DE102010002579A1 - Befestigungsmittel und zugehöriges Herstellungsverfahren - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Befestigungsmittel (10) mit einem Grundkörper (12) aus einem Grundmetall, auf welchen mindestens eine korrosionsbeständige Schicht (14) aufgebracht ist. Erfindungsgemäß ist auf die mindestens eine korrosionsbeständige Schicht (14) zumindest teilweise eine weitere Schicht (16) aufgebracht, welche einen kleineren Reibbeiwert als die mindestens eine korrosionsbeständige Schicht (14) aufweist.
Description
- Stand der Technik
- Die Erfindung geht aus von einem Befestigungsmittel nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1 und von einem zugehörigen Herstellungsverfahren nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 7.
- In der Offenlegungsschrift
DE-A-2 322 352 wird ein galvanisch verchromtes Befestigungsmittel aus Kohlenstoffstahl mit einem Schraubengewinde beschrieben. Das beschriebene Befestigungsmittel weist gute Korrosionsfestigkeitseigenschaften und einen Aufbau aus gesonderten Schichten bestehend aus einem strukturellen Grundmetall und mehreren Schichten aus Metall bzw. Metalllegierungen auf, welche durch elektrolytische Beschichtungsverfahren aufgebracht werden und gute Korrosionsfestigkeitseigenschaften und gute Hafteigenschaften ergeben. - Offenbarung der Erfindung
- Das erfindungsgemäße Befestigungsmittel mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass auf mindestens eine korrosionsbeständige Schicht zumindest teilweise eine weitere Schicht aufgebracht ist, welche einen kleineren Reibbeiwert als die mindestens eine korrosionsbeständige Schicht aufweist.
- Ein Verfahren zur Herstellung eines Befestigungsmittels mit einem Grundkörper aus einem Grundmetall, auf welchen mindestens eine korrosionsbeständige Schicht aufgebracht wird, bringt erfindungsgemäß auf die korrosionsbeständige Schicht zumindest teilweise eine weitere Schicht auf, welche einen kleineren Reibbeiwert als die mindestens eine korrosionsbeständige Schicht aufweist.
- Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen in vorteilhafter Weise Befestigungsmittel mit hoher Korrosionsbeständigkeit zur Verfügung, die gleichzeitig gute Schmiereigenschaften bzw. reduzierte Reibbeiwerte aufweisen. Die weitere Schicht kann direkt oder über mindestens eine Zwischenschicht auf die korrosionsbeständige Schicht aufgebracht werden.
- Der Kern der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine geeignete Oberfläche für ein Befestigungsmittel zu schaffen, welche einerseits den Reibbeiwert positiv beeinflusst und andererseits keine anderen negativen Auswirkungen auf die eingesetzten Verschraubungs- oder Einpresspartner hat. Hierbei wird nach dem Auftrag der korrosionsbeständigen Schicht eine weitere Schicht mit einem kleineren Reibbeiwert aufgetragen. Somit übernimmt die weitere Schicht, die beispielsweise als Abschlussschicht aufgebracht wird, die Schmiereigenschaften und kann in Abhängigkeit vom gewählten Material zusätzlich noch die Korrosionsbeständigkeit erhöhen.
- Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Befestigungsmittels und des im unabhängigen Patentanspruch 7 angegebenen Herstellungsverfahrens möglich.
- Besonders vorteilhaft ist, dass die korrosionsbeständige Schicht als Zink-Nickel-Schicht ausgeführt ist. Alternativ kann die korrosionsbeständige Schicht aus einer Eisen-Zink-Kombination und/oder aus anderen Materialien bzw. Materialkombinationen hergestellt werden, welche geeignet sind, einen ausreichenden Korrosionsschutz zu gewährleisten. Hierbei können als reibwertreduzierende Materialien für die weitere Schicht Zink und/oder Aluminium und/oder Zinn und/oder Kupfer und/oder Kohlenstoff und/oder andere Materialien bzw. Materialkombinationen verwendet werden, welche geeignet sind, den Reibbeiwert zu reduzieren. Die Verwendung von Zink weist den Vorteil auf, dass die technischen Einrichtungen und Verfahren zum Aufbringen der Zinkschicht weitgehend vorhanden und bekannt sind. Da die weitere Schicht nur zur Verbesserung des Reibwertes aufgebracht wird, kann diese Schicht mit einer sehr geringen Schichtstärke im Bereich von ungefähr 1 bis 15 μm aufgebracht werden und beeinflusst somit in vorteilhafter Weise die Urform des Befestigungsmittels nicht maßgeblich. Zudem können durch die sehr gute Verbindung zwischen der Zink-Nickel-Schicht als korrosionsbeständige Schicht mit der weiteren Zinkschicht stabile und reduzierte Reibbeiwerte erwartet werden. Auch die bekannten chemischen Beständigkeiten können positiv bewertet werden.
- In vorteilhafter Ausgestaltung des Befestigungsmittels umfasst der Grundkörper ein Gewinde, insbesondere ein selbstfurchendes Gewinde. Bei der Ausführung des Befestigungsmittels als Schraube bzw. Bolzen, kann beispielsweise nur auf den Gewindebereich der Schraube bzw. auf den Schaftbereich des Bolzens die weitere Schicht zur Reibungsreduzierung aufgebracht werden. Alternativ kann die wertere Schicht zur Reibungsreduzierung vollständig auf die Schraube bzw. den Bolzen aufgebracht werden.
- In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die korrosionsbeständige Schicht durch ein galvanisches Verfahren und/oder nasschemisches Verfahren und/oder Sprühverfahren und/oder Tauchverfahren auf das Grundmetall aufgebracht. Analog kann die weitere Schicht durch ein galvanisches Verfahren und/oder nasschemisches Verfahren und/oder Sprühverfahren und/oder Tauchverfahren direkt oder über mindestens eine Zwischenschicht auf die korrosionsbeständige Schicht aufgebracht werden.
- In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die als Zinkschicht ausgeführte weitere Schicht durch einen Feuerverzinkungsvorgang direkt oder über mindestens eine Zwischenschicht auf die korrosionsbeständige Schicht aufgebracht.
- Ausführungsformen der Erfindung können beispielsweise zur Verschraubung von Steuergeräten im Kraftfahrzeug verwendet werden.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
- Kurze Beschreibung der Zeichnung
-
1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Befestigungsmittels. - Ausführungsformen der Erfindung
- Metallbleche und Metallteile, welche beispielsweise aus Stahl und Aluminium gefertigt sind, sind häufig mit einer Beschichtung versehen, die das Blech oder Teil gegen Angriffe von korrosiven Medien schützt. Durch diese Beschichtung kann ferner die Haftung von darauf aufgebrachten Lackierungen verbessert werden, was die Korrosionsbeständigkeit des Blechs oder Teils weiter verbessert. Manche Korrosionsschutzbeschichtungen weisen jedoch Cr(VI)-haltige Zusammensetzungen auf, welche wegen der Giftigkeit von Cr(VI) nicht mehr gewünscht sind. Im Rahmen der EU-Altauto-Verordnung sowie der Elektroschrott-Verordnung werden Cr(VI)-haltige Beschichtungen verdrängt, so dass der Bedarf an alternativen Korrosionsbeschichtungen für Metallteile im Automobilbereich stark gestiegen ist. Vor allem im Bereich der Verbindungstechnik mit sehr hohen Anforderungen bezüglich geringer Schichtdicke in Verbindung mit hoher Korrosionsbeständigkeit gibt es derzeit noch keine große Auswahl an geeigneten Beschichtungen. Hier werden vor allem Dickschichtpassivierungen, Topcoats und Versiegelungen eingesetzt, welche vor allem auf Zinkschichten zum Einsatz kommen. Die genannten Alternativoberflächen können die Verschraubungssituationen, wie beispielsweise das Setzverhalten, negativ beeinflussen oder Probleme durch Medienunverträglichkeit oder funktionell kritische Partikelbildung verursachen. Zudem wird bei Schraubverbindungen fast immer der Reibbeiwert durch eine der genannten Behandlungen erhöht.
- Im Stand der Technik wird bezüglich hoher Korrosionsbeständigkeit die Beschichtung mit einer Zink-Nickel-Oberfläche ausgeführt. Diese wird besonders im Schraubenbereich bei hohen Anforderungen mit steigender Tendenz eingesetzt. Der Nachteil dieser Beschichtung liegt im Aufbau der Schicht an der Oberfläche. Diese Schicht wirkt reibungserhöhend und dadurch verändern sich die Parameter z. B. bei Verschraubungssituationen bis hin zur Überschreitung des maximal zulässigen Drehmomentes. Insbesondere bei selbstfurchenden Schrauben wird diese Grenze bei Zink-Nickel beschichteten Schrauben schnell überschritten. Auch andere Prozesse, wie z. B. Einpressprozesse, werden negativ beeinflusst. Teilweise wird versucht, dieses Problem mittels zusätzlichen reibungsreduzierenden Topcoats zu lösen. Diese reichen jedoch meist nicht aus, um die vorhandenen Probleme zu eliminieren.
- Wie aus
1 ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Befestigungsmittels10 einen Grundkörper12 aus einem Grundmetall, auf welchen mindestens eine korrosionsbeständige Schicht14 aufgebracht ist, die beispielsweise als Zink-Nickel-Schicht und/oder Eisen-Zink-Schicht ausgeführt ist. Erfindungsgemäß ist auf die mindestens eine korrosionsbeständige Schicht14 zumindest teilweise eine weitere Schicht16 aufgebracht, welche einen kleineren Reibbeiwert als die mindestens eine korrosionsbeständige Schicht14 aufweist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die weitere Schicht16 als Abschlussschicht ausgeführt und direkt auf die korrosionsbeständige Schicht14 aufgebracht. Alternativ können zwischen der korrosionsbeständigen Schicht14 und der weiteren Schicht16 noch weitere Zwischenschichten angeordnet werden. Zudem kann über die weitere Schicht16 noch eine Abschlussschicht, wie beispielsweise eine Lackschicht aufgebracht werden. Die weitere Schicht16 kann beispielsweise als Zinkschicht und/oder Aluminiumschicht und/oder Zinnschicht und/oder Kupferschicht und/oder Kohlenstoffschicht ausgeführt werden und weist eine Stärke im Bereich von ungefähr 1 bis 15 μm auf. Für den Einsatz im Kraftfahrzeug umfasst der Grundkörper12 beispielsweise ein selbstfurchendes Gewinde. - Die erfindungsgemäße weitere Schicht
16 wirkt reibungsreduzierend, so dass die Verschraubungssituationen im Kraftfahrzeug, insbesondere bei selbstfurchenden Schrauben mit einer korrosionsbeständigen Zink-Nickel-Schicht, in vorteilhafter Weise verbessert und eine Überschreitung des maximal zulässigen Drehmomentes verhindert werden kann. Zudem werden durch die reibungsreduzierende Abschlussschicht16 auch andere Prozesse, wie beispielsweise Einpressprozesse positiv beeinflusst. - Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Befestigungsmittels
10 mit einem Grundkörper12 aus einem Grundmetall bringt mindestens eine korrosionsbeständige Schicht14 auf den Grundkörper auf. Anschließend wird auf die mindestens eine korrosionsbeständige Schicht14 erfindungsgemäß zumindest teilweise eine weitere Schicht16 aufgebracht, welche einen kleineren Reibbeiwert als die mindestens eine korrosionsbeständige Schicht14 aufweist. Die korrosionsbeständige Schicht14 kann beispielsweise durch ein galvanisches Verfahren und/oder ein nasschemisches Verfahren und/oder ein Sprühverfahren und/oder ein Tauchverfahren auf das Grundmetall12 aufgebracht werden. Auch die weitere Schicht16 kann durch ein galvanisches Verfahren und/oder ein nasschemisches Verfahren und/oder ein Sprühverfahren und/oder ein Tauchverfahren direkt oder über mindestens eine Zwischenschicht auf die korrosionsbeständige Schicht14 aufgebracht werden. Die als Zinkschicht ausgeführte weitere Schicht16 kann durch einen Feuerverzinkungsvorgang direkt oder über mindestens eine Zwischenschicht auf die korrosionsbeständige Schicht14 aufgebracht werden. - Der wesentliche Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass Befestigungsmittel mit hoher Korrosionsbeständigkeit zur Verfügung gestellt werden, die gleichzeitig gute Schmiereigenschaften bzw. reduzierte Reibbeiwerte aufweisen.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- DE 2322352 A [0002]
Claims (10)
- Befestigungsmittel mit einem Grundkörper (
12 ) aus einem Grundmetall, auf welchen mindestens eine korrosionsbeständige Schicht (14 ) aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf die mindestens eine korrosionsbeständige Schicht (14 ) zumindest teilweise eine weitere Schicht (16 ) aufgebracht ist, welche einen kleineren Reibbeiwert als die mindestens eine korrosionsbeständige Schicht (14 ) aufweist. - Befestigungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schicht (
16 ) direkt oder über mindestens eine Zwischenschicht auf die korrosionsbeständige Schicht (14 ) aufgebracht ist. - Befestigungsmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die korrosionsbeständige Schicht (
14 ) als Zink-Nickel-Schicht und/oder Eisen-Zink-Schicht ausgeführt ist. - Befestigungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schicht (
16 ) als Zinkschicht und/oder Aluminiumschicht und/oder Zinnschicht und/oder Kupferschicht und/oder Kohlenstoffschicht ausgeführt ist. - Befestigungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schicht (
16 ) eine Stärke in einem Bereich von ungefähr 1 bis 15 μm aufweist. - Befestigungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (
12 ) ein Gewinde, insbesondere ein selbstfurchendes Gewinde umfasst. - Verfahren zur Herstellung eines Befestigungsmittels, insbesondere des Befestigungsmittels nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem Grundkörper (
12 ) aus einem Grundmetall, auf welchen mindestens eine korrosionsbeständige Schicht (14 ) aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass auf die korrosionsbeständige Schicht (14 ) eine weitere Schicht (16 ) aufgebracht wird, welche einen kleineren Reibbeiwert als die mindestens eine korrosionsbeständige Schicht (14 ) aufweist. - Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die korrosionsbeständige Schicht (
14 ) durch ein galvanisches Verfahren und/oder nasschemisches Verfahren und/oder Sprühverfahren und/oder Tauchverfahren auf das Grundmetall aufgebracht wird. - Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schicht (
16 ) durch ein galvanisches Verfahren und/oder nasschemisches Verfahren und/oder Sprühverfahren und/oder Tauchverfahren direkt oder über mindestens eine Zwischenschicht auf die korrosionsbeständige Schicht (14 ) aufgebracht wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die als Zinkschicht ausgeführte weitere Schicht (
16 ) durch einen Feuerverzinkungsvorgang direkt oder über mindestens eine Zwischenschicht auf die korrosionsbeständige Schicht (14 ) aufgebracht wird.
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