DE102007057195A1

DE102007057195A1 - Verfahren zur Herstellung einer Korrosionsschutzschicht und Bauelement mit einer Korrosionsschutzschicht

Info

Publication number: DE102007057195A1
Application number: DE200710057195
Authority: DE
Inventors: Heinz-Dieter Dr.-Ing. Hesse; Tobias Dr.-Ing. Lux; Marcus Dipl.-Ing. Rieth
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2007-11-28
Filing date: 2007-11-28
Publication date: 2009-06-04

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Korrosionsschutzschicht auf metallischen Bauelementen, wobei das Bauelement mittels eines Tauch-Zieh-Verfahrens, eines Tauch-Schleuder-Verfahrens oder eines Sprühverfahrens mit einer Zinklamellenbeschichtung beschichtet wird. Erfindungsgemäß erfolgt die Beschichtung mittels des Tauch-Zieh-Verfahrens, des Tauch-Schleuder-Verfahrens oder des Sprühverfahrens unter Anwendung von Unterdruck. Die Erfindung betrifft weiterhin ein metallisches Bauelement mit einer Korrosionsschutzschicht, hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Korrosionsschutzschicht auf metallischen Bauelementen, wobei das Bauelement mittels eines Tauch-Zieh-Verfahrens, eines Tauch-Schleuder-Verfahrens oder eines Sprühverfahrens mit einer Zinklamellenbeschichtung beschichtet wird. Die Erfindung betrifft weiterhin ein metallisches Bauelement mit einer Korrosionsschutzschicht.
Im Automobilbau werden Beschichtungssysteme mit hoher Korrosionsbeständigkeit benötigt. Die Beschichtung von metallischen Bauelementen, insbesondere Stahlbauelementen, mit einem Zinklamellenüberzug ist bekannt. Hierbei erfolgt die Beschichtung über eine Dispersion kleiner Zink- und/oder Aluminiumteilchen, wobei die Beschichtung üblicherweise im Tauch-Zieh-Verfahren, im Tauch-Schleuder-Verfahren oder mittels eines Sprühverfahrens unter Atmosphärendruck aufgebracht wird. Nach einer entsprechenden Trocknung der Schicht folgt ein Einbrennen. Als Binder können anorganische und/oder organische Bindemittel eingesetzt werden. Derartige Beschichtungszusammensetzungen sind beispielsweise aus der EP 0525 870 A1 , US 4,381,334 oder DE 301 8765 A1 bekannt. Nachteilig an dem bisher bekannten Beschichtungsverfahren ist jedoch, dass aufgrund der Viskosität des Zinklamellen-Beschichtungsmediums enge Spalte oder Kavitäten der zu beschichtenden Bauelemente nur unzureichend benetzt bzw. gefüllt werden. Bei einer entsprechenden Korrosionsbelastung tritt an diesen Stellen bevorzugt Korrosion auf, die so genannte Flanschkorrosion, was im Extremfall zum Ausfall des Bauelementes führen kann.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Korrosionsschutzschicht der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches eine gleichmäßige und vollständige Beschichtung von metallischen Bauelementen mit einer Korrosionsschutzschicht bestehend aus einem Zinklamellenüberzug gewährleistet.
Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein metallisches Bauelement mit einer Korrosionsschutzschicht bereitzustellen, bei dem die Korrosionsschutzschicht aus einem Zinklamellenüberzug besteht und dieser gleichmäßig und vollständig ausgebildet ist.
Gelöst werden diese Aufgaben durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein metallisches Bauelement mit den Merkmalen des Anspruchs 7.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen beschrieben.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Korrosionsschutzschicht auf metallischen Bauelementen, wobei das Bauelement mittels eines Tauch-Zieh-Verfahrens, eines Tauch-Schleuder-Verfahrens oder eines Sprühverfahrens mit einer Zinklamellenbeschichtung beschichtet wird, erfolgt erfindungsgemäß unter Anwendung von Unterdruck. Durch die Beschichtung unter Anwendung von Unterdruck ist gewährleistet, dass die Zinklamellenschicht gleichmäßig und vollständig aufgetragen wird, insbesondere können auch enge Spalte oder Kavitäten gefüllt bzw. beschichtet werden. Damit wird eine Korrosion an diesen Stellen, insbesondere die so genannte Flanschkorrosion, vermieden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das zu beschichtende Bauelement in eine Beschichtungskammer eingebracht, wobei nach einem Evakuieren der Beschichtungskammer ein Fluten der Beschichtungskammer mit einem flüssigen Zinklamellenmedium erfolgt. Es ist aber auch möglich, dass das zu beschichtende Bauelement in einer Beschichtungskammer in ein flüssiges Zinklamellenmedium eingetaucht wird und nach der Beschichtung des Bauelements mit dem flüssigen Zinklamellenmedium die Beschichtungskammer evakuiert wird.
Schließlich ist es weiterhin möglich, dass das zu beschichtende Bauelement in eine Beschichtungskammer eingebracht wird, wobei nach einem Evakuieren der Beschichtungskammer ein Besprühen des Bauelements mit einem flüssigen Zinklamellenmedium erfolgt. Diesen Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gemeinsam, dass durch die Beschichtung in einer Unterdruck-Atmosphäre auch enge Spalte oder Kavitäten des zu beschichtenden Bauelementes zuverlässig mit dem Zinklamellenüberzug beschichtet werden können.
In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht das zu beschichtende Bauelement aus Stahl. Insbesondere ist das zu beschichtende Bauelement ein Stahlstrukturbauteil eines Kraftfahrzeuges. Dabei können zumindest die Achsschenkel, Motorträger, Integralträger, Querlenker, Lenksäulen, Quersäulen, A-Säulen, B-Säulen und/oder C-Säulen einen Zinklamellenüberzug aufweisen. Zudem kann der Zinklamellenüberzug unmittelbar auf der Stahloberfläche der Stahlstrukturbauteile aufgetragen werden. Es ist aber auch möglich, dass zwischen der Stahloberfläche der Stahlstrukturbauteile und dem Zinklamellenüberzug eine phosphathaltige Haftvermittlerschicht ausgebildet ist. Des Weiteren ist es möglich, dass auf der Zinklamellenbeschichtung eine organische Lackschicht aufgetragen wird.
Die Einbrenntemperatur des Zinklamellenüberzugs liegt dabei unterhalb 250°C, insbesondere zwischen 200 und 220°C. Die auftretenden Prozesstemperaturen sind dabei so niedrig, dass Gefüge- und Festigkeitsänderungen im Bauelement nicht auftreten. Damit werden unter anderem auch die Nachteile von üblichen Feuerverzinkungen hinsichtlich der Verringerung der Festigkeit der zu beschichtenden Stelle durch übermäßige Temperatureinwirkungen vermieden.
Die Dicke der gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgetragenen Korrosionsschutzschicht liegt bevorzugt im Bereich von 4 bis 30 μm, insbesondere zwischen 6 und 15 μm. Bei mehrschichtigen Systemen mit einem Zinklamellenüberzug und Deck- oder Versiegelungsschichten liegt die Gesamtdicke des Schichtpakets bevorzugt im Bereich von 8 bis 20 μm.
Der Zinklamellenüberzug enthält bevorzugt neben Zink auch Aluminium. Die Metalle sind in lamellarer Form oder als Zink- oder Aluminiumflocken ausgebildet. Dabei liegt das Verhältnis von Zink zu Aluminium bevorzugt im Bereich von 6:4 bis 9:1. Der Metallanteil in der eingebrannten Schicht soll bevorzugt zwischen 70 und 98% liegen. Als Matrix der Zinklamellenbeschichtungslösung können anorganische und/oder organische Bindemittel Anwendung finden.
Ein erfindungsgemäßes metallisches Bauelement mit einer Korrosionsschutzschicht wird hergestellt nach einem der im vorhergehenden beschriebenen Verfahren. Das Bauelement kann dabei aus Stahl bestehen, die Stähle können dabei aus der Gruppe der TWIP-Stähle (Twinning Induced Plasticity), SIP-Stähle (Shearband Induced Plasticity) oder TRIP-Stähle (Transformation Induced Plasticity) gewählt werden. Diese Stähle weisen hervorragende mechanische Eigenschaften auf. Insbesondere im Unterbodenbereich von Kraftfahrzeugen sind diese Stähle auf einen zusätzlichen effizienten Korrosionsschutz, wie er in der vorliegenden Erfindung beschrieben ist, angewiesen. Das Bauelement kann ganz allgemein ein Stahlstrukturbauteil eines Kraftfahrzeuges sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0525870 A1 [0002]
- US 4381334 [0002]
- DE 3018765 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Korrosionsschutzschicht auf metallischen Bauelementen, wobei das Bauelement mittels eines Tauch-Zieh-Verfahrens, eines Tauch-Schleuder-Verfahrens oder eines Sprühverfahrens mit einer Zinklamellenbeschichtung beschichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung mittels des Tauch-Zieh-Verfahrens, des Tauch-Schleuder-Verfahrens oder des Sprühverfahrens unter Anwendung von Unterdruck erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zu beschichtende Bauelement in eine Beschichtungskammer eingebracht wird, wobei nach einem Evakuieren der Beschichtungskammer ein Fluten der Beschichtungskammer mit einem flüssigen Zinklamellenmedium erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zu beschichtende Bauelement in einer Beschichtungskammer in ein flüssiges Zinklamellenmedium eingetaucht wird und nach der Beschichtung des Bauelements mit dem flüssigen Zinklamellenmedium die Beschichtungskammer evakuiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zu beschichtende Bauelement in eine Beschichtungskammer eingebracht wird, wobei nach einem Evakuieren der Beschichtungskammer ein Besprühen des Bauelements mit einem flüssigen Zinklamellenmedium erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zu beschichtende Bauelement aus Stahl besteht.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zu beschichtende Bauelement ein Stahlstrukturbauteil eines Kraftfahrzeugs ist.
Metallisches Bauelement mit einer Korrosionsschutzschicht hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4.
Bauelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement aus Stahl besteht.
Bauelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement ein Stahlstrukturbauteil eines Kraftfahrzeugs ist.