Chromfreier Korrosionsschutz auf Magnesium-Werkstoffen

GALVANOTECHNIK

Chromfreier Korrosionsschutzauf Magnesium-Werkstoffen

Bild , : Coc kpit des '-liter-Autos yon Volkswagen. 1m un/eren Bereich

ist der Magnesium.Rohmen xu sehen , der chromfrei passiYierl wurde .

Mit der Einfuhrung von Magnesium im Automobilbau mussten dieKorrosionsschutzkonzepte en den neuen Werkstoff angepasst werden.1m Hinblick auf die neuen gesetzlichen Regelungen wurdeeinechromfreie Passivierung auf den Markt gebracht, die zusammen miteiner Lackierung die hohen Korrosionsschutzanforderungen derAutomobilindustrie erfullt.

Se ine lcrzte Dicn streisc ubsolvierrevw- Konzemchcf Dr. Ferdi nand

Piech mit e incm l-Lirer-Auro. das bci

cincr Lan ge von 3.65 III und einer Bre i­re von 1,25 m nur erwas tib er c incn

Met er hoch ist. Es kann l wei I'c rsoncnrranspo n icrcn. die hinrcreinandcr sir­len. Hci dcr ' Icsrfah n vcrbraucbrc das

290 Kilogramm le ichtc

Fahrzc ug n ur O,H9

L iter je 100 Kilomete r.Darnit das Gewichtge ring gc halrcn wc r­

den kun n. bcst cht dieKarosscne de s l -Lircr­

Autos volls tiindig :IUS

Kohle fuse r- Vcrbu nd­

we rksroff Fur denRahm en grill" \"W aufd as gcge nubcr Alumi ­nium noc hmals dcut­

hch lcichrere Magnc si­urn zuruc k. Dic ser:\Iagne si ll rn-Ra h me nwurde nach eine m Ver­fah rcn , dus un tcr de m

Na rncn ~ lagpass·Coat

auf dc m :\Iarkt ciuge-

Iuh rt ist /1/, ch romfrc i pass ivicn lindrcilwei sc noch mit cincm Klarlack ver­siege It . Er ist in ~ Ii schbauwe i se kon­7.ipiert und als solcher cine SchweiB­

lind Klebekonstruk tion aus me hreren~lagnesium- I ,egi erunge n . Die be­sehiehtete Oberllaehe hat insgesamtcine GraBe \'on 7.irka 20 ml (Hild I).

!)as Passivierungs\"er fahren diemals Ersatz fUr die Ch romatierlln g \"on

~ I agnesiu m-Werksro l'fen . Die ehrom­fre ie I'assi\'sch icht isT eine Kon\'e rsi­onsschicht, die sich aus Oxiden des

Grun dwer ksroffcs und aus oxidisc henReaktionsprodukten bifdcr. welchcwicdcrum aus den Ikstandtei len deswassrigen Passivic rungse1cktrolvre nhcrrtihrcn. Die ch romfreic Passiv­schichr dient als Zwischenschicht fU r

c ine nachfolgende Bek1cbung odcrLackie rung. Sic verhindcn die Zcr-

starling (Vcrsc ifung) des Klebers oderdes Lackes durch basisc he Reakt ions­produkte, zum Beispie l :\lagnesillmhy­droxid . Die nachfolgende I ,ackie rung.aueh in Kombinat ion mit einer Ve rsie­gel ling, erhaht die Korrosionsbestan­digke it der I'assi\"schicht betrachtlieh.

Chromatierllngen, also che mischePassi\'ie rungen in Chrom( \ "!j- halt igenwassrigen I'assi\" ie rlIngsele ktro lyten,sind zwar einfach dllreh zufUhren,

haben aber de n :\"achte i1. dass die duo­matha ltigen Stol'fe, die sich dann allch

in den Konversionsschichren befinden.kre bsc rrege nd sind. Die Wicd erver­

werrung chro matierter Ge gensr undeaus Magne sium odc r sc inc n Le gicrun­geu ist schwie rig. da diese auf Grun dihres Schwcrmcrallgehahs nur milerheb liehem Aufwand zu so gena nnteu

" l l i gh -Pu r i ty"-~ la t e ri a l ie n recvcehwerde n konne n. Gema13 e iner aktucl­len Entsche idung dcr Ell-Komm issionisr dcr Einsurz von Cnvlj-hakigcnOberflachcn in Fah rzc ugcn , d ie nach

dc m 01.07.2003 in Verkc hr gcbruchrwerden. ab dcm 01.07.2007 nieht meh rzulassiglZl.

lI e rstcl le r und ve rarbeirer vonMagnesium odcr sc incn Legie rungen

sind dahcr bcsrrc br.e inen Er sarz fiir diehc rkfimrnlichc Chro­matierung zu linden.Als Chrom(\' I}-freic

wassrige Passivie run gs­ldsungen fur :\ Iagnesi­urn sind mc hrerc

Busissysrc me bc kar mr

/3-6/. Der Nach tcil d ie­sc r Svsrcme hcsrchcdurin . dass die Los un ­

gen oft nichr lungzeir­stubil sind und d ass sicers t bc i hohe ren Tern­pc rature n (40 "(; his80 "(; ) Pu ssivicrungs­

wirkung zeigc n ode r

eme n 7:U gcnngenSelbs rhcilcffe kr auf­

weiscn. Geradc dcr Sclbsrbc ilc ffekt isrjedoch fur eine dauerhafte PassivicnmgaliI' lInedlen :\letallen \ '011emsc he iden­der Bedeutu ng,

Neues Verfahrenfur bestehende Anlagen

~l i( de m chromfreie n Passivie ­

rungs\'e rfah ren konnen aile ge brauch­lichen ~ lagnesium,Werksro ffe wie

Drllckguss-. Guss- ode r KneTlcgie run-

JOT 912002

GALVANOTECHNIK

~cn beschi chre r wc r­

de n. Dus Verfahre n

um fussr di e Sch rine

Entfe t te n. Be ize n. Pas­

srvre ren, Trocknc n.

wahlweive Sc a ling odcr

Luckicre n. Dus Pass i­viercn. das bci Raum­

te mpcratur d urc hge­

fuhrt wird . kann <l urc h

Tauchcn. Spr itzcn.Spr uhen. Pinsel n undandere gcb rsuchlicheVerfah ren erfolgen. DieAnlage n. in dencn his-he r chromat iert wur dc , ko nuen eben­

so fur das ne ue Passivierun gsve rfah ­

te n ver wendct werden.

D ie wass ngc Pa ssivicru ngslosung

bcsteh t <IUS Kaliumpcrman gan ar inKombinat ion mit den Anioncn Vana­dar, Molybdar cdcr wolframar. Durchd ie Augc rel c ktronc n-Sp ek tromc tric

lassen sich in dcr Konversion sschichr

:\ lgO, :\lnzO.\• .\ InO! sowic mindcsrenscin Oxid aus de l Gruppc ron Vanadi­um , '\ Iolybua n odcr Wolfra m nac hwei­

sen . D ie l':Jssi\'ieru ngslibung wirkt als

Rcdoxsvst crn. So wird Pc rmangunat

zum lJe isp ic l zu '\ 1:Jng:Jnoxiuen nicdri­

ger Oxidarionssmfcn red uzic rr.

Hoher Korrosionsschutzdurch zusdteliche Versiegelung

D ie Korrosionssehu tzei ge nschafte n

de r \ Iagpass-Coat-Schie ht sind un tc r­

sucb t und mi t e iner Standard-C hro­

mat -Sehi eh t (n:Jch \ Il L 3171) :Juf

\ Iagnesiu m- D ruckgussplatten (AZ 9 1)

\"erglichen worden. Sowohl d ie nur

ehro mat ierte als aueh d ie mit dem ne u­

e n \ 'e rtah re n pass i\"ierte n \Iagnesium­

oberllaehen haben n ur ge ringe Korro­

sio nsst:Jndzeiten. D ureh \ 'e rsiege1n

de r p:Jssi\" ierten '\lagn esiu mobe rflaehe

in e iner Sol-Ge1-Los ung oder d urch

I ,aebufn:Jgwird ein ho her Korrosions­

sehutz er7.ie1t, mit dem Stand7.eiten

\"on Uber 1000 5tunden im 5:J17.Ilebe1­

test n:Jeh DI~ 50021 S5 er reie ht wer­

den konnen.\ 'on beso nde re r Bede ut ung ist, dass

d ie I'a ssivsehi eht ahn lieh der C hrom at­

seh ieht Se1bstheilclfekte aufweist,

w ie e1cktroehe m ische LJnt e rsueh ull-

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gen zcigen. Ein " Leek " in de r Pa ssiv­

schicht wird wicdcr ausgehcilr . Di e

Konvc rsionsschichr hat c ine maximale

Schichrdickc von 1 urn. S ie ist gut c1ek­

rrisch lcirend und dicn t damir auch als

Basis filr e inen clekrrophorcrischcnLaekau ft rag.

Vcrsuchc zur Thcrmoseabifirarha bc n gezeigr, dass sich die Passiv­

schichr be i einer Versuchsdauc r vonmehr als drci Mon arco bei 150 °C chc­

misc h nich r vcriindcrr. Di e mi t dc m

ncucn Passivie run gsverfa hrc n he r­

gcs telltcn Konvc rsionsschichrc n sin d

nic hr roxisch odo r krchscr rcgcnd. cr­

rcichen de n glcichcn Korrosionssch urz

wie C hromarschichrc n und sind gut

rccvcclhar.

Ncbcn dcm '\lagnesiu mra hme n des

I -Lit er-Auros isr da s Saugrohr des

W IZ-Z ylinders A8 L 6.0 quattro Hill

Audi e m wencres An wen dungsbci­

spiel. D iescs Sa ugroh r (Bild Z) bcsrchr

uus e nter hoch rcin c n Smdguss­

\ Ia)..\nesium-Legierung. Urn einerseirs

de r sta rken :\"ei)..\tlllg zur KOHosion enr­

)..\e)..\enzuwirken. u ie \lagnesiu m und

se ine I ,egier ungen besio:en. und ande ­

rerseirs d ie Fo rde rung nach ehromfrei­

er Beseh iehtu ng zu erfUllen. wurde das

5augrohr mit der c hromfreien wassri­

gen I'a ssi\'ie rungslosung be handelt.

Ansehli e Be nd wird ein rund ZOO ~lm

dicker Polyeste rpuh 'e r1 aek in der Far­

be T itansilbe r aufgerragen. Di ese

Sehiehtkombination sieht nieh t nu ranspreehend au s, sie Ubersteht alleh

aile \'on Audi geforderten Festigkeits­

lind Ko rrosions tests.D ie ehromfreie I' assi\'ie ru ng fUr

\ !agnesiu m-O be rlla ehe n eignet sieh

als C hromate rsatz nieh t nur fUr d ie

BUd 2: Sougrohrfur 12,zylinder­

Motor ous einer

hochreinen Sond­guss-Mognesium­

Legierung,beschichtel mil

der chromfreienPassivierung undeiner anschlief3en­den Polyester-Pul­verlockierung

Automobilindusrrie, sondcm auc h fur

den \lasch ine nbau, d ie oprischc In­

dusnie, die \likro e lck troni k un d ande­

re Berc ic he de r Indus trie. •

Literatur

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,l/tlgllt"iulII .1I1o.l',1. TtlgulIgsllfllld Ill/f/ji­

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Die Autoren: Peter Kurze,Jurgen Diesing, AHC Oberflachen­

technik Holding GmbH, Kerpen,Tel. 02237/502-0,

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