DE102007002321A1

DE102007002321A1 - Hochfestes metallisches Bauteil

Info

Publication number: DE102007002321A1
Application number: DE200710002321
Authority: DE
Inventors: Gerd Monien; Sascha Große; Hans-Joachim Koeppen; Stephan Dr. Dr.-Ing. Eisenberg; Karl Morgenstern
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: WALTER HILLEBRAND GMBH & CO. KG GALVANOTECHNIK, DE; Volkswagen AG
Priority date: 2007-01-16
Filing date: 2007-01-16
Publication date: 2008-07-17
Anticipated expiration: 2027-01-17
Also published as: DE102007002321B4

Abstract

Hochfestes metallisches Bauteil, insbesondere für den Einbau in ein Kraftfahrzeug, wobei das Bauteil mindestens eine Beschichtung für den Korrosionsschutz aufweist, die als galvanischer Überzug ausgebildet ist. Dieser galvanische Überzug wird dabei mittels einer Membrantechnologie aufgebracht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein hochfestes metallisches Bauteil, insbesondere für den Einbau in ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Bauteils.
Bauteile der vorgenannten Art können beispielsweise Schraubenfedern für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug sein. Derartige Schraubenfedern weisen als Standardoberflächenschutz Pulverlackierungen wie beispielsweise die Pulverlackierung gemäß Volkswagennorm TL 261D auf. Diese Pulverbeschichtung bietet für Schraubenfedern einen Korrosionsschutz. Als problematisch hierbei erweist es sich, dass Federn in Kraftfahrzeugen extremen Belastungen ausgesetzt sind. Insbesondere bei Steinschlag können Beschädigungen der Beschichtung entstehen. Weiterhin kann im Abwälzbereich der Federn die Beschichtung unter Umständen sogar komplett abgerieben werden. Bei Beschädigungen der Pulverbeschichtung kann diese den Schutz vor Korrosion nicht mehr gewährleisten. Da es sich beispielsweise bei Schraubenfedern um hochfeste Bauteile mit Zugfestigkeiten zwischen 1000 MPa und 2400 MPa handelt, sind die Werkstoffe, aus denen das Bauteil besteht, grundsätzlich gegenüber Schwingungsriss- und Spannungsrisskorrosion empfindlich. Eine Beschädigung der Pulverbeschichtung kann somit zu einem vorzeitigen Bruch eines Bauteils führen, so dass dessen Lebensdauer verkürzt ist.
Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist die Schaffung eines Bauteils der eingangsgenannten Art, das korrosionsbeständiger ist. Weiterhin soll ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Bauteils angegeben werden.
Dies wird hinsichtlich des Bauteils durch ein Bauteil der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 sowie hinsichtlich des Verfahrens durch ein Verfahren der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 14 erreicht. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass die Beschichtung als galvanischer Überzug ausgebildet ist. Ein galvanischer Überzug bietet neben einem guten Korrosionsschutz auch einen hohen Schutz gegen mechanische Beanspruchungen wie beispielsweise Steinschlag oder Abrieb. Auch bei einer Beschädigung des galvanischen Überzugs bietet dieser immer noch einen gewissen kathodischen Korrosionsschutz.
Der galvanische Überzug kann als metallischer Überzug, insbesondere als Zink-Nickel-Überzug ausgebildet sein, wobei der Überzug zwischen 8% und 18% Nickel, insbesondere zwischen 12% und 15% Nickel enthält.
Es kann vorgesehen sein, dass das Bauteil zusätzlich zu dem galvanischen Überzug eine zusätzliche Beschichtung aufweist. Diese kann zumindest teilweise aus organischen Stoffen bestehen und insbesondere eine Pulverlackierung sein. Durch die Kombination des galvanischen Überzugs und der zusätzlichen, beispielsweise als Pulverlackierung ausgeführten Beschichtung wird ein vergleichsweise optimaler Korrosionsschutz und mechanischer Schutz des Bauteils gewährleistet. Es besteht dabei unter Umständen die Möglichkeit, ein beispielsweise als Feder ausgebildetes Bauteil höherfest auszulegen. Dadurch kann die Materialstärke und damit das Gewicht des Bauteils reduziert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Bauteils ist dadurch gekennzeichnet, dass der galvanische Überzug mittels einer Membrantechnologie aufgebracht wird. Bei der Membrantechnologie ist die Anode durch eine Membran von den Elektrolyten getrennt. Dadurch kann vermieden werden, dass an der Kathode Wasserstoff entsteht und in das Bauteil eintritt beziehungsweise eingelagert wird. Mittels dieses Verfahrens kann somit gewährleistet werden, dass ein galvanischer Überzug derart abgeschieden wird, dass an dem hochfesten Bauteil kein wasserstoffinduzierter Sprödbruch auftritt.
Im nachfolgenden wird zur Verdeutlichung ein Beispiel der Erfindung beschrieben.
Beispiel 1:
Eine für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug vorgesehene Schraubenfeder aus einem hochfesten Material, das eine Zugfestigkeit zwischen 1900 MPa und 2050 MPa aufweist, wird mit einem galvanischen Zink-Nickel-Überzug versehen. Dieser Überzug wird mittels einer Membrantechnologie auf die Schraubenfeder aufgebracht. Der Zink-Nickel-Überzug weist einen Nickel-Anteil zwischen 12% und 15% sowie eine Schichtdicke zwischen 5 μm und 25 μm auf.
Anschließend wird auf den Zink-Nickel-Überzug eine Pulverlackierung aufgesintert. Die Pulverlackierung ist eine handelsübliche Pulverlackierung gemäß Volkswagennorm TL 261D. Die Pulverlackierung weist eine Schichtdicke zwischen 50 μm und 150 μm auf.
Dauerschwingversuche an dieser Schraubenfeder zeigen, dass deren Lebensdauer im Vergleich zu Federn mit üblichen Beschichtungen deutlich erhöht ist.

Claims

Hochfestes metallisches Bauteil, insbesondere für den Einbau in ein Kraftfahrzeug, wobei das Bauteil mindestens eine Beschichtung für den Korrosionsschutz aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung als galvanischer Überzug ausgebildet ist.
Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der galvanische Überzug ein metallischer Überzug ist.
Bauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der galvanische Überzug ein Zink-Nickel-Überzug ist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der galvanische Überzug zwischen 8% und 18% Nickel, insbesondere zwischen 12% und 15% Nickel enthält.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der galvanische Überzug eine Dicke zwischen 5 μm und 25 μm aufweist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil zusätzlich zu dem galvanischen Überzug eine zusätzliche Beschichtung aufweist.
Bauteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Beschichtung zumindest teilweise aus organischen Stoffen besteht.
Bauteil nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Beschichtung eine Pulverlackierung ist.
Bauteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulverlackierung eine Pulverlackierung gemäß Volkswagennorm TL 261D ist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Beschichtung eine Schichtdicke 10 μm und 200 μm, insbesondere zwischen 50 μm und 150 μm aufweist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Beschichtung auf den galvanischen Überzug aufgebracht ist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil eine Zugfestigkeit zwischen 1000 MPa und 2400 MPa aufweist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil als Feder, insbesondere Schraubenfeder, als Federbandschelle oder als Schraube ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Bauteils nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der galvanische Überzug mittels einer Membrantechnologie aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulverlackierung auf den galvanischen Überzug aufgesintert wird.