Thyssenkrupp techforum 1/2011

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26 / Optimierung von Aluminium- und Metalloberflächen mittels Clean Coil Konzept Gereinigtes Clean Coil ThyssenKrupp techforum 1 I 2011
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 / 27 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 /
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