtung der Bereiche 32 kommt. Als Partikel 28 können beispielsweise Zink, Zinn oder polymerummantelte Zinkpartikel eingesetzt sein.
4 zeigt eine bevorzugte Ausbildung der Ablagerung 30. Im übrigen sind gleiche Teile wie in den vorhergehenden Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht nochmals erläutert. Anhand der Darstellung in 4 wird deutlich, daß im Bereich einer Großfläche 34 des Blechteiles 14 die Ablagerung 30 im Querschnitt betrachtet eine lippenförmige Ausbeulung 36 aufweist. Zur Ausbildung einer derartigen Ablagerung 30 werden vorzugsweise metallische Partikel, insbesondere Zinnpartikel, eingesetzt, die elastische Eigenschaften besitzen, da diese gegenüber Zinkpartikeln eine größere Verformbarkeit aufweisen.
Wie 5 verdeutlicht, wird durch die spezielle Ausbildung der Ablagerung 30 gemäß 4 erreicht, daß beim Herstellen der Fügestelle 10 (1) die Lippe 36 der Ablagerung 30 auf eine Großfläche 38 des Blechteiles 14 gedrückt wird. Hierdurch kommt es zu einer plastischen Verformung der Lippe 36. Infolgedessen wird der bestehende Spalt 20 abgedichtet, so daß zusätzliche Maßnahmen zum Abdichten des Spaltes 20 nicht mehr notwendig sind. Somit kann die Korrosionsschutzbeschichtung der Teilfläche 24 sehr vorteilhaft mit weiteren funktionellen Merkmalen der Ablagerung 30, hier Spaltabdichtung, kombiniert werden.
6 zeigt in einer weiteren Ausführungsvariante, wie eine Schließung des Spaltes 20 mit einer Erzeugung einer Korrosionsschutzschicht auf der Teilfläche 24 kombiniert werden kann. Hierbei ist vorgesehen, daß die Teilfläche 24 durch die Vorrichtung 26 mit den Partikeln 28 bestrahlt wird, nachdem die Fügestelle 10 zwischen den Blechteilen 12 und 14 hergestellt ist. Durch die Vorrichtung 26 werden die Partikel 28 auf die Teilfläche 24 sowie Bereiche der Großfläche 38 des Blechteiles 12 beschleunigt. Hierbei kommt es zur Ausbildung der Ablagerung 30, die einerseits die Teilfläche 24 und andererseits den bestrahlten Bereich der Großfläche 38 bedeckt. Der Spalt 20 zwischen den Blechteilen 12 und 14 ist hierdurch ebenfalls sicher abgedichtet.
7 zeigt eine Fügestelle 10' zwischen Blechteilen 12' und 14'. Hierbei sind die Blechteile 12' und 14' stumpf durch Laserschweißen miteinander gefügt. Während der Laserschweißung einsteht eine Schweißnaht 40, die an ihrer Oberfläche – durch den Prozeß der Zinkverdampfung – relativ porös ist. Im Bereich der Schweißnaht 40 wird durch die Vorrichtung 26 eine Ablagerung 30' der Partikel 28 erzeugt. Diese Ablagerung 30' überdeckt die Schweißnaht 40 und bildet somit für eine nachfolgende Lackierung oder dergleichen einerseits einen ausreichend guten Haftgrund und andererseits eine Korrosionsschutzschicht der Schweißnaht 40.
Die Bestrahlung mit den Partikeln 28 erfolgt mit kalten Partikeln 28. Hierdurch läßt sich eine genügend große Haftfestigkeit der Partikel 28 auf den Teilflächen 24 erzielen. Andererseits ist eine thermische Beeinträchtigung der bestrahlten Blechteile 12 und 14, insbesondere der Teilfläche 24, nicht gegeben. Darüber hinaus lassen sich kalte Partikel 28 bei der Bestrahlung besser handhaben als zuvor erwärmte Partikel. Für die hier beschriebenen Anwendungsfälle ist das Bestrahlen mit erwärmten Partikeln 28 nicht erforderlich.

Claims

Verfahren zur Erzeugung einer Beschichtung, insbesondere Korrosionsschutzschicht, auf nachträglich bearbeitete Teilflächen eines insbesondere zuvor antikorrosiv behandelten Bauteiles, insbesondere an Karosserieteilen von Kraftfahrzeugen, wobei die Teilflächen (24) mit auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigten Partikeln (28) bestrahlt werden, die eine Korngröße von über 10 μm aufweisen und wobei die Beschichtung mit einer Schichtdicke von über 5 μm erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung einer Ablagerung (30) auf den Teilflächen (24) diese mehrlagig mit den Partikeln (28) bestrahlt werden und dass die Bestrahlung derart erfolgt, dass die Ablagerung (30) wenigstens eine räumliche Struktur ausbildet.
Verfahren zur Erzeugung einer Beschichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die räumliche Struktur der Ablagerung (30) wenigstens eine Lippe (36) ausbildet.
Verfahren zur Erzeugung einer Beschichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die bei der Bestrahlung erzeugte Lippe (36) bei einem nachfolgenden Fügen des die beschichtete Teilfläche (24) aufweisenden Bauteiles (14) mit einem Fügepartner-Bauteil (12) plastisch verformt wird.
Verfahren zur Erzeugung einer Beschichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die räumliche Struktur der Ablagerung (30, 30') die Verbindungsstellen (20, 40) zwischen zwei Bauteilen (12, 16 oder 12', 18') überdeckt.
Verfahren zur Erzeugung einer Beschichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestrahlung mit kalten Partikeln erfolgt.
Verfahren zur Erzeugung einer Beschichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung mit metallischen Partikeln erfolgt, die elastische Eigenschaften besitzen.
Verfahren zur Erzeugung einer Beschichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung mit Zinnpartikeln erfolgt.
Verfahren zur Erzeugung einer Beschichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung mit Zinkpartikeln erfolgt.
Verfahren zur Erzeugung einer Beschichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung mit polymerummantelten Zinkpartikeln erfolgt.
Verfahren zur Erzeugung einer Beschichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung mittels einer automatisch arbeitenden Vorrichtung (26) erfolgt.