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juergen-diesin
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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-
JOT 912002
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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Jl tlglltJiulII. .l It/til F im:,hillg, h ' (199.;).
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,l/tlgllt"iulII .1I1o.l',1. TtlgulIgsllfllld Ill/f/ji
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19'16, S.4l.i~ 4'"
15/ I hll!.hts,A. 1<:.; Comltll l, I.D.; Ptrtfl"JOlI,PJ.J\..: Tht ,n(//"JI(/f/iMliOiI oj Ct-Jlo
/JIIsfd <OlIt ,tl"SiOil 'Oil/iNKS 01/ ,1/-111/0)'.1 .Corros. Sri. 38 (II), (/'196) 1957-1976
/6/ ,11/011)'11I: II'fi".l·srif!, nillif!lll liNd ,nrolll
jrti t 'or!Jfntllldt bl ill tillf/" ,1!/ltlgt . lOT 7,(1'199) 41·43
Die Autoren: Peter Kurze,Jurgen Diesing, AHC Oberflachen
technik Holding GmbH, Kerpen,Tel. 02237/502-0,
e-mail: [email protected]