Korrosions- und Verschleißschutz von Aluminium im Flugzeugbau

Oberflächen 08. 03. 2017
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Spezialbeschichtung für Sitzschienen

Der Korrosions- und Verschleißschutz von Sitzschienen für Flugzeuge aus einer hochfesten Aluminiumlegierung wird durch ein spe­zielles Beschichtungsverfahren der AHC Oberflächentechnik GmbH verbessert.

Die fest verankerte, genormte Sitzschiene ist die Schnittstelle der Sitze zum Flugzeug. Bei der heutigen Serienfertigung von Sitzschienen werden die Profile zunächst konventionell anodisiert (eloxiert – von elektrolytisch oxidieren). Sie erhalten dann einen Primer (chrom(VI)haltig) und einen Decklack, jeweils als Spritzapplikation. In der Praxis sind häufig ein verbesserter Korrosions- und Verschleißschutz wünschenswert. Das hat folgende Vorteile:

  • Die Wartungsintervalle können verlängert werden
  • Aluminiumschienen lassen sich auch im Nassbereich einsetzen. Dort werden bisher Titanlegierungen verwendet
  • Die Schienen verfügen über eine ausreichende Abriebfestigkeit, die durch das Verschieben der Sitze erforderlich ist
  • Zusätzlich kann die Bewegung Sitz gegen Schiene erleichtert werden

Diese Vorteile bietet eine Beschichtung der Sitzschienen mit einer speziellen Variante­ des Harteloxal-Verfahrens der AHC, das Spezialverfahren HART-COAT®-P (HC-P) mit einer Schichtdicke von etwa 35 μm und ­einer Heißwasser-Nachverdichtung.

Sitzschienen in Passagierflugzeugen werden zwar kaum beachtet, sind aber unerlässlich und benötigen für eine optimale Funktion und Gebrauchsdauer eine geeignete Oberflächenbehandlung

 

HART-COAT®, kurz HC, ist eine hartanodische Oberflächenveredelung von Aluminiumwerkstoffen, auch Hartcoatieren genannt. Sie dient hauptsächlich dem Zweck, Aluminiumbauteile vor Korrosion, vor Verschleiß und hohen Temperaturbelastungen zu schützen. Das Aluminiumwerkstück wird in einem wässrigen Elektrolyten als Anode an einem Gleichstromkreis und einer gegenüber positionierten Kathode geschaltet. Bei dieser Schaltung erfolgt die Bildung der Oberflächenschicht aufgrund der Umwandlung der ursprünglichen Aluminiumoberfläche in Aluminiumoxid (durch anodische Oxidation) – es wird also kein Material von außen aufgetragen. Diese Oxidschicht wächst an der Oberfläche des Grundwerkstoffs bei der Umwandlung in etwa zu gleichen Teilen nach innen und außen, wobei eine Volumenzunahme stattfindet.

Die zum Schutz von Sitzschienen für Flugzeuge verwendete HART-COAT®-Variante (HC-P) wird mit definierten elektrischen Kennzahlen gefahren. In langen Testreihen haben sich gute Ergebnisse bezüglich­ Korrosionsschutz und Abriebbeständigkeit gezeigt. So beträgt die Korrosionsbeständigkeit etwa 1000 Stunden nach DIN EN ISO (essigsaurer Salzsprühtest). Die Abriebbeständigkeit verbessert sich deutlich, da es sich bei der Beschichtung um keine auf Lack basierende Lösung handelt. Die Dauerschwingfestigkeit wird nur um drei Prozent gegenüber dem unbeschichteten Bauteil beeinträchtigt.

Die Befestigung der Sitze in der Sitzschiene erfolgt über so genannte Front Studs und Rear Fittings. Werden diese Teile zusätzlich mit PTFE-DURNI-DISP beschichtet, erhöht sich die Gängigkeit der Sitzverschiebung spürbar. Bei PTFE-DURNI-DISP handelt es sich um eine chemische Vernickelung mit eingelagerten PTFE-Partikeln, ein weiteres Beschichtungsverfahren der AHC. Bei dem Beschichtungsverfahren werden Nickel-Phosphor-Legierungsschichten haftfest auf Oberflächen abgeschieden. Der Beschichtungsprozess erfolgt in einem wässrigen Elektrolyten mit gelösten Nickelionen. Ein Reduktionsmittel (reduziert werden hierbei die gelösten Nickelionen zu metallischem Nickel) liefert den Phosphor, der gleich­mäßig in die Nickelschicht eingebaut wird.

Die Legierungsabscheidung beruht auf einer elektrochemischen Reaktion direkt zwischen den im Elektrolyten befindlichen Bestandteilen (einer davon das gelöste ­Nickel, der andere eine lösliche Phosphorverbindung). Aus diesem Grund wird keine äußere Stromquelle benötigt.

Dieses stromlose Verfahren ermöglicht, anders als eine galvanische Beschichtung, eine konturengetreue Abbildung der Oberfläche mit einer gleichmäßigen Schicht­dicke über alle Oberflächenbereiche. Eine Variante des Beschichtungsverfahrens ist das bei der hier beschriebenen Problemstellung verwendete PTFE-DURNI-DISP-Verfahren. Hierbei wird festes Polytetrafluorethylen (PTFE) homogen verteilt mit in die chemisch abgeschiedene Nickelschicht eingebaut. PTFE-DURNI-DISP vereinigt die Eigenschaften einer stromlos abgeschiedenen Nickelschicht mit denen des PTFE’s (auch unter der Produktbezeichnung Teflon bekannt): Verschleißfestigkeit wird mit Gleiteigenschaften kombiniert, die tribologischen Eigenschaften der Oberfläche werden wesentlich verbessert.

Die verwendeten Beschichtungslösungen werden nicht nur den Anforderungen der Sitzschienenhersteller gerecht, sondern erhöhen auch den Komfort für die Fluggäste.

AHC Oberflächentechnik GmbH
Boelckestraße 25-57, D-50171 Kerpen

 

Titelbild: © firstflight/Germany, Munich, Bavaria, Passenger/Fotolia.com

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