DE102015005207B4

DE102015005207B4 - bolting

Info

Publication number: DE102015005207B4
Application number: DE102015005207.1A
Authority: DE
Inventors: Marc Hummel; Sebastian Enderle; Steffen Otterbach; Michael Grabowski
Original assignee: Audi AG; Friedrich Alexander Universitaet Erlangen Nuernberg
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2015-04-23
Filing date: 2015-04-23
Publication date: 2018-02-15
Anticipated expiration: 2035-04-24
Also published as: DE102015005207A1

Abstract

Verschraubungsanordnung (1) mit mindestens einem Leichtmetallbauteil (10) und einem Verschraubungselement (30), welches das mindestens eine Leichtmetallbauteil (10) mit einem anderen Bauteil (20) verbindet, wobei eine Auflagefläche (34) des Verschraubungselements (30) an einem Auflagebereich (16) auf einem ersten Leichtmetallbauteil (10) aufliegt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschraubungselement (30) aus Aluminium gefertigt ist, wobei das erste Leichtmetallbauteil (10) aus Magnesium gefertigt ist und zumindest im Auflagebereich (16) eine Beschichtung (14) aufweist, welche zumindest eine organische Lackschicht (14.2) mit einer Glasübergangstemperatur von mindestens 100°C umfasst.Screwing arrangement (1) with at least one light metal component (10) and a screwing element (30), which connects the at least one light metal component (10) to another component (20), wherein a bearing surface (34) of the screwing element (30) at a bearing area (30). 16) on a first light metal component (10) rests, characterized in that the screwing element (30) is made of aluminum, wherein the first light metal component (10) is made of magnesium and at least in the support area (16) has a coating (14), which comprises at least one organic lacquer layer (14.2) with a glass transition temperature of at least 100 ° C.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verschraubungsanordnung gemäß der Gattung des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.The invention relates to a screw arrangement according to the preamble of the preamble of patent claim 1.

Bei dünnwandigen Karosseriebauteilen aus Magnesiumguss werden die Bauteile vor dem Verbau üblicherweise aufgrund von Korrosionsaspekten mit einem Dreischichtaufbau aus einer Konversionsschicht, einer kathodischen Tauchlackierungsschicht und einer Pulverlackschicht versehen. Übliche Pulverlackschichten sind auf Basis von Epoxiden und/oder Polyestern aufgebaut.In the case of thin-walled body parts made of magnesium casting, the components are usually provided with a three-layer structure consisting of a conversion layer, a cathodic dip-coating layer and a powder coating layer prior to installation due to corrosion aspects. Conventional powder coating layers are based on epoxides and / or polyesters.

Der Einsatz von Bauteilen ohne Oberflächenschutz ist aufgrund von Korrosion der Schraubstelle unter Salzbelastung nicht möglich. Werden die Schraubstellen jeweils mit dem aus dem Stand der Technik bekannten üblichen Dreischichtaufbau beschichtet, kann es unter Dauerbelastung und Temperaturbeanspruchung des Bauteils zu einem Setzverhalten der Schrauben an der Pulverschicht kommen. Daher werden die Bauteile im Bereich der Schraubstellen vor dem Pulverbeschichten maskiert, d. h. mit einer Klebefolie versehen, welche nach der Pulverbeschichtung wieder abgezogen wird. Somit bildet die kathodische Tauchlackierungsschicht lokal die oberste Schicht der Bauteile. Der Vorteil der maskierten Schraubstelle besteht darin, dass die Probleme bezüglich Setzverhalten durch diese Maßnahme behoben werden. Die verbleibende dünne kathodische Tauchlackierungsschicht kann jedoch während des Anziehvorgangs der Schraube beschädigt werden, was zu erhöhter Korrosionsanfälligkeit unter Salzbelastung führen kann.The use of components without surface protection is not possible due to corrosion of the screw under salt load. If the screw locations are each coated with the conventional three-layer structure known from the prior art, under continuous load and temperature stress of the component, the setting behavior of the screws on the powder layer can occur. Therefore, the components are masked in the area of the screw locations before powder coating, d. H. provided with an adhesive film, which is peeled off again after the powder coating. Thus, the cathodic dip-coating layer locally forms the uppermost layer of the components. The advantage of the masked screw point is that the problems relating to setting behavior are remedied by this measure. However, the remaining thin cathodic dip coating layer can be damaged during the tightening operation of the screw, which can lead to increased susceptibility to corrosion under salt load.

Aus der US 2012/0276362 ist ein Verfahren zum Abdichten zwischen zwei Komponenten bekannt, welches das Aufbringen und Aushärten einer Füllschicht auf eine erste Komponente zur Oberflächenversiegelung umfasst.From the US 2012/0276362 For example, there is known a method of sealing between two components comprising applying and curing a fill layer to a first surface sealant component.

Aus der US 7,984,919 B2 sind Verfahren und Vorrichtungen zum formschlüssigen Befestigen von Bauteilen aus mindestens zwei unterschiedlichen Materialien bekannt, zwischen denen eine Einlage zum Abdichten und Isolieren der Bauteile gegenüber Umgebungsbedingungen angeordnet ist, um eine Korrosion zu verhindert oder einzuschränken. Die Einlage umfasst einen nicht leitfähigen Isolator mit einem Schmelzpunkt oder einer Glasübergangstemperatur von mehr als 115°C und ein Matrixmaterial, das in Kontakt mit dem Isolator ist und in seinem unbehandelten Zustand eine Klebrigkeit aufweist. Das Matrixmaterial wird nach dem Einbringen der Einlage durch Wärmeeinwirkung ausgehärtet, wobei die Klebrigkeit ausreichend hoch ist, so dass sie einer Verschiebung nach dem Aufbringen auf eine Oberfläche widersteht. Bei dem Einbringen in die Verbindung zwischen den zwei Bauteilen verbindet der Isolator die zwei unterschiedlichen Materialien und widersteht jeder Verschiebung, die die zwei unterschiedlichen Materialien in direkten Kontakt miteinander bringen würde.From the US 7,984,919 B2 Methods and apparatus are known for positively securing components of at least two different materials, between which a liner for sealing and insulating the components from environmental conditions is arranged to prevent or limit corrosion. The insert comprises a nonconductive insulator having a melting point or glass transition temperature greater than 115 ° C, and a matrix material that is in contact with the insulator and has a tack in its untreated state. The matrix material is cured after introduction of the insert by the action of heat, wherein the tackiness is sufficiently high that it resists displacement after application to a surface. When inserted into the joint between the two components, the insulator bonds the two different materials and resists any displacement that would bring the two different materials into direct contact with each other.

Aus der DE 10 2012 014 779 A1 ist eine Verbindungsanordnung von wenigstens zwei Bauteilen eines Kraftwagens bekannt, bei welche die Bauteile mit wenigstens einem Gewindeelement miteinander verbunden sind. Über ein Gewinde ist das Gewindeelement mit einem korrespondierenden Bauteil verschraubbar. Das Gewinde ist zumindest in einem Längenbereich mit einer Beschichtung versehen, die als erste Schicht eine Schicht aus einer Zink-Nickel-Legierung und als zweite Schicht eine organische Schicht umfasst, wobei die Beschichtung als dritte Schicht einen Gleitlack und als vierte Schicht ein Dichtmittel umfasst. Zudem ist wenigstens eines der Bauteile, mit welchem das Gewindeelement über sein Gewinde verschraubt ist, im Wesentlichen aus einem Leichtmetall, insbesondere Aluminium, gebildet.From the DE 10 2012 014 779 A1 a connection arrangement of at least two components of a motor vehicle is known, in which the components are connected to each other with at least one threaded element. Via a thread, the threaded element with a corresponding component can be screwed. The thread is provided at least in a longitudinal region with a coating which comprises a layer of a zinc-nickel alloy as the first layer and an organic layer as the second layer, wherein the coating comprises a lubricating varnish as the third layer and a sealant as the fourth layer. In addition, at least one of the components, with which the threaded element is screwed over its thread, essentially formed from a light metal, in particular aluminum.

Aus der DE 20 2014 103 751 U1 ist eine gattungsgemäße Verbindungsanordnung zwischen einem ersten Metallteil und einem zweiten Metallteil, welche aus verschiedenen metallischen Werkstoffen sind, welche in einer Verbindungsregion mittels einer Verbindungstechnik miteinander verbunden sind. Als Verbindungstechnik kann beispielsweise eine Schraubverbindung oder eine andere Verbindungstechnik eingesetzt werden, welche geeignet ist, die beiden Metallteile mechanisch miteinander zu verbinden. Jedes der Metallteile weist eine Außenfläche und einen Verbindungsabschnitt auf, über welche die Metallteile miteinander gekoppelt sind. Vor dem Verbinden der beiden Metallteile wird die Verbindungsregion des ersten Metallteils mit einer Konversionsschicht vorbehandelt. Auf die vorbehandelte Verbindungsregion wird ein Dünnschichtepoxidklebstoff aufgeschichtet und ausgehärtet. Nach dem Aushärten des Dünnschichtepoxidklebstoffs werden das erste Metallteil und das zweite Metallteil mit einer korrosionsbeständigen Pulverschicht auf Epoxidbasis überzogen, wobei der mit dem Dünnschichtepoxidklebstoff bedeckte Verbindungsabschnitt des ersten Metallteils von der korrosionsbeständigen Pulverschicht ausgespart bleibt. Das bedeutet, dass die Außenflächen des zweiten Metallteils vollständig mit der korrosionsbeständigen Pulverschicht bedeckt sind und die Außenflächen des ersten Metallteils entweder mit der korrosionsbeständigen Pulverschicht oder mit dem Dünnschichtepoxidklebstoff bedeckt sind. Die beiden Metallteile werden mit einer Schraube-Mutter-Verbindung so zusammengeschraubt, dass sich der ausgehärtete Dünnschichtepoxidklebstoff zwischen den beiden Metallteilen befindet. Das erste Metallteil besteht beispielsweise aus Aluminium und das zweite Metallteil besteht beispielsweise aus Stahl.From the DE 20 2014 103 751 U1 is a generic connection arrangement between a first metal part and a second metal part, which are made of different metallic materials, which are connected together in a connection region by means of a connection technique. As a connection technique, for example, a screw or other connection technology can be used, which is adapted to mechanically connect the two metal parts together. Each of the metal parts has an outer surface and a connecting portion, through which the metal parts are coupled together. Before joining the two metal parts, the connecting region of the first metal part is pretreated with a conversion layer. A thin-film epoxy adhesive is coated on the pretreated bonding region and cured. After the thin-film epoxy adhesive has cured, the first metal part and the second metal part are coated with a corrosion-resistant epoxy-based powder layer, leaving the connecting portion of the first metal part covered with the thin-film epoxy adhesive with the corrosion-resistant powder layer. That is, the outer surfaces of the second metal part are completely covered with the corrosion-resistant powder layer, and the outer surfaces of the first metal part are covered with either the corrosion-resistant powder layer or the thin-film epoxy adhesive. The two metal parts are screwed together with a screw-nut connection so that the cured thin-film epoxy adhesive is between the two metal parts. For example, the first metal part made of aluminum and the second metal part consists for example of steel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Verschraubungsanordnung mit verbessertem Korrosionsschutz und Setzverhalten zwischen einem Leichtmetallbauteil und einem Verschraubungselement bereitzustellen.The invention is based on the object to provide a screw with improved corrosion protection and setting behavior between a light metal component and a screw.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch Bereitstellung einer Verschraubungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.According to the invention, the object is achieved by providing a screwing arrangement with the features of patent claim 1. Advantageous embodiments and further developments of the invention are specified in the dependent claims.

Um den Korrosionsschutz und das Setzverhalten zwischen einem Leichtmetallbauteil und einem Verschraubungselement einer Verschraubungsanordnung zu verbessern, ist das Verschraubungselement aus Leichtmetall gefertigt, wobei das erste Leichtmetallbauteil zumindest im Auflagebereich der Auflagefläche des Verschraubungselements eine Beschichtung aufweist, welche zumindest eine organische Lackschicht mit einer Glasübergangstemperatur von mindestens 100°C, vorzugsweise von mindestens 110°C, insbesondere von 115°C bis 125°C umfasst. Zudem ist das Verschraubungselement aus Aluminium gefertigt. Des Weiteren ist das erste Leichtmetallbauteil aus Magnesium, vorzugsweise aus Magnesiumguss gefertigt.In order to improve the corrosion protection and the setting behavior between a light metal component and a screwing a Verschraubungsanordnung, the Verschraubungselement is made of light metal, wherein the first light metal component at least in the support region of the support surface of the Verschraubungselements a coating comprising at least one organic lacquer layer having a glass transition temperature of at least 100 ° C, preferably at least 110 ° C, in particular from 115 ° C to 125 ° C. In addition, the screw is made of aluminum. Furthermore, the first light metal component is made of magnesium, preferably of magnesium casting.

Der Einsatz von Verschraubungselementen aus Leichtmetall bietet im Vergleich zu Verschraubungselementen aus Stahl einen Vorteil bezüglich der elektrochemischen Spannungsreihe, da die elektrochemische Potentialdifferenz zwischen zwei Leichtmetallen, wie beispielsweise Magnesium und Aluminium, geringer als zwischen einem Leichtmetall, wie Magnesium, und Stahl ist. Aufgrund der geringeren Differenz des Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen zwei Leichtmetallen gegenüber einem Leichtmetall und Stahl weist ein Verschraubungselement aus Leichtmetall im Vergleich mit einem Verschraubungselement aus Stahl am Auflagebereich des Leichtmetallbauteils in vorteilhafter Weise ein besseres Setzverhalten auf. Durch die gegenüber den herkömmlichen Pulverschichten höhere Glasübergangstemperatur von mindestens 100°C, vorzugsweise von mindestens 110°C, ergibt sich in vorteilhafter Weise eine weitere Verbesserung des Setzverhaltens des Verschraubungselements am Auflagebereich des Leichtmetallbauteils unter Dauerbeanspruchung und/oder Temperaturbelastung. Durch Versuche konnte mit organischen Lackschichten mit Glasübergangstemperaturen im Bereich von 115°C bis 125°C besonders gute Kompromisse zwischen verbessertem Setzverhalten und ausreichender Elastizität der organischen Lackschicht erzielt werden. Durch die Wahl einer hohen Glasübergangstemperatur ist es möglich, das Setzverhalten des Verschraubungselements auch bei erhöhten Umgebungstemperaturen zu verbessern, wie sie beispielsweise innerhalb eines Motorraums auftreten können. So war es beispielsweise bei Erprobungen möglich, durch geschickte Wahl der organischen Lackschicht und der korrespondierenden Glasübergangstemperatur bei Umgebungstemperaturen von durchschnittlich 70°C, mit maximalen Temperaturspitzen von 90°C, ein gutes Setzverhalten des Verschraubungselements zu generieren. Neben dem geringeren Gewicht des Verschraubungselements aus Leichtmetall gegenüber dem Verschraubungselement aus Stahl zeigt das Verschraubungselement aus Leichtmetall gegenüber dem Verschraubungselement aus Stahl aufgrund der geringeren elektrochemischen Potentialdifferenz zu einem anderen Leichtmetall eine geringere Korrosionsneigung am Auflagebereich des Leichtmetallbauteils.The use of light alloy fasteners provides an advantage over the electrochemical series in comparison to steel fasteners, because the electrochemical potential difference between two light metals, such as magnesium and aluminum, is less than between a light metal, such as magnesium, and steel. Due to the smaller difference in the coefficient of thermal expansion between two light metals compared to a light metal and steel, a bolting element of light metal in comparison with a screwing element made of steel on the support region of the light metal component advantageously on a better setting behavior. By comparison with the conventional powder layers higher glass transition temperature of at least 100 ° C, preferably of at least 110 ° C, resulting in an advantageous manner, a further improvement of the setting behavior of the screw on the support region of the light metal component under continuous stress and / or temperature load. Through experiments it was possible to achieve particularly good compromises between improved setting behavior and sufficient elasticity of the organic lacquer layer with organic lacquer layers with glass transition temperatures in the range from 115 ° C. to 125 ° C. By choosing a high glass transition temperature, it is possible to improve the setting behavior of the screwing element even at elevated ambient temperatures, as they may occur, for example, within an engine compartment. For example, in trials it was possible to generate a good setting behavior of the screwing element by clever choice of the organic lacquer layer and the corresponding glass transition temperature at ambient temperatures averaging 70 ° C., with maximum temperature peaks of 90 ° C. In addition to the lower weight of the bolting element made of light metal compared to the screw of steel, the fitting of light metal compared to the screw of steel due to the lower electrochemical potential difference to another light metal a lower tendency to corrosion at the contact area of the light metal component.

In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verschraubungsanordnung kann die mindestens eine organische Lackschicht als Pulverbeschichtung mit einer Schichtdicke im Bereich von 1 bis 250 μm, insbesondere von 50 bis 150 μm ausgeführt werden. Die Pulverbeschichtung kann beispielsweise auf Basis von Epoxiden und/oder Polyestern und/oder Polyurethanen und/oder Acrylatharzen und/oder Polyamiden und/oder Polyethylen und/oder Polyvinylchloriden aufgebaut werden.In an advantageous embodiment of the screw arrangement according to the invention, the at least one organic lacquer layer can be designed as a powder coating with a layer thickness in the range from 1 to 250 .mu.m, in particular from 50 to 150 .mu.m. The powder coating can for example be based on epoxides and / or polyesters and / or polyurethanes and / or acrylate resins and / or polyamides and / or polyethylene and / or polyvinyl chlorides.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verschraubungsanordnung kann zwischen der organischen Lackschicht und der Oberfläche des ersten Leichtmetallbauteils zumindest eine Grundschicht mit einer Schichtdicke im Bereich von 1 nm bis 15 μm angeordnet werden.In a further advantageous embodiment of the screw arrangement according to the invention, at least one base layer with a layer thickness in the range from 1 nm to 15 μm can be arranged between the organic lacquer layer and the surface of the first light metal component.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verschraubungsanordnung kann die mindestens eine Grundschicht als Konversionsschicht und/oder Haftvermittlerschicht und/oder Diffusionssperrschicht ausgeführt werden. Die Konversionsschicht kann beispielsweise Titan(ate), Zirkon(ate), Mangan(ate), Chrom (III), Cer und weitere seltene Erden oder fluoridhaltige Verbindungen umfassen. Zudem kann die mindestens eine Grundschicht Anodisationsschichten aufweisen, welche oxidkeramische Schichten aus beispielsweise MgAl₂O₄-Spinell und/oder MgO und/oder Al₂O₃ erzeugen können.In a further advantageous embodiment of the screwing arrangement according to the invention, the at least one base layer can be designed as a conversion layer and / or adhesion promoter layer and / or diffusion barrier layer. The conversion layer may comprise, for example, titanium (ate), zirconium (ate), manganese (ate), chromium (III), cerium and other rare earths or fluoride-containing compounds. In addition, the at least one base layer can have anodization layers which can produce oxide-ceramic layers of, for example, MgAl ₂ O ₄ spinel and / or MgO and / or Al ₂ O ₃ .

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verschraubungsanordnung kann zwischen der mindestens einen Grundschicht und der organischen Lackschicht eine Zwischenschicht angeordnet werden, welche durch eine elektrophoretische Abscheidung aufgebracht werden kann. Die Zwischenschicht kann beispielsweise eine Schichtdicke im Bereich von 1 bis 30 μm aufweisen. Die Zwischenschicht kann beispielsweise als kathodische Tauchlackierungsschicht oder als anodische Tauchlackierungsschicht ausgeführt werden.In a further advantageous embodiment of the screw arrangement according to the invention, an intermediate layer can be arranged between the at least one base layer and the organic lacquer layer, which intermediate layer can be applied by electrophoretic deposition. The intermediate layer may have, for example, a layer thickness in the range of 1 to 30 μm. The intermediate layer can be used, for example, as cathodic dip coating layer or as anodic dip coating layer.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verschraubungsanordnung kann das Verschraubungselement als Schraube oder Mutter oder Unterlegscheibe ausgeführt werden. Bei der Ausführung des Verschraubungselements als Schraube, weist das andere Bauteil eine Gewindebohrung auf, in welche die Schraube eingeschraubt werden kann. Hierbei kann zwischen dem Schraubenkopf und dem Bauteil eine Unterlegscheibe angeordnet werden, welche die Auflagefläche des Verschraubungselements ausbildet. Alternativ kann das andere Bauteil eine Durchgangsbohrung aufweisen, durch welche die Schraube geführt ist. Die Schraube wird dann mit einem als Mutter ausgeführten Verschraubungselement verschraubt. Bei dieser Ausführungsform weist auch das andere Bauteil einen erfindungsgemäß beschichteten Auflagebereich auf, an welchem die Auflagefläche des als Mutter ausgeführten Verschraubungselements aufliegt. Auch bei dieser Ausführungsform kann zwischen der Mutter und dem Bauteil eine Unterlegscheibe angeordnet werden, welche die Auflagefläche des Verschraubungselements ausbildet.In a further advantageous embodiment of the screwing arrangement according to the invention, the screwing element can be designed as a screw or nut or washer. In the embodiment of the screwing element as a screw, the other component has a threaded bore into which the screw can be screwed. Here, a washer can be arranged between the screw head and the component, which forms the bearing surface of the screwing. Alternatively, the other component may have a through hole through which the screw is passed. The screw is then screwed with a nut designed as a screw. In this embodiment, the other component has a bearing area coated according to the invention, on which rests the bearing surface of the screw element designed as a nut. Also in this embodiment, a washer can be arranged between the nut and the component, which forms the bearing surface of the screwing element.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verschraubungsanordnung kann das erste Leichtmetallbauteil als Versteifungsstrebe in einem Fahrzeug ausgeführt werden, welche zwei Karosseriestrukturbauteile miteinander verbindet. Die Versteifungsstrebe wird mit Aluminiumschrauben an den tragenden Karosserieteilen verschraubt und weist an den Auflagebereichen der Aluminiumschrauben jeweils eine erfindungsgemäße Beschichtung auf.In a further advantageous embodiment of the screw arrangement according to the invention, the first light metal component can be designed as a stiffening strut in a vehicle which connects two body structural components together. The stiffening strut is screwed with aluminum screws to the supporting body parts and has at the contact areas of the aluminum screws each have a coating according to the invention.

Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.Advantageous embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described below. In the drawing, like reference numerals designate components that perform the same or analog functions.

1 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Verschraubungsanordnung, 1 a schematic sectional view of an embodiment of a bolting arrangement according to the invention,

2 eine Detaildarstellung aus 1, und 2 a detailed view 1 , and

3 eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Beschichtung für die erfindungsgemäße Verschraubungsanordnung aus 1. 3 a schematic perspective view of an embodiment of a coating for the Verschraubungsanordnung from 1 ,

Wie aus 1 bis 3 ersichtlich ist, weist eine Verschraubungsanordnung 1 im dargestellten Ausführungsbeispiel mindestens ein Leichtmetallbauteil 10 und ein Verschraubungselement 30 auf, welches das mindestens eine Leichtmetallbauteil 10 mit einem anderen Bauteil 20 verbindet. Hierbei liegt eine Auflagefläche 34 des Verschraubungselements 30 an einem Auflagebereich 16 auf einem ersten Leichtmetallbauteil 10 auf. Erfindungsgemäß ist das Verschraubungselement 30 aus einem Leichtmetall gefertigt. Zudem weist das erste Leichtmetallbauteil 10 zumindest im Auflagebereich 16 der Auflagefläche 34 eine Beschichtung 14 auf, welche zumindest eine organische Lackschicht 14.2 umfasst. Die organische Lackschicht 14.2 weist eine Glasübergangstemperatur von mindestens 100°C, vorzugsweise von mindestens 110°C, insbesondere von 115°C bis 125°C auf.How out 1 to 3 can be seen has a screw arrangement 1 in the illustrated embodiment, at least one light metal component 10 and a screwing element 30 on which the at least one light metal component 10 with another component 20 combines. This is a support surface 34 of the screwing element 30 on a support area 16 on a first light metal component 10 on. According to the invention, the screwing element 30 made of a light metal. In addition, the first light metal component 10 at least in the circulation area 16 the bearing surface 34 a coating 14 on which at least one organic lacquer layer 14.2 includes. The organic varnish layer 14.2 has a glass transition temperature of at least 100 ° C, preferably of at least 110 ° C, in particular from 115 ° C to 125 ° C.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die organische Lackschicht 14.2 als Pulverbeschichtung ausgeführt und weist eine Schichtdicke im Bereich von 1 bis 250 μm, vorzugsweise von 50 bis 150 μm, auf. Die Pulverbeschichtung ist beispielsweise auf Basis von Epoxiden und/oder Polyestern und/oder Polyurethanen und/oder Acrylatharzen und/oder Polyamiden und/oder Polyethylen und/oder Polyvinylchloriden aufgebaut.In the illustrated embodiment, the organic lacquer layer 14.2 designed as a powder coating and has a layer thickness in the range of 1 to 250 .mu.m, preferably from 50 to 150 .mu.m. The powder coating is based, for example, on epoxies and / or polyesters and / or polyurethanes and / or acrylate resins and / or polyamides and / or polyethylene and / or polyvinyl chlorides.

Zudem ist im dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen der organischen Lackschicht 14.2 und der Oberfläche des ersten Leichtmetallbauteils 10 zumindest eine Grundschicht 14.1 mit einer Schichtdicke im Bereich von 1 nm bis 15 μm angeordnet. Die mindestens eine Grundschicht 14.1 kann beispielsweise als Konversionsschicht und/oder Haftvermittlerschicht und/oder Diffusionssperrschicht ausgeführt werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Grundschicht 14.1 als Konversionsschicht ausgeführt. Die Konversionsschicht kann beispielsweise Titan(ate), Zirkon(ate), Mangan(ate), Chrom (III), Cer und weitere seltene Erden oder fluoridhaltige Verbindungen umfassen. Zudem kann die mindestens eine Grundschicht Anodisationsschichten aufweisen, welche oxidkeramische Schichten aus beispielsweise MgAl₂O₄-Spinell und/oder MgO und/oder Al₂O₃ erzeugen können.In addition, in the illustrated embodiment between the organic lacquer layer 14.2 and the surface of the first light metal component 10 at least one base layer 14.1 arranged with a layer thickness in the range of 1 nm to 15 microns. The at least one base layer 14.1 can be carried out, for example, as a conversion layer and / or adhesion promoter layer and / or diffusion barrier layer. In the illustrated embodiment, the base layer 14.1 executed as a conversion layer. The conversion layer may comprise, for example, titanium (ate), zirconium (ate), manganese (ate), chromium (III), cerium and other rare earths or fluoride-containing compounds. In addition, the at least one base layer can have anodization layers which can produce oxide-ceramic layers of, for example, MgAl ₂ O ₄ spinel and / or MgO and / or Al ₂ O ₃ .

Wie aus 3 weiter ersichtlich ist, ist zwischen der Grundschicht 14.1 und der organischen Lackschicht 14.2 im dargestellten Ausführungsbeispiel eine, durch elektrophoretische Abscheidung aufgebrachte Zwischenschicht 14.3 angeordnet, welche beispielsweise als kathodische Tauchlackierungsschicht ausgeführt ist. Die als kathodische Tauchlackierungsschicht ausgeführte Zwischenschicht 14.3 weist vorzugsweise eine Schichtdicke im Bereich von 5 bis 30 μm auf. Alternativ kann die Zwischenschicht 14.3 auch als anodische Tauchlackierungsschicht ausgeführt werden.How out 3 is further apparent, is between the base layer 14.1 and the organic varnish layer 14.2 in the illustrated embodiment, an applied by electrophoretic deposition intermediate layer 14.3 arranged, which is designed for example as a cathodic dip coating layer. The executed as a cathodic dip coating layer intermediate layer 14.3 preferably has a layer thickness in the range of 5 to 30 microns. Alternatively, the intermediate layer 14.3 also be carried out as anodic dip coating layer.

In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist das erste Leichtmetallbauteil 10 aus Magnesium, vorzugsweise aus Magnesiumguss gefertigt. Das andere Bauteil 20 ist aus einem anderen Leichtmetall oder Stahl oder aus einem faserverstärkten Verbundmaterial gefertigt. Das Verschraubungselement 30 ist als Schraube 31 aus Aluminium gefertigt und umfasst einen Schraubenkopf 32, an dessen Unterseite die Auflagefläche 34 ausgebildet ist, welche auf dem Auflagebereich 16 des ersten Leichtmetallbauteils 10 aufliegt, und einen sich an den Schraubenkopf 32 anschließenden Gewindeschaft 36. Das andere Bauteil 20 umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Gewindebohrung 22, in welche der Gewindeschaft 36 der Schraube 31 eingeschraubt ist, so dass auf die Komponenten der Verschraubungsanordnung 1 eine Klemmkraft F wirkt. Das andere Bauteil 20 kann mit einer Konversionsschicht und einer durch elektrophoretische Abscheidung aufgebrachte Zwischenschicht beschichtet sein, eine organische Lackschicht mit einer Glasübergangstemperatur von mindestens 100°C ist nicht erforderlich.In the illustrated embodiments, the first light metal component 10 made of magnesium, preferably of magnesium casting. The other component 20 is made of a different light metal or steel or a fiber reinforced composite material. The screwing element 30 is as a screw 31 made of aluminum and includes a screw head 32 , on the underside of the support surface 34 is formed, which on the support area 16 of the first light metal component 10 rests, and a to the screw head 32 subsequent threaded shaft 36 , The other component 20 includes in the illustrated embodiment, a threaded hole 22 into which the threaded shaft 36 the screw 31 is screwed, so on the components of the bolting arrangement 1 a clamping force F acts. The other component 20 can be coated with a conversion layer and an electrophoretic deposited intermediate layer, an organic lacquer layer with a glass transition temperature of at least 100 ° C is not required.

Bei einem alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann das andere Bauteil 20 anstelle der Gewindebohrung 22 eine Durchgangsbohrung aufweisen, durch welche die Schraube 31 geführt ist. Die Schraube 31 wird dann am anderen Ende der Durchgangsbohrung mit einem als Mutter ausgeführten Verschraubungselement 30 verschraubt. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist auch das andere Bauteil 20 an einem Auflagebereich, an welchem die Auflagefläche des als Mutter ausgeführten Verschraubungselements 30 aufliegt, eine Beschichtung 14 auf, welche zumindest eine organische Lackschicht 14.2 mit einer Glasübergangstemperatur von mindestens 100°C, vorzugsweise von mindestens 110°C, insbesondere von 115°C bis 125°C umfasst. Zudem kann zwischen dem Schraubenkopf 32 bzw. der Mutter und der Beschichtung 14 des korrespondierenden Bauteils 10, 20 eine nicht dargestellte Unterlegscheibe angeordnet werden, welche die Auflagefläche 34 des Verschraubungselements 30 ausbildet.In an alternative embodiment, not shown, the other component 20 instead of the threaded hole 22 have a through hole through which the screw 31 is guided. The screw 31 is then at the other end of the through hole with a nut designed as a screw 30 screwed. In this embodiment also has the other component 20 on a support area, on which the bearing surface of the screw element designed as a nut 30 rests, a coating 14 on which at least one organic lacquer layer 14.2 having a glass transition temperature of at least 100 ° C, preferably at least 110 ° C, in particular from 115 ° C to 125 ° C. In addition, between the screw head 32 or the mother and the coating 14 of the corresponding component 10 . 20 a washer, not shown, which are the bearing surface 34 of the screwing element 30 formed.

Das erste Leichtmetallbauteil 10 kann beispielsweise als Versteifungsstrebe in einem Fahrzeug ausgeführt werden, welche zwei Karosseriestrukturbauteile miteinander verbindet. Das als Versteifungsstrebe ausgeführte Leichtmetallbauteil 10 wird mit Aluminiumschrauben an den als tragenden Karosserieteilen ausgeführten anderen Bauteilen 20 verschraubt und weist an den Auflagebereichen 16 der Aluminiumschrauben 31 jeweils eine erfindungsgemäße Beschichtung 14 auf, welche zumindest eine organische Lackschicht 14.2 mit einer Glasübergangstemperatur von mindestens 100°C, vorzugsweise von mindestens 110°C, insbesondere von 115°C bis 125°C umfasst. Die Ausführung des als Versteifungsstrebe ausgeführten Leichtmetallbauteils 10 als Magnesiumgussbauteil ermöglicht in vorteilhafter Weise eine optimale Anpassung der Versteifungsstrebe an während des Fahrbetriebs auftretende Biege- und/oder Torsionskräfte. So ist es insbesondere möglich, an hoch belasteten Stellen eine Vergrößerung des Querschnitts der Versteifungsstrebe bzw. von dessen Gusswänden vorzunehmen, um die entsprechend höheren Kräfte in diesem Bereich der Versteifungsstrebe aufnehmen zu können. Die Versteifungsstrebe kann einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweisen und mit einer Mehrzahl von Rippen ausgesteift werden. Die Versteifungsstrebe kann beispielsweise als Domstrebe ausgeführt werden, welche zwei als Federbeinaufnahmen ausgeführte tragende Karosserieteile miteinander verbinden kann. Zudem kann die als Domstrebe ausgeführte Versteifungsstrebe mit einem als Scheibenquerträger ausgeführten tragenden Karosserieteil verbunden werden.The first light metal component 10 For example, it may be embodied as a stiffening strut in a vehicle that interconnects two body structure components. The light metal component designed as stiffening strut 10 is used with aluminum screws on the other components designed as load-bearing body parts 20 screwed and points to the support areas 16 the aluminum screws 31 in each case a coating according to the invention 14 on which at least one organic lacquer layer 14.2 having a glass transition temperature of at least 100 ° C, preferably at least 110 ° C, in particular from 115 ° C to 125 ° C. The execution of the designed as stiffening strut light metal component 10 As a magnesium casting component advantageously allows an optimal adaptation of the stiffening strut occurring during driving bending and / or torsional forces. Thus, it is particularly possible to make an increase in the cross section of the stiffening strut or of its cast walls at high load points in order to accommodate the correspondingly higher forces in this area of the stiffening strut can. The stiffening strut may have a substantially U-shaped cross-section and be stiffened with a plurality of ribs. The stiffening strut can for example be designed as a strut brace, which can connect two designed as strut mountings supporting body parts together. In addition, the stiffening strut designed as a strut brace can be connected to a load-bearing body part designed as a disk cross member.

Durch die verbesserte Temperaturbeständigkeit des Setzverhaltens können Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verschraubungsanordnung auch im Motorraum eines Fahrzeugs eingesetzt werden.Due to the improved temperature resistance of the setting behavior, embodiments of the screwing arrangement according to the invention can also be used in the engine compartment of a vehicle.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Verschraubungsanordnungbolting
1010: erstes Leichtmetallbauteilfirst light metal component
1212: DurchgangsöffnungThrough opening
1414: Beschichtungcoating
14.114.1: Grundschichtbase layer
14.214.2: organische Lackschichtorganic lacquer coating
14.314.3: Zwischenschichtinterlayer
1616: Auflagebereichsupport area
2020: Bauteilcomponent
2222: Gewindebohrungthreaded hole
3030: VerschraubungselementThreaded element
3131: Schraubescrew
3232: Schraubenkopfscrew head
3434: Auflageflächebearing surface
3636: Gewindeschaftthreaded shaft
FF: Klemmkraftclamping force

Claims

Bolting arrangement ( 1 ) with at least one light metal component ( 10 ) and a screwing element ( 30 ), which the at least one light metal component ( 10 ) with another component ( 20 ), wherein a support surface ( 34 ) of the screwing element ( 30 ) on a support area ( 16 ) on a first light metal component ( 10 ) rests, characterized in that the screwing element ( 30 ) is made of aluminum, wherein the first light metal component ( 10 ) is made of magnesium and at least in the support area ( 16 ) a coating ( 14 ), which comprises at least one organic lacquer layer ( 14.2 ) having a glass transition temperature of at least 100 ° C.

Screwing arrangement according to claim 1, characterized in that the at least one organic lacquer layer ( 14.2 ) is designed as a powder coating with a layer thickness in the range of 1 to 250 .mu.m, in particular from 50 to 150 microns.

Screwing arrangement according to claim 2, characterized in that the powder coating is based on epoxides and / or polyesters and / or polyurethanes and / or acrylate resins and / or polyamides and / or polyethylene and / or polyvinyl chlorides.

Screwing arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that between the organic lacquer layer ( 14.2 ) and the surface of the first light metal component ( 10 ) at least one base layer ( 14.1 ) is arranged with a layer thickness in the range of 1 nm to 15 microns.

Screwing arrangement according to claim 4, characterized in that the at least one base layer ( 14.1 ) is designed as a conversion layer and / or adhesion promoter layer and / or diffusion barrier layer.

Screwing arrangement according to claim 4 or 5, characterized in that between the at least one base layer ( 14.1 ) and the organic lacquer layer ( 14.2 ) an intermediate layer ( 14.3 ), which is applied by electrophoretic deposition.

Screwing arrangement according to claim 6, characterized in that the intermediate layer ( 14.3 ) has a layer thickness in the range of 5 to 30 microns.

Screwing arrangement according to claim 6 or 7, characterized in that the intermediate layer ( 14.3 ) is designed as a cathodic dip coating layer or as anodic dip coating layer.

Screwing arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized in that the screwing element ( 30 ) as a screw ( 31 ) or nut or washer is performed.

Screwing arrangement according to one of claims 1 to 9, characterized in that the first light metal component ( 10 ) is manufactured as a magnesium casting component.

Screwing arrangement according to claim 10, characterized in that the first light metal component ( 10 ) is designed as a stiffening strut in a vehicle, which connects two body structure components together.