DE2833649A1

DE2833649A1 - Kraftfahrzeugabgasanlage oder teile davon

Info

Publication number: DE2833649A1
Application number: DE19782833649
Authority: DE
Inventors: Tore Ing Grad Kossack
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1978-08-01
Filing date: 1978-08-01
Publication date: 1980-03-13

Description

Kraftfahrzeugabæasanlage oder Teile davon
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftfahrzeugabgasanlage oder ~teile davon der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.
Abgasanlagen für Kraftfahrzeuge, insbesondere deren Schalldämpfer, gehören bekanntlich wegen ihrer besonderen Beanspruchung zu den korrosionsgefährdetsten Bauteilen des Kraftfahrzeuges. Von außen werden sie durch Steinschlag, Spritzwasser und Streusalz etc. angegriffen; in ihrem inneren Bereich sind sie sowohl HochtemperaturkorDsions- als auch Elektrolytkorrosionseinflüssen ausgesetzt, da sich im Laufe der Zeit durch Kondensation aus den die Abgasanlage durchströmenden Auspuffgasen aggressive Flüssigkeiten bilden.
Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, die Korrosionsbeständigkeit zu der Kraftfahrzeugabgasanlagen verbessern und damit deren Lebensdauer zu erhöhen.
Unter anderem ist es bekannt, Innen- und Außenteile eines Schalldämpfers aus Edelstahlblechen zu fertigen, was jedoch unverhältnismäßig teuer und fertigungstechnisch nicht ohne Schwierigkeiten ist.
Bekannt ist es auch, vernickelte oder aluminiumbeschichtete Stahlbleche zu verwenden, wodurch zwar eine Verbesserung der Temperaturbeständigkeit erzielt, eine wesentliche Verbesserung bezüglich der Elektrolytkorrosion jedoch nicht erreicht wird.
Bekannt sind auch mit einer Glasemaillierung beschichtete Schalldämpfer. Solche Überzüge gewährleisten ansich einen guten Korrosionsschutz. Die während des Betriebs in Kraftfahrzeugabgasanlagen auftretenden hohen Temperatur- und Schwingungsbelastungen führen in der Praxis jedoch dazu, daß es in der Emailschicht zu Rißbildungen kommt. Dies ist vor allem auf die dem Verbundwerkstoff Stahl/Glasemaille eigene Spannungscharakteristik bei Temperaturänderungen zurückzuführen, die zu für die Glasemaille nicht vertretbar hohe Zugspannungen führt. Diese Risse stellen Ansatzpunkte für den Korrosionsangriff dar und schränken den Gebrauchswert einer glasemaillierten Abgasanlage erheblich ein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Hochtemperaturkorrosions-und Elektrolytkorrosionsbeständigkeit einer Kraftfahrzeugabgasanlage der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Im Gegensatz zu den bisher für die Beschichtung von Kraftfahrzeugabgasanlagen eingesetzten Emails weist die erfindungsgemäß vorgeschlagene, wie übliche Emails unter hoher Hitzeeinwirkung aufgetragene uf Schutzschicht einen weniger glasartigen Charakter. Sie ist hochtemperaturfest und mechanisch hoch beanspruchbar, d. h. relativ elastisch.
Ihre Säurebeständigkeit ist im Vergleich zu üblichen glasartigen Emails gering. Zunächst könnte es daher so scheinen, als ob eine solche Schutzschicht für die Beschichtung von Kraftfahrzeugabgasanlagen nicht geeignet sei. Die sehr guten thermischen und mechanischen Eigenschaften der Schutzschicht führen jedoch praktisch zu einer vollständigen Unterbindung jeglicher Rißbildung. Es fehlen daher die sonst vorhandenen Ansatzpunkte für einen Korrosionsangriff, so daß die Lebensdauer der so beschichteten Abgasanlagen wesentlich erhöht wird.
Die erfindungsgemäß verwendete Schutzschicht enthält einen wesentlichen Anteil, nämlich 5 bis 50 , metallisches Aluminium-, Nickel-, Eisen- oder Edelstahlpulver geeigneter Korngroße, welches mit Hilfe eines geeigneten Bindemittels auf der Blechoberfläche der Abgasanlage zum Haften gebracht wird. Gegebenenfalls kann auch eine Mischung der verschiedenen Metallpulver verwendet werden. Bevorzugt wird jedoch Aluminiumpulver, weil metallisches Aluminium in Verbindung mit Abgasanlagen aus Stahlblech im gewissen Umfange als Opferanode wirkt und zusätzlich einen gewissen kathodischen Korrosionsschutz bewirkt.
Das Metallpulver ist in einer glas- oder keramikartigen Materialmatrix eingebettet, welche unter Verwendung einer Fritte der Mischung 6 bis 50 % SiO2 5 bis 45 % B203 5 bis 15 % Na20 4 bis 11 % Al203 2 bis 8 % Ca0 O bis 11 % TiO2 O bis 8 % BaO O bis 6 % PbO O bis 3 % MnO 0 bis 2 % K20 und O bis 2 % Fe203 entstanden ist.
Das Metallpulver, die Fritte und ggf. feuerfeste Zuschlagstoffe werden zusammen mit Wasser gemahlen - beispielsweise mittels einer Kugelmühle - und zu einer Suspension gemischt. Nach einer üblichen Oberflächenvorbehandlung der zu beschichtenden Blechteile - entfetten, beizen, eventuell vernickeln und passivieren - wird diese Suspension in üblicher Weise auf die zu beschichtenden Oberflächen aufgetragen und bei geringer Temperatur getrocknet. Je nach verwendeter Fritte kann diese Trocknung bei Raumtemperatur oder bei einer Temperatur bis zu etwa 100 Grad Celsius erfolgen. Die getrockneten beschichteten Teile werden anschließend zunächst 10 bis etwa 15 Minuten lang auf 800 Grad bis 900 Grad Celsius erhitzt und danach langsam, d. h. ohne forcierte Kühlung abgekühlt. Durch den Einbrand aller Materialien bildet sich durch eine Reaktion zwischen Metallpulver, Fritte und feuerfesten Bestandteilen der endgültige Oberflächenzustand der Schutzschicht, mit einer thermisch hohen Resistenz und einer sehr guten Haftung am Grundmetall. Im Gegensatz zu üblichen Glasemails wird die Schutzschicht ohne Grund- oder Zwischenschicht unmittelbar auf die zu beschichtenden Blechteile aufgebracht.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung seien zwei Beispiele für Abgasanlagen der beanspruchten Art angegeben, deren Erprobung zur vollsten Zufriedenheit verlaufen ist.
Beispiel 1 Es wurde eine Fritte aus etwa 11 % Al203, 7% SiO2, 8 % CaO, 11 % Na20, 6 % PbO, 8 % BaO, 43 % B203 und 3 % MnO gemischt.
.100 kg dieser Fritte wurden mit ca. 13 kg Zirkonsilikat, 13 kg Chro-mtrioxid, 12 kg Kupferoxid, 2 kg Bentonit (Ton), 55 kg Aluminiumpulver und 100 kg Wasser zu einem Schlicker bzw. zu einer Suspension vermahlen und gemischt und nach entsprechender Vorbehandlung der Teile in üblicher Weise auf die zu beschichtenden Teile aufgetragen und gebrannt Die dabei unter der Hitzeeinwirkung entstandene fest-haftende Schutzschicht enthält ca. 28 % Aluminiumpulver.
Beispiel 2 Eine zweite Fritte mit im Vergleich zur ersten Fritte stark silikatischem Charakter wurde gemischt aus etwa 4 % Al203, 50 % SiO2, 2 % CaO, 12 % Na20, 2 % K20, 2 % MnO, 2 % Fe203 11 % TiO2 und 10 % B203.
Der Schlicker bzw. die Suspension wurde in diesem Fall dadurch gewonnen, daß etwa 100 kg dieser Fritte mit 10 kg Aluminiumpulver, 3 kg Si02 und 50 kg Wasser in der vorgeschilderten Weise vermischt wurden. Nach Auftrag und Einbrandtentstand eine festhaftende Schutzschicht- mit etwa 9 % Aluminiumpulveranteil.
Die so entstandenen Schutzüberzüge der Abgasanlagen haben ungewöhnlich gute Eigenschaften, die mit einer Glas- oder Silikatmatrix üblicher Glasemails nicht zu erhalten sind.

Claims

ANSPRUCHE 1. Kraftfahrzeugåbgasanlage oder Teile davon, die zum Schutz gegen Korrosion zumindest im Innern mit einer unter Hitzeeinwirkung aufgetragenen festhaftenden Schutzschicht beschichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht 5 bis 50 % metallisches Aluminium-, Nickel-, Eisen- oder Edelstahlpulver oder eine Mischung davon enthält, welches in einer glas- oder keramikartigen Materialmatrix eingebettet ist, die unter Verwendung einer Fritte der Mischung 6 bis 50 %-SiO2 , 5 bis 45 % 32°3 5 bis 15 % Na20, 4.bis 11 % Al203, 2 bis 8 % CaO, 0 bis 11 % TiO2, 0 bis 8 r BaO, 0 bis 6 % PbO, 0 bis 3 % MnO, 0 bis 2 % a 0,0 bis 2 % Be20, entstanden ist.
2. Verfahren zur Herstellung einer Kraftfahrzeugabgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallpulver, die Fritte und feuerfeste Zuschlagstoffe zusammen mit Wasser gemahlen und zu einer Suspension gemischt werden, die auf die zu beschichtenden Oberflächen aufgetragen wird, daß der Auftrag bei geringer Temperatur getrocknet wird und daß die beschichteten Teile anschließend zunächst 10 bis 15 Minuten lang auf 800 Grad bis 900 Grad Celsius erhitzt und danach langsam abgekühlt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fritte mit einem Mischungsverhältnis von etwa 11 % Al203, 7 % Si02, 8 % CaO, 11 % Na20, 6 % PbO, 8 % BaO, 43 % 3203 und 3 % MnO verwendet wird und daß aus der Fritte, den Zuschlagstoffen, dem Metallpulver und Wasser etwa nach dem Verhältnis 100 kg Fritte, 13 kg Zirkonsilikat, 13 kg Chromtrioxid, 12 kg Kupferoxid, 2 kg Bentonit, 55 kg Aluminiumpulver und 100 kg Wasser eine auf die zu beschichtenden Teile aufzutragende Suspension hergestellt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fritte mit dem Mischungsverhältnis von etwa 4 % Al203, 50 % SiO2, 2 % CaO, 12 % Na20, 2 % K20, 2 % MnO, 2 r Fe203, 11 % TiO2, und 10 % 3203 gemischt wird und daß aus der Fritte, dem Aluminiumpulver, Zuschlagstoffen und Wasser im Verhältnis von etwa 100 kg Fritte, 10 kg Aluminiumpulver, 3 kg Si02 und 50 kg Wasser eine auf die zu beschichtenden Teile aufzutragende Suspension hergestellt wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht nach einer ansich bekannten Oberflächenvorbehandlung der zu beschichtenden Teile ohne Grund- oder Zwischenschicht unmittelbar auf diese Teile aufgebracht wird.