DE102020006141A1 - Coating for a component, component with such a coating and motor vehicle with such a component - Google Patents

Coating for a component, component with such a coating and motor vehicle with such a component Download PDF

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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beschichtung (1) für ein Bauteil (3), wobei die Beschichtung (1) eine Vielzahl von lamellaren Partikeln (5), umfassend mindestens eine Legierung, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einer Zinn-Zink-Legierung und einer Zinn-Nickel-Legierung, aufweist, wobei die Beschichtung (1) eine anorganische Bindemittelmatrix (7) aufweist.The invention relates to a coating (1) for a component (3), the coating (1) having a plurality of lamellar particles (5) comprising at least one alloy selected from a group consisting of a tin-zinc alloy and a Tin-nickel alloy, wherein the coating (1) has an inorganic binder matrix (7).

Description

Die Erfindung betrifft eine Beschichtung für ein Bauteil, ein Bauteil mit einer solchen Beschichtung und ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Bauteil.The invention relates to a coating for a component, a component with such a coating and a motor vehicle with such a component.

Verzinnte Oberflächen, insbesondere verzinnte Oberflächen, welche mittels Galvanik erstellt werden, ermöglichen eine gute elektrische Leitfähigkeit, insbesondere eine elektrische Leitfähigkeit von bis zu 8,7×107 A/Vm. Jedoch weisen die verzinnten Oberflächen keinen kathodischen Korrosionsschutz auf, sodass insbesondere verzinnte Stahlteile bei einer Beschädigung frühzeitig Korrosion, insbesondere Rotkorrosion, aufweisen und hierdurch Beeinträchtigungen der Funktion und Anmutung der Beschichtung entstehen können.Tinned surfaces, in particular tinned surfaces which are produced by electroplating, enable good electrical conductivity, in particular electrical conductivity of up to 8.7 × 10 7 A / Vm. However, the tinned surfaces do not have any cathodic protection against corrosion, so that in particular tinned steel parts show early corrosion, in particular red corrosion, when damaged, and this can impair the function and appearance of the coating.

Um einen kathodischen Korrosionsschutz von Stahlbauteilen zu gewährleisten, sind galvanische Beschichtungen, insbesondere galvanische Zink- bzw. Zink-Nickel-Beschichtungen, bekannt. Nachteilig an den galvanischen Beschichtungen ist eine aufwändige Prozessführung und damit eine kostenintensive Herstellung der Beschichtungen. Außerdem wirkt sich bei höherfesten Stahlwerkstoffen deren Neigung zu Wasserstoff-Versprödung in galvanischen Prozessen negativ auf deren praktische Verwendbarkeit aus.In order to ensure cathodic corrosion protection of steel components, galvanic coatings, in particular galvanic zinc or zinc-nickel coatings, are known. A disadvantage of the electroplated coatings is a complex process management and thus an expensive production of the coatings. In addition, with higher-strength steel materials, their tendency to hydrogen embrittlement in galvanic processes has a negative effect on their practical usability.

Es sind Beschichtungen, insbesondere Lamellenbeschichtungen, von Bauteilen bekannt, die vorzugsweise Zink-Aluminium-Legierungen aufweisen, um einen kathodischen Korrosionsschutz zu ermöglichen. Zusätzlich weisen die Beschichtungen vorzugsweise eine anorganische Bindemittelmatrix auf. Nachteilig an diesen Beschichtungen ist eine geringe elektrische Leitfähigkeit.There are known coatings, in particular lamellar coatings, of components which preferably have zinc-aluminum alloys in order to enable cathodic protection against corrosion. In addition, the coatings preferably have an inorganic binder matrix. A disadvantage of these coatings is a low electrical conductivity.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Beschichtung für ein Bauteil, ein Bauteil mit einer solchen Beschichtung und ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Bauteil zu schaffen, wobei die genannten Nachteile zumindest teilweise behoben, vorzugsweise vermieden sind.The invention is therefore based on the object of creating a coating for a component, a component with such a coating and a motor vehicle with such a component, the disadvantages mentioned being at least partially eliminated, preferably avoided.

Die Aufgabe wird gelöst, indem die vorliegende technische Lehre bereitgestellt wird, insbesondere die Lehre der unabhängigen Ansprüche sowie der in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung offenbarten Ausführungsformen.The object is achieved in that the present technical teaching is provided, in particular the teaching of the independent claims and the embodiments disclosed in the dependent claims and the description.

Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem eine Beschichtung für ein Bauteil geschaffen wird, wobei die Beschichtung eine Vielzahl von lamellaren Partikeln aufweist. Die lamellaren Partikel umfassen mindestens eine Legierung, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einer Zinn-Zink-Legierung und einer Zinn-Nickel-Legierung. Zudem weist die Beschichtung eine anorganische Bindemittelmatrix auf. Vorzugsweise wird die Beschichtung mittels Trommelbeschichten, insbesondere mittels Tauch- oder Tauch-Schleuder-Beschichten, oder Spitzbeschichten auf das Bauteil aufgebracht.The object is achieved in particular by creating a coating for a component, the coating having a large number of lamellar particles. The lamellar particles comprise at least one alloy selected from a group consisting of a tin-zinc alloy and a tin-nickel alloy. In addition, the coating has an inorganic binder matrix. The coating is preferably applied to the component by means of drum coating, in particular by means of dip or dip-spin coating, or point coating.

Vorteilhafterweise weisen die lamellaren Partikel aus einer Zinn-Zink-Legierung und/oder einer Zinn-Nickel-Legierung eine höhere elektrische Leitfähigkeit auf als Zink-Aluminium-Partikel. Weiterhin verbessert sich zusätzlich der kathodische Korrosionsschutz für das Bauteil, insbesondere wenn das Bauteil ein Stahlbauteil ist. Darüber hinaus weist die Beschichtung ein Potenzial zur Korrosionsvermeidung im Kontakt mit verzinnten oder vernickelten Oberflächen, insbesondere Kabelschuhen, in korrosiv wirksamen Umgebungen, insbesondere in einem Kraftfahrzeug-Außenbereich, auf. Außerdem besteht vorteilhafterweise keine Wasserstoff-Versprödung bei höherfesten Stahlwerkstoffen.The lamellar particles made of a tin-zinc alloy and / or a tin-nickel alloy advantageously have a higher electrical conductivity than zinc-aluminum particles. Furthermore, the cathodic corrosion protection for the component is also improved, in particular if the component is a steel component. In addition, the coating has the potential to prevent corrosion in contact with tin-plated or nickel-plated surfaces, in particular cable lugs, in corrosive environments, in particular in the exterior of a motor vehicle. In addition, there is advantageously no hydrogen embrittlement in the case of high-strength steel materials.

Vorzugsweise überlappen und/oder berühren sich die lamellaren Partikeln bei einem Schichtaufbau der Beschichtung.The lamellar particles preferably overlap and / or touch each other when the coating is built up in layers.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Beschichtung bestehen die lamellaren Partikel aus einer Zinn-Zink-Legierung. Insbesondere weist die Beschichtung bevorzugt ausschließlich lamellare Partikel aus einer Zinn-Zink-Legierung auf.In a preferred embodiment of the coating, the lamellar particles consist of a tin-zinc alloy. In particular, the coating preferably has exclusively lamellar particles made of a tin-zinc alloy.

In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Beschichtung bestehen die lamellaren Partikel aus einer Zinn-Nickel-Legierung. Insbesondere weist die Beschichtung bevorzugt ausschließlich lamellare Partikel aus einer Zinn-Nickel-Legierung auf.In a further preferred exemplary embodiment of the coating, the lamellar particles consist of a tin-nickel alloy. In particular, the coating preferably exclusively has lamellar particles made of a tin-nickel alloy.

In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Beschichtung weist die Beschichtung zum einen lamellare Partikel auf, die aus einer Zinn-Zink-Legierung bestehen, und zum anderen zusätzlich lamellare Partikel, die aus einer Zinn-Nickel-Legierung bestehen.In a further preferred exemplary embodiment of the coating, the coating has, on the one hand, lamellar particles which consist of a tin-zinc alloy and, on the other hand, additional lamellar particles which consist of a tin-nickel alloy.

In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Beschichtung bestehen die lamellaren Partikel aus einer Zinn-Zink-Legierung und einer Zinn-Nickel-Legierung.In a further preferred exemplary embodiment of the coating, the lamellar particles consist of a tin-zinc alloy and a tin-nickel alloy.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Beschichtung sind die Gewichts- und Größenanteile, die Form der lamellaren Partikel und die anorganische Bindemittelmatrix identisch zu den bekannten Lamellenbeschichtungen. Die lamellaren Partikel weisen üblicherweise eine Dicke von ca. 2 µm und einen mittleren Durchmesser von mindestens 30 µm bis höchstens 50 µm auf. Im Gegensatz zu kugelförmigen Zinkstaubfarben überlappen die lamellaren Partikel und bilden somit eine geschlossene Schicht aus. Große Überlappungen und Anlageflächen sind für eine verbesserte elektrische Kontaktierung vorteilhaft. Die Bindemittelmatrix besteht vorzugsweise aus anorganischen Substanzen, vorzugsweise aus Titanaten.In a further exemplary embodiment of the coating, the proportions by weight and size, the shape of the lamellar particles and the inorganic binder matrix are identical to the known lamellar coatings. The lamellar particles usually have a thickness of approximately 2 μm and an average diameter of at least 30 μm to at most 50 μm. In contrast to spherical zinc dust paints, the lamellar particles overlap and thus form a closed layer. There are large overlaps and contact areas advantageous for improved electrical contact. The binder matrix preferably consists of inorganic substances, preferably of titanates.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die lamellaren Partikel eine Zinn-Zink-Legierung mit mindestens 65 % bis höchstens 75 %, vorzugsweise mindestens 68 % bis höchstens 73 %, vorzugsweise 70 %, Zinn und mindestens 25 % bis höchstens 35 %, vorzugsweise mindestens 27 % bis höchstens 32 %, vorzugsweise 30 %, Zink aufweisen. Vorzugsweise bestehen die lamellaren Partikel aus einer Zinn-Zink-Legierung mit mindestens 65 % bis höchstens 75 %, vorzugsweise mindestens 68 % bis höchstens 73 %, vorzugsweise 70 %, Zinn und mindestens 25 % bis höchstens 35 %, vorzugsweise mindestens 27 % bis höchstens 32 %, vorzugsweise 30 %, Zink.According to a further development of the invention it is provided that the lamellar particles are a tin-zinc alloy with at least 65% to at most 75%, preferably at least 68% to at most 73%, preferably 70%, tin and at least 25% to at most 35%, preferably at least 27% to at most 32%, preferably 30%, zinc. The lamellar particles preferably consist of a tin-zinc alloy with at least 65% to at most 75%, preferably at least 68% to at most 73%, preferably 70%, tin and at least 25% to at most 35%, preferably at least 27% to at most 32%, preferably 30%, zinc.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die lamellaren Partikel eine Zinn-Nickel-Legierung mit mindestens 60 % bis höchstens 70 %, vorzugsweise mindestens 63 % bis höchstens 68 %, vorzugsweise 65 %, Zinn und mindestens 30 % bis höchstens 40 %, vorzugsweise mindestens 32 % bis höchstens 37 %, vorzugsweise 35 %, Nickel aufweisen. Vorzugsweise bestehen die lamellaren Partikel aus einer Zinn-Zink-Legierung mit mindestens 60 % bis höchstens 70 %, vorzugsweise mindestens 63 % bis höchstens 68 %, vorzugsweise 65 %, Zinn und mindestens 30 % bis höchstens 40 %, vorzugsweise mindestens 32 % bis höchstens 37 %, vorzugsweise 35 %, Nickel. According to a further development of the invention it is provided that the lamellar particles are a tin-nickel alloy with at least 60% to at most 70%, preferably at least 63% to at most 68%, preferably 65%, tin and at least 30% to at most 40%, preferably at least 32% to at most 37%, preferably 35%, nickel. The lamellar particles preferably consist of a tin-zinc alloy with at least 60% to at most 70%, preferably at least 63% to at most 68%, preferably 65%, tin and at least 30% to at most 40%, preferably at least 32% to at most 37%, preferably 35%, nickel.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die anorganische Bindemittelmatrix Siliziumoxid aufweist. Vorzugsweise besteht die anorganische Bindemittelmatrix aus Siliziumoxid.According to a development of the invention it is provided that the inorganic binder matrix comprises silicon oxide. The inorganic binder matrix preferably consists of silicon oxide.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die anorganische Bindemittelmatrix mindestens ein Titanat aufweist. Vorzugsweise besteht die anorganische Bindemittelmatrix aus mindestens einem Titanat.According to a development of the invention it is provided that the inorganic binder matrix has at least one titanate. The inorganic binder matrix preferably consists of at least one titanate.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die lamellaren Partikel eine schollenartige Form, insbesondere eine flach-schollenartige Form, aufweisen.According to a development of the invention it is provided that the lamellar particles have a clod-like shape, in particular a flat-clod-like shape.

Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Bauteil, insbesondere ein Stahlbauteil, mit einer erfindungsgemäßen Beschichtung oder einer Beschichtung nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele geschaffen wird. In Zusammenhang mit dem Bauteil ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Beschichtung erläutert wurden.The object is also achieved in that a component, in particular a steel component, is created with a coating according to the invention or a coating according to one of the exemplary embodiments described above. In connection with the component, there are in particular the advantages that have already been explained in connection with the coating.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Bauteil ein Verbindungselement, insbesondere eine Schraube, eine Unterlegscheibe, oder eine Mutter.In a preferred exemplary embodiment, the component is a connecting element, in particular a screw, a washer, or a nut.

Vorzugsweise wird die Beschichtung mittels Trommelbeschichten, insbesondere mittels Tauch- oder Tauch-Schleuder-Beschichten, oder Spitzbeschichten auf das Bauteil aufgebracht. Vorteilhafterweise sinken damit die Kosten für die Beschichtung signifikant gegenüber einer galvanischen Beschichtung.The coating is preferably applied to the component by means of drum coating, in particular by means of dip or dip-spin coating, or point coating. In this way, the costs for the coating are advantageously reduced significantly compared to electroplating.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Bauteil Stahl aufweist. Vorzugsweise besteht das Bauteil aus Stahl.According to a development of the invention it is provided that the component comprises steel. The component is preferably made of steel.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Beschichtung eine Dicke von mindestens 8 µm bis höchstens 20 µm aufweist.According to a further development of the invention, it is provided that the coating has a thickness of at least 8 μm to at most 20 μm.

Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem erfindungsgemäßen Bauteil oder einem Bauteil nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele geschaffen wird. In Zusammenhang mit dem Kraftfahrzeug ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Beschichtung und mit dem Bauteil erläutert wurden.The object is finally also achieved by creating a motor vehicle with at least one component according to the invention or a component according to one of the exemplary embodiments described above. In connection with the motor vehicle, there are in particular the advantages that have already been explained in connection with the coating and with the component.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing.

Dabei zeigt:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Beschichtung auf einem Bauteil im Querschnitt.
It shows:
  • 1 a schematic representation of a coating on a component in cross section.

1 zeigt eine Beschichtung 1 für ein Bauteil 3. Die Beschichtung 1 weist eine Vielzahl von lamellaren Partikeln 5, vorzugsweise in einer schollenartigen Form, auf. Die lamellaren Partikel 5 umfassen mindestens eine Legierung, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einer Zinn-Zink-Legierung und einer Zinn-Nickel-Legierung. Vorzugsweise bestehen die lamellaren Partikel 5 aus einer Zinn-Zink-Legierung und/oder einer Zinn-Nickel-Legierung. Zur übersichtlicheren Darstellung ist nur ein lamellarer Partikel 5 mit einem Bezugszeichen versehen. 1 shows a coating 1 for a component 3 . The coating 1 exhibits a multitude of lamellar particles 5 , preferably in a clod-like shape. The lamellar particles 5 comprise at least one alloy selected from a group consisting of a tin-zinc alloy and a tin-nickel alloy. Preferably the lamellar particles consist 5 made of a tin-zinc alloy and / or a tin-nickel alloy. There is only a lamellar particle for a clearer representation 5 provided with a reference number.

Vorzugsweise weist die Zinn-Zink-Legierung mindestens 65 % bis höchstens 75 %, vorzugsweise mindestens 68 % bis höchstens 73 %, vorzugsweise 70 %, Zinn und mindestens 25 % bis höchstens 35 %, vorzugsweise 27 % bis höchstens 32 %, vorzugweise 30 %, Zink auf.The tin-zinc alloy preferably comprises at least 65% to at most 75%, preferably at least 68% to at most 73%, preferably 70%, tin and at least 25% to at most 35%, preferably 27% to at most 32%, preferably 30% , Zinc on.

Vorzugsweise weist die Zinn-Nickel-Legierung mindestens 60 % bis höchstens 70 %, vorzugsweise mindestens 63 % bis höchstens 68 %, vorzugsweise 65 %, Zinn und mindestens 30 % bis höchstens 40 %, vorzugsweise mindestens 32 % bis höchstens 37 %, vorzugsweise 35 %, Nickel auf.The tin-nickel alloy preferably has at least 60% to at most 70%, preferably at least 63% to at most 68%, preferably 65%, tin and at least 30% to at most 40%, preferably at least 32% to at most 37%, preferably 35 %, Nickel on.

Zudem weist die Beschichtung 1 bevorzugt eine anorganische Bindemittelmatrix 7 auf. Die anorganische Bindemittelmatrix 7 weist vorzugsweise Siliziumoxid auf. Alternativ besteht die anorganische Bindemittelmatrix 7 aus Siliziumoxid.In addition, the coating 1 preferably an inorganic binder matrix 7th on. The inorganic binder matrix 7th preferably comprises silicon oxide. Alternatively, there is the inorganic binder matrix 7th made of silicon oxide.

Das Bauteil 3 weist vorzugsweise Stahl auf. Alternativ besteht das Bauteil 3 aus Stahl.The component 3 preferably comprises steel. Alternatively, there is the component 3 from steel.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt die Dicke 9 der Beschichtung 1 mindestens 8 µm und höchstens 20 µm.In a preferred embodiment, the thickness is 9 the coating 1 at least 8 µm and at most 20 µm.

Claims (10)

Beschichtung (1) für ein Bauteil (3), wobei die Beschichtung (1) eine Vielzahl von lamellaren Partikeln (5), umfassend mindestens eine Legierung, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einer Zinn-Zink-Legierung und einer Zinn-Nickel-Legierung, aufweist, wobei die Beschichtung (1) eine anorganische Bindemittelmatrix (7) aufweist.Coating (1) for a component (3), the coating (1) having a plurality of lamellar particles (5) comprising at least one alloy selected from a group consisting of a tin-zinc alloy and a tin-nickel alloy Alloy, wherein the coating (1) has an inorganic binder matrix (7). Beschichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die lamellaren Partikel (5) eine Zinn-Zink-Legierung mit mindestens 65 % bis höchstens 75 % Zinn und mindestens 25 % bis höchstens 35 % Zink aufweisen.Coating (1) after Claim 1 , the lamellar particles (5) having a tin-zinc alloy with at least 65% to at most 75% tin and at least 25% to at most 35% zinc. Beschichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die lamellaren Partikel (5) eine Zinn-Nickel-Legierung mit mindestens 60 % bis höchstens 70 % Zinn und mindestens 30 % bis höchstens 40 % Nickel aufweisen.Coating (1) according to one of the preceding claims, wherein the lamellar particles (5) have a tin-nickel alloy with at least 60% to at most 70% tin and at least 30% to at most 40% nickel. Beschichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die anorganische Bindemittelmatrix (7) Siliziumoxid aufweist.Coating (1) according to one of the preceding claims, wherein the inorganic binder matrix (7) comprises silicon oxide. Beschichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die anorganische Bindemittelmatrix (7) mindestens ein Titanat aufweist.Coating (1) according to one of the preceding claims, wherein the inorganic binder matrix (7) has at least one titanate. Beschichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die lamellaren Partikel (5) eine schollenartige Form aufweisen.Coating (1) according to one of the preceding claims, wherein the lamellar particles (5) have a clod-like shape. Bauteil (3) mit einer Beschichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Component (3) with a coating (1) according to one of the preceding claims. Bauteil (3) nach Anspruch 7, wobei das Bauteil (3) Stahl aufweist.Component (3) after Claim 7 , wherein the component (3) comprises steel. Bauteil (3) nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei die Beschichtung (1) eine Dicke (9) von mindestens 8 µm bis höchstens 20 m aufweist.Component (3) after Claim 7 or Claim 8 , the coating (1) having a thickness (9) of at least 8 μm to at most 20 m. Kraftfahrzeug mit mindestens einem Bauteil (3) nach einem der Ansprüche 7 bis 9.Motor vehicle with at least one component (3) according to one of the Claims 7 to 9 .
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