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Neue Vorbehandlung für Multimetall-Substrate

Audi setzt auf 2-Stufen-Prozess

Bild: Audi

Statt der traditionellen Zinkphosphatierung verwendet Audi für Mutimetall-Konstruktionen seit Kurzem eine neue 2-Stufen-Vorbehandlung. Hierbei wird auf das Aluminium eine zirkonbasierte Konversionsschicht aufgetragen, deren Schichtdicke rund hundertmal geringer ist als die kristalline Schicht, die man mit der Zinkphosphatierung erhalten würde.

Der neue 2-Stufen-Prozess ermöglicht einen ausgezeichneten Korrosionsschutz für Aluminium und Stahl-Oberflächen

_____ Als moderner Werkstoff hat sich Aluminium im Automobilbau zu einer festen Größe entwickelt. Laut einer Studie des Aluminium-Verbandes wird der Anteil des Leichtmetalls in diesem Jahr durchschnittlich 7,8 Prozent des weltweit gemittelten Gewichts aller Fahrzeuge betragen — Tendenz steigend. Denn leichtere Konstruktionen und Bau32 

teile bedeuten zugleich einen sinkenden Treibstoffverbrauch, geringere Emissionen sowie verbesserte Fahreigenschaften. „Durch den Ersatz von Stahlkomponenten durch Aluminiumbauteile lassen sich erhebliche Gewichtseinsparungen realisieren“, bestätigt Martin Michallek, Fachreferent Korrosionsschutz beim Automobilhersteller Audi.

Als Vorreiter im automobilen Leichtbau setzt Audi bei der Entwicklung neuer Fahrzeugmodelle wie dem Audi A8 oder Audi Q5 sowohl auf Vollaluminium‑ als auch auf Hybrid-Konstruktionen. Neue Produktionsverfahren tragen auch bei den Hybrid-Konstruktionen dazu bei, nicht nur eine leichte, sondern auch eine effizientere Bauweise zu reaJOT 9.2010

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lisieren. Ein Beispiel ist ein neues zweistufiges Verfahren zur Oberflächenbeschichtung von Henkel, das erstmals bei Audi an den Produktionsstandorten Ingolstadt und Neckarsulm angewendet wird. Bislang setzte man hier zur Vorbehandlung von Multimetall-Konstruktionen die traditionelle Zinkphosphatierung ein. Durch dieses schichtbildende Verfahren werden der Korrosionswiderstand sowie die Adhäsion der nachfolgenden Lackierung deutlich verbessert. Auf der Suche nach einer effizienteren und nachhaltigeren Alternative zu diesem klassischen Verfahren entwickelte Audi gemeinsam mit dem Unternehmen Henkel einen neuen 2-Stufen-Prozess. Die Besonderheit liegt dabei in der Zweiteilung der Phosphatierung. „Durch eine veränderte Badführung ist es uns bei gleichzeitiger Senkung des Fluoridgehalts gelungen, dass die PhosphatschichtAbscheidung auf Aluminium in der Phosphatierzone komplett unterdrückt wird, während Stahl und verzinkte Substrate konventionell phosphatiert werden. Erst in der anschließenden Passivierung wird dann in einem zweiten Schritt auf das Aluminium eine zirkonbasierte Konversionsschicht aufgetragen“, erklärt FrankOliver Pilarek, Leiter Technischer Service für Automobilvorbehandlungen bei Henkel. Im Gegensatz zur kristallinen Schicht, die man bei der Zinkphosphatierung erhält, ist die Schichtdicke rund hundertmal geringer und beträgt nur noch 20 bis 50 Nanometer. Eingesetzt wurde dieser 2-Stufen-Prozess erstmals in der Ersatz- und Kleinteil-

Bild: Henkel

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Während beim Audi TT Front und Heck aus Aluminium (A) bestehen, ist die Tür aus Stahl gefertigt (S)

anlage im Tauchverfahren am Produktionsstandort Ingolstadt. Das Ansetzen der neuen Vorbehandlungs-Chemie gelang nach gründlicher Reinigung der Anlange problemlos. Bereits nach eineinhalb Tagen war das Team aus Henkel- und Audi-Experten produktionsbereit. „Der Prozess läuft völlig stabil“, bestätigt Carsten Mohr, Leiter Korrosionsschutz Audi A4, A5 und Q5. Das Ergebnis überzeugt: Insgesamt konnte das Trockenschlammvolumen beim Phosphatieren erheblich gesenkt werden; Filterpressen müssen in der Folge seltener gereinigt werden. „Der 2-Stufen-Prozess hat unsere Erwartungen auch unter dem Aspekt einer nachhaltigen Produktion erfüllt“, sagt Mohr. Ein nicht unerheblicher Punkt ist auch die Optimierung ökologischer Faktoren, wie der Abfallbilanz. Dies ist ein wesentlicher Bestandteil der Innovationspolitik von Audi. Mittlerweile wird das neue Verfahren von Henkel auch in der Karosserie­ linie an den Standorten Ingolstadt im

Die Besonderheit der neuen Vorbehandlung bei Audi ist die Zweiteilung der Phosphatierung. Durch eine veränderte Badführung bei gleichzeitiger Senkung des Fluoridgehalts ist es gelungen, dass die Phosphatschicht-Abscheidung auf Aluminium in der Phosphatierzone komplett unterdrückt wird, während Stahl und verzinkte Substrate konventionell phosphatiert werden. Erst in der anschließenden Passivierung wird dann in einem zweiten Schritt auf das Aluminium eine zirkonbasierte Konversionsschicht aufgetragen. 34 

Spritzverfahren und Neckarsulm im Tauchverfahren angewendet. Über 750 000 Automobile rollen hier jährlich vom Band. Die Linienerfahrung im Tauchund Spritzverfahren zeigt eine deutliche Reduzierung der Fluoridkomponente auf circa 50 ppm sowie der eingesetzten Prozessmaterialien insgesamt. Zusätzlich konnte eine beachtliche Absenkung der Badtemperatur in der Phosphatierzone um 5 °C erzielt werden. „Die Konversionsschicht auf dem Aluminium erfüllt bezüglich des Korrosionsschutzes sowie der Lackhaftung dieselben Eigenschaften wie die Phosphatierung. Alle Ergebnisse sind unverändert innerhalb unserer Spezifikationen“, ergänzt Martin Michallek. Einen weiteren Vorteil sieht er zudem in der Realisierung von Mischbau-Karossen mit theoretisch unbegrenztem Aluminiumanteil in Tauchphosphatierzonen: „Aufgrund der besseren Schlammentfernung wurden in der Vergangenheit Karosserie oder Bauteile aus Multimetall-Substraten bevorzugt im Spritzverfahren phosphatiert. Das neue Verfahren ist diesbezüglich ein wichtiger Entwicklungsschritt, der uns weltweit neue Gestaltungsmöglichkeiten bezüglich einer einheitlichen Prozessfolge für Vorbe__| handlungsanlagen ermöglicht.“ Kontakt: Thomas Weiler, Henkel AG & Co. KGaA, Düsseldorf, Tel. 0211 797-3264, [email protected]

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