Metalle prozesssicher abdichten und dichtkleben

Laservorbehandlung von Batteriewannen (Bild: Clean-Lasersysteme GmbH)

27.05.2021 Metalle prozesssicher abdichten und dichtkleben

Verschmutzungen bei optimierter Korrosionsstabilisierung entfernen

von Dipl.-Ing. Edwin Büchter (Clean-Lasersysteme GmbH)

Bei der Vorbehandlung von Kleb- und Dichtflächen wird im Zuge der Oberflächenaktivierung gern ihre Reinigung „vergessen“. Lasersysteme bieten gerade in dieser Kombination interessante Optionen für aktuelle Anforderungen in der Automobilindustrie.

Für eine qualitativ hochwertige Fügestelle ist die Reinigung und Vorbehandlung der Oberfläche eine wichtige Voraussetzung. Durch eine Laservorbehandlung ist die metallische Oberfläche kontaminationsfrei und optimal für die Verbindung vorbereitet. Das Substrat wird dabei durch das Laserlicht nicht beschädigt. Nur wenn die Laserparameter entsprechend intensiver eingestellt werden, lassen sich metallische Materialien gezielt in der obersten Grenzschicht modifizieren. Dabei ist es möglich, die Substratoberfläche zu vergrößern bzw. den Verbindungsmechanismen anzupassen. Bei der Laservorbehandlung wird die oberflächennahe Zone im Bereich von typischerweise 1 bis 3 μm in wenigen Nanosekunden umgeschmolzen und die Schmelze gleichzeitig schnell wieder abgekühlt. Durch die Auflösung der Korngrenzen und infolge der Wärmekapazität des Bauteils kommt es somit zu einer „Abschreckung“. Eine neue, mikrokristalline bzw. amorphe und zugleich raue Grenzschicht (Adaptionsschicht) entsteht, die eine deutlich geringere Elementkorrosion aufweist. Der Modifikationsprozess läuft an der Luft ohne Schutzgasatmosphäre ab. Die neue, passivierende Oxidschicht auf der Schmelze bildet eine sehr stabile Brücke zum Kleb- oder Dichtstoff. In Kombination mit der Absenkung des elektrochemischen Potenzials bei gängigen Aluminium- und Magnesiumlegierungen resultieren daraus langzeit- und alterungsbeständige Klebungen. Durch das kurzzeitige Umschmelzen entstehen darüber hinaus „Mikrokrater“, die zu einer signifikanten Oberflächenvergrößerung und somit – insbesondere unter Scherbelastung – zu einer höheren Kräfteübertragung führen.