Herausforderungen an Füge- und Oberflächentechnik für zukünftige Leichtbaukonstruktionen im Automobilbau

摘要

Zur Senkung des Fahrzeuggewichtes sollen zukünftig warmgewalzte Magnesium-Blech-Legierungen wie auch CFK-Bauteile in die Karosseriestruktur integriert werden. Beide Leichtbaumaterialien sind mit verzinkten Stählen sowie mit Aluminium ohne aufwendige Korrosionsschutzmaßnahmen nicht kombinierbar. Aus elektrochemischen Untersuchungen wird bezüglich der Vorbehandlung von Magnesium eine oxidkeramische Oberflächenausbildung durch plasmachemische Oxydation als aussichtsreich eingeschätzt. Nach dem mechanischen Fügen mit Aluminium können derartige porenbehaftete Substrate mittels KTL in hoher Qualität lackiert werden, bevor der weitere Lackaufbau erfolgt. CFK-Bauteile indessen haben - im Gegensatz zu Magnesium - elektrochemisch ein sehr edles Verhalten und verursachen starke Kontaktkorrosion an metallischen Anbauteilen, wenn die C-Fasern durch den Bauteil-Beschnitt frei liegen. Für das mechanische Fügen von CFK mittels Schraub- und Niettechnik eignen sich daher nur Verbindungselemente aus austenitischen Stählen oder aus Titan-Legierungen (z.B. TiAI6V4). Aus Sicht der Materialverträglichkeit von CFK mit anderen Blech-Materialien, vorzugsweise mit Aluminium, ist die Verklebung mit zusätzlicher Abdichtung entsprechender Flansche zwingend erforderlich.%Forthe reduction of the weight of vehicle hot-rolled magnesium alloys as well as carbon fiber reinforced plastics (CFK) shall be integrated into the body structure. Both light weight materials electrochemically are not compatible with galvanized steels or aluminium alloys, unless great efforts of corrosion protection measures are taken. From electrochemical investigations an oxid-ceramic surface layer deposited by plasmachemical oxidation can be recommended as a promising solution. The low-porous oxidation deposit with limited insulation effect can be painted by e-coat in high quality after joining in the body shop and before the full paint system will be deposited. In opposite to magnesium CFK parts have, however, electrochemically a very noble character causing galvanic corrosion of attached metallic parts when the carbon fibers are not fully embedded in the matrix or damaged by the cutting. Only joining elements made from stainless steels or titanium alloys (e.g.Ti-6AI-4V) are suitable for the joining of CFK by screwdriving and riveting technology to avoid galvanic corrosion. From view of compatibility of materials, a severe anodic corrosion risk can be eliminated by isolation through adhesive bonding in the flanges and an additional sealing to prevent from electrolyte ingress.