Challenge of joining and surface technologies for light weight constructions in automobile applications

Abstract

Zur Senkung des Fahrzeuggewichtes sollen zukünftig warmgewalzte Magnesium‐Blech‐Legierungen wie auch CFK‐Bauteile in die Karosseriestruktur integriert werden. Beide Leichtbaumaterialien sind mit verzinkten Stählen sowie mit Aluminium ohne aufwendige Korrosionsschutzmaßnahmen nicht kombinierbar. Aus elektrochemischen Untersuchungen wird bezüglich der Vorbehandlung von Magnesium eine oxidkeramische Oberflächenausbildung durch plasmachemische Oxydation als aussichtsreich eingeschätzt. Nach dem mechanischen Fügen mit Aluminium können derartige porenbehaftete Substrate mittels KTL in hoher Qualität lackiert werden, bevor der weitere Lackaufbau erfolgt. CFK‐Bauteile indessen haben – im Gegensatz zu Magnesium – elektrochemisch ein sehr edles Verhalten und verursachen starke Kontaktkorrosion an metallischen Anbauteilen, wenn die C‐Fasern durch den Bauteil‐Beschnitt frei liegen. Für das mechanische Fügen von CFK mittels Schraub‐ und Niettechnik eignen sich daher nur Verbindungselemente aus austenitischen Stählen oder aus Titan‐Legierungen (z.B. TiAl6V4). Aus Sicht der Materialverträglichkeit von CFK mit anderen Blech‐Materialien, vorzugsweise mit Aluminium, ist die Verklebung mit zusätzlicher Abdichtung entsprechender Flansche zwingend erforderlich.

Novel Adhesion Promoter for Metal–Plastic Composites

“…[1] In order to reduce the weight of construction without neglecting its strength and stability and to overcome the disadvantages of FRPs such as low formability, low hardness, and high sensibility during drilling, FRP-metal hybrid components are applied. That is why light metals like Al-or Mg-based materials are increasingly coming into focus of research as potential substitutes for steel.…”

Corrosive delamination processes of CFRP‐aluminum alloy hybrid components

“…The contact of exposed carbon fibers with metallic materials, inter alia by connection technology in form of bolts, screws or rivets, results in the presence of an aqueous solution to contact corrosion. [10][11][12][13][14] The four essential components of a wet corrosion cell are anode, cathode, electrolyte, and electrical conducting connection. The corrosion of the metal takes place at the anode.…”

“…The characteristic of the corrosion cell is the accelerated anodic metal dissolution. The contact of exposed carbon fibers with metallic materials, inter alia by connection technology in form of bolts, screws or rivets, results in the presence of an aqueous solution to contact corrosion …”