Wie schafft man Korrosionsbeständigkeit bei Hydraulikkomponenten?

Hydrauliksysteme werden immer komplexer, die Arbeitsdrücke werden höher und die Anzahl der anzusteuernden Aktoren nimmt zu. Infolgedessen sehen wir im Hydraulikbereich eine stetige Zunahme von Verteilern und – modularen oder nicht modularen – Ventilblöcken mit integrierten Funktionen.

Auch unter immer extremeren Bedingungen werden diese Verteiler und Ventilblöcke eingesetzt. Dazu gehören der Agrarsektor (Dünger und Düngemittel, Herbizide, Pestizide), der mobile Sektor (Salz für vereiste Straßen), Offshore (Salz), Öl und Gas (Salz/hohe Umgebungstemperaturen) und die Industrie (Reinigungsmittel, hohe Umgebungstemperaturen).

Der Schutz der Krümmer durch eine Beschichtung (Nasslack, oft ein Mehrschichtsystem) ist eine mögliche Option, ist jedoch ausnahmslos zu teuer, bietet in der Praxis keinen ausreichenden Schutz und bei der Demontage (Wartung/Revision) kann es zu Problemen bei der Demontage kommen Montieren Sie das Hydrauliksystem ohne Verunreinigungen (z. B. Farbpartikel). Eine hohe Korrosionsbeständigkeit des Ventilblocks ist häufig eine Anforderung im Hinblick auf die Betriebssicherheit des hydraulischen Systems und eine Lösung zur Vermeidung von Verunreinigungen während der oben genannten Demontage und Montage ist häufig erwünscht.

Der Galvanikspezialist Galvano Hengelo BV begann vor 10 Jahren mit der Behandlung von Hydraulikverteilern und -komponenten und hat sich seitdem auf diesem Gebiet zu einem umfassenden Expertenteam entwickelt. Heutzutage werden Verteilerblöcke, Ventilblöcke, Einschraubteile (z. B. Kartuschen, Stopfen), Zylinderrohre und Stangenführungen (Zylinderverschraubungen) mit Zink-Nickel behandelt. Es kann auf Stahl und Gusseisen wie GGG30 usw. angewendet werden. Mit der Ernennung von Ivo Willemsen zum General Manager im Jahr 2017, einem Mann, der sich seine Sporen bei Hydraulikunternehmen wie Parker verdient hat, war es Zeit für einen Umbruch.

Die Behandlung gegen Korrosion von Verteilern und Ventilblöcken ist nicht neu. Während in der Vergangenheit hauptsächlich Zink und Chemisch-Nickel verwendet wurden, beobachten wir heute zunehmend eine Verlagerung hin zu Zink-Nickel. Die erforderliche Schichtdicke für Zink oder Nickel, um einen ernsthaften Schutz gegen Rotrost zu bieten (250 Stunden neutraler Salzsprühtest oder NSS), beträgt 30 μm oder mehr. Dies führt sofort zu dem unerwünschten Nebeneffekt, dass sich in passgenauen Hohlräumen eine Schichtdicke aufbaut, mit der Folge, dass die zu verbauenden hydraulischen Komponenten nicht mehr richtig passen bzw. funktionieren.

Oftmals werden diese Hohlräume nun nach der Behandlung nachbearbeitet: unnötig steigende Kosten, Gefahr der Produktverunreinigung und ein Teil der Schicht geht wieder verloren, was zum Verlust des gewünschten Korrosionsschutzes führt. Im Gegensatz dazu erreicht eine Zink-Nickel-Schicht (das ist eine auf das Metallprodukt galvanisch aufgebrachte Legierungsschicht mit einem Gehalt von 12–16 % Nickel und Rest Zink) von 5–15 μm, die unter NSS-Testbedingungen einen Schutz vor Rotrost erreicht mindestens 1000 Stunden. Selbstverständlich ist diese galvanische Schicht Cr6-frei und eignet sich hervorragend als Haftschicht für eine eventuelle (Kosmetik-)Lackierung.

Ein weiterer großer Vorteil besteht darin, dass durch Korrektur der Prozesseinstellungen und des Produkthandlings die Dicke des Schichtaufbaus in den Kavitäten so beeinflusst werden kann, dass der Schichtaufbau in den Kavitäten sehr schnell auf 0 μm abnimmt. Dadurch ist es möglich, Gewindeverbindungen und Bohrungen mit Fittings ohne Korrekturmaßnahmen innerhalb der Toleranzen zu halten.

Eine große Herausforderung ist der Schutz der unbehandelten Oberflächen der Verteiler.

„Alle internen Kanäle in einem Verteiler weisen keine Zink-Nickel-Ablagerung auf, da sie nicht direkt im Stromfeld zwischen Anode und Kathode liegen“, sagt Willemsen. „Während des Prozesses werden sie jedoch den verschiedenen Behandlungsflüssigkeiten ausgesetzt, was in einem Standardprozess direkt zu Rotrost (Flugrost) führt. Etwas, das bei dieser Art von Produkt absolut tabu ist. Durch umfangreiche Tests ist es unserem Unternehmen gelungen, ein Verfahren zu entwickeln, das es ermöglicht, dass die hydraulischen Komponenten den Aufbereitungsprozess sauber und in einwandfreiem Zustand verlassen, also ohne Korrosion und Verschmutzung der inneren Bohrungen und Kanäle.“

Nach dem galvanischen Prozess wird jeder Block einer sorgfältigen Prüfung unterzogen. Wo immer noch Prozessflüssigkeiten vorhanden sind, werden diese entfernt. Darüber hinaus wird jeder Block auf Sauberkeit und mögliche Unregelmäßigkeiten überprüft. Denn selbst kleinste Partikel können zu großen Problemen im Hydrauliksystem führen, in das der Verteiler später eingebaut wird. Zu diesem Zweck werden alle Prozessbäder kontinuierlich mit einem 10 μm-Filter filtriert.

Nach diesem Test wird jedes Loch vorbeugend mit einem Korrosionsschutzmittel beschichtet, die Dicke der Teileschicht der jeweiligen Charge gemessen und der Block so verpackt, dass er sauber und trocken bleibt.

Um den oben genannten Prozess weiter zu optimieren und auch die immer komplexer werdenden Verteiler behandeln zu können, hat Galvano damit begonnen, die Verteiler während des Galvanikprozesses aktiv zu rotieren. Ein großer Vorteil besteht darin, dass die Verteilung der Schichtdicke weiter verbessert werden kann und auch eine Spülung von Sacklöchern, in denen bei einer Standardbehandlung keine Flüssigkeit zirkuliert, erreicht werden kann.

Eine weitere Neuentwicklung ist die Behandlung von Komponenten wie Kartuschen und Stopfen, die in den Verteiler eingeschraubt werden. Es ist natürlich schön, dass der Krümmer einen Schutz von mehr als 1000 Stunden NSS hat, aber für die Komponenten ist dies wünschenswert. Bisher wurde dieses Problem dadurch gelöst, dass standardmäßig verzinkte Teile mit deutlich geringerem Schutzgrad oder Edelstahlteile verwendet wurden, die deutlich teurer sind.

Bei der Bearbeitung solcher Bauteile spielen oft sehr genaue Toleranzen eine Rolle, selbst Schichten von etwa 5mμ sind zu dick. Auch Kunden wünschen sich Einschraubteile ohne Zink-Nickel in einem mit Zink-Nickel behandelten Verteiler aufgrund eines höheren Reibungskoeffizienten der Gewindeverbindung.

Galvano Hengelo hat zu diesem Zweck eine neue Methode entwickelt, bei der die Teile während des Verzinkungsprozesses nur teilweise behandelt werden. Die Teile, die außerhalb des Verteilers liegen, sind mit Zink-Nickel behandelt. Die Innenteile, die oft über präzise Schereinstellungen verfügen, werden nicht behandelt. Da diese während des Einsatzes des Blocks im Öl liegen, spielt der Korrosionsdruck hier keine Rolle. Das Unternehmen hat auch mit der Herstellung von Zylinderverschraubungen für Hydraulikzylinder begonnen. Galvano Hengelo behandelt das Zylinderrohr schon seit einiger Zeit, aber der Wunsch des Marktes, Stangenführungen zu behandeln, verursachte auch noch mehr Kopfschmerzen.

Die Herausforderung für Galvano bestand nicht so sehr darin, die Außenseite der Zylinderstopfbuchse zu behandeln, sondern die Innenseite. Beim Herausziehen der Stange dringt häufig eine korrosive Flüssigkeit (z. B. Meerwasser) in die Zylinderstopfbuchse ein und kann Rost zwischen und in den Nuten des Abstreifers und der Dichtungen verursachen. Durch die Anpassung des Prozesses und das Drehen der Zylinderstopfbüchse während der Behandlung können sie außerdem eine Zink-Nickel-Beschichtung in den Nuten erzielen, die einen Korrosionsschutz für mindestens 500 Stunden NSS im Inneren bietet. Die Außenseite hat ohne Frage mindestens 1000 Betriebsstunden. Auch hier beträgt die aufgetragene Schichtdicke nur wenige Mikrometer, wodurch kritische Maße und Toleranzen nur geringfügig verändert werden.