ThyssenKrupp techforum 1/2011 (PDF, 13,8 MB)

Optimierung von Aluminium-
und Metalloberflächen
mittels Clean Coil Konzept
ralf ScHmiD Geschäftsbereichsleiter ThyssenKrupp Metallcenter ThyssenKrupp metalServ gmbH Wörth
Dipl.-WirT.-ing. (fH) STEfan cHriST Leiter Strategischer Vertrieb ThyssenKrupp Metallcenter ThyssenKrupp metalServ gmbH Wörth
Dipl.-WirT.-ing. (fH) BaSTian BrunoW Key Account Manager ThyssenKrupp Metallcenter ThyssenKrupp metalServ gmbH Wörth
Beim Produktionsprozess von Walzprodukten werden
bedingt durch die verschiedenen Walzschritte, das Glühen
und weitere Fertigungsprozesse die Metalloberflächen mit
Schmutzpartikeln, Metallspänen sowie diversen Walzölen
verunreinigt. Diese Verunreinigungen lagern sich in den Poren
und Zwischenräumen der Metalloberfläche ab und können
bei weiteren Bearbeitungsschritten, wie zum Beispiel Kleben,
Stanzen, Schweißen/Löten und Umformen, zu Qualitäts-
problemen führen. Der vom ThyssenKrupp Metallcenter
entwickelte Clean Coil Prozess befreit das Material mit Hilfe
von speziellen Reinigungsbürsten und einer Reinigungsemulsion
schonend und kratzerfrei von Schmutz und Abrieb.
Anschließend kann ein ’Finish’ als dosierte Beölung oder
als trockenes Material erfolgen.
Poren
Bild 1 / Aufbau Aluminiumoberfläche im Querschnitt
ThyssenKrupp techforum 1 I 2011
Mischoxid
Deckschicht
Sperrschicht
Unregelmäßigkeiten
im Aluminium
Aluminium
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Ausgangssituation
Die technischen Lieferbedingungen bezogen auf die Mate-
rialoberfläche von Aluminium sind nicht eindeutig
definiert. Von Seiten des Kunden wird eine saubere und
glatte Aluminiumoberfläche gefordert, welches einen
subjektiven Anspruch darstellt. Jedoch werden während
des Produktionsprozesses von Walzprodukten die Metall-
oberflächen mit Schmutzpartikeln, Metallspänen und
diversen Walzölen verunreinigt. Die Anforderungen und
Ausführungen verhalten sich konträr zueinander und
können die nachgelagerte Produktionskette negativ be-
einflussen. Der subjektiv wahrgenommene Oberflächen-
zustand unterscheidet sich hier faktisch von der objektiven
Oberflächenbeschaffenheit. Die analysierbare Ober-
fläche nach dem Walz- und Schneidprozess besteht beim
Werkstoff Aluminium aus einer Ansammlung von Walzölen,
Mischoxiden, Grafiten und Metallspänen, die in einer unter-
schiedlich starken Ausprägung vorkommen, sich vermischen
und in verschiedenen Schichten aufbauen.
Die Metalloberfläche nach dem Walzprozess, das so
genannte ’Mill Finish’, wird durch den Umformungsprozess
aufgeraut und bietet somit einen guten Haftgrund für
die beschriebenen Verunreinigungen. Ein typischer Rauheitswert
liegt bei der ’Mill Finish’ Oberfläche im Bereich
von R a ≈ 0,3 µm mit einer Gesamthöhe der Profiltiefe von
R t ≈ 2,0 µm. Die Rauheitswerte sind durch die Textur der
Walzen bedingt und können je nach Walzenschliff variieren.
Basierend auf dem Walzprozess und der Walzentextur verläuft
die Oberflächenstruktur parallel zur Walzrichtung. Die
oben angegebenen Rauheitswerte beziehen sich auf eine
senkrechte Messung zur Walzrichtung. Bei einer parallelen
Messung zur Walzrichtung liegt der arithmetische, gemittelte
Rauheitswert von R a ≤ 0,15 µm niedriger.
Die Aluminiumoberfläche selbst begünstigt die Haftgrundlage
zusätzlich. Diese setzt sich aus einer 1-2 nm
dicken Sperrschicht (Al 2O 3) zwischen dem Basismaterial
und der 5 -10 nm dicken Deckschicht (Al(OH) 3 + Al 2O 3)
zusammen. Beim Aluminium ist die Sperrschicht konstant
und fast porenfrei geschlossen. Diese bietet einen
Schutz vor Korrosion sowie gegen diverse Chemikalien.
Hingegen ist die Deckschicht, die sich bei der so genannten
Selbstpassivierung im sofortigen Kontakt mit Sauerstoff
bildet, porös und weist kleine Unregelmäßigkeiten sowie
Mikroporen auf. In dieser Oberflächenstruktur / Bild 1 /