Kein Folientitel

Abschlußbericht zum Großversuch 2001
VDA-AK Mechanische Verbindungselemente
Cr(VI)-freie Zinklamellenüberzüge
Abschlußbericht zum Großversuch 2001
der VDA-AG Cr(VI)-freie Zinklamellenüberzüge
“Untersuchung und Bewertung
neuer Cr(VI)-freier Zinklamellenüberzüge
für Verbindungselemente
im Vergleich zu herkömmlichen Zinklamellenüberzügen”
Mitwirkende Firmen:
• ABC
• Audi
• BMW
• Bosch
• DaimlerChrysler
• Ford
Seite 1
• KAMAX
• Leist Oberflächentechnik
• Porsche
• RIBE
• Textron
• Volkswagen
Stand: 2. Juli 2002
Abschlußbericht zum Großversuch 2001
Cr(VI)-freie Zinklamellenüberzüge
>> Cr(VI) - Freiheit nach EU-Direktive „End-of-Life Vehicles“ (10/2000)
Forderungen / Informationen :
Fahrzeuge, die ab 1. Juli 2003 in Verkehr gebracht werden, dürfen kein Blei, Quecksilber
oder sechswertiges Chrom enthalten.
Die Forderung nach Cr(VI)-Freiheit gilt für Fahrzeuge bis zu einem zulässigen
Gesamtgewicht von 3,5 to.
Eine Ausnahmeregelung gestattet für die Summe der dem Korrosionsschutz dienenden
Oberflächenbeschichtungen an einem Automobil derzeit noch einen zulässigen
Cr(VI)-Anteil von 2 Gramm.
Eine Referenzprüfung zur quantitativen Ermittlung des Cr(VI)-Gehalts in Oberflächen
sowie eine ja/nein-Prüfung zum Cr(VI)-Nachweis sind noch nicht endgültig festgelegt.
Cr
(VI)-Anteil bei Verbindungselementen:
Cr(VI)-Anteil
Eine Rechnung mit der Annahme einer Gesamtmasse von rd. 15 kg Verbindungselementen
in einem Automobil und der Annahme eines hohen Schichtgewichts von rd. 20 µg/cm²
für Cr(VI) in Überzügen (VDA-AK Cr(VI)-Analytik) ergibt im ungünstigsten Fall eine
Gesamtmenge von rd. 350 - 400 mg Cr(VI) für alle Verbindungselemente.
Seite 2
Stand: 2. Juli 2002
Abschlußbericht zum Großversuch 2001
Cr(VI)-freie Zinklamellenüberzüge
>> Cr(VI) - Freiheit nach EU-Direktive „End-of-Life Vehicles“ (07/2002)
Aktueller Stand (Juli 2002):
Am 22.5.2002 hat die EU-Kommission einem Entwurf zugestimmt, der die Verschiebung
der Forderung nach Cr(VI)-Freiheit für alle dem Korrosionsschutz von Fahrzeugen
dienenden Oberflächenbeschichtungen auf den 1.7.2007 vorsieht.
Mit der Verschiebung auf das Jahr 2007 entfällt der bisher gemäß Anhang II zulässige
maximale Cr(VI)-Gehalt von 2g ersatzlos.
Am 29.6.2002 wurde der überarbeitete Anhang II im Amtsblatt der Europäischen
Gemeinschaften veröffentlicht.
Durch einen sogenannten „gleitenden Verweis“ ist seit dem 29.6.2002 der Inhalt des
überarbeiteten Anhang II in Deutschland nationales Recht.
Seite 3
Stand: 2. Juli 2002
Abschlußbericht zum Großversuch 2001
Cr(VI)-freie Zinklamellenüberzüge
>> Anforderungen an Oberflächenüberzüge für Verbindungselemente:
Überzüge für Verbindungselemente sind Systeme mit Multifunktionseigenschaften,
Multifunktionseigenschaften
die je nach Anwendungsfall eine Vielzahl von Anforderungen erfüllen müssen.
Beispiele für Anforderungen:
Eignung für Trommelund Gestellbeschichtung
Sicherheit gegenüber
Setzen und Relaxation
Lehrenhaltigkeit
Chemikalienbeständigkeit
Haft- und Abriebbeständigkeit
Temperaturbeständigkeit
Reibungszahlen
UV-Beständigkeit
Überlackierbarkeit
Farbdesign
Verträglichkeit mit klebenden
und klemmenden Beschichtungen
Umweltverträglichkeit
Korrosionsschutz
Wirtschaftlichkeit
Verschleißbeständigkeit
Seite 4
Stand: 2. Juli 2002
Abschlußbericht zum Großversuch 2001
Cr(VI)-freie Zinklamellenüberzüge
>> Versuchsprogramm (Übersicht)
Beschichtungssysteme
Verbindungselemente
Vorbelastungen
Prüfungen
• B1
Dacromet 320 + TTF
• M6x30
Kombischraube
• keine
• Applikationstechnik
• B2
Deltatone + TTF
• M6x27
Duo-Taptite
• 3x angezogen
• Schichtgewicht
• 100 h / 180 °C
• Optik
• B3
Deltatone + Deltaseal GZ
• M10x1x60
Feingewinde
• 5 Minuten
Schwingförderer
• Haftfestigkeit
• B4
Geomet + PLUS L
• M10x95
Bundschraube
• B5
keine Namensnennung
• M12x1,5x55
Kombischraube
• B6
Magni B46 + B18E
• M10
Mutter
• B7
Zintek + Techseal
• B8
Delta Protekt 100 + 301
• Abriebbeständigkeit
• Lehrenhaltigkeit
• Reibungszahlen
• Mehrfachanzug
• Löseverhalten 150 °C
• Kleberverträglichkeit
• Salzsprühtest DIN 50021-SS
• Wechseltest VDA 621-415
• Wechseltest VW PV1210
• Klima-Wechseltest DC
• Kondenswassertest DIN 50017-KK
Seite 5
Stand: 2. Juli 2002
Abschlußbericht zum Großversuch 2001
Cr(VI)-freie Zinklamellenüberzüge
>> Erläuterungen zu den Prüfungen
Applikationstechnik
Beurteilung von Beschichtungsverhalten, Ansatz- und Reinigungsaufwand, Lösemittelgehalt, Umweltbelastung,
Schichtausbildung, Rückstände in Napfungen, Gewinde und Innen-Kraftangriffen, Anlagendurchsatz, Badpflege,
Beschichtungskosten u.ä.
Schichtgewicht
Bewertung der Gleichmäßigkeit über die verschiedenen Geometrien/Prüfteile
Optik
Beurteilung im Neuzustand, nach Dreifachanzug, nach Belastung im Schwingförderer und nach Temperaturbelastung
Haftfestigkeit
Beurteilung mittels “Tape-Test” gemäß DIN EN ISO 10683
Abriebbeständigkeit
Auswiegen des Abriebs von 12 kg Schrauben M10x1x60 nach 10 Minuten Belastung im Schwingförderer
Lehrenhaltigkeit
Prüfung der Schrauben/Muttern mittels Gewindelehrring 6h/6H sowie der Innen-Kraftangriffe mittels Grenzlehrdorn
Reibungszahlen
Prüfung gemäß DIN 946; Anforderungen an die Reibungszahlspanne nach Prüfblatt VDA 235-101
Mehrfachanzug
Prüfung nach DIN 946; Bewertung der Vorspannkraftverläufe im 5-fach Anzug bei gleichbleibendem Anziehdrehmoment
Löseverhalten 150 °C
Vergleich der Lösemomente bei RT und 150°C (Messung in verschraubten Stahlhülsen jeweils nach definierter Haltedauer)
Kleberverträglichkeit
Prüfung verschiedener klebender Beschichtungen nach DIN 267-27 (Prüfung unter Vorspannung)
und einer klemmenden Beschichtung (Nylon-Patch-Beschichtung) gemäß DIN 267-28
Seite 6
Stand: 2. Juli 2002
Abschlußbericht zum Großversuch 2001
Cr(VI)-freie Zinklamellenüberzüge
>> Erläuterungen zu den Prüfungen
Salzsprühtest DIN 50021-SS
Prüfung mit verschiedenen Vorbelastungen bis mindestens 960 h
Wechseltest VDA 621-415
Prüfung mit verschiedenen Vorbelastungen bis mindestens 10 Zyklen
Wechseltest VW PV1210
Prüfung mit verschiedenen Vorbelastungen bis mindestens 50 Zyklen
Klima-Wechseltest DC (Temperaturprofil -40 bis 120 °C)
Prüfung mit verschiedenen Vorbelastungen bis 8 Wochen / 4 Zyklen
Kondenswassertest DIN 50017-KK
Prüfung von bis zum Grundmetall geritzten Proben über eine Dauer von 28 Tagen
Seite 7
Stand: 2. Juli 2002
Abschlußbericht zum Großversuch 2001
Cr(VI)-freie Zinklamellenüberzüge
>> Beschichtung unter Großserienbedingungen
Versuchsanforderungen:
Bereitstellung einer Großserien-Anlage (Firma Leist, Bad Hersfeld)
Bereitstellung ausreichend großer Tonnagen zu beschichtender Verbindungselemente
Anwesenheit verantwortlicher Techniker der Beschichtungsmittelhersteller
Vorversuche (1 Woche):
Neuansatz der Beschichtungsmedien
„Konditionierung“ der Beschichtungsbäder (z.B. Eintrag von Fremdpartikeln) durch
wiederholtes Beschichten derselben Teile nach vorherigem Abstrahlen
Optimierung der Prozeßparameter
Lagerung der Beschichtungsmedien (5 Wochen):
Lagerung in einem klimatisierten Raum unter festgelegten Bedingungen (Hersteller)
„Alterung“ der Beschichtungsmedien zur Einstellung praxisüblicher Bedingungen
Referenzbeschichtung (1 Tag):
Beschichtung neuer Teile unter Serienbedingungen (Prüfteile)
Seite 8
Stand: 2. Juli 2002
Abschlußbericht zum Großversuch 2001
Cr(VI)-freie Zinklamellenüberzüge
>> Applikationstechnik
Bewertungskriterien:
70
Beschichtungsverhalten
60
Schichtausbildung
50
Rückstände
Anlagenauslastung
Programmaufwand
Aufwand für Badpflege
Materialpreis pro kg
Bewertung (Punkte)
Lösemittel-Eigenschaften
herkömmliche
herkömmliche
Überzüge
Überzüge
neue
(VI)-freie
neueCr
Cr(VI)-freie
Überzüge
Überzüge
40
30
20
10
0
Dac 320
+ TTF
Delta-Tone
+TTF
Delta-Tone +
Delta Seal GZ
GEOMET
+Plus L
System 5*
B 46 E
+ B 18 E
Zintek
+Techseal
DP 100
+ DP 301
Beschichtungsvarianten
* keine Freigabe zur Namensnennung
Seite 9
Stand: 2. Juli 2002
Abschlußbericht zum Großversuch 2001
Cr(VI)-freie Zinklamellenüberzüge
>> Lehrenhaltigkeit
Besonderheiten Cr
(VI)-freier Zinklamellenüberzüge
Cr(VI)-freier
Zinklamellenüberzüge::
Zum prozeßsicheren Erreichen eines mit Cr(VI)-haltigen herkömmlichen Überzügen
vergleichbaren Korrosionsschutzes werden bei Cr(VI)-freien Zinklamellenüberzügen neben
den kathodisch schützenden Basisschichten üblicherweise zusätzliche Deckbeschichtungen im
Tauch-Schleuder-Verfahren aufgebracht.
Mögliche Nachteile:
Erhöhte Schichtdicken mit größeren örtlichen Schichtdickenschwankungen
Gefahr zusätzlicher Gewindebeschädigungen bei Außen-Gewinden
Gefahr des „Zulaufens“ von Innen-Gewinden und Innen-Kraftangriffen
Gefahr nicht einhaltbarer Lehrenhaltigkeit.
Seite 10
Stand: 2. Juli 2002
Abschlußbericht zum Großversuch 2001
Cr(VI)-freie Zinklamellenüberzüge
>> Lehrenhaltigkeit
Bewertung:
Die Lehrenhaltigkeit ist bei den neuen Cr(VI)-freien Zinklamellenüberzügen aufgrund der
höheren Schichtdicken noch nicht prozeßsicher erreichbar.
Harte Deckbeschichtungen erschweren oder verhindern ein „Wegdrücken“ von Anhäufungen
im Gewinde oder in Innen-Kraftangriffen.
Im Vergleich zu Cr(VI)-haltigen Zinklamellenüberzügen muß mit deutlich größeren
Problemen gerechnet werden bei
- Schrauben < M8
- Schrauben mit Feingewinde ≤ M10
- Schrauben mit Innen-Kraftangriffen
- Muttern.
Mit Funktionsstörungen aufgrund nicht einhaltbarer Gewinde-Lehrenhaltigkeit muß nicht
zwangsläufig gerechnet werden, da bei den untersuchten Schrauben die Mutterngängigkeit/
Einschraubbarkeit immer gegeben war.
Seite 11
Stand: 2. Juli 2002
Abschlußbericht zum Großversuch 2001
Cr(VI)-freie Zinklamellenüberzüge
>> Verhältnis Drehmoment - Vorspannkraft / Reibungszahlen
Anforderungen nach Prüfblatt VDA 235-101:
Spanne Gesamtreibungszahl
µges = 0,09 - 0,14
0,12
µges, µG,µK
µG, µK = 0,08 - 0,16
Spanne Teilreibungszahlen
Gefahr eines
selbsttätigen Lösens
Seite 12
Stand: 2. Juli 2002
Abschlußbericht zum Großversuch 2001
Cr(VI)-freie Zinklamellenüberzüge
>> Verhältnis Drehmoment - Vorspannkraft / Reibungszahlen
Cr
(VI)-freie Zinklamellenüberzüge
Cr(VI)-freie
Zinklamellenüberzüge::
Schmierstoffzusätze zur Einstellung spezifizierter Reibungszahlspannen können
bei allen Cr(VI)-freien Überzugssystemen in den kathodisch schützenden Basisüberzug
(nur System 5) oder in die Deckbeschichtung (übrige Systeme) integriert werden.
Mögliche Vorteile:
Zusätzliche Arbeitsgänge zum Schmieren können entfallen
Einfärbung von Schmierstoffzusätzen zur Kennzeichnung der Schmierung nicht erforderlich
Mögliche Nachteile:
Verträglichkeit mit nachträglich aufgebrachten klebenden oder klemmenden
Beschichtungen nicht immer gegeben
Überlackierbarkeit nicht immer möglich
Temperaturabhängigkeit des Reibungsverhaltens und des Setzverhaltens in Abhängigkeit
des Schmierstoffzusatzes und der Art der Deckbeschichtung muß je nach Anwendungsfall
beachtet werden.
Seite 13
Stand: 2. Juli 2002
Abschlußbericht zum Großversuch 2001
Cr(VI)-freie Zinklamellenüberzüge
>> Verhältnis Drehmoment - Vorspannkraft / Reibungszahlen
Reibungszahlen - Ergebnisse der Prüfung nach DIN 946 / VDA 235-101:
( )
g
Gesamtreibungszahl
µges
M10DIN
x 95946
gemäß
DIN 946
Schrauben M10-10.9
- Anziehversuch
nach
- Gesamtreibungszahlen
µges
P rüfs t. 9
P rüfs t. 3
P rüfs t. 2
DAC 320 + TTF
herkömmliche
herkömmliche
Überzüge
Überzüge
P rüfs t. 9
P rüfs t. 3
P rüfs t. 2
DT + TTF
P rüfs t. 9
P rüfs t. 3
P rüfs t. 2
P rüfs t. 9
P rüfs t. 3
P rüfs t. 2
DT + DS GZ
DT DS GZ
Geomet + Plus L
P rüfs t. 9
P rüfs t. 3
P rüfs t. 2
System 5
(keine Freigabe
zur Namensnennung)
P rüfs t. 9
P rüfs t. 3
P rüfs t. 2
neue
(VI)-freie
neueCr
Cr(VI)-freie
Überzüge
Überzüge
B46E + B18E
P rüfs t. 9
P rüfs t. 3
P rüfs t. 2
ZT + TS
P rüfs t. 9
P rüfs t. 3
P rüfs t. 2
0,02
Seite 14
DP 100 + 301
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
0,14
µges
0,16
Stand: 2. Juli 2002
Abschlußbericht zum Großversuch 2001
Cr(VI)-freie Zinklamellenüberzüge
>> Verhältnis Drehmoment - Vorspannkraft / Reibungszahlen
Reibungszahlen - Bewertung der Ergebnisse:
Die Reibungszahlen bei den untersuchten Beschichtungssystemen unterscheiden sich
sowohl hinsichtlich ihrer Höhe/Lage als auch hinsichtlich ihrer Streuung.
Die Systeme B4 und B8 zeigen in beiden Punkten ein gutes, das System B5 ein
unauffälliges Verhalten. Die Systeme B6 und B7 fallen durch große Streuungen der
Reibungszahlen auf. Das System B6 unterschreitet zudem die in VDA 235-101
spezifizierte Reibungszahlspanne.
Die starken Streuungen der Reibungszahlen bei den Systemen B6 und B7
sind hauptsächlich auf große Schichtdickenschwankungen im Gewinde zurückzuführen.
Die schichtspezifischen Einflüsse auf das Reibungsverhalten treten bei der Paarung
mit gleichartig beschichteten Teilen (Scheiben, Muttern etc.) teilweise deutlicher
hervor als bei einer Verschraubung gegen blanke Stahlteile (DIN 946). Weiterführende
diesbezügliche Versuche mit Kombischrauben und mit beschichteten Muttern
stehen noch aus.
Seite 15
Stand: 2. Juli 2002
Abschlußbericht zum Großversuch 2001
Cr(VI)-freie Zinklamellenüberzüge
>> Verhältnis Drehmoment - Vorspannkraft / Reibungszahlen
Mehrfachanzug - Beispiel M10x95:
100
Vorspannkraft FV [%]
90
80
70
60
Schrauben
SchraubenM10-10.9
M10-10.9 - - Anziehdrehmoment
Anziehdrehmoment60
60Nm
Nm
50
1
2
3
4
5
Anzahl der Anzüge
Dacromet 320 + TTF
DELTA-Tone + TTF
DELTA-Tone + DELTA-Seal GZ
Geomet + PLUS L
System 5*
B46E + B18E
Zintec + Techseal
Delta Protekt 100 + Delta Protekt 301
* keine Freigabe zur Namensnennung
Seite 16
Stand: 2. Juli 2002
Abschlußbericht zum Großversuch 2001
Cr(VI)-freie Zinklamellenüberzüge
>> Verhältnis Drehmoment - Vorspannkraft / Reibungszahlen
Mehrfachanzug - Bewertungskriterium:
In der automatisierten Serienmontage werden zur Prozeßabsicherung häufig
zwei Anziehvorgänge ausgeführt. Im Service- oder Reparaturfall sind weitere
Anziehvorgänge erforderlich.
Als Kriterium zur Beurteilung des Verhaltens bei Mehrfachmontage wurde in einem
Fünffachanzug der Abfall der Vorspannkraft bei konstantem Anziehdrehmoment
herangezogen. Nach drei Anziehvorgängen sollte kein deutlicher Vorspannkraftverlust
auftreten.
Bewertung der Ergebnisse:
Die geringsten Vorspannkraftabfälle zeigte System B4. Die Systeme B5 und B6 zeigten
ein gutes Verhalten, während die Systeme B7 und B8 die größten Vorspannkraftabfälle
aufwiesen. Genauere Anforderungen werden noch festgelegt.
Seite 17
Stand: 2. Juli 2002
Abschlußbericht zum Großversuch 2001
Cr(VI)-freie Zinklamellenüberzüge
>> Verhältnis Drehmoment - Vorspannkraft / Reibungszahlen
Temperaturverhalten - Lösemomente:
Schrauben M10-10.9 - Lösemomente bei RT (blau) und bei 150 °C (rot)
Grenzlösemoment
GrenzlösemomentMMLGLG==22,8
22,8Nm
Nm(38
(38%%MMA)A)
* keine Freigabe zur Namensnennung
Seite 18
Stand: 2. Juli 2002
Abschlußbericht zum Großversuch 2001
Cr(VI)-freie Zinklamellenüberzüge
>> Verhältnis Drehmoment - Vorspannkraft / Reibungszahlen
Temperaturverhalten - Theoretisches Verhältnis Lösemoment /Anziehdrehmoment bei RT:
Lösemoment ML / Anziehdrehmoment MA (berechnet für RT)
Bundschraube M10 / Kombi-Schraube M12, FV = const., µAnzug = µLösen
Verhältnis ML/MA
1
0,8
0,6
0,4
M10 x 1,5 (Bund)
M12 x 1,5 (Kombi)
0,2
0
ML
=
MA
-0,2
D 


FV ⋅ − 0,157 ⋅ P + µ ges. ⋅  0,577 ⋅ d 2 + Km 
2 


D 


FV ⋅ 0,157 ⋅ P + µ ges. ⋅  0,577 ⋅ d 2 + Km 
2 


-0,4
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
0,14
0,16
0,18
0,2
Gesamtreibungszahl µges
Seite 19
Stand: 2. Juli 2002
Abschlußbericht zum Großversuch 2001
Cr(VI)-freie Zinklamellenüberzüge
>> Verhältnis Drehmoment - Vorspannkraft / Reibungszahlen
Temperaturverhalten - Theoretisches Grenzverhältnis ML/ MA bei Prüftemperatur:
Lösemoment
ML / Anzugsmoment M
MAA (VDA)
Lösemoment
ML / Anziehdrehmoment
(Bundschraube M10, Kombischraube M12, FVL = 90% FVA , µAnzug = 0,09)
Verhältnis M L/MA
2
1,8
1,6
Gefahr eines
Gefahr eines
selbsttätigen Lösens
selbsttätigen Lösens
1,4
1,2
1
M10 x 1,5 (Bund)
M12 x 1,5 (Kombi)
0,8
0,6
ML/MA = 0,38
0,4
ML/MA = 0,36
0,2
D 


0,9 ⋅ FV ⋅ − 0,157⋅ P + µges. ⋅  0,577⋅ d2 + Km 
ML
2 


=
DKm 
MA


FV ⋅ 0,157⋅ P + µges. ⋅  0,577⋅ d2 +

2 


0
-0,2
-0,4
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
0,14
0,16
0,18
0,2
Gesamtreibungszahl µges
Seite 20
Stand: 2. Juli 2002
Abschlußbericht zum Großversuch 2001
Cr(VI)-freie Zinklamellenüberzüge
>> Verhältnis Drehmoment - Vorspannkraft / Reibungszahlen
Temperaturverhalten - Anforderungen:
Nach dem derzeitigen Untersuchungsstand werden zur Vermeidung eines selbsttätigen Lösens
von Schraubenverbindungen bei erhöhten Temperaturen folgende Anforderungen diskutiert:
Reibungszahlen dürfen bei Raumtemperatur eine untere Toleranzgrenze von µges = 0,09
nicht unterschreiten.
Bei Temperaturbelastung (hier: 150 °C) dürfen die Gesamtreibungszahlen einen Wert
von µges = 0,06 nicht unterschreiten. Daraus ergeben sich für die geprüften Schrauben
M10x95 und M12x1,5x55 rechnerische Grenzwerte für die Verhältnisse ML(150 °C)/MA(RT)
von 0,38 (M10) und 0,36 (M12x1,5).
Bewertung der Ergebnisse:
Die Verhältnisse ML(150 °C)/MA(RT) für die Systeme B5 und B8 liegen deutlich über den
Grenzwerten. Die Ergebnisse für die Systeme B4 und B7 liegen noch oberhalb der
Grenzwerte. Beim System B6 werden die Grenzwerte deutlich unterschritten.
Zur Festlegung zukünftiger Anforderungen werden derzeit umfangreiche Untersuchungen
zum Einfluß der Temperatur auf das Löseverhalten durchgeführt.
Seite 21
Stand: 2. Juli 2002
Abschlußbericht zum Großversuch 2001
Cr(VI)-freie Zinklamellenüberzüge
>> Korrosionsschutz-Prüfungen
Salzsprühnebeltest
DIN 50021-SS
Wechseltest
VDA 621-415
(Zyklusdauer 1 Woche)
- 24 h DIN 50021 SS
- 4x24 h DIN 50017 KFW
- 48 h Raumklimabedingungen
VW PV1210
(1 Woche = 5 Zyklen)
-4h
-4h
- 16 h
- 48 h
Wechseltest
5mal
+
1mal
Klima-Wechseltest
DaimlerChrysler
(Zyklusdauer 2 Wochen)
DIN 50021 SS
Lagerung bei Normalklima DIN 50014-23/50-2
DIN 50017 KK
Lagerung bei Normalklima
DC Klimatest 120 °C Teil 1
(7 x in einer Woche)
T / °C bzw. % rH
140
Temp / °C
Feuchtigkeit / %rH
120
100
80
60
40
20
+ 1 Woche
VDA 621-415
0
-20
-40
-60
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
Zeit / h
Kondenswassertest
Seite 22
DIN 50017-KK
Stand: 2. Juli 2002
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Cr(VI)-freie Zinklamellenüberzüge
>> Korrosionsschutz - Bewertung
Erläuterungen zur Bewertung:
Die Ergebnisse aller Korrosionsprüfungen
- mit den unterschiedlichen Verbindungselementen
- ohne und mit verschiedenen Vorschädigungen/Vorbelastungen
werden zu einer Korrosionsbewertungszahl KW (Korrosionswiderstand) zusammengefaßt.
Korrosionserscheinungen an Kopf, Schaft und Gewinde der Verbindungselemente werden
unterschiedlich stark gewichtet (Gewichtung Kopf hoch, Gewinde niedrig).
Der Korrosionsfortschritt pro Zeiteinheit/Zyklus geht ebenfalls in die Bewertung ein.
Bewertungskriterien:
- keine Veränderungen
- geringe optische Veränderungen
- gravierende optische Veränderungen
- punktförmige Eisenkorrosion
- flächige Grundmetallkorrosion (< 5%)
- Totalausfall (Grundmetallkorrosion > 50 %).
Seite 23
Stand: 2. Juli 2002
Abschlußbericht zum Großversuch 2001
Cr(VI)-freie Zinklamellenüberzüge
>> Korrosionsschutz - Bewertung
Einfluß einer Vorschädigung - Beispiel Salzsprühnebelprüfung Bosch:
g
Bundschraube M10 x 95, Ergebnis (Bosch) 1080 h DIN 50021 SS
45
herkömmliche
herkömmlicheÜberzüge
Überzüge
neue
(VI) - -freie
neueCr
Cr(VI)
freieÜberzüge
Überzüge
Korrosionswiderstand KW+
40
35
30
25
20
15
10
5
0
DAC + TTF
DT + TTF
Neuteil
DT + DS GZ
GEOMET L
3x angezogen
LT D 7100
System
5*
100h / 180°C
B46E + B18E
ZT + TS
DP 100+301
5 Min. Schwingförderer
* keine Freigabe zur Namensnennung
Seite 24
Stand: 2. Juli 2002
Abschlußbericht zum Großversuch 2001
Cr(VI)-freie Zinklamellenüberzüge
>> Korrosionsschutz - Bewertung
Kondenswassertest - Durchführung DaimlerChrysler :
Im Kondenswassertest nach DIN 50017 KK an bis zum Grundwerkstoff geritzten Proben
treten teilweise deutliche Unterschiede im Vergleich zur Salzsprühnebelprüfung
nach DIN 50021 SS auf.
Neben Korrosion im Ritzbereich tritt bei
einigen Systemen auch sehr früh
Flächenkorrosion auf
Der Kondenswassertest simuliert
verschiedene praxisübliche Bedingungen
(Seetransport, Tropenklima,
Garagenfahrzeuge etc.)
Kondenswassertest nach DIN 50017 KK
(28 Tage!) an bis zum Grundwerkstoff
geritzten Proben
B1 DAC 320 + TTF
B2 DT +TTF
B3 DT + DS
B4
Geomet +PlusL
B5 System 5 *
B6 B46E + B18E
B7 Zintek + Techseal B8 DP 100 + 301
* keine Freigabe zur Namensnennung
Fazit:
In künftigen Prüfvorschriften für Cr(VI)-freie Überzüge müssen gezielte praxisübliche
Verletzungen in Kombination mit entsprechenden Testverfahren berücksichtigt werden.
Seite 25
Stand: 2. Juli 2002
Abschlußbericht zum Großversuch 2001
Cr(VI)-freie Zinklamellenüberzüge
>> Korrosionsschutz - Gesamtbewertung
Neuteile:
Korrosionswiderstand K Wges
70
herkömmliche
herkömmliche
Überzüge
Überzüge
70
60
60
50
50
40
40
30
30
20
20
10
10
0
0
Dacromet
320 + TTF
Delta Tone + Delta Tone + Geomet +
TTF
Delta Seal GZ
PLUS L
DIN 50021-SS
System 5*
VDA 621-415 / VW PV 1210
Kwges = Summe aus 4 x max. 20 erreichbaren Punkten
Seite 26
80
neue
neue
Cr
(VI) - -freie
Cr(VI)
freieÜberzüge
Überzüge
B46E +
B18E
DC Klima
Zintek +
Techseal
Mittelwert
80
Delta-Protekt
100 + 301
DIN 50017-KK
* keine Freigabe zur Namensnennung
Stand: 2. Juli 2002
Abschlußbericht zum Großversuch 2001
Cr(VI)-freie Zinklamellenüberzüge
>> Korrosionsschutz - Gesamtbewertung
Vorbelastete Teile:
neue
neue
Cr
(VI) - -freie
Cr(VI)
freieÜberzüge
Überzüge
100 h / 180 °C
70
70
5 Minuten
Schwingförderer
60
60
50
50
40
40
30
30
20
20
10
10
Korrosionswiderstand K
Wges
3fach-Anzug
80
0
0
Dacromet
320 + TTF
Delta Tone
+ TTF
DIN 50021-SS
Delta Tone +
Delta Seal GZ
Geomet +
PLUS L
System 5*
VDA 621-415 / VW PV 1210
Kwges = Summe aus 4 x max. 20 erreichbaren Punkten
Seite 27
Mittelwert
herkömmliche
herkömmliche
Überzüge
Überzüge
80
B46E +
B18E
DC Klima
Zintek +
Techseal
Delta-Protekt
100 + 301
DIN 50017-KK
* keine Freigabe zur Namensnennung
Stand: 2. Juli 2002
Abschlußbericht zum Großversuch 2001
Cr(VI)-freie Zinklamellenüberzüge
>> Haft- und Abriebbeständigkeit
Durch veränderte Schichtaufbauten bei Cr(VI)-freien Überzügen kann das Haftund Abriebverhalten in unterschiedlicher Art und Weise beeinflußt werden.
Bei schlechter Haftung:
Gefahr von Funktionsstörungen bei Zuführeinrichtungen
für die automatische Montage
Gefahr von Abplatzungen oder Abrieb beim Handling sowie der Beschädigung
von Kraftangriffen bei der Montage und damit verminderter Korrosionsschutz
Gefahr von Funktionsstörungen bei sensiblen elektronischen Bauteilen
Bei guter Haftung:
höhere Prozeß- und Funktionssicherheit bei der automatischen Montage
höherer Korrosionsschutz
Seite 28
Stand: 2. Juli 2002
Abschlußbericht zum Großversuch 2001
Cr(VI)-freie Zinklamellenüberzüge
>> Haft- und Abriebbeständigkeit
Bestimmung von Abriebmengen bei Belastung in einem Schwingförderer:
Seite 29
Stand: 2. Juli 2002
Abschlußbericht zum Großversuch 2001
Cr(VI)-freie Zinklamellenüberzüge
>> Gesamt-Bewertung
Referenzsysteme
Neue Cr(VI)-freie Systeme
B1
B2
B3
B4
B5
B6
B7
B8
Applikationstechnik
10
6
4
6
4
4
4
6
Optik
8
6
6
4
6
8
6
6
Haftfestigkeit
6
2
6
10
0
10
10
6
6
6
4
2
0
2
2
2
Korrosionsbeständigkeit Neuteile
1)
8
4
5
9
6
7
5
10
Korrosionsbeständigkeit bei Betauung
2)
10
0
0
8
0
9
0
9
Korrosionbest. nach 100h / 180°C
1)
8
0
0
8
8
9
0
10
Korrosion nach mech. Belastung
1)
5
2
3
4
3
2
3
6
Schichtgewicht
6
4
4
6
4
6
6
4
Reibungszahlen bei RT
6
6
4
10
6
0
0
10
Mehrfachverschraubung
5
5
5
10
5
5
2
2
Löse- / Weiterziehmoment bei RT/150°C
6
6
0
2
6
0
2
6
Verträglichkeit mit mikroverkapseltem Kleber
2
6
2
2
10
0
2
2
Abriebbeständigkeit
6
6
6
4
0
4
4
4
Gesamtpunktzahl
92
59
49
85
58
66
46
83
Lehrenhaltigkeit
Bewertung (Punktesystem):
von 0 = ungenügend bis 10 = sehr gut
Stand 27.05.2002
1) Tests: Salzsprühnebeltest (DIN 50021-SS) / Wechseltest (VDA 621-415 und VW PV1210) / Klimawechseltest (DaimlerChrysler)
2) Test: DIN 50017-KK (Betauung bei 40°C ohne Salz!, Teile mit Ritzspur am Kopf)
k.o.-Kriterium
nicht akzeptabel
Seite 30
Schwachpunkt
ab ≤ 3 Punkte
Cr(VI)-freies Zinklamellensystem ohne k.o.-Kriterium
Schwachstellen müssen detailliert untersucht werden
Stand: 2. Juli 2002
Abschlußbericht zum Großversuch 2001
Cr(VI)-freie Zinklamellenüberzüge
>> Gesamtbewertung - Zusammenfassung
Die in der Tabelle gezeigte Bewertung ist eine Momentaufnahme. Folgende generelle Aussagen
können aus den Ergebnissen abgeleitet werden:
Keines der untersuchten neuen Cr(VI)-freien Systeme ist in der Lage, das seit Jahren eingesetzte
Cr(VI)-haltige System B1 in allen Eigenschaften gleichwertig zu ersetzen.
In einzelnen Prüfungen können neue Systeme aufgrund der speziell durch eine zusätzliche
Deckbeschichtung beeinflussten Eigenschaften eine bessere Bewertung gegenüber B1 erzielen.
Größere erforderliche Schichtdicken und/oder kompliziertere Schichtaufbauten bei den
neuen Systemen führen zu größeren Schichtdickenschwankungen und örtlichen Schichtanhäufungen
mit der Folge eingeschränkter Lehrenhaltigkeit und/oder stärker streuenden Gewindereibungszahlen.
Die neuen Überzugssysteme erfordern angepaßte Korrosionsschutzprüfungen.
Insbesondere müssen der Einfluß von bei Transport-, Schütt- und Montageprozessen
unvermeidlichen Verletzungen der Schutzschichten sowie von praxisüblichen Temperaturen
auf die Korrosionsschutzeigenschaften in die Prüfungen einbezogen werden.
Die in die Überzugssysteme integrierten Schmierstoffzusätze zur Einstellung spezifizierter
Reibungszahlspannen erfordern ein besonderes Augenmerk auf Eigenschaften wie Überlackierbarkeit
(Rohbau), Verträglichkeit mit klebenden Beschichtungen (mikroverkapselte Kleber), Löseverhalten der
Verbindungselemente bei praxisüblichen erhöhten Temperaturen bis 150 °C, etc.
Seite 31
Stand: 2. Juli 2002