STEEL CONNECTING ELEMENT WITH A GALVANIC OUTER LAYER

Abstract: 1. A steel connecting element having a galvanic outer layer of metal and a non-galvanic diffusion barrier layer present on the element body under the outer layer characterized in that the diffusion barrier layer (3) comprises a mechanically carried metal layer applied by cold welding.

Description: Verbindungselement aus Stahl mit einer galvanischen Oberflächenschicht Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungselement aus Stahl mit einer galvanischen Oberflächenschicht aus Metall. Verbindungselemente der vorstehenden Art sind insbesondere Schrauben, Niete, Bolzen und dgl., wobei das Stahlmate 2 rial eine Festigkeit von 100 N/mm und mehr besitzt. Diese bekannten Verbindungselemente werden vor dem Aufbringen der galvanischen Oberflächenschicht entfettet und in einem galvanischen Bad gebeizt, um eine gute Haftung der Oberflächenschicht zu gewährleisten. Nun hat sich herausgestellt, dass beim Galvanisieren des Stahlmaterials atomarer Wasserstoff von diesem aufgenommen wird. Diese Wasserstoffaufnahme führt bei der späteren Verwendung der Verbindungselemente zu verzögerten Sprödbrüchen. Aus diesem Grund werden die bekannten Verbindungselemente nach dem Galvanisieren einem Entgasungsprozess durch Wärmebehandlung unterworfen, wodurch der atomare Wasserstoff wieder ausgeschieden wird. Hiernach erfolgt eine weitere Galvanisierung, ohne dass die bereits vorhandene galvanische Schicht zerstört oder abgetragen wird. Der Entgasungsprozess sowie das nochmalige Nachgalvanisieren verursachen erhöhte Herstellungskosten und sind zudem zeitaufwendig. Darüber hinaus bleibt die Gefahr von Sprödbrüchen bestehen, da der Entgasungsprozess nicht stets zu einer vollständigen Entgasung führt und Reste von Wasserstoff oftmals in den Verbindungselementen verbleiben. Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verbindungselement zu schaffen, bei dem Sprödbrüche aufgrund atomarer Wasserstoffaufnahme ausgeschlossen sind. Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass unterhalb der Oberflächenschicht eine nicht galvanische Diffusionssperrschicht angeordnet ist. Hierbei handelt es sich zweckmässigerweise um eine mechanisch aufgetragene Kupferschicht. Die Erfindung basiert somit auf dem Gedanken, dass die Aufnahme von atomarem Wasserstoff überhaupt verhindert wird. Somit werden erfindungsgemäss Verbindungselemente geschaffen, bei denen die Gefahr von verzögerten Sprödbrüchen praktisch beseitigt ist . Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass auf die erfindungsgemässe Kupferschicht jede beliebige galva nische Oberflächenschicht aufgebracht werden kann. So können z. B. Nickel, Chrom oder auch Messingbeschichtungen neben der üblichen Zinkbeschichtung aufgebracht werden. Diese Möglichkeit bestand in diesem Umfange bei den bekannten Verbindungselementen nicht, da bei diesen die vorhandene Zink-Oberflächenschicht hierzu nicht geeignet war. Anhand der beiliegenden Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert. In der Zeichnung ist als Verbindungselement eine Schraube 1 dargestellt, die einen! Schraubenkörper 2 aus einem Stahl mit einer Festigkeit von ca. 100 N/mm ind mehr besitzt. Auf dem Schraubenkörper 2 ist eine Diffusionssperrschicht 3 aus Kupfer mechanisch aufgetragen. Diese Kupferschicht besitzt zweckmässigerweise eine Dicke von ca. 2/um. Das mechanische Auftragen dieser Kupferschicht erfolgt durch eine Kaltaufschweissung von reinem Kupferpulver auf den Schraubenkörper Das Auftragen der erfindungsgemässen Kupferschicht erfolgt vorteilhafterweise in Glocken- oder Scheuertrommeln. Hierbei ist die Prozessfolge wie folgt. Zunächst wird die Maschine mit den :Schraubenkörpern gefüllt. Danach erfolgt ein Reinigen der Schraubenkörper unter Zuhilfenahme geringer Mengen eines schwachen Beizentfetters. Das Aufbringen der Kupferschicht erfolgt danach durch Zugabe von reinem Kupferpulver in die Maschine. Bei dem Reinigen und dem Aufbringen der Kupferschicht wird die durch die Maschine verursachte mechanische Bewegung der Teile untereinander bzw. gegenüber einem zweiten Medium, z. B. Quarz ausgenutzt, so dass mit relativ geringen Lösungszusätzen gearbeitet werden kann. So ist z. B. die Reinigung der Schraubenkörper beim erfindungsgemässen Verfahren wesentlich schneller und gründlicher als in einem galvanischen Beizbad. Das Aufbringen der Kupferschicht auf das Stahlmaterial des Schraubenkörpers erfolgt mechanisch und wird unterstützt durch die aus dem Spannungsgefälle der beiden Metalle -Stahl , Kupfer- hervorgerufene Elektrolyse in der die Schraubenkörper benetzenden Beizentfetterlösung. Durch die starke Reibung der Teile untereinander wird das zugegebene Kupferpulver durch entstehende Kaltaufschweissung aufgebracht. Nach dem Aufbrauch des zugegebenen Kupferpulvers wird durch den weiterhin aufrechterhaltenen mechanischen Prozess die Oberfläche der Teile verdichtet und geglättet. Danach erfolgt in einem üblichen galvanischen Verfahren das Aufbringen der Oberflächenschicht 4 aus Metall. Hierbei kann es sich um eine Zinkschicht handeln, wie dies bisher üblich ist, oder es können auch andere metallische galvanische Schichten aufgebracht werden, so z.B. eine Nickel- oder eine Messingschicht. Durch die erfindungsgemäss mechanisch aufgebrachte Kupferschicht als Diffusionssperre wird bei dem abschliessenden Galvanisieren verhindert, dass atomarer Wasserstoff in den Stahlkörper eindringen kann.

Claims: ANSPRÜCHE 1. Verbindungselement aus Stahl mit einer galvanischen Oberflächenschicht aus Metall, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass unterhalb der Oberflä chenschicht (4) eine nicht galvanische Diffusions sperrschicht (3) auf dem Elementkörper (1) angeordnet ist. 2. Verbindungselement 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 die Diffusionssperr schicht (3) aus einer mechanisch aufgetragenen Kupfer schicht besteht. 3. Verbindungselement 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 Kupferschicht (3) als Kaltaufschweissung aufgebracht ist. 4. Verbindungselement nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Kupferschicht (3) eine Dicke von ca 2/um besitzt.

Inventors: DICKE, ROBERT, DIPL.-ING.
Applicants: ROMMEL, ERWIN
Application year: 1983
Main classification: C25D5
IPC codes: C23C24, C23C28, C25D5, F16B33, C25D7