DE202008017623U1

DE202008017623U1 - Korrosionsbeständiges, mechanisch beanspruchbares Bauteil

Info

Publication number: DE202008017623U1
Application number: DE202008017623U
Authority: DE
Original assignee: Voswinkel KG
Current assignee: Voswinkel Entwicklungs und Verwaltungs GmbH and Co KG
Priority date: 2008-07-11
Filing date: 2008-07-11
Publication date: 2010-04-22
Anticipated expiration: 2018-07-12
Also published as: DE102008032772A1; DE102008032772B4

Abstract

Korrosionsbeständiges, mechanisch beanspruchbares Bauteil, insbesondere für Hochdruckhydraulikleitungsverbindungen, aus einem Stahlwerkstoff mit einer auf der Oberfläche des Stahlwerkstoffes gleichmäßig abgeschiedenen Zink-Nickel-Schutzschicht, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Zink-Nickel-Schutzschicht eine weitere Schicht aus einem oder mehreren natürlichen und/oder synthetischen Wachsen aufgebracht ist, wodurch die Reibwerte des Bauteils reduziert werden und das Bauteil einer Umformung ausgesetzt werden kann, da das Bauteil seine gute Korrosionsbeständigkeit auch nach einem Umformgang beibehält.

Description

Die Erfindung betrifft ein korrosionsbeständiges Bauteil, insbesondere für Hochdruckhydraulikleitungsverbindungen, aus einem Stahlwerkstoff mit einer auf der Oberfläche des Stahlwerkstoffes gleichmäßig abgeschiedenen Zink-Nickel-Schutzschicht.
In der Vergangenheit wurden solche Bauteile nach dem Abscheiden der Zink-Nickel-Schicht chromatiert. Das Chromatieren erfolgt dabei durch Eintauchen in eine Lösung aus Chromsäure und verschiedenen Zusatzstoffen. Dabei bildet sich ohne das Anlegen einer elektrischen Spannung eine chemische Passivierungsschicht. Aufgrund der neuen gesetzlichen Richtlinien, wie der EU-Altfahrzeugverordnung, sind Chromatierungen mit krebserregenden Chrom(VI)-haltigen Stoffen in vielen Bereichen nicht mehr zulässig. Auch wenn diese Verordnung nicht unmittelbar für Hochdruckhydraulikleitungsverbindungen angewandt wird, besteht doch ein großes Interesse auch in diesem Bereich an Chrom(VI)-freien Alternativen. Versuche, ein galvanotechnisch verzinktes Stahlbauteil mit einer Chrom(III)-Passivierung zu versehen, ist zwar möglich, aber führt nicht zu dem gewünschten Erfolg, da das Bauteil mit der Chrom(III)-haltigen Passivierungsschicht nicht die notwendige Korrosionsbeständigkeit aufweist. Eine solche Korrosionsbeständigkeit wird mittels eines Salzsprühtestes nach DIN EN ISO 9927 festgestellt. Bekannte Bauteile, mit einer galvanischen Zink-Nickel-Oberfläche und einer Chrom(VI)-haltigen Passivierungsschicht bestehen den Salzsprühtest mindestens 200 Stunden. Bauteile mit einer Chrom(III)-haltigen Passivierungsschicht besitzen keine ausreichende Korrosionsbeständigkeit, da sie diesen Salzsprühtest keine 100 Stunden unbeschädigt überstehen. Ein besonderes Problem besteht zudem bei diversen Bauteilen für Hochdruckhydraulikleitungsverbindungen, da diese nach der Beschichtung noch einem Umformvorgang ausgesetzt werden. Hier anzuführen sind beispielsweise Pressfassungen, die als hülsenartiges Bauteil hergestellt werden und erst bei Anwendung, nämlich bei der Herstellung einer Schlauchverbindung, auf einem Schlauchende aufgepresst werden. Durch einen solchen Umformvorgang wird die Oberfläche des Bauteils stark mechanisch beansprucht. Die Oberfläche eines solchen Bauteils muss eine gute Korrosionsbeständigkeit auch nach einer solchen extremen mechanischen Beanspruchung aufweisen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein insbesondere für Hochdruckhydraulikleitungsverbindungen einsetzbares Bauteil aus einem Stahlwerkstoff mit einer ausreichenden Korrosionsbeständigkeit zur Verfügung zu stellen, wobei diese Korrosionsbeständigkeit, insbesondere auch nach einem Umformvorgang nachweisbar ist.
Diese Aufgabe wird mit einem Bauteil mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Ein solches Bauteil, beispielsweise eine Armatur, ein Rohrleitungskupplungselement, ein gerades oder gebogenes Schlauchleitungsanschlussteil, wie z. B. ein Dichtkegel, ein Rohrstutzen, ein Gewindezapfen, ein Anschlussstutzen, ein Flanschbund, ein Nippel oder eine Pressfassung wird aus einem Stahlwerkstoff hergestellt und in einem galvanischen Prozess gleichmäßig mit einer Zink-Nickel-Schutzschicht versehen. Eine solche Zink-Nickel-Schutzschicht besitzt an sich eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit. Ein Bauteil mit einer solchen Zink-Nickel-Schutzschicht würde einen Salzsprühtest ca. 700 Stunden ohne Korrosionserscheinungen überstehen. Eine solche Zink-Nickel-Schutzschicht ist jedoch sehr spröde, so dass sie durch mechanische Einflüsse leicht beschädigt werden kann. Aus diesem Grunde wurde in der Vergangenheit die Gelbchromatierung vorgenommen und eine Passivierungsschicht auf der Zink-Nickel-Oberfläche vorgesehen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird auf die Zink-Nickel-Schutzschicht ebenfalls eine weitere Schicht aufgebracht, in diesem Fall jedoch aus einem oder mehreren natürlichen und/oder synthetischen Wachsen. Beispiele geeigneter Wachse zur Ausführung der vorliegenden Erfindung sind Parafinwachse, Polyethylenwachse, Polypropylenwachse, Polybutylenwachse, einzeln oder in Mischungen sowie oxidiert, copolymerisiert oder modifiziert, beispielsweise durch das Einbringen polarer Gruppen. Neben diesen synthetischen Wachsen können auch tierische oder pflanzliche Wachse eingesetzt werden, wie beispielsweise Bienenwachs, Zuckerrohrwachs oder Carnaubawachs.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird eine Zink-Nickel-Schutzschicht mit 10 Gew.-% bis 18 Gew.-% Nickel, besonders bevorzugt 12 Gew.-% bis 16 Gew.-% Nickel vorgesehen. Diese Zink-Nickel-Schutzschicht wird galvanisch auf der Oberfläche des Stahlwerkstoffs des Bauteils abgeschieden. Diese Zink-Nickel-Schutzschicht weist maximal eine Dicke von 10 μm auf. Bevorzugt ist eine Dicke von 6 bis 8 μm. Es hat sich gezeigt, dass dickere Schutzschichten nicht zu einer Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit führen. Bei auf der Zink-Nickel-Schicht aufgebrachten Wachsschicht kann es sich um ein Wachsgemisch handeln aus verschiedenen Wachsarten oder um ein einheitliches Wachs. Bevorzugt wird ein Polyethylenwachs, das gleichmäßig auf die gesamte Zink-Nickel-Schutzschicht aufgebracht wird, so dass eine Mindestmenge von 0,15 g/cm² auf der Zink-Nickel- Schutzschicht vorhanden sind was einer Schichtdicke von etwa 1 bis 2 μm entspricht. Diese Wachsschicht verleiht dem Bauteil mehrere positive Eigenschaften. Zum einen schützt sie die Zink-Nickel-Schutzschicht vor mechanischen Einflüssen und damit das Bauteil vor Korrosiven Beschädigungen. Zum anderen wirkt sie wie ein Gleitmittel und setzt die Reibwerte der Oberfläche des Bauteils herab. Wird ein Bauteil mit dieser erfindungsgemäßen Beschichtung, beispielsweise eine Pressfassung, in bestimmungsgemäßer Weise auf ein Schlauchende aufgesetzt und mit einem Werkzeug verpresst, wobei radial einwirkende Kräfte auf die Presshülse einwirken, um diese auf dem Schlauchende festzulegen, wird bei diesem Umformvorgang die Zink-Nickel-Schutzschicht durch die Wachsschicht geschützt. Sie wird nicht angegriffen oder beschädigt. Die Wachsschicht schmiert zudem das Umformwerkzeug und verteilt sich entsprechend der mechanischen Einflussnahme auf der Bauteiloberfläche. Das umgeformte Bauteil, in diesem Fall die aufgepresste Pressfassung, zeigt nach dem Umformen eine unbeschädigte Zink-Nickel-Schutzschicht und somit eine gute Korrosionsbeständigkeit. Ein durchgeführter Salzsprühtest nach DIN EN ISO 9227 zeigt bei einer solchen Pressfassung aus Stahl mit einer 8 μm dicken Zink-Nickel-Schutzschicht auch nach 200 Stunden keine Korrosionserscheinungen an diesem Bauteil.
Der zusätzliche Vorteil der aufgebrachten Wachsschicht zeigt sich bei der Montage der so beschichteten Bauteile, da diese Wachsschicht die Reibwerte der Oberfläche herabsetzt. Die Oberfläche ist damit nicht mehr so rau wie die ursprüngliche Zink-Nickel-Schutzschicht und die Bauteile sind auf diese Weise leichter zu montieren.
Um ein erfindungsgemäßes Bauteil entsprechend zu beschichten, wird das aus einem Stahlwerkstoff bestehende Bauteil gereinigt und entfettet und einem Elektrolytbad zugeführt, wo die Zink-Nickel-Schicht galvanisch auf der Oberfläche des Stahlbauteils abgeschieden wird. In bekannter Weise können dazu im Wesentlichen zwei unterschiedliche Elektrolyten verwendet werden, nämlich alkalische oder leicht saure Bäder. Nach der Abscheidung der Zink-Nickel-Schutzschicht gleichmäßig auf der Oberfläche des Bauteils wird dieses in einem Spülvorgang neutralisiert. Spülvorgänge können zu dem auch Teil der Vorbehandlung sein.
Auf die Zink-Nickel-Schutzschicht wird dann eine Wachsschicht gleichmäßig aufgebracht. Hierbei ist es möglich, das Wachs oder die Wachsmischung in eine koloidale Suspension zu überführen, in der das Bauteil dann eingetaucht wird oder bei entsprechender Auswahl der Wachse kann eine nichtkoloidale Emulsion hergestellt werden, die auf das Bauteil aufgesprüht wird. Nach einem Trocknungsvorgang haftet das Wachs an der Zink-Nickel-Schutzschicht und verleiht dem erfindungsgemäßen Bauteil die vorteilhaften Eigenschaften, nämlich das Beibehalten der Korrosionsbeständigkeit auch nach einem Umformvorgang bzw. die Herabsetzung der Reibwerte.
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 Nicht-Patentliteratur

- DIN EN ISO 9927 [0002]
- DIN EN ISO 9227 [0005]

Claims

Korrosionsbeständiges, mechanisch beanspruchbares Bauteil, insbesondere für Hochdruckhydraulikleitungsverbindungen, aus einem Stahlwerkstoff mit einer auf der Oberfläche des Stahlwerkstoffes gleichmäßig abgeschiedenen Zink-Nickel-Schutzschicht, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Zink-Nickel-Schutzschicht eine weitere Schicht aus einem oder mehreren natürlichen und/oder synthetischen Wachsen aufgebracht ist, wodurch die Reibwerte des Bauteils reduziert werden und das Bauteil einer Umformung ausgesetzt werden kann, da das Bauteil seine gute Korrosionsbeständigkeit auch nach einem Umformgang beibehält.
Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Bauteil um eine Armatur, um ein Rohrleitungskupplungselement, um ein gerades oder gebogenes Schlauchleitungsanschlussteil, wie z. B. einen Dichtkegel, einen Rohrstutzen, Gewindezapfen, Anschlussstutzen, Flanschbund, Nippel oder eine Pressfassung handelt.
Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zink-Nickel-Schutzschicht 10 bis 18 Gew.-%, vorzugsweise 12 bis 16 Gew.-%, Nickel enthält.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zink-Nickel-Schutzschicht eine maximale Dicke von 10 μm, vorzugsweise eine Dicke von 6 bis 8 μm aufweist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wachsschicht aus einem oder mehreren synthetischen Wachsen, vorzugsweise aus der Gruppe der Polyethylenwachse, besteht.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wachsschicht in einer Menge von mindestens 0,15 mg/cm² auf die Zink-Nickel-Schutzschicht aufgebracht wird.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteils nach einer Umformung, vorzugsweise einem Pressvorgang, mindestens 200 Stunden einem Salzsprühtest nach DIN EN ISO 9227 standhält.