Automobilteilen

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Salzsprühnebelprüfung insbesondere von Automobilteilen. Derartige Verfahren sind in verschiedenen Prüfvorschriften, beispielsweise der DIN EN ISO 9227, weitgehend festgelegt und können im Allgemeinen eine qualitative Aussage darüber ermöglichen, welche Teile wie stark korrodieren. Allerdings ist bei den bisher üblichen Verfahren die Korrelation zwischen einer Korrosion in der Salzsprühnebelprüfung bzw. kurz im Salzsprühtest und unter Einsatzbedingungen nur gering, weil die Korrosion ein sehr komplexer Vorgang ist.

Neben Salzsprühnebelprüfungen sind auch Schmutzwassertests bekannt, bei denen ein gesamtes Fahrzeug über längere Zeit in Nass-Trocken-Zyklen mit (auch salzhaltigem) Schmutzwasser beaufschlagt wird.

Speziell bei an Automobilen außen angebrachten Teilen können von (schräg) oben fallendes Regenwasser, von (schräg) unten durch beispielsweise die eigenen Reifen oder Reifen anderer Fahrzeuge hochgewirbeltes Spritzwasser sowie von vorn (in der Fahrtrichtung des Autos) oder hinten (durch Wirbelschleppen) auf die Bauteile aufspritzendes Mischwasser (Regenwasser und/oder Spritzwasser) zu Korrosion führen. Ferner können im Wasser bzw. Fahrtwind enthaltene Feststoffe wie Staub- und Sandkörner den Verschleiß und auch die Korrosion der Bauteile durch Abrasion beeinflussen. Die chemische Zusammensetzung dieser im Betrieb auftretenden Stoffe ist nicht oder nur in Grenzen vorhersehbar.

Daher wird eine quantitative Nachstellung der Korrosion im Einzelfall als sehr schwierig angesehen. Dennoch wird die Salzsprühnebelprüfung für die Qualitätskontrol- le von Beschichtungen in allen Bereichen der Industrie, insbesondere in der Automobil- Industrie benutzt, da sie zumindest eine qualitative Aussage über die bessere oder schlechtere Korrosionsbeständigkeit von reproduzierbar geprüften Teilen erlaubt.

Bei Fahrzeugspiegeln als einem typischen Bauteil, das der Korrosion durch Umwelteinflüsse ausgesetzt ist, kann sich die spiegelnde Fläche im Betrieb korrosionsbe- dingt teilweise ablösen. Dies ist bei einem sicherheitsrelevanten Teil ein Versagensgrund. Daher ist es für Fahrzeugspiegel besonders wichtig, die entsprechenden Vorgänge vorab nachvollziehen zu können, um verbesserte Bauteile entwickeln zu können. Auch bei anderen an Fahrzeugen angebrachten Bauteilen kann Korrosion zum Versagen führen. Hier ist auch an Bauteile auf Schiffen zu denken, die mit Meerwasser oder Gischt in Kontakt kommen. So können beispielsweise elektrische Anschlüsse korrodieren, wenn sie mit Salz- oder Schmutzwasser in Berührung kommen, was zu einem Versagen des entsprechenden elektrischen Bauteils führt. Beispielsweise kann dadurch die Funktion von Heizfolien eines Fahrzeugspiegels beeinträchtigt werden. Umgekehrt können durch Korrosion auch Ströme in Richtungen abfließen, die nicht vorgesehen sind, was zu einer Entladung der Batterie und damit unter Umständen zum Liegenbleiben des Fahrzeugs führen kann; im schlimmsten Fall könnten durch derartige Fehlströme Funken oder Lichtbogen entstehen, die zu Bränden führen. Schließlich kann es auch ohne Korrosion des Bauteils vorkommen, dass Schmutz- oder Salzwasser Fehlströme direkt von Anschlüssen ableitet, wodurch das Bauteil elektrisch versagen kann. Ein sol- ches Versagen wird in den herkömmlichen Korrosionstests jedoch nicht erfasst.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, um herkömmliche Salzsprühtests für an Fahrzeugen angebrachte Bauteile so zu modifizieren, dass die erzeugten Korrosionsbilder den im Betrieb auftretenden Bildern ähnlich werden, um eine quantitative Aussage über das Korrosionsverhalten der Bautei- le machen zu können. Dabei soll der bekannte Aufbau eines Salzsprühtests bzw. einer Salzsprühnebelprüfung nach DIN so wenig wie möglich modifiziert werden.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den Unteransprüchen. Erfindungsgemäß wird zusätzlich zu der herkömmlichen Anbringung eines Prüflings in einer Salzsprühwanne, wie beispielsweise bei einem CASS-Test („copper acce- lerated salt spray test", kupferbeschleunigter Salzsprühtest) vorgesehen, auch die elektrische Anbindung des Prüflings an eine der im Fahrzeug vorhandenen Spannung ver- gleichbare Spannung nachgestellt. Dadurch können im Gegensatz zu herkömmlichen Salzsprühtests auch elektrochemisch induzierte Korrosionsvorgänge nachgestellt sowie eventuell auftretende, beispielsweise durch ablaufendes Salzwasser als Strombrücke fließende Fehlströme erkannt und in späteren Konstruktionen vermieden werden.

Besonders Metallbeschichtungen wie beispielsweise Spiegelflächen sind im All- gemeinen elektrisch leitfähige Schichten. Werden diese Schichten nun versehentlich - beispielsweise über eine Salz- oder Waschlauge - mit Fehlströmen von stromführenden Bauteilen beaufschlagt, können die Metallschichten elektrochemisch bzw. galvanisch reagieren, was in der Regelung zu einer Verschlechterung der Bauteileigenschaften im Sinne einer Korrosion führt. Darüber hinaus können derartige Fehlströme unter Um- ständen wie oben erwähnt sogar die Funktionsfähigkeit des gesamten Fahrzeugs beeinträchtigen.

Bevorzugt werden bestimmte Teile des Bauteils elektrisch mit Masse verbunden. Im Betrieb ist in der Regel jedes am Fahrzeug befindliche Bauteil mit der Fahrzeugkarosserie als (elektrischer) Masse verbunden bzw. geerdet. Insbesondere Bauteile mit elektrischen Funktionen haben üblicherweise einen Masseanschluss. Ist ein derartiger Masseanschluss daher bereits vorhanden, können sich Kriechströme, die durch Korrosion entstehen, schneller ausbilden, weil ein beispielsweise durch Korrosion oder vorübergehend durch Salzlauge gebildeter leitender Übergang„nur" zwischen diesem Masseanschluss und dem Spannungsanschluss am Bauteil nötig ist. Wird beim erfindungs- gemäßen Aufbau nur der Spannungsanschluss des Bauteils verwendet, um an den normalerweise stromführenden Bauteilen ein Potential aufzubauen, während der Masseanschluss frei bleibt (was einem offenen Schalter im Betrieb entspricht), kann dennoch ein elektrischer Masseschluss über die Salz- oder Waschlauge im Sprühtest erfolgen; besonders bei großen Abständen zwischen Massekontakt und Spannungsan- schluss erfolgt dies jedoch seltener als bei„realen" Betriebsbedingungen. Daher wird auf diese Weise die Erzeugung eines Korrosionsbilds wie im Einsatz besser nachgebildet.

Außerdem kann im Test zyklisch Flüssigkeit auf das Bauteil gesprüht und beispielsweise durch einen aufgebrachten Luftstrom wieder abgetrocknet werden. Eine derartige Vorgehensweise simuliert reale Gegebenheiten bei Automobilzubehör oder anderen Bauteilen, die häufig im Regen oder Spritzwasser stehen und dann wieder trocken werden.

Ferner kann vorgesehen sein, das Bauteil aus unterschiedlichen Richtungen mit unterschiedlichen Flüssigkeitsvolumenströmen zu beaufschlagen. Diese Volumenströ- me können darüber hinaus auch unterschiedliche chemische Zusammensetzungen aufweisen. Bei einer Fahrt im Regen oder Schnee über gestreute/gesalzte Straßen haben das von unten aufgewirbelte Schmutzwasser und der von oben fallende Regen oder Schnee typischerweise voneinander abweichende Zusammensetzungen. Dies kann durch die Beaufschlagung nach dieser bevorzugten Ausführungsform nachgebil- det werden. Ferner kann die hohe Relativgeschwindigkeit zwischen Wasser und Bauteil beispielsweise bei Autobahnfahrten besser durch aufgespritztes statt nur abtropfendes Wasser nachgestellt werden. Auch entgegen der Fahrtrichtung stehende und somit dem Fahrtwind nicht direkt ausgesetzte Flächen können durch in Fahrtrichtung hinter ihnen entstehenden Unterdruck und Wirbelschleppen im Betrieb stark mit Wasser beauf- schlagt werden. Daher kann im Test auch bei derartigen Flächen eine gesonderte Beaufschlagung sinnvoll sein.

Um wie oben erwähnt Regen und durch Fahrtwind aufgewirbeltes Wasser möglichst präzise nachzuahmen, ist es bei am Automobil verwendeten Teilen vorteilhaft, dass das Bauteil einmal in einer ersten Richtung„von oben" (in der Einbaulage am Fahrzeug gesehen) und einmal„von vorn" bzw.„von hinten", also senkrecht zu der ersten Richtung beaufschlagt wird. Insbesondere bei Fahrzeugspiegeln zeigt die wesentliche Funktionsfläche in Fahrtrichtung des Fahrzeugs nach hinten, so dass die Beaufschlagung„von hinten" besonders relevant ist. Zudem kann natürlich auch eine Beaufschlagung (jeweils in Einbaulage)„von unten" oder„von der Seite" erfolgen. Schließlich ist es bei der elektrischen Anbindung zweckmäßig, als Spannung die Betriebsspannung des Bauteils (sofern es elektrisch betrieben wird) oder die Bordspannung des Fahrzeugs zu verwenden, für welches das Bauteil vorgesehen ist, um ein realistisches Modell zu erhalten. Zwar können auch deutlich von den Betriebsspannungen abweichende Werte verwendet werden, um beispielsweise bei höheren Spannungen eine Elektrokorrosion im Test zu beschleunigen; bei einer derartigen Vorgehensweise lassen sich jedoch weniger gut Rückschlüsse auf das Verhalten des Bauteils im Einsatz ziehen. Ganz abgesehen davon könnten die elektrischen Einrichtungen des Bauteils durch eine deutlich überhöhte Prüfspannung zerstört werden. Die vorliegende Erfindung wird aus der nachstehenden Beschreibung einer Ausführungsform in Verbindung mit den beigefügten Figuren deutlicher. Es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung eines Fahrzeugspiegels mit einer Chromablösung am Rand, wie sie durch das erfindungsgemäße Verfahren in der erfindungsgemäßen Anlage erzeugbar ist und auch im Feld vorkommt; und Fig. 2 eine Darstellung der elektrischen Stromwege des in der erfindungsgemäßen

Anlage korrodierenden Fahrzeugspiegels.

Fig. 1 zeigt eine Skizze eines Nutzfahrzeugspiegels 1 mit Haupt- und Weitwinkelspiegel, bei dem sich ein (schraffierter) Teil 2A einer metallischen Spiegelfläche 2 auf Grund einer im Betrieb bzw. im hier beschriebenen Verfahren auftretenden Korrosion vom Spiegelglas abgelöst hat. Typischerweise beginnt die durch Elektrokorrosion verursachte Ablösung der Spiegelfläche, die im vorliegenden Beispiel eine Chromfläche ist, am Spiegelrand. An elektrischen Anschlüssen weist der beispielhafte Fahrzeugspiegel hinter der Spiegelfläche eine (nicht gezeigte) elektrische Heizfolie (10 in Fig. 2) mit elektrischen Anschlüssen 10A, 10B angebracht, um ein Beschlagen der Spiegelfläche 2 zu verhindern. Ferner weist der Spiegel 1 hier nicht im Einzelnen beschriebene weitere elektrische Anschlüsse beispielsweise zur Verstellung der einzelnen Spiegelflächen des Spiegels auf.

Fig. 2 zeigt ein elektrisches Ersatzschaubild der Heizfolie 10 des Spiegels in der erfindungsgemäßenSalzsprühnebelprüfung. Bei entsprechenden Bedingungen im Salzsprühtest bzw. im realen Betrieb kann Salzwasser oder Schmutzwasser durch Montagespalte in den Fahrzeugspiegel eindringen. Dieses Eindringen kann durch die im Fahrbetrieb auftretenden Vibrationen und Kräfte, insbesondere Winddruck und Unterdruck sowie die Kapillarkräfte in den Monta- gespalten, gefördert werden. Auch beim Reinigen des Fahrzeugs (insbesondere beim Einsatz von Dampfstrahlern) kann Waschlauge in den Fahrzeugspiegel eindringen.

Das eingedrungene Wasser bzw. die Salz- oder Waschlauge kann die spiegelnde Chromschicht, genauer deren Passivierungsschicht, vorschädigen. Eine geschädigte Passivierungsschicht regeneriert sich bei Chrom nicht selbständig. Außerdem kann sich über einen Feuchtigkeits- bzw. Laugenfilm am Gehäuse eine Feuchtigkeitsbrücke bilden, die unter Spannung als Kriechstromstrecke wirken kann. Die Feuchtigkeit wirkt dann als Elektrolyt.

Wenn eine derartige Feuchtigkeitsbrücke 20 zwischen einem in der Schaltung nach Fig. 2 gezeigten mit der Batteriespannung UBATT verbundenen Anschluss des Fahrzeugspiegels, beispielsweise einem Anschluss 10A oder 10B einer Heizfolie 10, und einer (geschädigten) Chromschicht 30, die als Metallschicht den Strom leitet, und eine weitere Feuchtigkeitsbrücke von der Chromschicht 30 zur eigentlich vorgesehenen elektrischen Masse der Schaltung (erster Massepfad 40) oder zu Anschraubpunkten des Bauteils am Fahrzeug (zweiter Massepfad 50) und somit zur Fahrzeugmasse vor- handen ist, kann es trotz des geöffneten Schalters zwischen Spannung und Masse am Übergang vom Chrom 30 zum (nicht dargestellten) Elektrolyten, nämlich der Salz- oder Waschlauge, zu einer anodischen Entchromung, also einer Chromablösung bzw. einem Materialabtrag kommen. Typischerweise geschieht das zunächst am Rand der Chromschicht des Spiegels, vgl. das Schadensbild 2A in Fig. 1 . Diese anodische Entchromung führt deutlich schneller zu einem Schadensbild als die„einfache" Zersetzung der Chromschicht nur durch die Einwirkung von Streusalzlösung und/oder Waschlauge. Darüber hinaus entspricht das so erzeugte Schadensbild dem Schadensbild typischer Reklamationen aus dem Feld, woraus sich schließen lässt, dass der Schadensmechanismus im Feld auf gleiche oder zumindest sehr ähnliche Weise wirken muss. Natürlich können auch andere Fehlströme erfasst werden, beispielsweise solche, die zum Versagen von (nicht gezeigten) Verstell motoren führen.

In einem Testaufbau zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird wie in herkömmlichen CASS-, NSS-(neutral salt spray, Neutralsalzsprüh-) oder

Schmutzwassertests mindestens ein Bauteil oder Prüfling, beispielsweise ein Fahrzeugspiegel, so an einer Halterung als einer Einrichtung zur Befestigung des Bauteils angebracht wie er am Fahrzeug befestigt ist. Dann wird die Halterung mit dem Prüfling in eine Prüfkammer gestellt, wie sie grundsätzlich beispielsweise auch für CASS- oder NSS-Tests verwendet wird. Die Prüfkammer kann neben der Halterung zur Befestigung des Prüflings mehrere Düsen oder Sprinkler zum Aufbringen des Salzsprühnebels sowie Düsen zum Aufspritzen von Salz- oder Schmutzwasser aus verschiedenen Richtungen aufweisen. Insbesondere können oberhalb des Prüflings angeordnete Düsen eine Beregnung simulieren. Ferner sind Ventilatoren so vorgesehen, dass sie einen Luftstrom in der Prüfkammer erzeugen können, um den Prüfling zu trocknen und/oder einen„Fahrtwind" zu simulieren. In der Prüfkammer ist außerdem entweder direkt ein Pumpensauganschluss oder ein Ablauf für die aufgebrachte Flüssigkeit in eine Auffangwanne angeordnet. Eine in der Regel außerhalb der Prüfkammer aufgestellte Pumpe fördert die Flüssigkeit über eine Umlaufleitung aus der Auffangwanne zu den Düsen. Einige der Spritzdüsen können so angebracht werden, dass das von ihnen abgegebene Wasser über den von Ventilatoren erzeugten Luftstrom auf die Spiegelfläche beschleunigt wird. Ein Schaufenster in der Wanne - beispielsweise aus Plexiglas - ermöglicht die Beurteilung des Aufbaus im Betrieb von außen, ohne die Prüfung unnötig zu unterbrechen. Alternativ oder zusätzlich kann eine Beurteilung über in oder an der Kammer angebrachte Aufzeichnungsgeräte wie Videokameras durchgeführt werden. Erfindungsgemäß wird der Prüfling in der Salzsprühkammer elektrisch angeschlossen. Ein elektrischer Masseanschluss wird mit den zur Befestigung des Prüflings an einem Fahrzeug vorgesehenen Punkten verbunden. Zudem werden alle„herkömmlichen" elektrischen Anschlüsse des Prüflings an eine Schaltung angeschlossen, die die im Fahrzeug vorhandene Beschaltung des Prüflings simuliert. Schließlich ist eine außerhalb der Prüfkammer angeordnete programmierbare Steuerung, beispielsweise eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) mit den elektrisch ansteuerbaren Teilen, wie Pumpen, Sprinklern, Düsen, diesen jeweils zugeordneten Ventilen, den Ventilatoren sowie den Motoren für die Verstellung der Düsen und Ventilatoren elektrisch verbunden. Ferner ist die Steuerung auch mit den elektrischen Einrichtungen im Prüfling, also im Beispiel mit Spiegelverstellmotoren und den Heizfolienanschlüssen 10A und 10B, elektrisch verbunden. Die Steuerung kann über die entsprechenden Verbindungen die genannten ansteuerbaren Teile und Einrichtungen nach einem vorgegebenen Programm betreiben. Zusätzlich können noch (hier nicht gezeigte) Messgeräte zur Strom- und Spannungsmessung sowie Widerstandsmessung in die elektrischen Verbindungen geschaltet werden, um die elektrischen Veränderungen der Schaltung zu dokumentieren, beispielsweise Kriechströme zu erfassen und basierend darauf bei einem Spiegel ein (beginnendes) Ablösen der Chromschicht zu erkennen. Ein in diesem Aufbau eingesetzter und elektrisch angeschlossener Spiegel wird bei einer Salzsprühnebelprüfung in einer Prüfkammer beispielsweise wie folgt getestet:

Ein Zyklus beginnt mit einer Beregnung des Spiegels mit einem ersten Volumenstrom V1 der der Salzlösung von oben für eine festgelegte Zeit t1 , beispielsweise eine Minute. Anschließend erfolgt eine kurzzeitige (beispielsweise 15 Sekunden als Zeitfens- ter t2) Beaufschlagung von vorn und/oder hinten durch Aufspritzen eines zweiten Volumenstroms V2 von Salzlösung über Spritzdüsen. Dann wird der Spiegel über Ventilatoren für beispielsweise eine halbe Stunde getrocknet und der Zyklus beginnt erneut. Während des Zyklus können ferner regelmäßig zu bestimmten Zeitpunkten die elektrischen Vorrichtungen des Spiegels eingesetzt, beispielsweise die Spiegelflächen über die entsprechenden Motoren bewegt und/oder die Heizung eingeschaltet werden.

Die Prüfung wird entweder nach einer vorher festgelegten Anzahl von Zyklen oder bei erkennbar auftretenden Schäden beendet.

Vor, während und nach der Prüfung können beispielsweise folgende Werte erfasst und dokumentiert werden: Einbaulage des Prüflings, Stellungen verstellbarer Teile des Prüflings (wie die Stellungen der Spiegelflächen relativ zum Gehäuse von Fahrzeugspiegeln), Abstände des Prüflings bzw. seiner relevanten Einzelteile (z.B. des Glaskörpers eines Spiegels) zu den Düsen und Ventilatoren, Orte der Tropfenbildung und des Ablaufs am Prüfling, Platinenströme des Systems, Spannungen zwischen verschiedenen Punkten z.B. auf der Chromschicht und/oder an den elektrischen Anschlüssen, und Ein- und Ausgangsströme bei gegebenen Spannungen (z.B. einer fahrzeuginternen Spannung) im ein- und ausgeschalteten Zustand der elektrischen Einrichtungen.

Es hat sich gezeigt, dass die Ergebnisse des Tests zumindest für Fahrzeugspiegel besser mit den aus Feldreklamationen bekannten Schadensbildern übereinstimmen als dies bei herkömmlichen Prüfverfahren der Fall ist. Daher kann angenommen werden, dass das erfindungsgemäße Verfahren den Versagensfall im Feld deutlich besser nachbildet, als dies mit bisherigen Verfahren der Fall war. Dieses Verfahren kann daher bereits in der Entwicklung eines Spiegels dazu eingesetzt werden, quantitative Aussa- gen über die Korrosionsbeständigkeit eines an einem Fahrzeug eingesetzten Bauteils wie eines Fahrzeugspiegels zu machen und kann daher dazu beitragen, die Konstruktionsqualität von solchen Bauteilen zu steigern.

Zusammenfassend leistet die Erfindung Folgendes:

Es wird eine Vorrichtung und ein Verfahren erläutert, mit dem die Korrosion insbe- sondere von an Automobilen eingesetzten Bauteilen besser als im Stand der Technik beschrieben und nachgebildet wird. Insbesondere zeichnet sich das Verfahren dadurch aus, dass in einem im Wesentlichen bekannten Korrosionstest wie einem Salzsprühtest das Bauteil zusätzlich elektrisch mit einer (simulierten) Fahrzeugmasse und einer (simulierten) Batteriespannung verbunden wird, so dass zusätzlich zu den beim Salzsprüh- test herkömmlich auftretenden Vorgängen auch elektrochemische Korrosionsvorgänge induziert werden können. Die Vorrichtung weist entsprechend elektrische Anschlüsse auf, um die elektrische Situation im eingebauten Zustand nachbilden zu können. Dadurch können Schadensbilder erzeugt werden, die im Wesentlichen den aus Feldreklamationen bekannten Schadensbildern entsprechen. Bezugszeichen:

1 Fahrzeugspiegel

2 Spiegelfläche (Funktionsfläche)

2A Chromablösung

10 Heizfolie

10A, 10B Anschlüsse der Heizfolie

20 Feuchtigkeitsbrücke

30 (geschädigte) Chromschicht als leitende Schicht

40, 50 erster bzw. zweiter Massepfad

UBATT Batteriespannung