Zinklamellen-Korrosionsschutz

Technische Federn sicher schützen

Technische Federn stellen besondere Ansprüche an den Korrosionsschutz. Ein leistungsfähiges Zinklamellensystem von MKS Dörken erfüllt diese Anforderungen. Über die hohen Korrosionsstandzeiten hinaus bietet es eine gleichmäßige Beschichtung selbst bei komplizierten Geometrien sowie den Vorteil geringer Einbrenntemperaturen. Außerdem vermeidet es die wasserstoffinduzierte Spannungsrisskorrosion. Gründe genug für einen zweiten Blick, meint SCOPE-Redakteur Michael Stöcker.

Spannungs- und Schwingungsrisskorrosion ausgeschlossen: Ventilfedern für Motoren (Bild: Baumann).

Federn sind kerbempfindliche Bauteile, bei denen schon ein geringer Korrosionsbefall zu Brüchen führen kann. Die verwendete Korrosionsschutz-Beschichtung muss daher speziell an die jeweilige Feder angepasst sein. Neben der Stahlsorte sind also Aspekte wie Vorbehandlung, Temperaturbelastung, Schichtdicke und Geometrie der Feder zu berücksichtigen. Vor allem bei hochfesten Stählen kommt es bei der Wahl des Korrosionsschutzes darauf an, dass während des Beschichtens kein Wasserstoff eingetragen wird. Das würde die Eigenschaften der Feder beeinträchtigen, und mit steigender Zugfestigkeit zu Rissen und Brüchen führen. Darüber hinaus müssen bei Einbrennsystemen bestimmte Höchsttemperaturen eingehalten werden. Wenn bei der Oberflächenbehandlung die Anlasstemperaturen erneut erreicht oder sogar überschritten werden, könnte die Druckeigenspannung der Feder verloren gehen. Die Zinklamellensysteme des Unternehmens Dörken MKS-Systeme bewähren sich seit Jahren bei Schrauben und anderen Befestigungselementen, vor allem für den Automobilbau. Auch für die Beschichtung von Federn bietet sie zahlreiche Vorteile.

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Grundsätzlich eignet sich das Korrosionsschutzsystem für technische Federn aller Geometrien, ganz gleich ob Druck-, Teller-, Spiral-, Blatt- oder auch Parabelfeder. Das liegt am guten Penetrationsverhalten und der besonderen Kriechfähigkeit des lösemittelhaltigen Basecoats Delta-Tone 9000 und des Topcoats Delta-Seal. Selbst bei Teilen mit komplizierter Geometrie werden so alle Flächen und Zwischenräume erreicht und gleichmäßig beschichtet. Weitere Vorteile sind der hohe Korrosionsschutz, der materialschonende Beschichtungsprozess und das Einbrennen bei niedrigen Temperaturen.

Im Regelfall werden Schutzschichten im Schichtdickenbereich zwischen 6 und 25 µm aufgebracht, die hohe Korrosionsstandzeiten von bis zu 1.000 Stunden im Salzsprühnebeltest (DIN EN ISO 9227) erreichen. Dabei bestehen die Beschichtungssysteme in der Regel aus einer Grundschicht (Basecoat) und einer organischen bzw. anorganischen Deckschicht (Topcoat). Sowohl Grund- als auch Deckbeschichtung sind Einbrennsysteme, die bei Temperaturen zwischen 180-250°C chemisch vernetzt werden.

Risskorrosion sicher auschließen

Das schweizerische Unternehmen Baumann Federn mit Sitz in Rüti zählt zu den führenden Herstellern von Federn und Stanzteilen. Sein Angebot reicht von technischen Federn über Drahtformteile, Stanz- und Stanzbiegeteile bis hin zu Verbund- und Sonderteilen. Große Federn für die Ventilsteuerung bei Großdieselmotoren in Schifffahrts- und Bahntechnik sowie Energieversorgung gehören ebenfalls zum Portfolio.

Ventilfedern, die im Motor die Einlassventile für das Treibstoff-Luft-Gemisch und die Auslassventile für die Verbrennungsabgase in Position halten und für die erforderlichen Schließ- und Nockenanlagekräfte sorgen, gehören zu den dynamisch hoch belasteten Bauteilen in der Ventilbaugruppe. Sie müssen möglichst ein ganzes Motorenleben lang funktionieren; bricht eine Ventil-feder, bedeutet das das Aus für den Motor. Deshalb dürfen hier nur Beschichtungssysteme zum Einsatz kommen, bei denen Spannungs- und Schwingungsrisskorrosion sicher ausgeschlossen werden können. Die Beschichtung mit Delta-Tone 9000 steht bei Baumann daher schon seit Jahren auf der Tagesordnung. Die Beschichtung wird inhouse im Handspritzverfahren aufgebracht. Da die Federn auch mit benzolhaltigen Medien in Kontakt kommen, werden sie anschließend zusätzlich mit Delta-Seal versiegelt. Der Topcoat schützt die Federn nicht nur vor Chemikalienangriffen und Kontaktkorrosion; auch die Typen- bzw. die Firmenkennzeichnung der Bauteile ist durch eine individuelle Farbgebung der Beschichtung möglich.

Das Zinklamellensystem Delta-Tone 9000 ist eine weitgehend anorganische, mikroschicht-bildende Grundbeschichtung auf Basis von Zink- und Aluminiumlamellen. Sie ermöglicht wegen ihres metallischen Charakters einen kathodischen Korrosionsschutz. Durch die schuppenartig angeordneten Lamellenschichten kommt es zu einem Barriere-Effekt, der die Wirkung korrosiver Medien verlangsamt. Durch eine anschließende organische Deckbeschichtung mit Delta-Seal kann der Korrosionsschutz abermals gesteigert werden. Je nach Deckbeschichtung können weitere Forderungen wie etwa Farbgebung und Chemikalienresistenz erfüllt werden.

Abgestimmte Vorbehandlung unverzichtbar

Wichtig: Ein optimaler Korrosionsschutz kann nur bei sehr guter Haftung der Beschichtung auf dem Werkstück erfolgen. Voraussetzung dafür ist die jeweils auf das Teil abgestimmte Vorbehandlung. Üblich sind hier heißalkalisches Entfetten, Strahlen und feinkristallines Zinkphosphatieren.

Die Auswahl der anzuwendenden Beschichtungstechnik richtet sich nach dem jeweiligen Bauteil. Die Zinklamellenbeschichtungen werden mit den gängigen Applikationsverfahren der Lackiertechnik aufgebracht und anschließend nach jedem Beschichtungsgang in Durchlauföfen eingebrannt. Die Gefahr der applikationsbedingten Wasserstoffversprödung von hochfesten Bauteilen besteht nicht, weil im Beschichtungsvorgang kein Wasserstoff angeboten wird.

Zum Einsatz kommen meist die Tauch-Schleuder-Applikation für Massenkleinteile und die Spritzapplikation für größere Bauteile. Beim Tauch-Schleudern werden schüttfähige Bauteile in Körben in das Beschichtungsmedium getaucht und dann zentrifugiert, wobei überschüssiges Material abgeschleudert wird. Das erfolgt in geschlossenen Beschichtungsanlagen, so dass sich überschüssiges Material rückgewinnen lässt. Die notwendigen Beschichtungsparameter wie Eintauchzeit, Schleuderzeit und Neigungswinkel der Anlage werden rechnergestützt gesteuert. ms

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