Korrosionsschutz für die Elektromobilität
In einem aktuellen Forschungsprojekt wurde das Potenzial von hochfesten Stählen für Batteriegehäuse in der Elektromobilität untersucht. Besonders im Fokus standen Korrosionsschutzmaßnahmen, da die Gehäuse häufig im Unterboden von Fahrzeugen verbaut sind und dort intensiven Umwelteinflüssen ausgesetzt sind.
Batteriegehäuse für Elektromobilität müssen nicht nur hohe Anforderungen an Gasdichtheit, Crashsicherheit und Brandschutz erfüllen, sondern auch korrosionsbeständig und gleichzeitig leicht sein. Ein Verbundprojekt unter Federführung des Laboratoriums für Werkstoff- und Fügetechnik (LWF) an der Universität Paderborn hat nun untersucht, wie hochfeste Stähle in Kombination mit speziellen Korrosionsschutzmethoden als Material für solche Gehäuse genutzt werden können.
Die Projektpartner, darunter das Institut für Kraftfahrzeuge (ika) an der RWTH Aachen sowie die Fraunhofer-Institute IPK und IPA, haben verschiedene Korrosionsschutztechnologien für diese anspruchsvollen Gehäuse getestet. Ein zentrales Problem stellte dabei die Korrosionsanfälligkeit der offenen Schnittkanten dar, die durch die hohe Festigkeit der Stähle nicht wie bei herkömmlichen Karosseriestählen versteckt werden können. Zudem wird bei Schweißverfahren wie Widerstandspunktschweißen und Laserschweißen die Zinkschicht entfernt, was zu Blankstahlflächen führt, die anfällig für Korrosion sind.
Korrosionsschutzkonzepte im Test
Die Tests, die an Kombinationen aus mittelfestem und hochfesten, bandverzinkten Stahl durchgeführt wurden, verglichen verschiedene Vorbehandlungsmethoden und Beschichtungstechniken. Als Benchmark diente eine KTL-Beschichtung auf zinkphosphatierten Substraten, die sich in der Automobilindustrie als Standard etabliert hat. Alternative Methoden wie dünnschichtige Zirkonbehandlungen und mildalkalische Reinigungen für Spritz- und Tauchlackierungen wurden ebenfalls untersucht.
Die Ergebnisse zeigen, dass Tauchlackierungen auf Acryl-Copolymerisat-Basis sowie wachsartige Hohlraumkonservierungen die besten Korrosionsschutzeigenschaften aufwiesen. Besonders bei der KTL-Beschichtung war der Schutz an kritischen Stellen wie Schweißpunkten und offenen Kanten deutlich geringer als erwartet, was auf die Herausforderungen bei der Beschichtung solcher Fügeverbindungen hinweist.
Fazit: Die Forschungsergebnisse belegen, dass offene Kanten und Überlappspalten nach dem Schweißen besonders korrosionsanfällig sind. Die besten Schutzmaßnahmen bieten Tauchlackierungen auf Acrylbasis sowie wachsartige Hohlraumkonservierungen, während die Kombination von KTL-Beschichtung und Hohlraumkonservierung ebenfalls eine gute Schutzwirkung erzielt. Für die Konstruktion von Batteriegehäusen empfehlen die Experten, auf minimale offene Spalten und Schweißpunkte zu achten und die Beschichtungen an realitätsnahen Fügeverbindungen zu testen.
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- Warum KTL-Beschichtungen bei kritischen Fügeverbindungen nicht immer ausreichend sind
- Wie sich verschiedene Beschichtungstechniken bei der Korrosionsprüfung im Detail unterscheiden
- Welche weiteren Schutzmaßnahmen für Batteriegehäuse empfehlenswert sind
Zum Netzwerken:
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Stuttgart, Dr. Michael Hilt, Tel. +49 711 970-3820, michael.hilt@ipa.fraunhofer.de
Dr. Rolf Nothhelfer-Richter, Tel. +49 711 970 3841, rolf.nothhelfer-richter@ipa.fraunhofer.de
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