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Gebiet der Technik
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet des
Schutzes von untereinander zusammengebauten und in Kontakt befindlichen
Metallteilen vor der Bildung eines galvanischen Elements zwischen
diesen aus verschiedenen Materialien hergestellten Metallteilen.
Die Erfindung kann beispielsweise in den Fluidtransportsystemen
Anwendung finden, insbesondere bei den an Bord von Luftfahrzeugen
vorhandenen, die beispielsweise dazu vorgesehen sind, von einem
Hydraulikfluid oder von Treibstoff durchlaufen zu werden.
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Stand der Technik
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Unabhängig von
dem in Betracht kommenden Gebiet der Technik ist es manchmal aus
verschiedenartigen Gründen
notwendig, Metallteile zusammenbauen zu müssen, die aus verschiedenen Materialien
hergestellt sind.
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Beispielsweise
sind bei der Herstellung eines Transportsystems von Fluiden für ein Luftfahrzeug
bestimmte Elemente wie die Transportrohrverbindungen aus Stahl hergestellt,
und zwar aus Gründen
der Widerstandsfähigkeit
gegenüber
Umwelteinflüssen,
während
andere Elemente wie die Transportrohre aus einer Aluminiumlegierung
hergestellt sind, damit das System gute Eigenschaften hinsichtlich der
Wärmeleitfähigkeit
und der elektrischen Leitfähigkeit
sowie eine relativ geringe Gesamtmasse aufweist.
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Nun
entsteht auf bekannte Weise, wenn zwei aus unterschiedlichen Materialien
gefertigte Metallteile miteinander in Kontakt stehen, ein galvanisches Element
zwischen diesen beiden Teilen, das durch die Bildung von elektrischem
Strom in Erscheinung tritt, welcher durch den Potentialunterschied
zwischen den beiden Metallmaterialien erzeugt wird. Wenn die in
Kontakt befindlichen Oberflächen
dieser beiden Metallteile nicht gegen die Bildung des vorgenannten
galvanischen Elements geschützt
sind, unterliegen die aneinanderliegenden Oberflächen schädlichen Auswirkungen, wie z.B.
der galvanischen Korrosion.
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Außerdem ist
es manchmal notwendig, eine gute elektrische Leitfähigkeit
aus der zwischen den beiden in Kontakt stehenden Metallteilen befindlichen
Verbindung zu erreichen. Des weiteren ist bei dem veranschaulichenden
Beispiel des Fluidtransportsystems für ein Luftfahrzeugs diese gute
elektrische Leitfähigkeit
insbesondere zur Gewährleistung der
Sicherheit des Personals, zum Schutz des Materials gegen Kurzschlüsse, zur
Ableitung elektrostatischer Ladungen, die mit dem Fluidtransport
verbunden ist, und zur Erdung von von elektromagnetischen Strahlungen
induzierten Strömen
erwünscht.
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Je
nach Art der beiden metallischen Materialien, um die Kontaktflächen der
zusammengebauten Teile herzustellen, ergibt sich der Umstand, dass
die Verbindung dieser Oberflächen
den Nachteil aufweisen kann, elektrische Leitfähigkeitseigenschaften zu besitzen,
die schwächer
sind als die eines monolithischen Metallteils.
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Um
den verschiedenen vorgenannten Zwängen zu entgegnen, ist im Stand
der Technik vorgeschlagen worden, eine Schutzverkleidung auf der
einen und/oder der anderen der Kontaktflächen der Metallteile vorzusehen,
um die Bildung eines galvanischen Elements zwischen den beiden Teilen
zu vermeiden, und folglich die galvanische Korrosion dieser Kontaktflächen zu
unterbinden.
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Eine
bekannte Lösung,
um diese Schutzverkleidung zu erhalten, besteht in der Aufbringung
einer Cadmiumschicht durch Elektrochemie auf die Kontaktfläche(n) metallischer
Teile. Auf diese Weise gestattet, wenn die zusammengebauten Teile
beispielsweise jeweils aus Stahl und einer Aluminiumlegierung bestehen,
das Cadmium den Schutz des Stahlteils gegenüber galvanischer Korrosion,
wobei gleichzeitig eine Verbindung mit guter elektrischer Leitfähigkeit
zwischen den beiden Teilen gebildet wird.
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Außer der
Tatsache, dass der Einsatz der elektrochemischen Aufbringungstechnik
von Cadmium nicht unerhebliche Herstellungskosten mit sich bringt,
besteht aber der Hauptnachteil dieser Lösung nach dem Stand der Technik
direkt in der Tatsache, dass das Cadmium der Familie der Schwermetall
angehört.
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Verschiedene
neuere Regelungen (Richtlinie 91/338/CEE, von der Europäischen Gemeinschaft
in Aarhus am 24. Juni 1998 unterzeichnetes Protokoll) erlegen es
den Industriellen auf immer zwingendere Weise auf, die Verwendung
von Schwermetallen aufgrund der Risiken der Umweltverschmutzung
durch Abgabe in die Umwelt einzuschränken.
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Außerdem kann
je nach den Einsatzbedingungen des in Betracht kommenden Schwermetalls dieses
manchmal starke Gesundheitsrisiken für die in den Installationen,
bei denen das Schwermetall eingesetzt werden kann, arbeitenden Personen
darstellen.
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Aus
dem Stand der Technik ist auch das Dokument
GB 951231A bekannt, das eine
Perfektionierung der einer Erosion widerstehenden Verkleidungen
beschreibt, die durch Flammenpulverisierung auf Metalle aufgebracht
werden. Eine spezielle Anwendung dieser Perfektionierung betrifft
die Verkleidung einer Flugzeug-Flügelschraube.
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Andererseits
ist auch das Dokument
GB 860291A bekannt,
das ein Verfahren zum Verkleidung eines Gegenstands durch elektrolytische
Ablagerung beschreibt. Im Großen
und Ganzen geht aus diesem Dokument hervor, dass der gegen Erosion und
Korrosion zu schützende
Gegenstand eine Kathode in einem galvanoplastischen Bad bildet,
in dem in Suspension unlösliche
und elektrisch träge
Teilchen vorgesehen sind.
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Abriss der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Einheit vorzuschlagen, die zwei untereinander
zusammengebaute und aus verschiedenen Materialien hergestellte Metallteile
umfasst, wobei mindestens eine der Kontaktflächen dieser beiden Teile mit
einer Schutzverkleidung versehen ist, welche verhindert, dass diese
Metallteile ein galvanisches Element bilden, wobei die Einheit zumindest
zwischen die oben erwähnten
Nachteile bezüglich
den Ausführungen nach
dem Stand der Technik beseitigt.
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Außerdem ist
es Aufgabe der Erfindung, ein mit mindestens einer solchen Einheit
ausgestattetes Luftfahrzeug sowie ein Herstellungsverfahren dieser Einheit
bereitzustellen.
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Die
Eigenschaften der vorliegenden Erfindung sind in den beigefügten Ansprüchen dargestellt, wobei
Gegenstand der Erfindung eine Anordnung mit einem ersten und einem
zweiten Metallteil ist, die miteinander verbunden und aus verschiedenen
Materialien hergestellt sind, wobei das erste und zweite Teil jeweils über eine
erste Kontaktfläche
und eine zweite Kontaktfläche
verfügen,
die aneinanderliegen, und mindestens eine der ersten oder zweiten
Kontaktflächen
mit einer Schutzverkleidung versehen ist, die verhindert, dass die
ersten und zweiten Metallteile zusammen ein galvanisches Element
bilden. Gemäß der Erfindung
umfasst mindestens eine Schutzverkleidung eine mit elektrisch leitenden
Teilchen geladene Anstrichschicht.
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Vorteilhafterweise
ermöglicht
das Vorhandensein mindestens einer mit elektrisch leitenden Teilchen
geladenen Anstrichschicht zwischen den beiden Kontaktflächen der
Teile, die galvanische Koppelung zwischen diesen Oberflächen zu
vermeiden, und zwar da kein direkter Kontakt mehr zwischen diesen
besteht. Infolgedessen sind diese Kontaktflächen gegen die galvanische
Korrosion geschützt.
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Außerdem sind
die herkömmlichen
Verfahren, die zur Aufbringung einer Anstrichschicht verwendet werden,
wie z.B. die einfache Zerstäubung mittels
einer Pistole, viel weniger komplex als die für die elektrochemische Ablagerung
von Cadmium angewandten, was eine direkte Verringerung der Herstellungskosten
der Einheit bzw. Anlage gemäß der Erfindung
mit sich bringt.
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Andererseits
lassen die mit elektrisch leitenden Teilchen geladenen Anstrichschichten
auf vorteilhafte Weise die elektrische Leitung zwischen diesen beiden
Metallteilen der Anordnung zu, was es gestattet, die Sicherheit
des Personals, den Schutz des Materials gegen Kurzschlüsse, die
Ableitung elektrostatischer Ladungen, die mit dem Fluidtransport
verbunden sind, sowie die Erdung von durch elektromagnetische Strahlungen
induzierten Strömen
zu gewährleisten.
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Selbstverständlich wird
die Zusammensetzung der mit elektrisch leitenden Teilchen geladenen Anstrichschicht
derart festgelegt, dass diese Schichten nur sehr schwache galvanische
Elemente in Zusammenhang mit den Kontaktflächen von Metallteilen der Anordnung
bilden, mit der sie direkt in Kontakt stehen. Mit anderen Worten
wird die Zusammensetzung der Anstrichschichten, die mit elektrisch
geladenen Teilchen geladen sind, derart festgelegt, dass die galvanischen
Elemente, die durch die Anstrichschichten und die Kontaktflächen der
metallischen Teile gebildet werden, einerseits weitgehend hinsichtlich
des galvanischen Elements, das zusammen mit eben diesen Metallteilen
gebildet werden könnte, reduziert
sind, und andererseits ausreichend schwach sind, um keine merkliche
Korrosion der in Betracht kommenden Metallteile mit sich zu bringen.
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Hierzu
ist es beispielsweise möglich,
vorzusehen, dass die mit elektrisch leitenden Teilchen geladenen
Metallschichten über
eine identische oder ähnliche
Zusammensetzung verfügen,
wie die der mit elektromagnetischer Kompatibilität (CEM) eingesetzten Verkleidungsanstriche
ist, um elektromagnetische Abschirmungen herzustellen, beispielsweise im
Fall von elektrischen oder elektronischen Ummantelungen.
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Diese
Verkleidungsanstriche, die in elektromagnetischer Kompatibilität verwendet
werden, umfassen allgemein ein (Acryl-, Epoxy-, Urethan-)Bindemittel
und eine leitende Ladung von Metalltyp oder Graphittyp (Nickel,
Silber, Kupfer). In dieser Hinsicht ist ein oft auf diesem Gebiet elektromagnetischer Kompatibilität verwendeter
Anstrich, der ohne weiteres für
die Anordnung gemäß der Erfindung
geeignet ist, vom Acryl-Nickel-Typ.
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Nach
wie vor als Hinweis können
für jede
mit elektrisch leitenden Teilchen geladene Anstrichschicht die Teilchen
Kohlenstoff- oder Metallteilchen sein.
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Vorzugsweise
ist jede an der Anordnung vorgesehene Schutzverkleidung ausschließlich aus
einer mit elektrisch leitenden Teilchen geladenen Anstrichschicht
gebildet. Infolgedessen ist auch dann, wenn eine Anstrichschicht
erzielt werden kann, indem nacheinander verschiedene Unterschichten
mit identischen oder unterschiedlichen Zusammensetzungen aufgebracht
werden, die Herstellung dieser Schicht besonders einfach und schnell
auszuführen, insbesondere
im Vergleich zu der Technik der elektrochemischen Ablagerung.
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Ein
weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Luftfahrzeug, das zumindest
eine Anordnung wie die oben beschriebene aufweist. So kann in einem solchen
Fall die Anordnung integrierender Bestandteil eines Fluidtransportsystems
sein, das beispielsweise von einem Hydraulikfluid oder von Treibstoff durchströmt werden
kann, oder kann auch die Form einer beliebigen Anordnung zwischen
zwei Metallteilen des Luftfahrzeugs annehmen, die aus unterschiedlichen
Materialien hergestellt sind, wie z.B. eine von einem Beschlagteil
aus Stahl gebildete Anordnung, die auf einer Struktur aus Aluminiumlegierung
angebracht ist.
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Schließlich kann
die Anordnung eine Anzahl von über
zwei in Kontakt befindlichen Metallteilen umfassen. In einem solchen
Fall kann vorgesehen sein, dass jedes Element aus in Kontakt befindlichen Metallteilen
gegen die Bildung eines galvanischen Elements zwischen diesen beiden
Teilen dieses Paars auf die oben beschriebene Weise geschützt wird,
indem mindestens eine mit elektrisch leitenden Teilchen geladene
Anstrichschicht vorgesehen ist.
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Außerdem bezieht
sich der Gegenstand der vorliegenden Erfindung auch auf ein Verfahren
zur Herstellung einer Anordnung mit einem ersten und einem zweiten
Metallteil, die zusammengebaut und aus verschiedenen Materialien
hergestellt sind, wobei das erste und zweite Teil jeweils über eine
erste Kontaktfläche
und eine zweite Kontaktfläche
verfügen,
die aneinander anliegen, und das Verfahren einen Schritt zum Schutz
der Metallteile umfasst, der darin besteht, eine Schutzverkleidung
auf mindestens einer der ersten und zweiten Kontaktflächen zu bilden,
wobei jede Schutzverkleidung verhindern kann, dass das erste und
zweite Metallteil zusammen ein galvanisches Element bilden. Gemäß der Erfindung
ist mindestens eine Schutzverkleidung derart gebildet, dass sie
eine Anstrichschicht umfasst, die mit elektrisch leitenden Teilchen
beladen bzw. geladen ist.
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Schließlich bezieht
sich eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung auf die Verwendung
eines mit elektrischen Teilchen beladenen Anstrichs zur Bildung
einer Schutzverkleidung, die die Entstehung eines galvanischen Elements
zwischen einem ersten und einem zweiten Metallteil verhindern kann,
welche in Kontakt stehen und zusammengebaut sind, und die aus unterschiedlichen
Materialien hergestellt sind.
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Weitere
Vorteile und Eigenschaften der Erfindung gehen aus der nachstehenden
detaillierten Beschreibung hervor.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Diese
Beschreibung wird mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen vorgenommen,
in denen zeigen:
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1 eine
schematische Schnittansicht einer Anordnung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, und
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2 eine
schematische Schnittansicht einer Anordnung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte Darstellung
bevorzugter Ausführungsformen
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Aus
der Bezugnahme auf 1 ist eine Einheit bzw. Anordnung 1 gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zu erkennen.
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Die
Anordnung 1 umfasst ein erstes und ein zweites Metallteil 2 bzw. 4,
die untereinander mit Hilfe von Montagemitteln 6 zusammengebaut
sind, die beispielsweise aus einer Schraube 8 und einer
Mutter 10 gebildet sein können. Diese Teile 2 und 4 sind aus
unterschiedlichen Materialien hergestellt, wie z.B. Stählen und
Aluminiumlegierungen, und nehmen vorzugsweise die Form von zwei
in Kontakt befindlichen Blechen an, die im wesentlichen parallel untereinander
zusammengebaut sind.
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Zu
dem Zweck, den Zusammenbau der Metallteile 2 und 4 zu
ermöglichen,
verfügt
das erste Metallteil 2 über
eine erste Kontaktfläche 2a,
die an einer zweiten Kontaktfläche 4a anliegt,
die dem zweiten Metallteil 4 zugehört, wobei die Flächen 2a und 4a vorzugsweise
plane Oberflächen
sind.
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Bei
dieser ersten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind die beiden Kontaktflächen 2a und 4a jeweils
mit einer Schutzverkleidung 12, 14 versehen, die
geeignet ist, die Bildung eines galvanischen Elements zwischen den
beiden Metallteilen 2 und 4 zu unterbinden, und
zwar während
der Einfügung
dieser beiden Verkleidungen 12 und 14 zwischen
die beiden Kontaktflächen 2a und 4a.
Auf diese Weise ist, wie klar aus 1 erkennbar ist,
verständlich,
dass es die Schutzverkleidungen 12 und 14 sind,
die direkt in Kontakt miteinander stehen, und nicht die Kontaktflächen 2a und 4a,
die sie tragen, wobei diese trotzdem als aneinander anliegend betrachtet
werden können.
In dieser Hinsicht ist anzumerken, das aus Klarheitsgründen die
Verkleidungen 12 und 14 in 1 absichtlich
in Überdicke
dargestellt worden sind.
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Des
weiteren ist bei dieser ersten bevorzugten Ausführungsform jede der beiden
Schutzverkleidungen 12 und 14 ausschließlich aus
einer mit elektrisch leitenden Teilchen 12a und 14a beladenen
Anstrichschicht gebildet, wobei die verwendeten Partikel bzw. Kohlenstoffpartikel
vom Graphit- oder Kohletyp sein können, und/oder Metallpartikel
vom Nickeltyp. Als hinweisendes Beispiel verfügt jede Anstrichschicht 12a, 14a über eine
Dicke, die 150 Mikrometer nicht überschreitet.
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Es
wurde zwar eine Anordnung 1 beschrieben, welche zwei Teile 2 und 4 umfasst,
die jeweils über
eine mit elektrisch leitenden Teilchen beladene Anstrichschicht 12a und 14a verfügt, es versteht
sich jedoch, dass diese Anordnung 1 auch nur eine einzige
(Anstrichschicht) aufweisen könnte,
die auf die eine oder die andere der Kontaktflächen 12a und 14a aufgebracht
wäre, und
zwar so, dass die Bildung eines galvanischen Elements zwischen den
beiden Metallteilen 2 und 4 unterbunden wird.
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Hierbei
ist bei einem ersten veranschaulichenden Beispiel das erste Teil 2 aus
Kohlenstoffstahl hergestellt, und das zweite Teil 4 aus
einer Aluminiumlegierung hergestellt. In einem solchen Fall kann
nur die erste Kontaktfläche 2a des
Teils 2 mit einer mit elektrisch leitenden Teilchen beladenen
Anstrichschicht verkleidet sein, vor allem wenn die zweite Kontaktfläche 4a des
zweiten Teils 4 bereits von einer elektrisch leitenden
Verkleidung, wie z.B. Alodin, geschützt ist. Wenn außerdem die
zweite Kontaktfläche 4a nicht
schon durch eine elektrisch leitende Verkleidung geschützt worden
ist, kann sie auch mit einer Anstrichschicht aus elektrisch leitenden
Teilchen versehen werden, wie dies in 1 dargestellt
ist.
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In
einem zweiten veranschaulichenden Beispiel ist das erste Teil 2 aus
rostfreiem Stahl hergestellt, wobei der Widerstand seiner Kontaktfläche 2a gegenüber galvanischer
Korrosion auch dann ausreichend ist, wenn sie nicht von einer Schutzverkleidung geschützt ist,
und das zweite Teil 4 ist aus einer Aluminiumlegierung
hergestellt. Wenn die zweite Kontaktfläche 4a des zweiten
Teils 4 nicht bereits von einer elektrisch leitenden Verkleidung,
wie z.B. Alodin geschützt
ist, kann nur diese zweite Kontaktfläche 4a mit einer mit
elektrisch leitenden Teilchen geladenen Anstrichschicht beschichtet
werden. Wenn außerdem
die zweite Kontaktfläche 4a des
zweiten Teils 4 tatsächlich
bereits von einer elektrisch leitenden Verkleidung geschützt ist,
kann die einzige vorgesehene Anstrichschicht hierbei auf die eine
oder die andere der beiden Kontaktflächen 12a oder 14a,
beispielsweise in Abhängigkeit
von der Einfachheit der Aufbringung aufgebracht werden. Auch hier
wäre es trotzdem
möglich,
vorzusehen, dass die beiden Kontaktflächen 12a und 14a jeweils
mit einer Schutzschicht versehen werden, wie dies in 1 dargestellt
ist.
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In
den beiden veranschaulichenden Beispielen ist die Verwendung von
Teilchen, wie z.B. Kohlenstoffteilchen vom Graphit- oder Kohle-Typ
und/oder von Metallteilchen vom Nickel-Typ durchaus ausreichend,
damit die von den Anstrichschichten 12a, 14a und
den Kontaktflächen 2a, 4a der
Metallteile 2, 4 gebildeten galvanischen Elemente
einerseits weitgehend reduziert sind, im Vergleich zu dem galvanischen
Element, das durch diese beiden Metallteile zusammen gebildet werden
könnte,
und andererseits genügend
schwach sind, um keine merkliche Korrosion der in Betracht kommenden
Metallteile zu erzeugen.
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Aus
der Bezugnahme auf 2 ist eine Anordnung 100 gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zu erkennen, die einen integralen Teil
eines Fluidtransportsystems für
ein Luftfahrzeug bildet, das beispielsweise von einem Hydraulikfluid
oder von einem Treibstoff durchströmt werden kann.
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Die
Anordnung 100 umfasst ein erstes und ein zweites Metallteil 102 bzw. 104,
die untereinander verbunden sind und aus unterschiedlichen Materialien
hergestellt sind, wie z.B. Stählen
und Aluminiumlegierungen.
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In
dieser bevorzugten zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist das erste Teil 102 aus Stahl
eine Rohrverbindung zum Transport von Fluiden, und das zweite Teil 104 aus
Aluminiumlegierung ist ein Fluidtransportrohr. Die beiden Metallteile 102 und 104 stehen
also in Kontakt miteinander und sind untereinander auf herkömmliche
Weise verbunden.
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Ebenso
wie vorher beschrieben weist die Rohrverbindung 102 und
das Rohr 104 jeweils eine Kontaktfläche (nicht dargestellt) auf,
vorzugsweise im wesentlichen zylindrisch, wobei die eine und/oder die
andere mit einer Schutzverkleidung versehen ist, wie sie bei der
bevorzugten ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung beschrieben wurde. Infolgedessen würde(n) die
mit elektrisch leitenden Teilchen geladene(n) Anstrichschicht(en),
die auf der/den Kontaktfläche(n) 102 und 104 vorgesehen sind,
ebenfalls über
eine im wesentlichen zylindrische Form verfügen.
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Natürlich könnte die
Anordnung 100 auch, ohne über den Rahmen der Erfindung
hinauszugehen, so festgelegt sein, dass sie eine größere Anzahl von
in Kontakt befindlichen Metallteilen umfasst, die zu dem Fluidtransportsystem
gehören.
Als veranschaulichendes Beispiel könnte die Anordnung 100 so
definiert sein, dass sie ein zusätzliches
Fluidtransportrohr umfasst, das mit dem Verbindungsteil 102 verbunden
ist und mit dem vorher beschriebenen Rohr 104 kommuniziert,
wobei die Montage zwischen der Rohrverbindung 102 und diesem
zusätzlichen
Rohr (nicht dargestellt) hierbei identisch oder ähnlich derjenigen dieser Rohrverbindung 102 und des
Rohrs wäre,
das in 2 dargestellt und vorstehend beschrieben wurde.
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In
diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass die in Kontakt
befindlichen und untereinander zusammengebauten Metallteile der
Anordnung 100 die Form von Rohrverbindungen oder Fluidtransportrohren
annehmen können
wie die bereits beschriebene, dass sie aber auch die Form irgendeiner
anderen Komponente des Fluidtransportsystems annehmen können.
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Es
kann sich beispielsweise um eine Rohrverbindung mit einem Wärmetauscher
handeln, oder um eine Baueinheit eines Rohrs und einer Halterung desselben
an der Luftfahrzeugstruktur, oder aber um irgendeine andere Baueinheit,
die über
mindestens ein Teil aus Aluminium verfügt, welches in Kontakt mit einem
anderen Teil aus Kohlenstoffstahl oder rostfreiem Stahl steht.