DE10011597A1 - Verfahren zur Herstellung farbstabiler, dekorativer Hartstoffschichten sowie Hartstoffschichten dieser Art - Google Patents
Verfahren zur Herstellung farbstabiler, dekorativer Hartstoffschichten sowie Hartstoffschichten dieser ArtInfo
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Abstract
Es wird ein Verfahren zur Herstellung dekorativer Hartstoffschichten hoher Farbstabilität im grau-schwarzen Farbbereich beschrieben, wobei als Schichtwerkstoff ein Metallcarbonitrid oder ein Metallcarbonitridoxid verwendet und die Farbgebung auch durch Vorgabe des Verhältnisses der NeC und MeN-Anteile gewählt wird.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung dekorativer Hartstoff
schichten hoher Farbstabilität im grau-schwarzen Farbbereich sowie de
korative Hartstoffschichten dieser Art.
Die Herstellung von Hartstoffschichten im grauen oder schwarzen Farbbe
reich ist bekannt und erfolgt nach unterschiedlichen Methoden und auch
mit unterschiedlichen Schichtmaterialien. Beispielsweise kann durch
Eloxieren, galvanisiertes Schwarzchrom und Schwarznickel, durch Ti
tanaluminiumnitride sowie amorphe Kohlenstoffschichten ein Herstellen
schwarzer dekorativer Farben erfolgen, aber bei all diesen bekannten
Verfahren besteht der Nachteil, daß die erzielbaren Farbvariationen be
schränkt sind, und zwar insbesondere dann, wenn eine Niedrigtempera
turbeschichtung von galvanisch vormetallisierten Kunststoffteilen erfolgen
muß oder wenn stabile mechanische Eigenschaften gefordert werden. Des
weiteren bereitet es bei derartigen dekorativen Hartstoffschichten im grau
en oder schwarzen Farbbereich häufig Schwierigkeiten eine Langzeitstabi
lität der jeweiligen Farbe sicherzustellen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die vorstehend erwähnten
Nachteile zu beseitigen und es zu ermöglichen, farbstabile Hartstoff
schichten im grauen bis schwarzen Farbbereich zu schaffen, die ein in
diesem Bereich breites Spektrum der Farbgebung zulassen und eine hohe
Farbstabilität gewährleisten. Die Erzeugung dieser Hartstoffschichten soll
mittels solcher Verfahren möglich sein, die es gestatten, auch Kunststoff
teile mit entsprechend hoher Farbstabilität zu beschichten.
Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung im wesentlichen dadurch,
daß auf dem jeweils zu beschichtenden Substrat als Schichtwerkstoff we
nigstens ein Metallcarbonitrid und/oder wenigstens ein Metallcarboni
tridoxid abgeschieden wird, wobei der Anteil der Metallkomponente im Be
reich von etwa 15 at% bis etwa 70 at% und das Verhältnis der MeC- und
MeN-Anteile in der Schicht in einem Verhältnis von etwa 0,2 bis etwa 2,2
gewählt wird.
Durch Variation der Anteile der Metalle und der Reaktivgase, z. B. Stick
stoff, Sauerstoff und kohlenstoffhaltiges Gas, kann eine Variation der
Farbgebung in einem weiten Bereich problemlos erfolgen, wobei dieser Be
reich von grau bis hin zu tiefschwarz reicht.
Von besonderem Vorteil ist, daß durch Wahl des Metallgehalts bzw. des
Anteils der Metallkomponente während der Schichtabscheidung die Kor
rosionsstabilität der Schicht wesentlich gesteigert werden kann.
Insbesondere gelingt es im Rahmen der Erfindung, eine zu Farbverände
rungen führende Nachoxidation an der Atmosphäre im grau-schwarzen
Farbbereich zu verhindern und damit sicherzustellen, daß dauerhaft
Farbveränderungen oder Farbumschläge vermieden werden können.
Diese dauerhafte Farbstabilität wird speziell dadurch noch verbessert,
wenn in die Schicht zusätzlich eine weitere Metallkomponente eingebaut
wird, die wenig zu Oxidbildungen neigt.
So kann beispielsweise ein Einbau von Chrom in Verbindung mit Me
tallcarbonitrid oder Metallcarbonitridoxid zu sehr vorteilhaften Ergebnis
sen führen, wobei der Chromanteil beispielsweise im Bereich von etwa 5%
liegen kann und die Metallkomponente des die Schicht bildenden Stoffes
einen Anteil größer 40 at% aufweisen sollte.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran
sprüchen angegeben und sind auch der nachfolgenden Beschreibung zu
entnehmen.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel nach Diagramm 1 wird auf ein
Substrat im Arc-Verfahren eine dekorative Hartstoffschicht aufgebracht,
und zwar mit einer Dicke größer 1 µm, wobei als Schichtwerkstoff ZrCN
eingesetzt wird. Der Anteil von Zr liegt in der Größenordnung von 50 at%.
Die Reaktivgassteuerung erfolgt so, daß das entstehende Verhältnis von
ZrC zu ZrN in der Schicht im Bereich von 0,2 bis 2,2% liegt.
Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, das auf Diagramm 2 bezug
nimmt, wird analog zum Ausführungsbeispiel 1 vorgegangen, aber zusätz
lich wird in die Schicht eine Metallkomponente 2, in diesem Fall Chrom
mit einer Konzentration von 1 bis 25 at% durch simultane Beschichtung
eingebaut. Auf diese Weise wird die Korrosionsstabilität weiter verbessert.
Die dekorative Hartstoffschicht nach der Erfindung kann als Einzel
schichtsystem, aber auch als Mehrschichtsystem aufgebaut sein. Von be
sonderem Vorteil ist, wenn bei Mehrlagenschichten nach der Abscheidung
einzelner Lagen sowohl eine Unterbrechung zur Abkühlung des Substrats
als auch ein Ionenbombardement zur Säuberung der jeweils abgeschiede
nen Schicht und zur Verankerung der jeweils nachfolgenden Schicht
durchgeführt wird. Ionen entstehen dabei sowohl durch Metalle als auch
durch Gase, die im gesamten Beschichtungsprozeß verwendet werden.
Bevorzugt wird ein Ionenbombardement dieser Art sowohl beim Start als
auch am Ende des gesamten Beschichtungsprozesses durchgeführt. Eine
derartige Prozeßfolge ist beispielsweise in Fig. 1 angegeben.
Zur Durchführung des Beschichtungsverfahrens wird bevorzugt die Arc-
Technik verwendet, aber die Erfindung ist darauf nicht beschränkt.
Fig. 2 zeigt in schematischer Weise und unter Angabe von Anlagendetails
eine Beschichtungsanlage der Anmelderin mit sechs Kathoden mit der Be
zeichnung HTC 1800. Eine Anlage dieser Art eignet sich besonders gut zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, da sie sowohl im Arc-
Modus als auch UBM-Modus (unbalanced magnetron-modus) betrieben
werden kann.
Claims (20)
1. Verfahren zur Herstellung dekorativer Hartstoffschichten hoher
Farbstabilität im grau-schwarzen Farbbereich,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf dem jeweils zu beschichtenden Substrat als Schichtwerk
stoff wenigstens ein Metallcarbonitrid und/oder wenigstens ein Me
tallcarbonitridoxid abgeschieden wird, wobei der Anteil der Metall
komponente im Bereich von etwa 15 at% bis etwa 70 at% und das
Verhältnis der MeC- und MeN-Anteile in der Schicht in einem Ver
hältnis von etwa 0,2 bis etwa 2,2 gewählt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Anteil der Metallkomponente größer 40 at% gewählt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Metallkomponente der Metallcarbonitridschicht oder der
Metallcarbonitridoxidschicht die Metalle Ti, Zr, Hf, Al oder Cu oder
Kombinationen daraus verwendet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß während der Schichtabscheidung zusätzlich zumindest ein
weiteres Metall als zweite Metallkomponente in die Schicht eingela
gert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß als zusätzliche zweite Metallkomponente die Metalle Ta, Cr, Nb,
V oder W oder Kombinationen daraus verwendet werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zusätzliche zweite Metallkomponente mit einer Konzentrati
on von etwa 1 at% bis 25 at% in die Schicht eingelagert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß als zusätzliche zweite Metallkomponente das Metall Chrom in
einer Konzentration von etwa 3 bis 7 at%, insbesondere in einer
Konzentration von etwa 5 at% eingelagert wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schichtabscheidung in Form einer Einzelschicht oder in
Form einer Mehrlagenschicht erfolgt.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß vor Beginn der Schichtablagerung und/oder am Ende des je
weiligen Beschichtungsprozesses ein Ionenbombardement zu Säu
berungs- und/oder Verankerungszwecken durchgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei der Bildung von Mehrlagenschichten nach der Abscheidung
einzelner Lagen eine Unterbrechung zur Abkühlung des Substrats
und/oder ein Ionenbombardement zur Säuberung der abgeschiede
nen Schichten und zur Verankerung der Folgeschicht durchgeführt
wird.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü
che,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Schichtabscheidung das Arc-Verfahren oder das Sputter-
Verfahren oder Kombinationen dieser Verfahren verwendet werden.
12. Dekorative Hartstoffschicht mit hoher Farbstabilität im grau-
schwarzen Farbbereich,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hartstoffschicht aus einem Metallcarbonitrid oder einem
Metallcarbonitridoxid besteht, wobei der Anteil der Metallkompo
nente im Bereich von 15 at% bis 70 at% gelegen und vorzugsweise
größer als etwa 40 at% ist.
13. Dekorative Hartstoffschicht nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß Ti, Zr, Hf, Al oder Cu als Metallkomponente in der Metallcarbo
nitridschicht oder der Metallcarbonitridoxidschicht vorgesehen ist.
14. Dekorative Hartstoffschicht nach einem der Ansprüche 12 und 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Hartstoffschicht Ta, Cr, Nb, V oder W als zusätzliche
weitere bzw. zweite Metallkomponente eingelagert ist.
15. Dekorative Hartstoffschicht nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß als zusätzliche zweite Metallkomponente Chrom in einer Kon
zentration von 3 bis 7 at%, insbesondere einer Konzentration von
etwa 5 at% in die Schicht eingelagert ist.
16. Dekorative Hartstoffschicht nach einem der Ansprüche 12 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hartstoffschicht in Form einer Einzelschicht aufgebaut ist.
17. Dekorative Hartstoffschicht nach einem der Ansprüche 12 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hartstoffschicht als Mehrlagenschicht aufgebaut ist.
18. Dekorative Hartstoffschicht nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß die einzelnen Lagen der Mehrlagenschicht gleichartig aufgebaut
sind.
19. Dekorative Hartstoffschicht nach einem der Ansprüche 12 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Anteil der Metallkomponente bei Mehrlagenschichten zur
Schichtoberfläche hin zunimmt.
20. Dekorative Hartstoffschicht nach einem der Ansprüche 12 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest in der äußersten Schicht der Mehrlagenschicht der
Anteil der Metallkomponente größer 40 at% gewählt ist.
Priority Applications (2)
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DE2000111597 DE10011597A1 (de) | 2000-03-10 | 2000-03-10 | Verfahren zur Herstellung farbstabiler, dekorativer Hartstoffschichten sowie Hartstoffschichten dieser Art |
PCT/EP2001/001357 WO2001068935A1 (de) | 2000-03-10 | 2001-02-08 | Verfahren zur herstellung hartstoffschichten |
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DE2000111597 DE10011597A1 (de) | 2000-03-10 | 2000-03-10 | Verfahren zur Herstellung farbstabiler, dekorativer Hartstoffschichten sowie Hartstoffschichten dieser Art |
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WO (1) | WO2001068935A1 (de) |
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- 2000-03-10 DE DE2000111597 patent/DE10011597A1/de not_active Withdrawn
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- 2001-02-08 WO PCT/EP2001/001357 patent/WO2001068935A1/de active Application Filing
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WO2001068935A1 (de) | 2001-09-20 |
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