DE3219595A1 - Verfahren zur verbindung gewalzter teile aus aluminium und aluminiumlegierungen - Google Patents
Verfahren zur verbindung gewalzter teile aus aluminium und aluminiumlegierungenInfo
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Description
ι ου
H
- r -
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbindung gewalzter Teile von Aluminium und Aluminiumlegierungen,
insbesondere zur Verwendung für Kotflügel-/ Tür-, Motorhauben- und Lukenwände für Motorfahrzeuge.
Gegenwärtig werden Wände für Motorfahrzeuge aus C7 XX-Stahl
gepreßt, wobei die Dicke je nach der beabsichtigten Verwendung zwischen 0,6 und 0,9 mm variiert. Diese Wänden werden
auf den dazugehörigen Rahmen mit einem Verfahren befestigt, bei dem die Randzonen unter Verwendung von Einkomponenten-Expoxyklebern
in Pastenform verbunden werden, wodurch eine gute Adhäsion von sowohl neuen Platten als auch gealterten
Platten gewährleistet ist, und sogar von leicht fettigen Platten.
Eine der derzeitigen Entwicklungen in der Fahrzeugindustrie ist die Verringerung des Gewichtes von Motorfahrzeugen zur
Reduzierung ihres TreibstoffVerbrauchs. In diesem Fall ist
es wichtig, zur Konstruktion der beweglichen Teile und der Wände der Fahrzeuge Materialien von niedrigem spezifischem
Gewicht zu verwenden, wie zum Beispiel Aluminium, wobei sich das Problem ihrer Verbindung mit dem Rahmen ergibt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verbindung gewalzter Teile aus Aluminium und Aluminiumlegierungen
bereitzustellen.
Gegenstand der Erfindung ist deshalb ein Verfahren zur Verbindung gewalzter Teile aus Aluminium und Aluminiumlegierungen,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die zu verbindenden Teile den folgenden Verfahrensstufen unterwirft:
a) Oberflächenreinigung;
b) Waschen in Wasser bei Raumtemperatur;
c) Chromatbehandlung in einer Lösung aus Chrom(III)-oxid,
Natriumfluoroborat, Kaliumeisen(III)-cyanid und Natrium-
nitrat, die einen pH-Wert von 1,8 bis 2 besitzt;
d) Waschen in entionisiertem Wasser;
e) Trocknen;
f) Extrudieren eines Wulstes eines Einkomponenten-Epoxyklebers
in Pastenform auf eine der zu verbindenden Oberflächen;
g) Verbinden der Teile;
h) Anflanschen der Randzonen der Teile bei 180°,und i) Hitzehärtung des Klebers.
Vorzugsweise wird die Oberflächenreinigung der Stufe a) des
Verfahrens durchgeführt durch Eintauchen der zu verbindenden Teile in eine wäßrige alkalische Lösung von Trinatriumphosphat
(Na3PO4.12H2O), Natriumsilikat und einem oberflächenaktiven
Mittel. Alternativ kann die Reinigung durch ein verdampftes Lösungsmittel, wie zum Beispiel Perchloräthylen, durchgeführt
werden.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird
nachfolgend beispielhaft näher beschrieben, ohne die Erfindung darauf zu beschränken.
Nach diesem Verfahren werden die gewalzten Aluminiumteile einer Oberflächenreinigung unterworfen durch Eintauchen in
eine wäßrige alkalische Lösung aus Trinatriumphosphat (Na-PO..12H2O) bei einer Konzentration zwischen 2 und 4 g/l,
Natriumsilikat (Na-SiO-.) bei einer Konzentration zwischen
20 und 25 g/l und einem oberflächenaktiven Mittel bei einer Konzentration zwischen 0,5 und 10,5 g/l. Vorzugsweise hat
das Trinatriumphosphat eine Konzentration von 3 g/l, während das Natriumsilikat und das oberflächenaktive Mittel
Konzentrationen von 20 g/l bzw. 1 g/l besitzen. Die Teile werden 2 bis 5 Minuten lang bei einer Temperatur zwischen
60 und 700C eingetaucht.
Die Teile werden dann mit Wasser bei Raumtemperatur gewaschen und einer Chromatbehandlung unterworfen in einer Lösung aus
ό Δ I
Chrom(III)-oxid (CrJD ) mit einer Konzentration zwischen
und 12 g/l, Natriumfluoroborat (NaBF.) mit einer Konzentration
zwischen 0,5 und 2 g/l, Kaliumeisen(ill)-cyanid (K,Fe(CN) c) mit einer Konzentrationen zwischen 0,3 und
0,6 g/l und Natriumnitrat (NaNO-) mit einer Konzentration zwischen 0,5 und 2,5 g/l, wobei die Lösung einen pH-Wert
zwischen 1,8 und 2 aufweist. Vorzugsweise besitzt das Chromoxid eine Konzentration von 10 g/l, das Natriumfluoroborat
eine Konzentration von 1 g/l, während das Kaliumeisen(III)-cyanid und Natriumnitrat Konzentrationen von
0,5 g/l bzw. 2 g/l besitzen.
Die Chromatbehandlung wird 3 bis 5 Minuten lang bei Raumtemperatur
durchgeführt und die Teile werden dann mit entionisiertem Wasser gewaschen und in einem Ofen bei einer
Temperatur von 50 bis 600C mindestens 15 Minuten lang getrocknet.
Vor der Verbindung der Teile wird ein Wulst mit einem Durchmesser von 3 bis 4 mm eines Einkomponenten-Epoxyklebers
in Pastenform auf die zu verbindenden Oberflächen extrudiert und nach der Verbindung werden die Randzonen
der Teile bei 1800C geflanscht.
Die letzte Stufe des Verfahrens ist die Hitzehärtung des
Klebers in einem Ofen bei einer Temperatur von 150 bis 17O0C während 30 bis 60 Minuten. Die Unterschiede in der
Temperatur und der Dauer der Hitzehärtungsstufe hängen von der Art des verwendeten Epoxyklebers ab.
Ursache für die Entwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens
waren Untersuchungen zur Beurteilung der verbleibenden Scherfestigkeit verbundener Teile in Testkörpern aus Aluminiumlegierungen
6009 und 6010, die nicht irgendeiner Oberflächenbehandlung oder einem Anstrich unterworfen wurden
und die in Salznebel und in Zellen bei bestimmter Temperatur und Feuchtigkeit 500 Stunden gealtert wurden. Es wurde eine
sehr bedeutende Verringerung der verbleibenden Scherfestig-
keit, die bis zu 100 % betrug, festgestellt, mit einer von
selbst erfolgenden Lösung der Verbindungen aufgrund der Bildung von hydratisiertem Aluminiumchlorid in den verbundenen
Zonen während der Zeitspanne im Salznebel.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verbundene Teile in
Testkörpern, die in der oben beschriebenen Weise gealtert wurden, zeigten hingegen nur eine Verringerung ihrer verbleibenden
Scherfestigkeit mit vollkommen akzeptablen Werten in der Größenordnung von 5 %, womit sich die Verbindung gemäß
dem erfindungsgemäßen Verfahren als vollkommen zufriedenstellend erwiesen hat.
Claims (11)
1. Verfahren zur Verbindung gewalzter Teile aus Aluminium
und Aluminiumlegierungen, dadurch gekennzeichnet, daß man die zu verbindenden Teile den folgenden Verfahrensstufen unterwirft:
a) Oberflächenreinigung;
b) Waschen in Wasser bei Raumtemperatur;
c) Chromatbehandlung in einer Lösung aus Chrom(III)-oxid,
Natriumfluoroborat, Kaliumeisen(III)-cyanid und Natriumnitrat,
mit einem pH-Wert von 1,8 bis 2;
d) Waschen in entionisiertem Wasser;
e) Trocknen;
f) Extrudieren eines Wulstes eines Einkomponenten-Epoxyklebers in Pastenform auf eine der zu verbindenden Oberflächen;
Farni 1 i enmi tgl i eder
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MIT6L. 5 LAENDER
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberflächenreinigung ausgeführt wird durch Eintauchen der Teile in eine wäßrige alkalische Lösung von
Trinatriumphosphat (Na3PO .12H2O) bei einer Konzentration
von 2 bis 4 g/l, Natriumsilikat bei einer Konzentration von 20 bis 25 g/l, und einem oberflächenaktiven Mittel bei einer
Konzentration von 0,5 bis 1,5 g/l.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Trinatriumphosphat, Natriumsilikat
und oberflächenaktive Mittel Konzentrationen von 3 g/l,
20 g/l bzw. 1 g/l besitzen.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Eintauchen während einer Zeitspanne
von 2 bis 5 Minuten und bei einer Lösungstemperatur von 60 bis 700C erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Chromatbehandlungslösung zusammengesetzt
ist aus 8 bis 12 g/l Chrom(III)-oxid, 0,5 bis 2 g/l Natriumfluoroborat, 0,3 bis 0,6 g/l Kaliumeisen(III)-cyanid
und 1,5 bis 2,5 g/l Natriumnitrat.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß das Chrom(III)-oxid eine Konzentration
von 10 g/l, das Natriumfluoroborat eine Konzentration von
1 g/l, und das Kaliumeisen(III)-cyanid und Natriumnitrat Konzentrationen
von 0,5 g/l bzw. 2 g/l besitzen.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -
zeichnet , daß die Dauer der Chromatbehandlung bei Raumtemperatur 3 bis 5 Minuten beträgt.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Trocknen bei einer Temperatur
von 50 bis 600C mindestens während 15 Minuten durchgeführt
wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der extrudierte Kleberwulst einen
Durchmesser von 3 bis 4 mm besitzt.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Hitzehärtung bei einer Temperatur
von 150 bis 1700C während einer Zeitspanne von 30 bis 60 Minuten
durchgeführt, wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Oberflächenreinigung durch verdampftes
Perchloräthylen durchgeführt wird.
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