Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS
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Projekte

Organophile strukturierte Metalloberflächen für reproduzierbare und langlebige Klebungen

Laservorbehandlung (Schematische Darstellung eines für den industriellen Einsatz angepassten Vorbehandlungs- und Beschichtungsprozesses)
© Fraunhofer IWS Dresden
Laservorbehandlung (Schematische Darstellung eines für den industriellen Einsatz angepassten Vorbehandlungs- und Beschichtungsprozesses)

Aufgabenstellung

Aluminiumwerkstoffe und andere Ventilmetalle erfordern aufgrund ihres unedlen Charakters den Aufbau korrosionsschützender und -inhibierender Oxidschichten hinreichender Dicke und Dichte. Neben den chemischen Oxidationsprozessen gilt es, für die Industrie selektive und umweltschonende Verfahren zu entwickeln. Daher wurde innerhalb des Projektes die thermische Oxidation mittels Laserstrahlung angewandt.

Lösungsansatz

Sprühauftrag des Polymers (Schematische Darstellung eines für den industriellen Einsatz angepassten Vorbehandlungs- und Beschichtungsprozesses)
© Fraunhofer IWS Dresden
Sprühauftrag des Polymers (Schematische Darstellung eines für den industriellen Einsatz angepassten Vorbehandlungs- und Beschichtungsprozesses)

Um Aluminiumoberflächen für reproduzierbare und langlebige Klebungen zu erhalten, wurden kommerziell erhältliche Aluminiumbleche mit einem Festkörperlaser bearbeitet und die sich dabei neu bildende Aluminiumoxidschicht mit Polyaminen als reaktive Polymere beschichtet. Damit wird zum einen die unkontrollierte Adsorption organischer Substanzen aus der Umgebung zurückgedrängt. Zum anderen werden an der Oberfläche primäre Aminogruppen als reaktive funktionelle Einheiten fixiert, die in der Lage sind, mit Komponenten des Klebstoffs chemische Bindungen einzugehen.

Ergebnisse

Trocknung (Schematische Darstellung eines für den industriellen Einsatz angepassten Vorbehandlungs- und Beschichtungsprozesses)
© Fraunhofer IWS
Trocknung (Schematische Darstellung eines für den industriellen Einsatz angepassten Vorbehandlungs- und Beschichtungsprozesses)

Die vorliegenden Untersuchungsergebnisse zeigten, dass die Kombination von Laserbehandlung und Polyvinylaminbeschichtung eine einfache und wirksame Vorbehandlungsmethode zur Erhöhung der Festigkeit der Klebverbindungen von Aluminiumlegierungen mit Magnesiumanteil darstellt. Das Kleben vorbehandelter Fügeteile kann durch diese Kombination der Vorbehandlungen auch zeitlich versetzt stattfinden. Eine Fügestellenvorbehandlung losgelöst vom eigentlichen Fügeprozess, z. B. beim Zulieferer, ist somit ohne Festigkeitsverlust realisierbar.