Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bauteil sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils.

Bauteile der in Rede stehenden Art weisen zum Befestigen an anderen Bauteilen oder Komponenten Befestigungsflächen auf, wie beispielsweise Verschraubungsflächen. Dabei ist zum Beispiel sicherzustellen, dass ein bestimmtes Reibtorsionsmoment übertragen werden kann. Die DE 10 2008 017 029 A1 schlägt in diesem Zusammenhang eine reibungserhöhende Schicht auf einem Bauteil, erhältlich durch Aufschleudern von Hartstoff parti kein, auf eine als Verbindungsfläche des Bauteils dienende Oberfläche, derart vor, dass die Hartstoffpartikel in die Verbindungsfläche des Bauteils eingebracht sind, aber aus dieser hervorstehen, wobei entweder die gesamte oder nur Teile der Oberfläche der Hartstoffpartikel mit dem Material des Bauteils einen stofflichen Kontakt bilden und die Verbindungsfläche des Bauteils unvollständig, insbesondere < 30 %, mit Hartstoffpartikeln bedeckt ist. Das Aufschleudern der Hartstoffpartikel erfolgt insbesondere über ein thermisches Spritzverfahren. Es hat sich gezeigt, dass insbesondere bei Verwendung thermischer Spritzverfahren zum Erzeugen derartiger Schichten oder Beschichtungen noch viel Verbesserungspotential besteht.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bauteil sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils anzugeben, wobei insbesondere mittels thermischer Spritzverfahren hergestellte Schichten, wie insbesondere reibungserhöhende Haftschichten, weiter optimiert werden sollen.

Diese Aufgabe wird durch ein Bauteil gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und den beigefügten Figuren.

Erfindungsgemäß umfasst ein Bauteil einen Befestigungsbereich mit einer Befestigungsfläche, welche eine Beschichtung aufweist, wobei die Beschichtung durch ein thermisches Spritzverfahren erzeugt oder gebildet ist, und wobei die Beschichtung entlang einer ersten Richtung eine Welligkeit aufweist. Es hat sich überraschend herausgestellt, dass eine Beschichtung, welche eine gewellte, also eine nicht glatte, Oberfläche aufweist, sehr gut geeignet ist, beispielsweise höhere Torsionsmomente zu übertragen als eine ebene oder glatte Oberfläche (mit der gleichen Rauheit). Bei der vorgenannten Befestigungsfläche handelt es sich gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beispielsweise um eine Verschraubungsfläche, zweckmäßigerweise um eine ebene oder plane Fläche. Zweckmäßigerweise ist allerdings die Beschichtung bzw. deren Oberfläche, welche darauf erzeugt ist, nicht eben ausgebildet, sondern weist die Welligkeit auf.

Bauteile der in Rede stehenden Art sind beispielsweise Bauteile aus metallischen Werkstoffen, wie beispielsweise Leichtmetallwerkstoffen, wie Aluminium oder auch Stahl. Gemäß einer Ausführungsform ist das Bauteil beispielsweise ein Bauteil, welches im Kraftfahrzeugbereich eingesetzt wird, beispielsweise eine Fahrwerks- oder Karosseriekomponente, ein Strukturbauteil, ein Bauteil des Antriebsstrangs, wie ein Getriebelager etc. Bevorzugte Kraftfahrzeuge sind insbesondere Personenkraftwagen, Nutzfahrzeuge oder aber auch Krafträder, insbesondere also Landfahrzeuge.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Welligkeit durch eine, insbesondere wiederkehrende, Abfolge von Wellentälern und Wellenbergen gebildet. Der Ausdruck „Welligkeit“ ist dabei nicht zwingend dahingehend zu verstehen, dass entlang der ersten Richtung ein geschwungenes Profil gebildet ist. Die Welligkeit kann beispielsweise auch „gestuft“ ausgebildet sein. Entscheidend ist aber, dass sich eine Abfolge aus Vertiefungen und Erhöhungen ergibt. Insbesondere kann damit beispielsweise sichergestellt werden, dass die Flächenpressung bereichsweise erhöht wird, wodurch eine Beschichtung, insbesondere eine Haftschicht, erzeugt werden kann, welche beispielsweise geeignet ist, hohe und höchste Torsionsmomente zu übertragen.

Gemäß einer Ausführungsform ist oder wird die beim Beschichten erzeugte Geometrie mechanisch nachgearbeitet. Damit ist es beispielsweise möglich, die Wellenberge als „Plateaus“ auszubilden. Dies kann vorteilhaft sein, wenn die Maßtoleranzen (insbesondere in Bezug auf die Dicke der Beschichtung) sehr eng sind und/oder die tatsächliche Kontakt- oder Befestigungsfläche eine exakt festgelegte Größe haben soll.

Gemäß einer Ausführungsform ist ein Abstand zweier angrenzender Wellenberge etwa 2 bis 8 mm groß. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Abstand etwa 4 bis 6 mm. Als Bezugspunkte dienen dabei die Mittelpunkte zwei nebeneinander liegender „Wellen“. Gemäß einer Ausführungsform weist die Beschichtung mehrere parallel zueinander orientierte Bahnen auf, welche entlang einer zweiten Richtung orientiert sind, wobei diese senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur ersten Richtung steht.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das thermische Spritzverfahren insbesondere ein Kaltgasspritzverfahren. Oftmals weisen die beim thermischen Spritzen erzeugten Bahnen typischerweise im Querschnitt etwa annähernd eine Kreissegmentform auf. Die Spitze dieser Kreissegmente formt beispielsweise einen Wellenberg. Werden nun mehrere Bahnen in einem Abstand nebeneinander erzeugt, ergibt sich entsprechend eine Abfolge von Wellenbergen und Wellentälern.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beträgt eine Dicke der Beschichtung etwa 0,1 bis 0,3 mm. Insbesondere ist sozusagen ein Wellenberg gemäß einer bevorzugten Ausführungsform insbesondere 1 bis 3 mm hoch. Entsprechend beträgt eine „Höhe“ oder Dicke der Wellentäler gemäß bevorzugter Ausführungsformen etwa 0,15 bis 0,25 mm.

Es ist durchaus denkbar, dass abhängig von der gewählten Düse beim thermischen Spritzen Bahnen erzeugt werden können, welche eine abweichende Geometrie aufweisen. Auch hier ist allerdings entscheidend, dass entlang der ersten Richtung eine Oberfläche erzeugt wird, welche nicht glatt oder zumindest nicht vollständig glatt ist, sondern eine Welligkeit aufweist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die gemittelte Rautiefe R _z der Oberfläche der Beschichtung entlang der zweiten Richtung etwa 50 bis 350 pm. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Rauheit 75 bis 200 pm, insbesondere bevorzugt 90 bis 130 pm.

Wichtig ist in diesem Zusammenhang auch die Partikelgröße des beim thermischen Spritzen, insbesondere beim Kaltgasspritzen verwendeten Pulvers, welches vorliegend bevorzugt zwischen 10 pm und 60 pm beträgt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform liegen die Umkehrpunkte der Bahnen nicht auf der Befestigungsfläche. Die Befestigungsfläche weist entsprechend bevorzugt nur parallel zueinander orientierte Bahnen auf, welche sich entlang der zweiten Richtung erstrecken. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Beschichtungsmaterial einen Stahlwerkstoff, insbesondere einen Edelstahl, besonderes bevorzugt einen aus- tenitischen Edelstahl wie 316L. 316L (auch als Legierung 1.4404 bekannt) ist ein austenitischer, rostfreier Stahl, der aufgrund seines hohen Chrom- und Molybdängehalts in Verbindung mit einem niedrigen Kohlenstoffgehalt eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit aufweist.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Beschichtungsmaterial ein Material o- der einen Werkstoff, welcher eine höhere elektrische Leitfähigkeit aufweist als Stahl. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Beschichtungsmaterial beispielsweise Kupfer. Entsprechend kann mit Vorteil eine Haftschicht erzeugt werden, welche zusätzlich durch eine gute bis sehr gute elektrische Leitfähigkeit aufweist. Somit können auch Bauteile, welche beispielsweise als Stromverbinder oder dergleichen zum Einsatz kommen, wie Zellverbinder, Kabelschienen etc. entsprechend beschichtet werden.

Weiter richtet sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mit einer Beschichtung, umfassend die Schritte:

Bereitstellen eines Bauteils;

Bereichsweises Beschichten des Bauteils mit einem thermischen Spritzverfahren derart, dass eine Beschichtung erzeugt wird, welche entlang einer ersten Richtung eine Welligkeit aufweist.

Erzeugt wird diese Welligkeit beispielsweise durch das Aufspritzen mehrerer parallel zueinander orientierter Bahnen. Wie bereits erwähnt, ist das thermische Spritzverfahren bevorzugt ein Kaltgasspritzverfahren. Die im Zusammenhang mit dem Bauteil erwähnten Vorteile und Merkmale gelten analog und entsprechend auch für das Verfahren, wie auch umgekehrt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird beim Kaltgasspritzen ein Gasdruck zwischen 40 und 60 bar und eine Gastemperatur zwischen 900 und 1200 °C verwendet. Besonders mit einem Druck zwischen 45 und 50 bar, insbesondere 47 bar, und einer Gastemperatur zwischen 1000 und 1100 °C, insbesondere 1050 °C, konnten beste Ergebnisse erzielt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt: Verwenden eines Pulvers mit einer Partikelgröße zwischen 10 pm und 60 pm, insbesondere bevorzugt zwischen 20 pm und 53 pm. Wie bereits erwähnt, kommen als Materialien bevorzugt Stahlwerkstoffe, wie insbesondere der vorgenannte Edelstahlwerkstoff, zum Einsatz. Diesem Grundmaterial kann beispielsweise noch ein Material beigemischt werden, um die elektrische Leitfähigkeit der Beschichtung zu beeinflussen, insbesondere zu erhöhen, wie beispielsweise Kupfer. Durch den Einsatz von elektrisch leitendem Pulver (z. B. Kupfer) kann eine elektrisch leitende Schraubverbindung inklusive Reibwerterhöhung erzielt werden.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform eines Bauteils mit Bezug auf die beigefügten Figuren.

Es zeigen:

Fig. 1 : eine schematische Teilansicht einer Befestigungsfläche eines Bauteils;

Fig. 2: eine Schnittansicht, wie in der Fig. 1 skizziert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Teilansicht eines Bauteils, umfassend mehrere Befestigungsflächen 10, an welchen Beschichtungen 11 ausgebildet sind. Die Befestigungsflächen 10 sind vorliegend als Flächen ausgebildet, welche jeweils zum Verschrauben des Bauteils vorgesehene Langlöcher aufweisen. Die Befestigungsflächen 10 können entsprechend auch als Verschraubungsflächen bezeichnet werden. Bei dem zugrundeliegenden Bauteil handelt es sich beispielsweise um ein Gussbauteil, beispielsweise aus einem Aluminiumwerkstoff. Mit dem Bezugszeichen 20 sind mehrere Bahnen angedeutet, entlang derer beispielsweise mittels eines thermischen Beschichtungsverfahrens, wie Kaltgasspritzen, eine Beschichtung aufgebracht wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird hierzu beispielsweise ein Roboter verwendet. Zu erkennen ist, dass die Umkehrpunkte der Bahnen 20 jeweils außerhalb der Befestigungsflächen 10 liegen. Auf den Befestigungsflächen 10 ergeben sich damit parallel zueinander orientierte Bahnen 20, welche sich entlang einer zweiten Richtung erstrecken. Entlang einer ersten Richtung 1 ergibt sich durch diesen Beschichtungsauftrag ein Wellenprofil, wie es in der Fig. 1 skizziert ist, vgl. diesbezüglich auch den in der Fig. 1 angedeuteten Schnitt.

Fig. 2 zeigt den in der Fig. 1 angedeuteten Schnitt, wobei insbesondere das Wellenprofil der Beschichtung 11 zu erkennen ist. Entlang der ersten Richtung 1 ergibt sich eine Abfolge von Wellenbergen 12 und Wellentälern 14. Eine Höhe der Beschichtung 11, insbesondere also eine Höhe der Wellenberge 12, liegt beispielsweise bei etwa 0,1 bis 0,3 mm. Ein bevorzugter Abstand a zwischen zwei nebeneinander liegenden Wellenbergen 12 beträgt beispielsweise 2 bis 8 mm. Das Bezugszeichen 40 bezeichnet ein Beschichtungswerkzeug, wie eine Düse, mittels welcher die Beschichtung 11 aufgebracht wird.

Bezugszeichenliste

1 erste Richtung

2 zweite Richtung 10 Befestigungsfläche

11 Beschichtung

12 Wellenberg

14 Wellental

20 Bahn 40 Beschichtungswerkzeug, Düse a Abstand d Dicke, Höhe