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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Bauteils eines Beschlages nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, einen Ofenbeschlag und einen Ofen mit Pyrolysereinigungsfunktion.
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Es sind Ofenbeschläge aus Stahl bekannt, welche unbeschichtet in einem Ofen eingesetzt werden können. Zwar bietet die Stahlzusammensetzung einen gewissen Schutz vor diesen korrosiven Effekten, allerdings fördert das aggressive Milieu in einem Ofen bzw. Backofen korrosive Effekte in verstärktem Maße. Dies liegt beispielsweise an salzhaltigen Bratenspritzern, Wasserdampf und der erhöhten Temperatur, welche Oxidationsreaktionen beschleunigen. Aufgrund dieser korrosiven Effekte bilden sich zunächst Anlauffarben auf dem Beschlag aus und bei längerer Nutzung auch Rost.
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Um diesen Oxidationseffekten entgegenzuwirken wurden beispielsweise anorganisch-organische Beschichtungen vorgeschlagen. Diese haben sich grundsätzlich bewährt. Allerdings kann eine Beschichtung – je nach Schichtdicke – bei einem Beschlag zu Problemen bei der Montage, aufgrund der Erhöhung der Materialstärke führen.
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Die
DE 10 2007 010 538 A1 schlägt ein Beizverfahren unter Ausbildung einer Passivschicht vor, zur Verhinderung der Ausbildung von Anlauffarben und zur Verbesserung der Temperaturbeständigkeit einer metallischen Oberfläche. Die derartig behandelten Metalloberflächen wurden auf eine Temperaturbeständigkeit von bis zu 280 °C geprüft. Eine Eignung für einen Beschlag und der damit verbundenen mechanischen und thermischen Stabilität der Passivschicht, insbesondere für den Anwendungsbereich eines Ofenbeschlages, wurde allerdings nicht belegt.
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Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik ist es nunmehr Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Bauteils eines Beschlages bereitzustellen und einen Ofenbeschlag mit möglichst passgenauen Bauteilen zu schaffen.
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Erfindungsgemäß umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Bauteils eines Beschlages, insbesondere einer Auszugsführung, die folgenden Schritte
- I. Bereitstellen eines metallischen Bauteils aus Stahl;
- II. Gegebenenfalls ein zumindest abschnittweises Entfetten des metallischen Bauteils und
- III. Beizen zumindest eines Oberflächenabschnitts des metallischen Bauteils unter Ausbildung einer metallischen Passivschicht mit einem gegenüber der Stahlzusammensetzung in einem Kernbereich des Bauteils verringerten Eisenanteil.
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Die durch das Beizen herausgebildete Passivschicht besitzt eine ausreichende mechanische Festigkeit, um das Bauteil in einem Beschlag zu verwenden. Zudem kann das Bauteil ebenso problemlos montiert und bewegt werden, als wäre das Bauteil dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht unterzogen worden, da die Passivschicht die Maße bzw. die Materialstärke des Bauteils nicht negativ beeinflusst. Durch die Passivschicht wird somit die Ausbildung von Anlauffarben verhindert. Zugleich wird durch die ausgebildete Passivschicht die Montage nicht unnötig erschwert und die Passgenauigkeit des Bauteils im Beschlag nicht negativ beeinflusst. Eine Anpassung des Produktionsverfahrens an die geänderte Materialstärke des Bauteils muss daher nicht erfolgen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Zwischen dem Kernbereich und der Passivschicht befindet sich ein Diffusionsbereich. Als Kernbereich des Bauteils kann von einem Materialbereich ab einer Schichtdicke von über 1 mm unter der Oberfläche des Bauteils ausgegangen werden.
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Um mechanischen meist abrasiven Belastungen über längere Zeit standzuhalten ist es von Vorteil, wenn die Passivschicht eine Schichtdicke von zumindest 5 µm, vorzugsweise zumindest 10 µm, insbesondere zumindest 15 µm aufweist. Dabei sollte bedacht werden, dass beispielsweise Ofenauszugsführungen mit Gargutträgern und befüllten Eisenpfannen mit einer Masse von mehreren Kilogramm belastet werden, welche aufgrund eines gewissen Spiels auf der Auszugsführung beim Verfahren hin- und herreiben und einen Materialabtrag bewirken. Die vorgenannte Schichtdicke der Passivschicht gewährleistet dabei auch einen besonders vorteilhaften Korrosionsschutz, selbst wenn es zu Mikrokratzern auf der Oberfläche kommt, welche allerdings nicht durch die Passivschicht dringen.
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Für eine besonders vorteilhafte Maßhaltigkeit bzw. Passgenauigkeit des metallischen Bauteils mit weiteren Bauteilen einer Auszugsführung ist es von Vorteil, wenn die Materialstärke des Bauteils nach der Ausbildung der Passivschicht um weniger als 1 µm, vorzugsweise weniger als 0,5 µm, insbesondere weniger als 0,25 µm zu- oder abgenommen hat. Besonders bevorzugt ist bei der Ausbildung der metallischen Passivschicht gar kein Zuwachs der Materialstärke des Bauteils erfolgt.
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Durch die Ausbildung der Passivschicht können sowohl auch kostengünstige Stahlsorten genutzt werden, welche bislang aufgrund des hohen Korrosionsrisikos in diesem Anwendungsbereich nicht in Betracht gezogen wurden. Bevorzugte kostengünstige Stahlsorten sind beispielsweise ausgewählt aus 1.4301 und 1.4016. Erfindungsgemäß weist ein Ofenbeschlag, insbesondere Ofenauszugsführung, für einen Ofen mit Betriebstemperaturen von bis zu 300 °C, zumindest ein Bauteil mit einer zumindest abschnittsweisen metallischen Passivschicht auf, wobei das Bauteil aus Stahl besteht und die Stahlzusammensetzung der metallischen Passivschicht einen gegenüber der Stahlzusammensetzung in einem Kernbereich des Bauteils verringerten Eisenanteil aufweist.
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Ein derartig ausgebildeter Ofenbeschlag bei welchem die Passivschicht als auch das Kernmaterial aus Stahl mit unterschiedlicher Zusammensetzung besteht, ist bislang nicht bekannt. Anders als verchromte Beschläge, ist dieser Beschlag aufgrund des Resteisenanteils in der Passivschicht zudem verzunderungsfest. Dabei ist ein Ofenbeschlag im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Beschlag, welcher in einem Ofen, insbesondere einem handelsüblichen Backofen im Haushaltsbereich, verwendet wird.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Es wurde gefunden, dass die metallische Passivschicht eine Korrosionsbeständigkeit gemäß DIN EN ISO 9227 bei einer Temperatur von über 300 °C aufweist, so dass selbst unter diesen besonders extremen Bedingungen, welche einer Ofenatmosphäre nachempfunden sind, noch die Ausbildung von Anlauffarben verhindert wird.
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Um die Oberflächengüte des Bauteils des Beschlages auch bei Pyrolysebetrieb vorteilhaft zu gewährleisten, ist die metallische Passivschicht verzunderungsfest bis zu 500 °C.
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Erfindungsgemäß weist ein Ofen mit Pyrolysereinigungsfunktion einen Ofenbeschlag gemäß Anspruch 8 auf. Bei einem derartigen Ofen kann gemeinsam mit der Reinigung des Ofeninnenraumes auch die Reinigung des Beschlages durch die Pyrolysefunktion erfolgen. Eine vorherige Entnahme und getrennte Reinigung des Beschlages, wie es bei bisherigen Modellen oftmals praktiziert wird, ist nicht notwendig. Folglich kann ein entsprechender Ofenbeschlag auch im Ofenraum stoffschlüssig mit der Ofenwandung, beispielsweise über eine Schweißverbindung, verbunden sein.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Sie zeigen
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1 bis 3 mehrere Ansichten eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Auszugsführung, welche als Ofenbeschlag ausgebildet ist, und welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar ist.
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Eine Auszugsführung 1 umfasst eine Führungsschiene 2, die an einem Seitengitter in einem Backofen, einer Seitenwand eines Backofens oder einem Möbelkorpus festlegbar ist. An der Führungsschiene 2 ist eine Mittelschiene 3 über Wälzkörper 6 verfahrbar gelagert. Die Mittelschiene 3 dient zur Lagerung einer Laufschiene 4. Zur Lagerung der Schienen 2, 3 und 4 sind an der Führungsschiene 2 und der Laufschiene 4 jeweils mindestens zwei, im Ausführungsbeispiel drei Laufbahnen 9 für Wälzkörper 6 ausgebildet. Die Wälzkörper 6 sind an einem Wälzkörperkä7 als Einheit gehalten. Ferner sind an der Mittelschiene 3 insgesamt mindestens vier Laufbahnen, im Ausführungsbeispiel acht Laufbahnen 8 für Wälzkörper 6 ausgebildet, wobei jeweils mindestens zwei Laufbahnen 8 der Führungsschiene 2 und mindestens zwei Laufbahnen 8 der Laufschiene 4 zugeordnet sind.
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Zur Befestigung der Auszugsführung 1 an einem Seitengitter eines Backofens sind zwei Klammern 5 an der Führungsschiene 2 festgelegt. Auch andere Befestigungsmittel bzw. Befestigungsstellen können an der Führungsschiene 2 vorgesehen sein.
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Die Führungsschiene 2 und die Laufschiene 4 und ggf. die Mittelschiene 3 sind einer chemischen Behandlung unterzogen. Ein an der Laufschiene 4 festgelegter Stopfen 10 ist insbesondere an seinen von Außen zugänglichen Bereichen ebenfalls einer chemischen Behandlung unterzogen. Auch ein Haltebolzen 11 ist entsprechend chemisch behandelt. Die Innenseite der Laufschiene 4 und der Führungsschiene 2, an denen die Laufbahnen 9 für die Wälzkörper 6 ausgebildet sind braucht in einer bevorzugten Ausführungsvariante nicht der chemischen Behandlung unterzogen zu werden. Die Mittelschiene 3, die vollständig im Innenbereich der Auszugsführung 1 einfahrbar ist, weist mindestens im Bereich der Laufbahnen 8 ein Hochtemperaturschmiermittel auf, um eine verbesserte Gleitfähigkeit der Auszugsführung zu gewährleisten. Die Laufbahnen 8 sind folglich aus demselben Material wie die Schienen 2, 3 und 4 gebildet, welche meist aus Stahlblech hergestellt sind. An der Außenseite wird durch die chemische Behandlung die Ausbildung von Anlauffarben durch korrosive Effekte insbesondere an den Schienen 2 und 4 verhindert. Überraschenderweise kann die Auszugsführung 1 dem korrosiven Milieu in einem Backofen über längere Zeit standhalten und eine lange Lebensdauer bei hoher Laufgüte aufweisen. In den 1 bis 3 ist ein Überauszug mit drei Schienen, 2, 3, und 4 gezeigt. Eine Ausführung mit mindestens drei Schienen als Vollauszug ist ebenfalls denkbar. Es ist auch möglich, die Auszugsführung als Teilauszug mit nur zwei Schienen (ohne die Mittelschiene 3) oder mit mehr als drei Schienen auszubilden. Darüber hinaus weist die Auszugsführung 1 auch eines oder mehrere Elemente 11, 12 zur Festlegung eines Gargutträgers auf, welche vorzugsweise auf der Laufschiene 4 angeordnet sind. Dabei ist zumindest ein Element vorzugsweise als Klemm- oder Rastelement 12 ausgebildet. Zusätzlich kann zumindest ein zweites Element 11 vorzugsweise als Anschlag für den Gargutträger ausgebildet sein.
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Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Auszugsführung näher erläutert.
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In einem ersten Verfahrensschritt I erfolgt die Bereitstellung eines Bauteils der Auszugsführung. Bei diesem Bauteil handelt es sich vorzugsweise um eine Schiene, insbesondere um die Führungsschiene 2 und/oder die Laufschiene 4. Das Bereitstellen des Bauteils kann entweder vor der Endmontage zur Auszugsführung erfolgen oder vorzugsweise bereits nach der Endmontage der Auszugsführung. Letztere Variante ist insbesondere günstig, da somit die Produktionsrate der erfindungsgemäßen Auszugsführungen an den momentanen Bedarf angepasst werden kann.
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Im Anschluss an das Bereitstellen des Bauteils, gemäß einem ersten Verfahrensschritt I, erfolgt eine Entfettung des Bauteils in einem zweiten Verfahrensschritt II. Die Entfettung erfolgt durch alkalische Behandlung und kann durch ein Tauschverfahren durchgeführt werden. Eine weitaus bevorzugtere Variante ist allerdings eine gezieltere Entfettung der Sichtflächen der Laufschiene 4 und der Führungsschiene 2, da auf diesen Flächen die champagnerfarbenen Anlauffarben optisch wahrgenommen werden. Als Sichtflächen dieser Schienen werden die Flächen bezeichnet, welche im eingefahrenen Zustand der Auszugsführung vom Nutzer wahrgenommen werden.
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Die besagten Sichtflächen werden mit einer Laugenlösung, beispielsweise einer Natronlauge, mit einem pH-Wert von vorzugsweise mehr als pH = 11 behandelt.
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Die Entfettung hat neben dem Entfernen von produktionsbedingten Fett- und Schmutzanhaftungen auch eine Aktivierung der Oberfläche zur Folge, so dass Chemikalien besser angreifen können.
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In einem anschließenden dritten Verfahrensschritt III erfolgt ein Beizen der Oberflächen, insbesondere der Sichtflächen der Bauteile insbesondere der Schienen
2 und
4. Ein entsprechendes Beizverfahren ist aus der
DE 10 2007 010 538 A1 bekannt, hat bei Anwendung auf einem Beschlagsbauteil jedoch den besonderen Vorteil, dass es zu keiner größeren Änderung der Materialstärke des Bauteils kommt, so dass die Maßhaltigkeit und die Passgenauigkeit des Bauteils besser eingehalten werden kann.
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Schließlich wird auf das Bauteil in einem vierten Verfahrensschritt IV, insbesondere auf die Laufflächen 8, ein Hochtemperaturschmiermittel aufgebracht. Als Hochtemperaturschmiermittel eignen sich u.a. Hochtemperaturfett, Festschmierstoffe oder Schmierstoffbeschichtungen, beispielsweise mit polyfluorierten Polymerbeschichtungen.
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Sofern nicht bereits das Bauteil im montierten Zustand in der Auszugsführung vorliegt, kann eine Montage zu einer Auszugsführung grundsätzlich nach jedem der Verfahrensschritte I–IV erfolgen.
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Nachfolgend wird der Verfahrensschritt III des Beizens näher erläutert. Beizprozesse sind grundlegend auf dem Gebiet der Metallbehandlung bekannt. Im vorliegenden Fall geht es insbesondere um die Passivierung der Edelstahloberfläche, um korrosive Effekte zu verringern.
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Der Beizprozess bzw. das Beizen erfolgt in mehreren Verfahrensschritten und beginnt mit dem Auftragen einer mehrkomponentigen wässrigen Beizlösung mit zumindest einer Komponente A und einer Komponente B auf die Stahloberfläche des Bauteils der Auszugsführung. Die Beizlösung kann vorzugsweise 1–4 Stunden einwirken bei Temperaturen von vorzugsweise weniger als 70 °C. Die Beizlösung weist ein Normalpotential von vorzugsweise mehr als 300 mV auf. Anschließend wird die Beizlösung in einem oder mehreren Spülschritten entfernt und das Bauteil einem Wärmebehandlungsprozess bei über 80 °C – vorzugsweise in einem Umluftverfahren unter Zuführen von Luft und/oder Wasserdampf – unterzogen. Dieser Wärmebehandlungsprozess erfolgt vorzugsweise zumindest über 2 min, besonders bevorzugt über 15–45 min.
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Die Komponente A der Beizlösung weist zumindest eine komplexbildende Komponente auf, vorzugsweise eine chelatbildende Komponente. Die komplexbildende Komponente ist ausgesucht aus einer Gruppe bestehend aus
| Stoffgruppe a) | einer Phosphonsäure der Struktur R’-PO(OH)2 und/oder deren Salz, wobei R’ ein monovalenter Alkyl-, Hydroxyalkyl- oder Aminoalkylrest ist und/oder der allgemeinen Struktur R’’[-PO(OH)2]2 und/oder deren Salze umfasst, wobei R’’ ein bivalenter Alkyl-, Hydroxyalkyl- oder Aminoalkylrest ist, und/oder |
| Stoffgruppe b) | mindestens einer Nitroaryl- oder Nitroalkylsulfonsäure und/oder deren Salze und/oder |
| Stoffgruppe c) | einer Hydroxycarbonsäure mit bis zu drei Hydroxylgruppen und bis zu drei Carbonsäuregruppen und/oder deren Salze. Besonders bevorzugt setzt sich die Komponente A dabei als Gemisch aus zumindest einer Verbindung aus allen drei Stoffgruppen a)–c) zusammen. |
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Komponente B der Beizlösung ist ein Oxidationsmittel ausgesucht aus einer Gruppe bestehend aus: Nitrat-, Peroxid-, Persulfat-, Perborat-, Percaboxylat-, Iodat- und/oder Cer(IV)-Verbindungen in Form von Säure- oder Salzverbindungen. Mit dem Oxidationsmittel gelingt eine Einstellung des Normalpotentials der Beizlösung auf mehr als 300 mV.
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Eine entsprechende Beizlösung umfasst vorzugsweise folgende Massenanteile
0,2–5,0 % der Stoffgruppe a) der Komponente A
0,1–5,0 % der Stoffgruppe b) der Komponente A
0,5–10,0 % der Stoffgruppe c) der Komponente A
0,2–20,0 % der Komponente B
der Rest der Lösung umfasst Wasser und ggf. Verdickungsmittel
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Zur Senkung der Oberflächenspannung können der Beizlösung auch Tenside beigemischt werden. Somit kann die Beizlösung die Metalloberfläche besser benetzen.
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Austenitischer Stahl mit einem Massenanteil von 16–20 % Chrom und einem Massenanteil von 7–10 % Nickel wird vorzugsweise bei 100 bis 270 °C, insbesondere bei 150–260 °C, wärmebehandelt.
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Ferritischer Stahl mit einem Massenanteil von 16–20 % Chrom, der im Wesentlichen nickel- und molybdänfrei ist, wird vorzugsweise bei 100 bis 190 °C, vorzugsweise 120 bis 160 °C wärmebehandelt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Auszugsführung
- 2
- Führungsschiene
- 3
- Mittelschiene
- 4
- Laufschiene
- 5
- Klammer
- 6
- Wälzkörper
- 7
- Wälzkörperkäfig
- 8
- Laufbahn
- 9
- Laufbahn
- 10
- Stopfen
- 11
- Element
- 12
- Element
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007010538 A1 [0004, 0028]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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