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WO2005021819A2 - Method for coating a metallic part - Google Patents

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Publication number
WO2005021819A2
WO2005021819A2 PCT/EP2004/009194 EP2004009194W WO2005021819A2 WO 2005021819 A2 WO2005021819 A2 WO 2005021819A2 EP 2004009194 W EP2004009194 W EP 2004009194W WO 2005021819 A2 WO2005021819 A2 WO 2005021819A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
mold release
release agent
mold
organic
component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2004/009194
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German (de)
French (fr)
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WO2005021819A3 (en
Inventor
Andreas Barth
Marita Bauer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Publication of WO2005021819A2 publication Critical patent/WO2005021819A2/en
Publication of WO2005021819A3 publication Critical patent/WO2005021819A3/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/24—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means incorporating means for heating the liquid or other fluent material, e.g. electrically
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/56—Coatings, e.g. enameled or galvanised; Releasing, lubricating or separating agents
    • B29C33/58—Applying the releasing agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/56—Coatings, e.g. enameled or galvanised; Releasing, lubricating or separating agents
    • B29C33/60—Releasing, lubricating or separating agents
    • B29C33/62—Releasing, lubricating or separating agents based on polymers or oligomers
    • B29C33/64—Silicone
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C26/00—Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00

Definitions

  • the invention relates to a method for coating a metallic component with a corrosion protection layer according to the preamble of claim 1.
  • light metal components e.g. made of aluminum or magnesium.
  • the components are usually cast, forged, extruded or extruded.
  • the metals mentioned and their alloy form a passivation layer on the surface, which protects them well against corrosion under normal climatic conditions.
  • these metals are attacked to an unacceptable degree.
  • WO 01/92600 AI describes a method in which a highly concentrated mold release agent, which comprises various organic constituents, including waxes, is sprayed onto a metallic mold, the highly concentrated burns the mold release agent into the surface of the component shown during a molding process.
  • a concentrated mold release agent which is at least 0.3% correct contains ganic mold release agents, sprayed onto a metal mold.
  • the surface of the metallic mold is at least partially covered with the mold release agent.
  • a component is formed in the molding tool. This can be done, for example, by a casting process or by an unmolding process.
  • the concentrated mold release agent is burned into a surface of the component. After the component has solidified and cooled, the burned-in mold release agent acts in part as a corrosion protection layer.
  • the process according to the invention is distinguished from the prior art in that the mold release agent is heated to a temperature between 40 ° C. and 99 ° C. before being sprayed on. Preheating the mold release agent lowers its viscosity, which means that a more even mold release agent distribution can be achieved, especially in difficult-to-access tool zones. In these difficult to access tool zones, the measure according to the invention improves the corrosion protection by the baked wax, which in turn means that the concentration of mold release agents can be reduced.
  • a corrosion-inhibiting effect can be demonstrated by a surface layer on the component.
  • the clogging of spray nozzles is reduced and the surface quality of the components is improved.
  • a spray head is used to spray the mold release agent and the mold release agent is heated to a temperature between 40 ° C. and 99 ° C. as it passes through the spray head.
  • the mold release agent is thus only heated shortly before being sprayed onto the mold, which prevents decomposition of organic constituents or the emulsifiers in the release agent. This measure also saves energy costs because a heated mold release agent does not have to be transported over longer distances.
  • the spray head can be heated by various methods.
  • Advantageous heating methods include inductive heating, electrical heating, for example by means of a heating coil, or the heating of the spray head by means of heat exchange devices.
  • Heat exchange devices can be configured, for example, by gaseous or liquid heating means.
  • the molding tool may be sprayed with preheated water, which is also heated in a temperature range between 40 ° C. and 99 ° C., after a component has been removed from the mold and before being sprayed with the mold release agent.
  • This treatment with preheated water acts as cooling of the mold, which can be locally heated up to 500 ° C after a molding process.
  • This cooling measure reduces the thermal shock of the mold.
  • the set temperature of the preheated water also prevents the surface of the mold from falling below a minimum temperature, which would be possible, for example, if the cycle was interrupted for a long time. This measure also avoids that components on contours of the form Shrink on the tool, which would result in poor demolding of the component.
  • the mold release agent usually consists of an emulsion of water or oil and organic mold release agents.
  • Conventional mold release agents contain less than 0.3% of organic mold release agents when used in production or after appropriate water dilution.
  • the corrosion-inhibiting effect of the mold release agent begins when the proportion of organic mold release agent active ingredients is greater than 0.3%.
  • the desired proportion of active ingredient in the mold release agent depends on the corrosion resistance of the alloy. For the corrosion-prone Mg alloy AS 21 HP, a minimum active ingredient content of 14% to 16% is advisable, while for the more corrosion-resistant Mg alloy AS 31 HP, an active ingredient content greater than 0.5% is sufficient.
  • the proportion of organic mold release agent substances does not exceed 25%.
  • undiluted active mold release agents that are applied to the mold can achieve the corrosion-inhibiting effect according to the invention on the component.
  • undiluted active mold release agents are difficult to distribute and spray on the mold.
  • a concentration of 0.5 to 20% of organic mold release agents is particularly advantageous. Also advantageous is a concentration between 5 and 15% of organic mold release agents.
  • the concentration of mold release agents depends on the one hand on the corrosion loads to which the material is exposed, on the other hand the material itself is decisive for that applied concentration.
  • the organic mold release agents usually include a mixture of polysiloxanes, waxes (polyethylenes, paraffins, olefins, fatty alcohols, natural waxes, etc.) and sometimes. Synthetic oils.
  • waxes polyethylenes, paraffins, olefins, fatty alcohols, natural waxes, etc.
  • Synthetic oils A particularly good effect according to the invention has been found if the mold release agents contain between 2% and 50% of waxes and / or polysiloxanes. In particular, a wax content of between 6% and 35% in the mold release agent is particularly advantageous.
  • FIG. 1 shows a schematic structure for spraying a mold with mold release agents
  • Fig. 2 is a schematic representation of a heated spray head.
  • a corresponding casting tool 7 (a tool half is shown) with a nem concentrated mold release agent 15, which consists of 90% water and 14.9% of an organic mold release agent, sprayed area-wide.
  • a spray head 2 is used, which comprises a spray nozzle 4 and is moved by a positioning device 6 (not shown in more detail), which can be designed, for example, in the form of a robot arm.
  • the spray head 2 is connected via a line 11 to a container 13 in which the mold release agent 15 is kept.
  • the mold release agent 15 is fed to the spray head 2 under pressure via the line 11.
  • the mold release agent 15 is heated in the spray head 2 and sprayed into the mold cavity 9 of the mold 7.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the spray head 2, the spray head 2 comprising heating with a heating coil 17, by means of which the mold release agent 15, which is fed through the line 11 into the spray head 2, is heated to a temperature of approximately 70 ° C. is heated.
  • the mold release agent 15 emerges through the spray nozzle 4 of the spray head 2 and, as shown in FIG. 1, is sprayed into the mold cavity 9 of the mold 7.
  • the surface of the mold cavity 9 is coated with the mold release agent 15 in a particularly uniform manner.
  • the surface of the mold cavity 9 usually already has a temperature of approximately 300 ° C.
  • the water in the mold release agent has largely evaporated and the organic mold release agent is fixed on the surface.
  • the mold cavity 9 of the mold 7 is then filled with a molten magnesium alloy, which has a temperature of 700 ° C., under pressure.
  • the mold release agent active on the surface of the mold cavity 9 is prevented from wetting the surface by the magnesium melt during filling. In this process phase there is almost no interaction between the melt and the mold release agent.
  • the magnesium melt solidifies into a component. The solidification process takes approx. 15 s.
  • the mold release agent used mainly consists of polysiloxanes, wax and synthetic oils.
  • the wax is essentially responsible for the burning into the surface of the component.
  • the wax of the mold release agent ultimately also leads to the corrosion-inhibiting effect according to the invention and to the surface protection.
  • the mold release agent used has a wax concentration of 30%.
  • the mold release agent 15 is heated in the spray head 2 by an electric heating coil. In principle, however, all heating methods are conceivable in the spray head, which ensure rapid heating of the mold release agent 15 during the passage through the spray head 2. Heat exchange processes, e.g. by a liquid heating medium or an inductive heating process by an induction coil. However, it should be pointed out that it is advantageous if the mold release agent 15 is heated directly in the spray head 2, shortly before the mold release agent 15 emerges from the spray nozzle 4. The mold release agent is thus kept at this elevated temperature for only a very short time, as a result of which possible decomposition of various active ingredients of the mold release agent active ingredient is prevented.
  • the mold release agent usually consists of water and mold release agent. In individual cases, however, it may be expedient to add other functional substances than those which have already been mentioned, for example also inorganic substances, to the mold release agent.
  • the spray head has a plurality of individual nozzles, not shown here, which can be heated separately.
  • the flow rate of the individual nozzles can be regulated individually, and the temperature of the sprayed mold release agent can be changed very quickly by specifically controlling the flow rate of the individual nozzles. This has the advantage that colder areas of the mold 7 can be sprayed with hotter mold release agent and vice versa. This can reduce thermal stresses in the mold.

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Abstract

The invention relates to a method for coating a metallic part with a corrosion prevention layer. To this end, a metallic forming tool (7) is sprayed, at least in part, with a concentrated release agent (15). The part is formed in the metallic forming tool (7). As the part hardens, the concentrated release agent is burned into the surface of the part whereby forming the corrosion prevention layer. The invention is characterized in that the release agent (15) is heated to a temperature between 40 °C and 99 °C before spraying it onto the forming tool.

Description

Verfahren zur Beschichtung eines metallischen Bauteils Process for coating a metallic component

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung eines metallischen Bauteils mit einer Korrosionsschutzschicht nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for coating a metallic component with a corrosion protection layer according to the preamble of claim 1.

Zur Realisierung von Leichtbaukonzepten mit dem Ziel der Kraftstoffeinsparung werden insbesondere im Automobilbereich zunehmend Leichtmetallbauteile, z.B. aus Aluminium oder Magnesium, eingesetzt. Die Bauteile werden in der Regel gegossen, geschmiedet, stranggepresst oder extrudiert.In order to implement lightweight construction concepts with the aim of saving fuel, light metal components, e.g. made of aluminum or magnesium. The components are usually cast, forged, extruded or extruded.

Die genannten Metalle und ihre Legierung bilden eine Passi- vierungsschicht an der Oberfläche aus, die sie unter normalen klimatischen Bedingungen gut gegen Korrosion schützt. Unter Einfluss von korrosionsfordernden Medien, wie Wasser und Salz, werden diese Metalle jedoch in nicht vertretbarem Maße korrosiv angegriffen. Zahlreiche Maßnahmen zur Beschichtung von Leichtmetallen, insbesondere von Magnesium, wurden hiergegen entwickelt.The metals mentioned and their alloy form a passivation layer on the surface, which protects them well against corrosion under normal climatic conditions. However, under the influence of corrosive media such as water and salt, these metals are attacked to an unacceptable degree. Numerous measures for coating light metals, especially magnesium, have been developed to counter this.

Die WO 01/92600 AI beschreibt ein Verfahren, bei dem ein hochkonzentriertes Formtrennmittel, das verschiedene organische Bestandteile, u.a. Wachse, umfasst, auf ein metallisches Formwerkzeug gesprüht werden, wobei sich das hochkonzentrier- te Formtrennmittel bei einem Formgebungsprozess in die Oberfläche des abgebildeten Bauteils einbrennt.WO 01/92600 AI describes a method in which a highly concentrated mold release agent, which comprises various organic constituents, including waxes, is sprayed onto a metallic mold, the highly concentrated burns the mold release agent into the surface of the component shown during a molding process.

Je nach Korrosionsbeständigkeit der verwendeten Formgebungs- metalle, Magnesium-, Aluminium- oder Zinklegierungen, sind zum Teil jedoch hohe Wachskonzentrationen erforderlich, damit die gewünschte Korrosionsbeständigkeit erzielt werden kann. Derart hohe Wachskonzentrationen im Formtrennmittel führen jedoch teilweise zu einem schnellen Verstopfen von Sprühdü- sen, durch die das Formtrennmittel auf das Formwerkzeug aufgebracht wird. Daneben erschweren hohe Wachsgehalte im Formtrennmittel ein gleichmäßiges Besprühen von Gießwerkzeugen oder Umformwerkzeugen an schwer zugänglichen Stellen. Die benötigte Menge an Formtrennmitteln wird so stark erhöht, was sich negativ auf die Kostenbilanz auswirkt.Depending on the corrosion resistance of the molding metals used, magnesium, aluminum or zinc alloys, however, high wax concentrations are sometimes required so that the desired corrosion resistance can be achieved. However, such high wax concentrations in the mold release agent sometimes lead to rapid clogging of spray nozzles, through which the mold release agent is applied to the mold. In addition, high wax contents in the mold release agent make uniform spraying of casting tools or forming tools difficult in difficult to access places. The required amount of mold release agent is increased so much, which has a negative impact on the cost balance.

Zudem kann es auf diese Art möglich sein, dass unerwünschte Wachsbelege im Werkzeug aufgetragen werden, die u.U. die Struktur des Bauteils und die Oberfläche des Bauteils negativ beeinträchtigen. Dies kann wiederum dazu führen, dass das Werkzeug häufiger als geplant ausgebaut und gereinigt werden muss, was die Produktionskosten erhöht.In addition, it may be possible in this way that unwanted wax slips are applied in the tool, which may negatively affect the structure of the component and the surface of the component. This in turn can lead to the tool having to be removed and cleaned more frequently than planned, which increases production costs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend vom ge- nannten Stand der Technik, eine gleichmäßigere Korrosionsbe- schichtung der Bauteile zu erzielen und dabei gleichzeitig den Bedarf an Formtrennmitteln pro Bauteil zu senken.The invention is based on the object, starting from the state of the art, to achieve a more uniform corrosion coating of the components and at the same time to reduce the need for mold release agents per component.

Die Lösung der Aufgabe besteht in den Merkmalen des Patentan- spruchs 1.The problem is solved in the features of patent claim 1.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Beschichtung eines metallischen Bauteils mit einer Korrosionsschicht wird ein konzentriertes Formtrennmittel, das mindestens 0,3 % or- ganische Formtrennmittelwirkstoffe enthält, auf ein metallisches Formwerkzeug gesprüht. Dabei ist die Oberfläche des metallischen Formwerkzeuges mindestens teilweise mit dem Formtrennmittel bedeckt. In dem Formwerkzeug wird ein Bauteil ge- formt. Dies kann beispielsweise durch einen Gießprozess oder durch einen Unformprozess erfolgen. Während des Formprozesses des Bauteils im Formwerkzeug wird das konzentrierte Formtrennmittel in eine Oberfläche des Bauteils eingebrannt. Das eingebrannte Formtrennmittel wirkt nach einem Verfestigen und einem Abkühlen des Bauteils teils als Korrosionsschutzschicht .In the context of the method according to the invention for coating a metallic component with a corrosion layer, a concentrated mold release agent which is at least 0.3% correct contains ganic mold release agents, sprayed onto a metal mold. The surface of the metallic mold is at least partially covered with the mold release agent. A component is formed in the molding tool. This can be done, for example, by a casting process or by an unmolding process. During the molding process of the component in the mold, the concentrated mold release agent is burned into a surface of the component. After the component has solidified and cooled, the burned-in mold release agent acts in part as a corrosion protection layer.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich gegenüber dem Stand der Technik dadurch aus, dass das Formtrennmittel vor dem Aufsprühen auf eine Temperatur zwischen 40 °C und 99 °C erhitzt wird. Durch das Vorwärmen des Formtrennmittels erniedrigt sich dessen Viskosität, wodurch eine gleichmäßigere Formtrennmittelverteilung gerade in schwer zugänglichen Werkzeugzonen erzielt werden kann. An diesen schwer zugänglichen Werkzeugzonen verbessert sich durch die erfindungsgemäße Maßnahme der Korrosionsschutz durch das eingebrannte Wachs, was wiederum dazu führt, dass die Konzentration an Formtrennmittelwirkstoffen reduziert werden kann.The process according to the invention is distinguished from the prior art in that the mold release agent is heated to a temperature between 40 ° C. and 99 ° C. before being sprayed on. Preheating the mold release agent lowers its viscosity, which means that a more even mold release agent distribution can be achieved, especially in difficult-to-access tool zones. In these difficult to access tool zones, the measure according to the invention improves the corrosion protection by the baked wax, which in turn means that the concentration of mold release agents can be reduced.

Erfindungsgemäß kann bereits bei einer Konzentration von 0,3 % Formtrennmittelwirkstoffen im Formtrennmittel eine korrosi- onshemmende Wirkung durch eine Oberflächenschicht auf dem Bauteil nachgewiesen werden. Diese deutliche Erniedrigung der Formtrennmittelkonzentration gegenüber dem Stand der Technik, die auf die definierte Beheizung des Formtrennmittels zurückzuführen ist, führt zu einer erheblichen Kostenreduktion bei der Korrosionsbeschichtung des Bauteils. Weiterhin wird das Verstopfen von Sprühdüsen reduziert und die Oberflächenbeschaffenheit der Bauteile verbessert. In einer Ausgestaltungsform der Erfindung wird zum Aufsprühen des Formtrennmittels ein Sprühkopf angewendet und das Formtrennmittel wird beim Durchlaufen des Sprühkopfes auf die Temperatur zwischen 40 °C und 99 °C erhitzt. Somit wird das Formtrennmittel erst kurz vor dem Aufsprühen auf das Formwerkzeug erhitzt, was ein Zersetzen von organischen Bestandteilen bzw. der Emulgatoren in dem Trennmittel vermeidet. E- benfalls werden durch diese Maßnahme Energiekosten einge- spart, da ein erwärmtes Formtrennmittel nicht über weitere Strecken transportiert werden muss.According to the invention, even at a concentration of 0.3% mold release agent substances in the mold release agent, a corrosion-inhibiting effect can be demonstrated by a surface layer on the component. This significant reduction in the mold release agent concentration compared to the prior art, which can be attributed to the defined heating of the mold release agent, leads to a considerable reduction in the cost of the corrosion coating of the component. Furthermore, the clogging of spray nozzles is reduced and the surface quality of the components is improved. In one embodiment of the invention, a spray head is used to spray the mold release agent and the mold release agent is heated to a temperature between 40 ° C. and 99 ° C. as it passes through the spray head. The mold release agent is thus only heated shortly before being sprayed onto the mold, which prevents decomposition of organic constituents or the emulsifiers in the release agent. This measure also saves energy costs because a heated mold release agent does not have to be transported over longer distances.

Das Beheizen des Sprühkopfes kann durch verschiedene Methoden erfolgen. Vorteilhafte Heizmethoden sind u.a. induktive Be- heizungen, elektrische Beheizungen, beispielsweise durch Heizwendel, oder das Beheizen des Sprühkopfes durch Wärmetauschvorrichtungen. Wärmetauschvorrichtungen können beispielsweise durch gasförmige oder flüssige Wärmemittel ausgestaltet sein.The spray head can be heated by various methods. Advantageous heating methods include inductive heating, electrical heating, for example by means of a heating coil, or the heating of the spray head by means of heat exchange devices. Heat exchange devices can be configured, for example, by gaseous or liquid heating means.

In bestimmten Anwendungsfällen kann es zweckmäßig sein, dass das Formwerkzeug nach dem Entformen eines Bauteils und vor dem Besprühen mit dem Formtrennmittel mit vorgewärmtem Wasser, das ebenfalls in einem Temperaturbereich zwischen 40 °C und 99 °C aufgeheizt ist, besprüht wird. Diese Behandlung mit vorgewärmtem Wasser wirkt als Kühlung des Formwerkzeuges, das nach einem Formgebungsvorgang auf bis zu 500 °C lokal aufgeheizt sein kann. Durch diese Kühlungsmaßnahme wird die Temperaturwechselbelastung des Formwerkzeuges reduziert. Durch die eingestellte Temperatur des vorgewärmten Wassers wird gleichzeitig vermieden, dass die Oberfläche des Formwerkzeuges unter eine Minimaltemperatur fällt, was beispielsweise bei längeren Zyklusunterbrechungen möglich wäre. Durch diese Maßnahme wird zudem vermieden, dass Bauteile auf Konturen des Form- Werkzeuges aufschrumpfen, was eine schlechte Entformung des Bauteils zur Folge hätte.In certain applications, it may be expedient for the molding tool to be sprayed with preheated water, which is also heated in a temperature range between 40 ° C. and 99 ° C., after a component has been removed from the mold and before being sprayed with the mold release agent. This treatment with preheated water acts as cooling of the mold, which can be locally heated up to 500 ° C after a molding process. This cooling measure reduces the thermal shock of the mold. The set temperature of the preheated water also prevents the surface of the mold from falling below a minimum temperature, which would be possible, for example, if the cycle was interrupted for a long time. This measure also avoids that components on contours of the form Shrink on the tool, which would result in poor demolding of the component.

Das Formtrennmittel besteht üblicherweise aus einer Emulsion aus Wasser bzw. Öl und organischen Formtrennmittelwirkstoffen. Herkömmliches Formtrennmittel enthält im Produktionseinsatz bzw. nach entsprechender Wasserverdünnung weniger als 0,3 % an organischen Formtrennmittelwirkstoffen. Erfindungsgemäß hat sich herausgestellt, dass die korrosionshemmende Wirkung des Formtrennmittels dann einsetzt, wenn der Anteil an organischen Formtrennmittelwirkstoffen größer als 0,3 % ist. Der anzustrebende Wirkstoffanteil im Formtrennmittel richtet sich nach der Korrosionsbeständigkeit der Legierung. Bei der korrosionsanfälligen Mg-Legierung AS 21 HP ist ein Mindestwirkstoffanteil von 14 % bis 16 % zweckmäßig, während bei der korrosionsbeständigeren Mg-Legierung AS 31 HP ein Wirkstoffanteil größer 0,5 % schon ausreichend ist. Aus Gründen der besseren Verarbeitbarkeit des Formtrennmittels ist es andererseits zweckmäßig, dass der Anteil an organischen Form- trennmittelwirkstoffen 25 % nicht übersteigt. Es ist jedoch anzumerken, dass auch reine, unverdünnte Formtrennmittelwirkstoffe, die auf das Formwerkzeug aufgetragen werden, die erfindungsgemäße korrosionshemmende Wirkung auf dem Bauteil erzielen. Unverdünnte Formtrennmittelwirkstoffe lassen sich je- doch schlecht auf dem Formwerkzeug verteilen und versprühen.The mold release agent usually consists of an emulsion of water or oil and organic mold release agents. Conventional mold release agents contain less than 0.3% of organic mold release agents when used in production or after appropriate water dilution. According to the invention, it has been found that the corrosion-inhibiting effect of the mold release agent begins when the proportion of organic mold release agent active ingredients is greater than 0.3%. The desired proportion of active ingredient in the mold release agent depends on the corrosion resistance of the alloy. For the corrosion-prone Mg alloy AS 21 HP, a minimum active ingredient content of 14% to 16% is advisable, while for the more corrosion-resistant Mg alloy AS 31 HP, an active ingredient content greater than 0.5% is sufficient. On the other hand, for reasons of better processability of the mold release agent, it is expedient that the proportion of organic mold release agent substances does not exceed 25%. However, it should be noted that even pure, undiluted active mold release agents that are applied to the mold can achieve the corrosion-inhibiting effect according to the invention on the component. However, undiluted active mold release agents are difficult to distribute and spray on the mold.

Im Weiteren hat sich herausgestellt, dass je nach AI- bzw. Mg-Legierung insbesondere eine Konzentration von 0,5 bis 20 % von organischen Formtrennmittelwirkstoffen vorteilhaft sind. Weiterhin vorteilhaft, ist eine Konzentration zwischen 5 und 15 % an organischen Formtrennmittelwirkstoffen. Die Konzentration an Formtrennmittelwirkstoffen ist einerseits von den Korrosionsbelastungen abhängig, denen das Material ausgesetzt ist, andererseits ist das Material selbst maßgebend für die angewandte Konzentration. Es wurde jedoch eine steigende Korrosionsbeständigkeit mit einer steigenden Konzentration an Formtrennmittelwirkstoff, ausgehend von einer Konzentration von 2 % bis hin zu reinem Formtrennmittelwirkstoff, festge- stellt.Furthermore, it has been found that, depending on the Al or Mg alloy, a concentration of 0.5 to 20% of organic mold release agents is particularly advantageous. Also advantageous is a concentration between 5 and 15% of organic mold release agents. The concentration of mold release agents depends on the one hand on the corrosion loads to which the material is exposed, on the other hand the material itself is decisive for that applied concentration. However, an increasing corrosion resistance with an increasing concentration of mold release agent, starting from a concentration of 2% up to pure mold release agent, was found.

Die organischen Formtrennmittelwirkstoffe umfassen in der Regel eine Mischung aus Polysiloxanen, Wachsen (Polyethylene, Parafine, Olefine, Fettalkohole, natürliches Wachse, etc.) und z.T. Synthetikölen. Eine besonders gute erfindungsgemäße Wirkung hat sich herausgestellt, wenn die Formtrennmittelwirkstoffe zwischen 2 % und 50 % an Wachsen und/oder Polysiloxanen enthalten. Insbesondere ein Wachsanteil zwischen 6 % und 35 % in dem Formtrennmittelwirkstoff ist besonders vor- teilhaft.The organic mold release agents usually include a mixture of polysiloxanes, waxes (polyethylenes, paraffins, olefins, fatty alcohols, natural waxes, etc.) and sometimes. Synthetic oils. A particularly good effect according to the invention has been found if the mold release agents contain between 2% and 50% of waxes and / or polysiloxanes. In particular, a wax content of between 6% and 35% in the mold release agent is particularly advantageous.

Alle Prozentangaben (%) sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Gewichtsprozentangaben (Gew.-%) zu verstehen, die sich jeweils auf das Gesamtgewicht der jeweiligen Mischung, vorzugsweise des Formtrennmittels, beziehen.In the context of the present invention, all percentages (%) are to be understood as percentages by weight (% by weight) which in each case relate to the total weight of the respective mixture, preferably the mold release agent.

Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der Erfindung werden in den folgenden Figuren und Beispielen näher erläutert. Dabei zeigen :Advantageous embodiments of the invention are explained in more detail in the following figures and examples. Show:

Fig. 1 einen schematischen Aufbau zur Besprühung eines Formwerkzeuges mit Formtrennmitteln,1 shows a schematic structure for spraying a mold with mold release agents,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines beheizten Sprühkopfes .Fig. 2 is a schematic representation of a heated spray head.

Beispiel 1example 1

Zur Herstellung eines Gehäuseteils für ein PKW-Nebenaggregat aus der Magnesiumlegierung AS 21 HP wird ein entsprechendes Gießwerkzeug 7 (dargestellt ist eine Werkzeughälfte) mit ei- nem konzentrierten Formtrennmittel 15, das zu 90 % aus Wasser und zu 14,9 % aus einem organischen Formtrennmittelwirkstoff besteht, flächendeckend besprüht. Zum Besprühen des Formwerkzeuges 7, insbesondere dessen Formhohlraums 9, wird ein Sprühkopf 2 eingesetzt, der eine Sprühdüse 4 umfasst und durch eine nicht näher dargestellte Positioniervorrichtung 6, die beispielsweise in Form eines Roboterarmes ausgestaltet sein kann, bewegt wird. Der Sprühkopf 2 ist über eine Leitung 11 mit einem Behälter 13 verbunden, in dem das Formtrennmit- tel 15 aufbewahrt wird. Über die Leitung 11 wird das Formtrennmittel 15 unter Druck zum Sprühkopf 2 geführt. Im Sprühkopf 2 wird das Formtrennmittel 15 erhitzt und in den Formhohlraum 9 des Formwerkzeuges 7 gesprüht.To produce a housing part for a passenger car auxiliary unit made of the magnesium alloy AS 21 HP, a corresponding casting tool 7 (a tool half is shown) with a nem concentrated mold release agent 15, which consists of 90% water and 14.9% of an organic mold release agent, sprayed area-wide. To spray the molding tool 7, in particular its mold cavity 9, a spray head 2 is used, which comprises a spray nozzle 4 and is moved by a positioning device 6 (not shown in more detail), which can be designed, for example, in the form of a robot arm. The spray head 2 is connected via a line 11 to a container 13 in which the mold release agent 15 is kept. The mold release agent 15 is fed to the spray head 2 under pressure via the line 11. The mold release agent 15 is heated in the spray head 2 and sprayed into the mold cavity 9 of the mold 7.

In Figur 2 ist eine schematische Darstellung des Sprühkopfes 2 gegeben, wobei der Sprühkopf 2 eine Beheizung mit Heizwendel 17 umfasst, durch die das Formtrennmittel 15, das durch die Leitung 11 in den Sprühkopf 2 geführt wird, auf eine Temperatur von ca. 70 °C erhitzt wird. Durch die Sprühdüse 4 des Sprühkopfs 2 tritt das Formtrennmittel 15 aus und wird, wie in Figur 1 dargestellt, in den Formhohlraum 9 des Formwerkzeuges 7 gesprüht.FIG. 2 shows a schematic representation of the spray head 2, the spray head 2 comprising heating with a heating coil 17, by means of which the mold release agent 15, which is fed through the line 11 into the spray head 2, is heated to a temperature of approximately 70 ° C. is heated. The mold release agent 15 emerges through the spray nozzle 4 of the spray head 2 and, as shown in FIG. 1, is sprayed into the mold cavity 9 of the mold 7.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Figur 1 wird die Oberfläche des Formhohlraumes 9 besonders gleichmäßig mit dem Formtrennmittel 15 beschichtet. Die Oberfläche des Formhohlraumes 9 weist üblicherweise bereits eine Temperatur von ca. 300 °C auf. Nach einer Wartezeit von ca. 15 s ist das Wasser des Formtrennmittels größtenteils verdampft und der organi- sehe Formtrennmittelwirkstoff ist auf der Oberfläche fixiert. Anschließend wird der Formhohlraum 9 des Formwerkzeuges 7 mit einer geschmolzenen Magnesiumlegierung, die eine Temperatur von 700 °C aufweist, unter Druck befüllt. Der Formtrennmittelwirkstoff, der auf der Oberfläche des Formhohlraums 9 fi- xiert ist, verhindert während der Befüllung eine Benetzung der Oberfläche durch die Magnesiumschmelze. In dieser Prozessphase findet nahezu keine Wechselwirkung zwischen der Schmelze und dem Formtrennmittel statt. Nach dem vollständigen Befüllen erstarrt die Magnesiumschmelze zu einem Bauteil. Der Erstarrungsvorgang dauert ca. 15 s. In dieser Zeit bildet sich auf der Oberfläche des Formhohlraums 9 eine Gießhaut aus, die nach dem Entformen die Oberfläche des Bauteils bildet. Während des Erstarrens lösen sich Teile des fixierten Formtrennmittelwirkstoffes und brennen sich in die Gießhaut ein. Hierbei wird die chemische Struktur des Formtrennmittels nicht nachhaltig geschädigt. Zur Verhinderung einer Zersetzung des eingebrannten Formtrennmittelwirkstoffes während einer längeren Abkühlphase wird das Bau- teil in Wasser abgeschreckt.1, the surface of the mold cavity 9 is coated with the mold release agent 15 in a particularly uniform manner. The surface of the mold cavity 9 usually already has a temperature of approximately 300 ° C. After a waiting period of approx. 15 s, the water in the mold release agent has largely evaporated and the organic mold release agent is fixed on the surface. The mold cavity 9 of the mold 7 is then filled with a molten magnesium alloy, which has a temperature of 700 ° C., under pressure. The mold release agent active on the surface of the mold cavity 9 is prevented from wetting the surface by the magnesium melt during filling. In this process phase there is almost no interaction between the melt and the mold release agent. After complete filling, the magnesium melt solidifies into a component. The solidification process takes approx. 15 s. During this time, a casting skin forms on the surface of the mold cavity 9, which forms the surface of the component after removal from the mold. During the solidification process, parts of the fixed mold release agent are loosened and burned into the cast skin. The chemical structure of the mold release agent is not permanently damaged. The component is quenched in water to prevent decomposition of the burned-in mold release agent during a longer cooling phase.

Der angewendete Formtrennmittelwirkstoff besteht im Wesentlichen aus Polysiloxanen, Wachs und Synthetikölen. Für das Einbrennen in die Oberfläche des Bauteils ist im Wesentlichen das Wachs verantwortlich. Das Wachs des Formtrennmittelwirkstoffes führt letztlich auch zu der erfindungsgemäßen korro- sionshemmenden Wirkung und des Oberflächenschutzes. Der angewendete Formtrennmittelwirkstoff weist eine Wachskonzentration von 30 % auf.The mold release agent used mainly consists of polysiloxanes, wax and synthetic oils. The wax is essentially responsible for the burning into the surface of the component. The wax of the mold release agent ultimately also leads to the corrosion-inhibiting effect according to the invention and to the surface protection. The mold release agent used has a wax concentration of 30%.

In dem oben angegebenen Beispiel wird exemplarisch auf einen Druckgießprozess eingegangen. Grundsätzlich ist es jedoch möglich, das erfindungsgemäße Verfahren auf alle Bauteilformgebungsprozesse anzuwenden, in dem ein Formtrennmittel benö- tigt wird. Hierbei seien alle herkömmlichen Gießverfahren genannt, in denen eine Dauergießform verwendet wird. Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren jedoch auch auf Schmiedeprozesse anzuwenden. Hierbei sei beispielweise auf Aluminiumschmiedeprozesse verwiesen. Die korrosionshem- mende Wirkung, die durch das erfindungsgemäße Verfahren hervorgerufen wird, kommt ebenso vorteilhaft auf Aluminiumbauteilen zum Tragen. Ferner kann das erfindungsgemäße Verfahren auch auf Zinklegierungen angewendet werden.In the example given above, an example of a die casting process is dealt with. In principle, however, it is possible to apply the method according to the invention to all component molding processes in which a mold release agent is required. All conventional casting processes in which a permanent casting mold is used are mentioned here. However, the method according to the invention is also particularly advantageously applicable to forging processes. For example, reference is made to aluminum forging processes. The corrosion-resistant effect that is caused by the method according to the invention also has an advantageous effect on aluminum components. Furthermore, the method according to the invention can also be applied to zinc alloys.

Im oben angegebenen Beispiel wird das Formtrennmittel 15 im Sprühkopf 2 durch einen elektrischen Heizwendel erhitzt. Grundsätzlich sind jedoch alle Heizverfahren im Sprühkopf denkbar, die eine rasche Aufheizung des Formtrennmittels 15 während des Durchlaufes durch den Sprühkopf 2 gewährleisten. Als alternative Verfahren seien hierbei Wärmetauschverfahren, z.B. durch ein flüssiges Heizmedium oder ein induktives Heizverfahren durch eine Induktionsspule, genannt. Es sei jedoch darauf verwiesen, dass es vorteilhaft ist, wenn die Erwärmung des Formtrennmittels 15 direkt im Sprühkopf 2, kurz vor dem Austreten des Formtrennmittels 15 aus der Sprühdüse 4, erfolgt. Somit wird das Formtrennmittel nur sehr kurze Zeit auf dieser erhöhten Temperatur gehalten, wodurch eine mögliche Zersetzung von verschiedenen Wirkstoffen des Formtrennmittel- Wirkstoffes verhindert wird.In the example given above, the mold release agent 15 is heated in the spray head 2 by an electric heating coil. In principle, however, all heating methods are conceivable in the spray head, which ensure rapid heating of the mold release agent 15 during the passage through the spray head 2. Heat exchange processes, e.g. by a liquid heating medium or an inductive heating process by an induction coil. However, it should be pointed out that it is advantageous if the mold release agent 15 is heated directly in the spray head 2, shortly before the mold release agent 15 emerges from the spray nozzle 4. The mold release agent is thus kept at this elevated temperature for only a very short time, as a result of which possible decomposition of various active ingredients of the mold release agent active ingredient is prevented.

Das Formtrennmittel besteht in der Regel aus Wasser und Formtrennmittelwirkstoff. In Einzelfällen kann es jedoch zweckmäßig sein, dass weitere funktionale Stoffe, als die die be- reits genannt wurden, beispielsweise auch anorganische Stoffe, dem Formtrennmittel beigemischt werden.The mold release agent usually consists of water and mold release agent. In individual cases, however, it may be expedient to add other functional substances than those which have already been mentioned, for example also inorganic substances, to the mold release agent.

Beispiel 2Example 2

Der Sprühkopf weist in einer anderen Ausgestaltungsform meh- rere, hier nicht dargestellt Einzeldüsen auf, die separat beheizt werden können. Die Durchflussmenge der Einzeldüsen ist einzeln regulierbar, wobei durch gezieltes Steuern der Durchflussmenge der einzelnen Düsen die Temperatur des ausgesprühten Formtrennmittels sehr schnell geändert werden kann. Dies hat den Vorteil, dass kältere Bereiche des Formwerkzeuges 7 mit heißerem Formtrennmittel besprüht werden können und umgekehrt. Hierdurch können Thermospannungen im Formwerkzeug reduziert werden. In another embodiment, the spray head has a plurality of individual nozzles, not shown here, which can be heated separately. The flow rate of the individual nozzles can be regulated individually, and the temperature of the sprayed mold release agent can be changed very quickly by specifically controlling the flow rate of the individual nozzles. This has the advantage that colder areas of the mold 7 can be sprayed with hotter mold release agent and vice versa. This can reduce thermal stresses in the mold.

Claims

DaimlerChrysler AG Dr. Mohr 06.08.2004Patentansprüche DaimlerChrysler AG Dr. Mohr August 6, 2004 Patent claims 1. Verfahren zur Beschichtung eines metallischen Bauteils mit einer Korrosionsschutzschicht, wobei • ein metallisches Formwerkzeug (7) mindestens teilweise mit konzentriertem Formtrennmittel (15) besprüht wird, • das mindestens 0,3 % an organischen Formtrennmittelwirkstoffen enthält, • das Bauteil in dem metallischen Formwerkzeug (7) geformt wird, • das konzentrierte Formtrennmittel (15) während des Formprozesses des Bauteils in eine Oberfläche des Bauteils eingebrannt wird, • wodurch zumindest bereichsweise eine korrosionshemmende Oberflächenschicht auf dem Bauteil erzeugt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, • dass das Formtrennmittel (15) vor dem Aufsprühen auf eine Temperatur zwischen 40 °C und 99 °C erhitzt wird.1. A method for coating a metallic component with a corrosion protection layer, wherein • a metallic mold (7) is at least partially sprayed with concentrated mold release agent (15), • which contains at least 0.3% of organic mold release agents, • the component in the metallic mold (7) is molded, • the concentrated mold release agent (15) is burned into a surface of the component during the molding process of the component, • whereby a corrosion-inhibiting surface layer is generated on the component at least in regions, characterized in that • the mold release agent (15) before the Spraying is heated to a temperature between 40 ° C and 99 ° C. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Sprühkopf (2) zum Aufsprühen des Formtrennmittels (15) angewendet wird und das Formtrennmittel (15) beim Durchlaufen des Sprühkopfes (2) auf eine Temperatur zwischen 40 °C und 99 °C erhitzt wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that a spray head (2) for spraying the mold release agent (15) is used and the mold release agent (15) is heated to a temperature between 40 ° C and 99 ° C when passing through the spray head (2) , 3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Beheizung des Fortrennmittels (15) im Sprühkopf (2) induktiv erfolgt.3. The method according to claim 2, so that the heating of the separating means (15) in the spray head (2) takes place inductively. 4. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Beheizung des Fortrennmittels (15) im Sprühkopf (2) durch elektrische Widerstandsbeheizung (17) erfolgt.4. The method according to claim 2, so that the separating means (15) in the spray head (2) are heated by electrical resistance heating (17). 5. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Beheizung des Fortrennmittels (15) im Sprühkopf (2) durch eine Wärmetauschvorrichtung erfolgt.5. The method according to claim 2, that the heating of the separating means (15) in the spray head (2) is carried out by a heat exchange device. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Formwerkzeug nach einer Bauteilentformung in ei- nem Formhohlraum (9) mit einem flüssigen Kühlmedium gekühlt wird, bevor ein weiteres Besprühen mit dem Formtrennmittel (15) erfolgt.6. The method according to any one of the preceding claims, that the mold is cooled with a liquid cooling medium in a mold cavity (9) after a component has been removed from the mold before further spraying with the mold release agent (15). 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Formtrennmittel (15) aus einer Emulsion aus Wasser und organischen Formtrennmittelwirkstoffen besteht.7. The method according to any one of claims 1 to 6, so that the mold release agent (15) consists of an emulsion of water and organic mold release agent active ingredients. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Formtrennmittel (15) aus einer Emulsion aus Öl und organischen Formtrennmittelwirkstoffen besteht. 8. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the mold release agent (15) consists of an emulsion of oil and organic mold release agents. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Formtrennmittel (15) zwischen 0,3 % und 25 % organische Formtrennmittelwirkstoffe enthält.9. The method according to any one of claims 1 to 8, that the mold release agent (15) contains between 0.3% and 25% organic mold release agent active ingredients. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass Formtrennmittel (15) zwischen 0,5 % und 20 % organische Formtrennmittelwirkstoffe enthält.10. The method according to any one of claims 1 to 9, that a mold release agent (15) contains between 0.5% and 20% organic mold release agent active ingredients. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass Formtrennmittel (15) zwischen 5 % und 15 % organische Formtrennmittelwirkstoffe enthält.11. The method according to any one of claims 1 to 10, that a mold release agent (15) contains between 5% and 15% organic mold release agent active ingredients. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass Formtrennmittel (15) zwischen 0,3 % und 14,9 % organische Formtrennmittelwirkstoffe enthält.12. The method according to any one of claims 1 to 10, that the mold release agent (15) contains between 0.3% and 14.9% organic mold release agent active ingredients. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die organischen Formtrennmittelwirkstoffe Polysilo- xane, Wachse und/oder Synthetiköle umfassen.13. The method according to any one of claims 8 to 11, that the organic mold release agents comprise polysiloxanes, waxes and / or synthetic oils. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dass die organischen Formtrennmittelwirkstoffe zwischen 2 % und 50 % Wachse enthalten.14. The method according to any one of claims 8 to 12, that the organic mold release agents contain between 2% and 50% waxes. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die organischen Formtrennmittelwirkstoffe zwischen 6 % und 35 % Wachse enthalten. 15. The method according to any one of claims 8 to 13, so that the organic mold release agents contain between 6% and 35% waxes.
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