Die Erfindung betrifft ein Karosserieverbundteil, .bestehend aus einem Metallblech, einer Kunststoffschicht und einer Karosserie¬ komponente sowie ein Verfahren zur Herstellung des Karosserie¬ verbundteiles.

Das Kleben von Aluminium und anderen Metallen unter Verwendung einer dünnen Klebstoffschicht ist seit langem bekannt. Da die Klebstoffe auf den Oberflächen haften üssen _/ kommt der Vorbe¬ handlung und dem Oberflächenzustand vor der eigentlichen Ver¬ klebung eine entscheidende Bedeutung zu. Dies ist insbesondere bei Walzhalbzeugen, wie z.B. Bandmaterial, zu beachten, da hier häufig beölte bzw. verschmutzte Oberflächen vorliegen, die beim Klebeprozeß Schwierigkeiten verursachen.

Die hohe Sauerstoffäffinität des Aluminiums führt dazu, daß sich je nach den Umgebungsbedingungen eine natürliche Oxidschicht bildet, die durch die üblichen Vorbehandlungsmaßnahmen bei gro߬ flächigen Teilen nur unzureichend beseitigt werden kann. Auch frisch angeschliffenes Aluminium überzieht sich an Luft sofort mit einer Oxidschicht, die bei Raumtemperatur in wenigen Minuten eine Dicke in der Größenordnung von einigen um erreicht. Der an feuchte Luft gebildete natürliche Oxidfilm besteht aus zwei übereinanderliegenden Teilschichten: der nahezu porenfreien Grund- oder Sperrschicht aus amorphen Aluminiumoxid und einer porösen, wasserhaltigen Deckschicht mit geringen kristallinen Anteilen.

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Aufgrund dieses heterogenen Aufbaus sind die auf Aluminium oder anderen Metallwerkstoffen aufgebrachten Lackschichten nur nach sorgfältiger Vorbehandlung der Metalloberfläche ausreichend gegen Korrosionsangriff geschützt. Bei mechanischen Bean¬ spruchungen kommt es leicht zum Abplatzen der Oxid- oder Lack¬ schicht und danach zu einem Angriff des Grundmetallε.

Deshalb kann mit genügender Fertigkeit und Sicherheit vor koro- siver Unterwanderung nur auf einer vorbehandelten Oberfläche geklebt werden.

Im Karosseriebau hat es sich als sinnvoll erwiesen, daß Karos¬ serieverbundteile vor der eigentlichen Verklebung durch zu¬ sätzliche Punktschweißverbindungen fixiert werden. So ist im Aluminium-Taschenbuch 14. Auflage, Seite 595 ff das Punkt- schweißkleben erwähnt, mit dem eine Verbesserung der Korrosions¬ beständigkeit aber auch der Dauerfestigkeit von punktgeschwei߬ ten Bauteilen erreicht wird. Als Vorbehandlungsmaßnahme werden eine Ätz- oder Chromatbehandlung empfohlen (Tafel 10.28: Ein¬ stelldaten beim Punktschweißkleben) .

Andererseits sind Verfahren zur Behandlung von beim Bau von Fahrzeugen zum Einsatz kommenden Aluminiumblechen bekannt, wobei vor dem Umformprozeß eine erste Schutzschicht, insbesondere eine Silikatschicht mit sechswertigen Chromaten und auf diese eine für den Umformprozeß förderliche Zweitschicht aufgebracht wer¬ den. Nach DE-PS 40 36 586 (BMW) soll die Zweitschicht elektrisch leitfähig sein, um die nachfolgende kathodische Tauchlackierung zu ermöglichen.

Die bekannten Verfahren wiesen verschiedene Nachteile auf, da einerseits bei den reinen Klebverbindungen die erzielbaren Fe¬ stigkeiten wegen inhomogener Zustände in der Kontaktfläche unzu¬ reichend waren und andererseits bei den mechanischen Fügever¬ fahren keine ausreichend dekorativen Oberflächen erzielt werden

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konnten. Durch die zunehmende Verwendung im Automobilbau werden jedoch höhere Anforderungen an die sichtbaren Oberflächen, Bau¬ teilsteifigkeiten, aber auch an die Wandstärkenreduzierung zur Gewichtserleichterung der Karosserieteile gestellt.

Ferner wird die industrielle Umsetzung der Klebetechnologie infolge der langen Behandlüngszeiten bei der Oberflächenvorbe- reitung und während des Klebeprozesses erschwert. Die langen Behandlungszeiten werden beim Klebeprozeß unter anderem dadurch verursacht, daß die üblichen Klebematerialien für längere Zeit viskos diskus bleiben und erst nach einer gewissen Zeit gelatie- ren. Bis zum Eintritt des Gelatierens müssen die zu verbindenden Teile derart gehalten werden, daß der flüssige Klebstoff nicht aus der Klebefuge ausläuft.

Auch war ein definiertes Auftragen von reproduzierbaren Kleber¬ mengen bisher nicht möglich, da es insbesondere in den Ecken von Aluminiumbauteilen starke Schwankungen in der Auftragsmenge gab. Diese Maßnahmen mußten bisher vor Ort in der Endfertigung durch¬ geführt werden, wobei sich die Viskosität und damit das Auf¬ tragsverhalten des Klebers bei den dort einwirkenden Tempera¬ turschwankungen ständig änderte. Daher mußte auch die Klebermen¬ ge durch Einstellung der Düsengeschwindigkeit und Ausflußrate konstant gehalten werden.

Ein weiterer Nachteil bei dem bekannten Verfahren ist die lange Trockenzeit aufgrund des Abbindens der Klebstoffe und einer gegebenenfalls erforderlichen Nachpreßkraft, die beispielsweise bei EP-Klebstoffen mit und ohne Füllstoff erforderlich sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Karosseriever¬ bundteil der eingangs genannten Art mit verbesserten Haftungs- eigenschaften, Umformeigenschaften sowie einer verbesserten Elastizität in einem für die Großserie geeigneten Verfahren unter reproduzierbaren Bedingungen herzustellen.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale gelöst. Es hat sich gezeigt, daß sich durch die Verlagerung der Blechvorbehandlung des Kleberauftrages in die Beschichtungsanlage der Metallbänder ein integriertes Halb¬ zeug herstellen läßt, das durch die nachfolgend abgestimmte Verbindungstechnik zu einem qualitativ hochwertigen korrosions¬ festen Karosseriebauteil umgeformt werden kann. Bei konversions- behandelten Bändern liegt demnach eine die Haftung beeinträchti¬ gende Oxidschicht nicht vor. Es kann daher auf die bisher erfor¬ derlichen Maßnahmen verzichtet werden, die eine Vorbereitung ....teile vor Ort durch Bürsten, Schleifen, Beizen, Chromatieren oder Vorbeschichten in räumlich und zeitlichen Abständen vorsah, wodurch ungleichmäßige Qualitäten an den Oberflächen und damit in den Verbindungszonen auftraten.

Im einzeln sind die Verfahrensschritte nach der Coilcoating- Technologie unmittelbar auf das Metallblech in einem integrier¬ tem Prozeß durchzuführen, wobei durch die definierte Vorbehand¬ lung und durch den unmittelbaren Kleberauftrag ein qualitativ besseres und kostengünstigeres Ergebnis erzielt wird.

Zudem bietet sich mit der Erfindung in einer vorteilhaften Ver¬ fahrensvariante die Möglichkeit, die Verklebung gleichzeitig mit der KTL-Einbrennlackierung zu vollziehen. Hierzu wird ein Kleber eingesetzt, der mit seinem Erweichungspunkt im Bereich der KTL- Einbrenntemperatur liegt. In Verbindung mit einer Vorfixierung durch konventionelle Fügetechniken können kurze Taktzeiten bei der Herstellung eingehalten werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einzelner Beispiele näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 Querschnitt durch einen erfindungsgmäß aufgebauten Karosserieverbundkörper

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Figur 2 Schematischer Verfahrensablauf zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Karosserieverbundteiles

Figur 3 Querschnitt durch einen erfindungsgemäß aufgebauten Karosserieverbundkörper aus einem doppelt beschichte¬ ten Metallblech

Figur 4 Querschnitt durch einen Mehrfachverbund aus zwei be¬ schichteten Metallblechen

In Figur 1 ist ein Karosserieverbundteil dargestellt, bestehend aus einem Metallband 1, einer KonversionsSchicht 2, einem Schmelzkleber 3, einer Karosseriekomponente 4 und einer Lack¬ schicht 5. Das Karosserieverbundteil in Figur 1 ist nicht ma߬ stäblich angegeben, sondern stellt eine prinzipielle Anordnung des erfindungsgemäßen Aufbaus dar. Die einzelnen Schichtdicken lassen sich wie folgt festlegen:

Metallband 0,2 bis 3 mm

Konversionsschicht 0,2 bis 2 g/m ²

Schmelzkleber 5 bis 80 μ

Dicke der KarosSeriekomponente 1,2 mm

Bei der erfindungsgemäßen Konversionsschicht handelt es sich um eine chemisch erzeugte Chromatschicht, die eine besonders gün¬ stige Kapillaraktivität aufweist. Diese kann vorteilhafterweise an einer Bandlackierung unmittelbar am Anschluß an die übliche Beizbehandlung erfolgen.

Zur Verbesserung der Umformeigenschaften ist im Schmelzkleber ein Additiv mit Schmierwirkung enthalten. Somit lassen sich hohe Umformgrade von bis zu 25 % ohne Probleme mit Aluminiumbauteilen herstellen. Als bevorzugte Aluminitimlackierung wird an AlMgSi oder AlMg gedacht, da hier die erreichbaren Festigkeiten beson¬ ders günstig sind.

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Es ist grundsätzlich möglich, die Karosseriekomponente in einer Stahl-Aluminium-Mischbauweise herzustellen. Die Dicke des Me¬ tallbandes sollte vorzugsweise 0,2 bis 3 mm aufweisen. Dieses Metallband soll erfindungsgemäß im Coil-Coating-Verfahren mit einer chemischen Konversionsschicht versehen und unmittelbar danach mit einem Schmelzkleber beschichtet werden. Die Konver¬ sionsschicht kann . innerhalb der Gesamtdicke von 5 bis 10 μm gehalten werden, wobei vorteilhafterweise ein Primer zwischen Schmelzkleber und Konversionsschicht angeordnet ist.

Im Hinblick auf eine längere Zwischenlagerung der Halbzeuge ist es günstig, einen Haftlack auf Band aufzubringen. Hierdurch wird das Karosserieverbundteil auch unter rauhen Transportbedingungen nicht beschädigt.

Die Auswahl eines geeigneten Schmelzklebers kann auch unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Korrosionsschutzeigenschaften erfolgen. Dies begünstigt ebenfalls die Eignung für eine längere Zwischenlagerung oder auch für die Verwendung im Karosseriebe- reich bei besonders rauhen Einsatzbedingungen.

Nach der Bandbehandlung kann das Karosserieverbundteil nach den bekannten spanlosen und spanenden Umformverfahren verformt wer¬ den. Dies kann entweder für die beschichteten Metallbleche und Karosseriekomponenten getrennt oder gleich im Verbund geschehen.

Wenn erforderlich kann das Karosserieverbundteil vor der Ver¬ klebung durch Clinch- oder andere mechanische Fügeverfahren fixiert werden. Hierdurch erhält der Aufbau eine Vorfestigkeit, die auch im Endzustand noch von Vorteil ist.

Bei der nachfolgenden Lackierung kann es erforderlich sein, daß der Schmelzkleber elektrisch leitfähige Bestandteile enthält, damit die KTL-Tauchlackierung angewendet werden kann.

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In Figur 2 ist die Reihenfolge der erfindungsgemäßen Herstellung von sphärisch geformten Karosserieverbundteilen schematisch dargestellt. Nach einer Beizvorbehandlung in einer alkalischen, sauren Badbehandlungsanlage wird das Metallband gespült und unmittelbar am Anschluß einer chemischen Konversion unterzogen. Dies erfolgt in "No-Rinse"-Verfahren, wobei sich kapillaraktive Oberflächenbereiche auf dem Metallband ausbilden. Darin an¬ schließend kann der Kleberauftrag erfolgen, wobei dies vorzugs¬ weise in allen drei Prozessen in einem Coilcoating-Verfahren durchgeführt wird.

Nach dem Auftrag des Klebers ist das Bandhalbzeug zur Versendung an die Automobilwerke bereit. Auch längere Lagerzeiten und grobe Transportarbeiten können mit diesem Halbzeug durchgeführt wer¬ den, da die Oberfläche kratzfest und gegen chemische Einflüsse geschützt ist.

Es kann nun entweder gleich eine Verformung mit anschließender Anbindung an eine Karosseriekomponente erfolgen oder alternativ zunächst die Verbindung mit der Karosseriekomponente und dann Verformung in einem gemeinsamen Umformprozeß stattfinden. Beim Tiefziehen wirkt die Kleberoberfläche im Sinne eines Schmier¬ films und verbessert die Umformeigenschaften der Konvertierungs- schicht, beispielsweise einer Chromatschicht unter tribologi- schen Gesichtspunkten.

Der sich daran ausschließende Lackauftrag kann durch Steuerung der Leitfähigkeit in der Kleberschicht beeinflußt werden. Gleichzeitig hat dies Auswirkungen auf die Korrosionseigenschaf¬ ten, da die Tauchlackierung auch in den kritischen Punkten des Karosserieverbundteiles einwirkt.

Beim nachfolgenden Einbrennprozeß ergeben sich erfindungsgemäß erhebliche Vorteile durch die Kombination des Einbrennens mit

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der Abtrocknung und Aushärtung des Klebers. Während herkömmli¬ cherweise die Klebeschichten eine proportionale Zunahme der Steifigkeit bei ansteigenden Temperaturen zeigen, wird erfin¬ dungsgemäß ein Schmelzkleber ausgewählt, der innerhalb eines kurzen Erweichungsintervalls ab 180 °C aushärtet. Dies ermög¬ licht die kombinierte Einbrenn-Aushärtebehandlung, so daß die Verfahrenszeiten erheblich verkürzt werden.

Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch ein beidseitig beschich¬ tetes Metallblech, bei dem sowohl die Konversionsschicht als auch die Kleberschicht, wie eingangs beschrieben im Coil-coa- ting-Verfahren aufgetragen wurden. Diese Herstellungsverfahren des erfindungsgemäß aufgebauten Karosserieverbundkörpers hat den Vorteil, daß es aus vorbereiteten Halbzeugteilen vor Ort mit einem oder mehreren Karosserieanschlußteilen durchgeführt werden kann. Vor der Verbindung mit dem Karosserieanschlußteil muß dieses sorgfältig vorbehandelt werden. Es sind aber auch Lacksy¬ steme bekannt, die beim Aufsprühen auf die Metalloberfläche eine Konversionsschicht ausbilden. Die zuletzt genannte Verfahrens¬ weise ist allerdings nur für Reperaturarbeiten und für kleinere Metallflächen zugelassen.

Figur 4 zeigt eine mehrlagige Anordnung zweier Metallbleche 2,7, die erfindungsgemäß über jeweils eine Konversionsschicht 3,6 sowie zwei Kleberschichten 4,5 zu einem Karosserieverbundteil zusammengeschweißt sind. Das gesamte Verbundteil wird von einer Lackschicht 1 abgedeckt. Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, daß die Lackschicht 1 auch an den kritischen Stellen nach einer Umformung keine Ablöseerscheinungen zeigt.

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