DE3543875C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Korrosionsschutzschicht auf Metalloberflächen sowie Werkstücke, insbesondere feinmechanische Präzisionsteile, die eine nach diesem Verfahren erhältliche Korrosionsschutzschicht aufweisen.

Es ist bereits bekannt, metallische Werkstücke, deren Geometrie durch den Auftrag einer Lackschicht oder einer galvanischen Schutzschicht üblicher Art zu stark verändert würde, mittels einer dünnen Silan- oder Silikonschicht gegen Korrosion zu schützen, siehe z. B. die US-PS 40 85 248 und 41 20 995. Solche Silan- oder Silikonschichten können jedoch die Korrosion nicht zuverlässig verhindern, weil sie quellen oder Feinrisse aufweisen, die die Diffusion von Wasserdampf zulassen und dadurch Ausgangspunkte für die Korrosion bilden.

Beispiele für Teile, deren Funktion bereits durch den Auftrag sehr geringer Schichtdicken stark beeinträchtigt wird, sind Werkstücke mit Feinpassungen, deren Toleranzfelder oft nur wenige tausendstel Millimeter betragen, oder Kapillaren hoher Präzision, bei welchen der Innendurchmesser in der vierten Potenz in die Benetzungsverhältnisse eingeht.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer Korrosionsschutzschicht bereitzustellen, das trotz eines extrem dünnen, die Funktion von Präzisionsteilen nicht behindernden Schichtauftrages eine zuverlässige Korrosionsschutzwirkung ermöglicht.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Korrosionsschutzschicht auf Metalloberflächen durch Aufdampfen einer fluorierten Organosiliciumverbindung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man auf die Metalloberfläche ein Poly(trifluorpropylmethylsiloxan) aufdampft und vernetzt.

Gegenstand der Erfindung sind ferner Werkstücke, die mit einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Korrosionsschutzschicht versehen sind.

Die erfindungsgemäß verwendeten Poly(trifluorpropylmethylsiloxane) ergeben selbst bei einer Dicke von 2 bis 10 nm einen über lange Zeiträume zuverlässigen Korrosionsschutz. Die Beschichtung kann durch ein einfaches Einführen des Werkstückes in den Dampf eines Poly(trifluorpropylmethylsiloxans) erreicht werden, welches nur einen sehr geringen, auch für kleinere Firmen erschwinglichen apparativen Aufwand mit sich bringt.

Die erfindungsgemäß hergestellten Korrosionsschutzschichten machen eine zusätzliche Lackierung der zu schützenden Teile auch bei solchen Teilen entbehrlich, welche während ihres Gebrauchs sehr ungünstigen klimatischen Bedingungen unterliegen, wie z. B. hohe Luftfeuchtigkeit oder Seewassereinwirkung. Darüber hinaus können die erfindungsgemäß hergestellten Schichten aufgrund ihrer ölabstoßenden Wirkung auch als Lackierverhinderer für Oberflächenteile von Werkstücken dienen, welche von einem auf das Werkstück angewendeten Lackierprozeß nicht erfaßt werden sollen.

Im einzelnen werden an die Korrosionsschutzschichten folgende Anforderungen gestellt:

• 1. sie sollen möglichst dünn sein, so daß der Abstand der zu schützenden Oberfläche von einer im festgelegten Abstand angeordneten Gegenfläche praktisch unverändert bleibt,
• 2. sie sollen auch bei starken klimatischen Änderungen mit großer Sicherheit auf der zu schützenden Oberfläche haften,
• 3. sie sollen oleophob sein, um einen zusätzlichen Oberflächenschutz, z. B. eine Lackierung, entbehrlich zu machen oder im Falle eines lackierten Teiles bestimmte Oberflächen von der Lackierung ausnehmen zu können.

Die Erfindung geht von der Tatsache aus, daß z. B. eisenhaltige Legierungen Entmischungen im Volumen und Anreicherung von Eisen an der Metalloberfläche zeigen. Durch diese Entmischungen entstehen auf der Oberfläche galvanische Lokalelemente, die die Korrosion beschleunigen. Es hat sich gezeigt, daß die Korrosionsabläufe erheblich verlangsamt oder sogar ganz unterbunden werden können, wenn auf die Oberflächen von feinmechanischen metallischen Werkstücken eine Schutzschicht aus Poly(trifluorpropylmethylsiloxanen) aufgebracht wird. Eine derartige Schutzschicht verringert die Eisenanreicherung auf der Legierungsoberfläche. Diese Schutzschicht verhindert auch weitgehend die Korrosionsbildung im Vergleich zu derjenigen auf einer ungeschützten Nickeleisen- und einer ungeschützten Eisenoberfläche.

Die Stabilität einer erfindungsgemäß in einer Schichtdicke von 2 bis 10 nm hergestellten Schutzschicht und ihre korrosionsverhindernde Wirksamkeit wurde durch eine 28tägige Klimaauslagerung getestet. Die Klimabedingungen waren 100% Luftfeuchtigkeit bei einer Temperatur von 100°C. In Abhängigkeit dieser Klimabedingungen wurde mit oberflächenspektroskopischen Methoden die Korrosionsbildung und die Entmischung (Segregation) gemessen, und zwar mit ESCA (Elektronenspektroskopie für die chemische Analyse) und AES (Augerelektronenspektroskopie). Beide Verfahren zeigten die Ausbildung von Fe₂O₃ und NiO auf Legierungen des NiFe sowie die durch Segregationsvorgänge hervorgerufene Fe-Anreicherung auf NiFe-Legierungen. Weiter zeigte sich, daß auf geschützten und klimagelagerten Probekörpern die Oxidbildung und die Entmischung erheblich langsamer abläuft als bei ungeschützten, klimagelagerten Probekörpern. Zum Teil konnte bei geschützten und klimagelagerten Probekörpern überhaupt keine Korrosion nachgewiesen werden.

Die Vornahme der Beschichtung kann z. B. dadurch erfolgen, daß man die zu schützende Metalloberfläche zunächst in einem organischen, z. B. leicht basischen Lösungsmittel im Ultraschallbad bei Raumtemperatur reinigt. Die gereinigte Oberfläche wird dann zum Zwecke der Entfernung von adsorbiertem Wasser auf 120 bis 180°C, z. B. 160°C, erhitzt. Die heiße Oberfläche wird in den Dampf eines z. B. auf etwa 120°C erwärmten Poly(trifluorpropylmethylsiloxans) gehalten. Der auf der Metalloberfläche entstandene Film aus adsorbiertem Poly(trifluorpropylmethylsiloxan) wird dann z. B. im Vakuum in das UV-Licht (Wellenlänge <390 nm) einer Quecksilberdampfhochdrucklampe gebracht und so vernetzt und stabilisiert.

Auch mittels anderer gängiger Verfahren zur Herstellung dünner Schichten, z. B. dem CVD-Verfahren (chemical vapor deposition method) kann das Aufbringen der erfindungsgemäß als Korrosionsschutzschicht vorgesehenen Poly(trifluorpropylmethylsiloxane) vorgenommen werden, wodurch eine besonders dichte Präparation auf der Werkstückoberfläche ermöglicht wird.

Eine vorteilhafte Anwendung der Erfindung besteht im Korrosionsschutz für hochpräzise Kugel-, Rollen- und Gleitlager schnellaufender Systeme in der Raumfahrt- und Satellitentechnologie. Dabei werden Lager mit hoher Kugel- und Zylindersymmetrie aus Bauteilen mit geringster Rauhigkeit benötigt.

Die Rauhigkeit dieser Lagerbauteile darf auch nach langer Einsatzzeit nicht zunehmen, wobei lokale Korrosionsangriffe die Rauhigkeit in unzulässiger Weise vergrößern können.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung einer Korrosionsschutzschicht auf Metalloberflächen durch Aufdampfen einer fluorierten Organosiliciumverbindung, dadurch gekennzeichnet, daß man auf die Metalloberfläche ein Poly(trifluorpropylmethylsiloxan) aufdampft und vernetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das aufgedampfte Poly(trifluorpropylmethylsiloxan) mit UV-Strahlung vernetzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Poly(trifluorpropylmethylsiloxan) in einer solchen Menge aufdampft, daß die vernetzte Korrosionsschutzschicht eine Dicke von 2 bis 10 nm hat.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Metalloberfläche vor dem Aufbringen der Korrosionsschutzschicht bei Raumtemperatur im Ultraschallbad mit einem organischen Lösungsmittel reinigt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die zu schützende Metalloberfläche zum Entfernen von adsorbiertem Wasser vor dem Aufdampfen auf eine Temperatur von 120 bis 180°C erhitzt.

6. Werkstück, gekennzeichnet durch eine nach dem Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 5 erhältliche Korrosionsschutzschicht.