Guardian Seal Oberfläche

Aufbau der Beschichtung. Bild: Eaton

Die Anforderungen an die Mobilhydraulik steigen: Hydraulikpumpen werden leistungsfähiger, hydraulische Anlagen arbeiten mit höheren Drücken. Gleichzeitig müssen Hydraulikanlagen gerade beim Einsatz in mobilen Maschinen Vibrationen und Druckschläge verkraften. Die Komponenten-Hersteller bieten dazu entsprechende Bauteile – in der Verbindungstechnik setzen sie zum Beispiel hochfeste Stähle und Speziallegierungen ein.

Bewusstsein für Korrosionsschutz wächst

Rohrverschraubung mit Guardian Seal Oberflaeche

Komponente im Neuzustand. Bild: Eaton

Allerdings sind die Bauteile nicht nur mechanischem „Stress“ ausgesetzt: Da die Verbindungstechnik häufig offen liegt und Wind und Wetter trotzen muss, spielt der Korrosionsschutz eine entscheidende Rolle. Durch die Chrom-VI-Diskussion ist das Bewusstsein für dieses Thema gestiegen: Die Anwender erwarten künftig höheren Korrosionsschutz für Standard-Bauteile.

Rohrverschraubung GS 360

Rohrverschraubung nach 360 Stunden im Test. Bild: Eaton

Um dies zu gewährleisten, haben sich nach dem Verbot von Chrom-VI in der EU-Altautoverordnung zwei alternative Beschichtungssysteme entwickelt: Auf der einen Seite die Zink-Nickel-Beschichtung, auf der anderen Seite der zink-basierende Oberflächenschutz.

Auf Schwermetalle verzichten

Die Zink-Nickel-Beschichtung erfüllt die Kriterien des VDMA-Einheitsblattes 24576, wobei Zink-Nickel in die höchste Korrosionsschutz-Klasse K5 eingestuft wird. Eaton sieht den Einsatz von Nickel in der Oberflächenbeschichtung jedoch kritisch: der Abrieb von Zink-Nickel-Beschichtungen, welcher im Montageprozess der Rohrverbindungen entsteht, ist gesundheitlich bedenklich.

Allergische Reaktionen, zum Beispiel Kontaktallergien, können die Folge sein. Außerdem ist die Abwasserbehandlung bei diesen Beschichtungen aufwändiger. Das Unternehmen ist der Ansicht, dass knapper werdende Rohstoffe, steigende Preise und ein steigendes Umweltbewusstsein nach anderen Systemen verlangen.

Rohrverschraubung GS 720

Verschraubung nach 720 Stunden im Salzsprühnebeltest. Bild: Eaton

Der Hersteller wollte ein zinkbasiertes System mit herausragenden Korrosionsschutzeigenschaften entwickeln, das ohne Schwermetalle auskommt. „Die Zukunft gehört den umweltfreundlichen Beschichtungssystemen“, begründet Athina Samiotou, leitende Ingenieurin der Guardian Seal Entwicklung.

Zinkbasierende Korrosionsschutz-Systeme bieten aus Gesundheits- und Umweltaspekten Vorteile, denn sie enthalten keinen Nickel. Doch wenn man statt Chrom-VI in der Passivierungsschicht Chrom-III verwendet, ist die Korrosionsschutz-Wirkung deutlich geringer als bei Zink-Nickel-Systemen.

Mit der Entwicklung des galvanischen Beschichtungssystems Guardian Seal konnte Eaton diesen Nachteil eliminieren: Es bietet nicht nur unter dem Aspekt des Gesundheitsschutzes und der Umweltverträglichkeit Vorteile, sondern auch eine dokumentierte Korrosionsbeständigkeit von mindestens 360 Stunden gegen Weißrost und von 720 Stunden gegen Rotrost gemäß des VDMA Einheitspapiers 24576, ebenfalls in der höchsten Klasse K5.

Korrosionsschutz und Montage

Das galvanische Beschichtungssystem basiert auf Zink und verzichtet auf Nickel und Chrom-VI. Es wird in einem vierstufigen Verfahren aufgebracht: Zunächst wird der Grundwerkstoff des Bauteils galvanisch verzinkt. Diese Zink-Beschichtung wird dann in einem speziellen Verfahren passiviert, wobei sich eine offenporige Struktur ausbildet. In diese Struktur werden im dritten Schritt organische Mikropartikel eingelagert.

Abschließend wird das beschichtete Bauteil in einem speziellen Trocknungsprozess ausgehärtet. Dabei vernetzen sich die Mikropartikel, wobei die oberste Schicht polymerisiert. Das Ergebnis ist ein dauerhafter, hoch korrosionsbeständiger Schichtaufbau, dessen silber-glänzende Oberfläche auch hohen optischen Anforderungen gerecht wird.

Zudem ist die Struktur der Beschichtung und Oberfläche homogen. Die Reibbeiwerte sind dadurch ähnlich niedrig wie bei Chrom-III-beschichteten Komponenten. Vor allem ist die Toleranz bei den Reibbeiwerten gering. Für den Anwender bedeutet dies eine hohe Prozesssicherheit in der Montage, da er reproduzierbare Drehmomente erzielt. Bei den zunehmenden Drücken in der Mobilhydraulik ist dieses Montageverhalten unerlässlich.

Anwender überprüfen Beschichtung

Der Hersteller hat sein gesamtes Programm an Verschraubungen auf diese Beschichtung umgestellt. Die Akzeptanz bei den Anwendern ist gut – nicht zuletzt auf Grund von unabhängigen Tests, die einige von ihnen mit Bauteilen durchgeführt haben.

Für die Entwicklung der Technik nutzten die Ingenieure der Produkt-Linie sowohl interne wie auch externe Fachkompetenz in den Bereichen der Chemie- und Galvanotechnik. Von der Grundlagenforschung bis zur Serienreife wurden umfangreiche Beschichtungstests in einer Versuchsgalvanik durchgeführt, welche in ihrer Anlagentechnik einer leistungsstarken Galvanik zur Serienbeschichtung entspricht. Diese dient auch in Zukunft zur Weiterentwicklung der Oberflächenbeschichtung. Ferner konnten die Ingenieure auf die internen Ressourcen des Innovation Centers in Michigan (USA) zurückgreifen.

Die Umweltfreundlichkeit der Korrosionsschutzsysteme zu erhöhen, ist sicherlich der wesentliche Trend in der Mobilhydraulik. Außerdem ist erkennbar, dass die Hersteller die Korrosionsschutzsysteme, die in der Verbindungstechnik eingeführt wurden, auch bei weiteren Komponenten der Hydraulik einsetzen. So untersucht Eaton zurzeit, inwiefern sich Rohre mit dem Guardian-Seal-Verfahren vor Korrosion schützen lassen. Anwender hätten so die Möglichkeit, ein durchgängiges System für die gesamte Hydraulik-Anlage zu verwenden. do

Autor: Micheal Weidenbrück, Walterscheid – Eaton