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Die
Erfindung betrifft ein Kaltgasspritzverfahren, bei dem mit einer
Kaltspritzdüse
ein auf ein zu beschichtendes Substrat gerichteter Kaltgasstrahl
erzeugt wird, dem die Beschichtung bildende Partikel beigegeben
werden.
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Stand der Technik
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Das
eingangs genannte Kaltgasspritzverfahren ist beispielsweise aus
der
DE 102 24 780
A1 bekannt. Dabei werden Partikel, die eine Beschichtung auf
einem zu beschichtenden Substrat bilden sollen, in einen mittels
einer Kaltspritzdüse
erzeugten Kaltgasstrahl eingebracht und durch diesen vorzugsweise
auf Überschallgeschwindigkeit
beschleunigt. Daher treffen die Partikel auf das Substrat mit einer
hohen kinetischen Energie auf, die ausreicht, um eine Haftung der
Partikel auf dem Substrat bzw. untereinander zu gewährleisten.
Auf diese Weise lassen sich mit hohen Depositionsraten Beschichtungen
erzeugen, wobei eine thermische Aktivierung der Partikel nicht oder
nur in geringem Maße
notwendig ist. Daher lassen sich thermisch verhältnismäßig empfindliche Partikel für die Schichtbildung
verwenden. Aufgrund des Erfordernisses der Einprägung einer kinetischen Energie
in die Partikel ist es notwendig, dass diese eine genügende Masseträgheit aufweisen.
Daher ist das Kaltgasspritzen auf Partikelgrößen oberhalb von 5 μm beschränkt.
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Besteht
der Wunsch, nanostrukturierte Schichten durch Verwendung von Nanopartikeln
herzustellen, so kann gemäß der
US 6,447,848 B1 ein thermisches
Beschichtungsverfahren verwendet werden. Hierbei werden die Nanopartikel
in einer Flüssigkeit
suspendiert und mit dieser Flüssigkeit dem
Flammstrahl des thermischen Beschichtungsverfahrens zugeführt. Dabei
können
auch Mischungen von Flüssigkeiten
verwendet werden, wodurch sich die Zusammensetzung der nanostrukturierten Schicht
beeinflussen lässt.
Die Verwendung des thermischen Spritzens ist auf Anwendungen dieses
Verfahrens auf Schichtmaterialien mit einer hohen Temperaturbeständigkeit
beschränkt,
wenn die Nanostrukturierung der zugeführten Nanoteilchen erhalten bleiben
soll (z. B. keramische Teilchen).
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Aufgabenstellung
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Beschichten
von Substraten anzugeben, mit dem sich nanostrukturierte Schichten
aus verhältnismäßig temperaturempfindlichen
Rohmaterialien herstellen lassen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den
eingangs angegebenen Kaltgasspritzverfahren dadurch gelöst, dass
als Partikel mikroverkapselte Agglomerate von Nanopartikeln verwendet
werden. Diese Agglomerate weisen in Bezug auf die Anwendung des
Kaltgasspritzverfahrens eine genügende Masseträgheit auf,
damit diese bei einer Beschleunigung zum zu beschichtenden Substrat
hin auf diesem haften bleiben. Die Mikroverkapselung der Nanopartikel
hat erfindungsgemäß also den
Zweck, dass die Nanopartikel überhaupt
in eine sich bildenden Beschichtung eingebaut werden können. Innerhalb
der sich im Aufbau befindlichen Beschichtung können die Vorteile der Nanopartikel
genutzt werden. Insbesondere lassen sich nanostrukturierte Beschichtungen
herstellen, deren Struktur von der Nanostruktur der Nanopartikel
bestimmt wird. Da die Nanopartikel mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dem
Kaltgasspritzen zugänglich
werden, ist es auch möglich,
verhältnismäßig temperaturempfindliche Nanopartikel
zu verwenden, da dieses Verfahren im Verhältnis zu thermischen Spritzverfahren
bei geringen Temperaturen durchgeführt werden kann. Dieses schließt jedoch
nicht eine gewisse Erwärmung des
Kaltgasstrahls aus, durch die eine zusätzliche Aktivierung der Partikel
erfolgen kann.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der
Energieeintrag in den Kaltgasstrahl derart bemessen wird, dass die
Mikroverkapselung der Partikel auf das Substrat zerstört wird.
Hierdurch kann erreicht werden, dass die Eigenschaften der ausgebildeten
Beschichtung allein durch die Eigenschaften der Nanopartikel bestimmt wird,
während
die Zersetzungsprodukte der Mikroverkapselung in die Umgebung entweichen.
Dies lässt
sich beispielsweise dadurch erreichen, dass die Mikroverkapselung
im Vergleich zu den Nanopartikeln einen wesentlich geringeren Siedepunkt
aufweist, so dass die aufgrund des Auftreffens der Partikel auf
das Substrat entstehende Wärme
zur Verdampfung der Mikroverkapselung ausreicht, ohne dass die Nanopartikel
aufgeschmolzen werden.
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Die
Mikroverkapselung kann jedoch auch bewusst so ausgewählt werden,
dass diese beispielsweise als Füllstoff
in die Beschichtung eingebaut werden kann. Es entstehen dabei Komposite aus
den Nanopartikeln und dem Material der Mikroverkapselung, deren
Eigenschaften sich auf das geforderte Anforderungsprofil einstellen
lassen. Beispielsweise könnte
die Mikroverkapselung Polymere enthalten, während die Nanopartikel aus
Hartstoffen (beispielsweise Keramiken wie TiO2)
gebildet sind. Hierdurch lässt
sich aufgrund der Härte
der Nanopartikel eine Verschleißschutzschicht
aus Kunststoff herstellen, die aufgrund der Eigenschaften der Kunststoffmatrix
eine enorme Duktilität
und Haftung aufweist.
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Sollten
ungewünschte
Rückstände des
Materials der zerstörten
Mikroverkapselung in der Beschichtung verbleiben, so können diese
gemäß einer weiteren
Ausgestaltung der Erfindung in einem nachgelagerten Verfahrensschritt
aus der Beschichtung entfernt werden. Hierzu eignen sich beispielsweise Wärmebehandlungsverfahren,
wobei die Temperatur bei diesem Verfahren so eingestellt wird, dass
die gewünschten
Eigenschaften der Nanopartikel nicht beeinflusst werden, jedoch
die Rückstände der
Mikroverkapselung aus der Beschichtung entweichen.
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Eine
andere Möglichkeit
ist die Anwendung chemischer Verfahren, bei denen die Rückstände der Mikroverkapselung
beispielsweise mit einem Lösungsmittel
aus der Beschichtung herausgelöst
werden können.
Das nachträgliche
Entfernen der Rückstände der
Mikroverkapselung kann auch bewusst genutzt werden, um poröse nanostrukturierte
Beschichtungen herzustellen.
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Gemäß einer
anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Energieeintrag
in den Kaltgasstrahl derart bemessen wird, dass die Mikroverkapselung
in die Beschichtung eingebaut wird. Bei dieser Ausgestaltung des
Verfahrens bleibt die Struktur der zur Beschichtung verwendeten
Partikel weitgehend erhalten, wobei die Mikroverkapselung in der
Beschichtung eine Matrix bildet, in der die Nanopartikel enthalten
sind. Während
des Auftreffens der Partikel auf die sich ausbildende Beschichtung
kann je nach dem Energieeintrag in den Kaltgasstrahl jedoch eine
Umstrukturierung innerhalb der Partikel erfolgen.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft möglich,
dass der Energieeintrag in den Kaltgasstrahl während des Aufbaus der Beschichtung
geändert
wird. Hierdurch wird es möglich,
den Aufbau der Beschichtung abhängig
von der Schichtdicke zu beeinflussen, so dass sich Schichten mit
veränderlichen
Eigenschaften über
die Schichtdicke erzeugen lassen. Der Energieeintrag kann abrupt
geändert
werden, um einen schichtweisen Aufbau der Beschichtung zu erzeugen,
oder kontinuierlich geändert
werden, um Gradientenschichten zu erzeugen.
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Der
Energieeintrag in den Kaltgasstrahl kann im Wesentlichen durch zwei
Energiekomponenten beeinflusst werden. Einmal lässt sich der kinetische Energieeintrag
durch den Grad der Beschleunigung der Partikel im Kaltgasstrahl
beeinflussen. Dies ist die Haupteinflussgröße, da gemäß dem Prinzip des Kaltgasspritzens
die kinetische Energie der Partikel die Beschichtungsbildung bewirkt.
Eine weitere Möglichkeit
der Beeinflussung des Energieeintrags ist die bereits erwähnte Möglichkeit,
dem Kaltgasstrahl zusätzlich
thermische Energie zuzuführen.
Diese unterstützt
die Erwärmung
der Partikel aufgrund der Umsetzung der kinetischen Energie beim
Auftreffen auf die sich bildende Beschichtung.
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Gemäß einer
besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass während des
Aufbaus der Beschichtung die Zugabe der verschiedenartigen Partikel
erfolgt. Hierin besteht vorteilhaft eine andere Möglichkeit,
die Beschichtung mit über
der Schichtdicke veränderlichen
Eigenschaften auszustatten. Es ist sowohl möglich, Partikel einer bestimmten
Art zu verspritzen und ab einem bestimmten Zeitpunkt Partikel einer
andern Art zu verwenden; als auch ist es möglich, Mischungen von Partikeln
zu verwenden, wobei sich hierdurch der sich ausbildenden nanostrukturierten
Beschichtung eine Mikrostruktur überlagern
lässt,
da eine Diffusion der Nanopartikel von einem Partikel in einen benachbarten
nur begrenzt möglich
ist.
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Zusätzlich ist
es vorteilhaft möglich,
dass dem Kaltgasstrahl ein reaktives Gas zugegeben wird, welches
bei der Bildung der Beschichtung mit Bestandteilen der Partikel
reagiert. Als reaktives Gas kann insbesondere Sauerstoff zugegeben
werden, was bei der Verwendung metallischer Nanopartikel beispielsweise
zur Bildung von Oxyden führt,
deren Eigenschaften eines Verschleißschutzes in der fertig gestellten
Beschichtung gezielt genutzt werden können. Eine andere Möglichkeit
besteht darin, dass das reaktive Gas zur Auflösung des Materials der Mikroverkapselung
beiträgt.
Die Aktivierungsenergie zur Reaktion mit dem reaktiven Gas entsteht
vorteilhaft erst im Zeitpunkt des Auftreffens der Partikel auf die sich
ausbildende Beschichtung, wenn die kinetische Energie der Partikel
in Wärmeenergie
umgewandelt wird.
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Gemäß einer
anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass in den Partikeln verschiedenartige Nanopartikel enthalten sind.
Die Gemische von Nanopartikeln in den Partikeln können beim
Auftreffen dieser Partikel auf die sich ausbildende Beschichtung
miteinander reagieren bzw. Gefügephasen
ausbilden, die eine Mischung der in den Nanopartikeln enthaltenden
Elemente aufweisen. Hierdurch lassen sich Gefügezustände mit einer Nanostruktur
erzeugen, welche sich durch eine standardmäßige Legierungsbildung wegen
der sich dort einstellenden Gleichgewichte nicht erzeugen ließen.
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Durch
eine geeignete Auswahl der Nanopartikel kann auch erreicht werden,
dass die verschiedenartigen Nanopartikel während der Bildung der Beschichtung
miteinander reagieren. Hierdurch lassen sich Vorstufen von Reaktionsprodukten
als Nanopartikel herstellen, deren Reaktionsprodukte bei der Herstellung
als Nanopartikel Probleme aufwerfen würden.
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Weiterhin
kann vorgesehen werden. Dass die Nanostruktur der Beschichtung in
einem dem Beschichten nachgelagerten Wärmebehandlungsschritt gezielt
verändert
wird. Durch den Wärmebehandlungsschritt
können
in dem Gefüge
der naostruktu rierten Beschichtung Diffusionsprozesse einzelner Legierungselemente
der Nanopartikel bzw. zwischen Nanopartikeln unterschiedlicher Zusammensetzung in
Gang gesetzt werden, wobei durch Temperatur und Dauer bei der Wärmebehandlung
die Gefügeveränderung
gezielt beeinflusst werden kann. Weiterhin können durch die Wärmebehandlung
in der Beschichtung eventuelle Spannungen abgebaut werden.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, wenn zusätzlich zu
den Nanopartikeln Hilfsstoffe für
die Schichtbildung, insbesondere Kornwachstums-Inhibitoren in den
Partikeln enthalten sind. Mit den Kornwachstums-Inhibitoren ist
es beispielsweise möglich,
bei einer Wärmebehandlung
der nanostrukturierten Schicht die Nanostruktur bei einem gleichzeitigen Abbau
von Spannungen in dem Gefüge
zu erhalten. Kornwachstums-Inhibitoren sind beispielsweise in der
US 6,287,714 B1 beschrieben.
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Eine
günstige
Anwendung des Verfahrens liegt vorteilhafterweise darin, dass das
Substrat durch einen Kunststoffkörper,
insbesondere einen Lampensockel gebildet wird, wobei als Beschichtung eine
Schutzschicht gegen elektromagnetische Strahlung insbesondere im
UV-Bereich ausgebildet wird, deren Zusammensetzung im an den Lampensockel angrenzenden
Bereich hinsichtlich einer guten Haftung auf dem Lampensockel modifiziert
ist. Bei dem zu beschichtenden Lampensockel kann es sich beispielsweise
um Lampensockel von Gasentladungslampen für den Einsatz in Kfz-Scheinwerfen
handeln. Die Anteile des Scheinwerferlichtes im UV-Bereich sind
nämlich
bei längerer
Betriebsdauer der Gasentladungslampe schädlich für den aus Kunststoff gefertigten
Lampensockel, der sich unter ihrem Einfluss zersetzt. Die Notwendigkeit
einer Beschichtung des Lampensockels zum Schutz gegen UV-Strahlung kann
beispielsweise der
EP
1 460 675 A2 entnommen werden. Das Problem, das bei der
Beschichtung zu lösen
ist, liegt darin, dass die als UV-Schutz geeigneten Schichten eine
keramische Gefügestruktur aufweisen
und daher aufgrund ihres spröden
Verhaltens dazu neigen, von dem duktilen Grundwerkstoff des Lampensockels
abzuplatzen. Dies kann durch die erfindungsgemäße Verwendung des beschriebenen
Verfahrens dadurch verhindert werden, dass die Zusammensetzung der
Schicht am Lampensockel hinsichtlich einer guten Haftung optimiert
ist. Beispielsweise kann ein Polymeranteil, der gleichzeitig die
Mikroverkapselung bildet, mit in die Schicht eingebaut werden, damit
diese Eigenschaften erlangt, die hinsichtlich der Duktilität mit denen
des Grundwerkstoffes vergleichbar sind. In der weitern Folge des
Beschichtungsverfahrens kann dann eine Gradientenschicht gebildet
werden, in der der Anteil an Polymerwerkstoff hin zur Oberfläche der
Schicht abnimmt und schließlich
vollständig
verschwindet, da dieser als UV-lichtempfindlicher Anteil von der
Strahlung der Lampe ferngehalten werden muss. Die UV-lichtundurchlässigen Anteile,
beispielsweise Kupferoxid, können
als Nanopartikel in der Mikroverkapselung vorgesehen werden, wobei
der Anteil an derartigen Nanopatikeln zur Schichtoberfläche hin
bis zu einem Anteil von 100% gesteigert wird.
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Anstelle
einer Gradientenschicht kann auch ein mehrschichtiger Aufbau bevorzugt
werden, wobei der Anteil an Polymerwerkstoff schrittweise verringert wird.
Auch ist es möglich,
als duktilitätssteigernden Anteil
in der Beschichtung nicht ein Polymermaterial, sondern elementares
Kupfer zu verwenden. Dieses kann entweder als Mischung von Nanopartikeln
mit Kupferoxid gemeinsam verspritzt werden. Eine andere Möglichkeit
besteht darin, nur Kupfer als Nanopartikel zu verwenden, und gleichzeitig
Sauerstoff als Reaktivgas in den Kaltgasstrahl beizumengen, der
zu einer Oxidation der Nanopartikel aus Kupfer führt.
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Ausführungsbeispiel
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Weitere
Merkmale der Erfindung sind im Folgenden anhand der Zeichnung beschrieben.
Gleiche oder sich entsprechende Zeichnungselemente in den Figuren
sind jeweils durch gleiche Bezugszeichen benannt, wobei diese nur
insoweit mehrfach erläutert werden,
wie sich Unterschiede zwischen den einzelnen Figuren ergeben. Es
zeigen
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1 eine
Beschichtungsanlage zur Ausführung
eines Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Verfahrens
schematisch, die
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2 bis 4 Ausführungsbeispiele
von mikroverkapselten Agglomeraten von Nanopartikeln als schematische
Schnitte,
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5 ein
Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens
und
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6 eine
Gasentladungslampe für
Kfz, die mit einem Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens
beschichtet wurde.
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Gemäß 1 ist
eine Beschichtungsanlage für
das Kaltgasspritzen dargestellt. Diese weist einen Vakuumbehälter 11 auf,
in dem einerseits eine Kaltspritzdüse 12 und andererseits
ein zu beschichtendes Substrat 13 angeordnet sind (Befestigung nicht
näher dargestellt).
Durch eine erste Leitung 14 kann ein Prozessgas der Kaltspritzdüse zugeführt werden.
Diese weist, wie durch die Kontur angedeutet, eine Laval-Form auf,
durch die das Prozessgas entspannt und in Form eines Kaltgasstrahls
(Pfeil 15) zu einer Oberfläche 16 des Substrates 13 hin
beschleunigt wird. Das Prozessgas kann als reaktives Gas beispielsweise
Sauerstoff 17 enthalten, welcher an einer Reaktion an der
Oberfläche 16 des
Substrates 13 beteiligt ist. Weiterhin kann das Prozessgas
in nicht dargestellter Weise erwärmt
werden, wodurch sich in dem Vakuumbehälter 11 eine geforderte
Prozesstemperatur einstellen lässt.
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Durch
eine zweite Leitung 18 können der Kaltspritzdüse 12 Partikel 19 zugeführt werden,
die in dem Gasstrahl beschleunigt werden und auf die Oberfläche 16 auftreffen.
Die kinetische Energie der Partikel 19 führt zu der
Ausbildung einer Schicht 20, in die auch der Sauerstoff 17 eingebaut
werden kann. Die bei der Schichtbildung ablaufenden Prozesse werden
im Folgenden noch näher
erläutert.
Zur Ausbildung der Schicht 20 kann das Substrat 13 in
Richtung des Doppelpfeils 21 vor der Kaltgasdüse 12 hin und
her bewegt werden. Während
dieses Beschichtungsprozesses wird das Vakuum im Vakuumbehälter 11 durch
eine Vakuumpumpe 22 ständig
aufrechterhalten, wobei das Prozessgas vor Durchleitung durch die
Vakuumpumpe 22 durch einen Filter 23 geführt wird,
um Partikel und andere Restprodukte der Beschichtung auszufiltern,
die beim Auftreffen auf die Oberfläche 16 nicht an diese
gebunden wurden.
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Schraffiert
dargestellt ist eine Einflusszone 24, die andeutet, dass
aufgrund der kinetischen Energie der Partikel 19 eine Wechselwirkung
zwischen den oberflächennahen
Bereichen des Substrates 13 und den auftreffenden Partikeln 19 entsteht.
Diese führt
zu einer Anhaftung der aufwachsenden Schicht 20 auf dem
Substrat, wobei das Substrat an der Oberfläche mikroverformt wird. Bei
weiterem Schichtwachstum treten die bereits anhaftenden Partikel 19 mit
den jeweils neu auftreffenden Partikeln 19 in eine vergleichbare
Wechselwirkung, wodurch ein kontinuierlicher Schichtaufbau möglich wird.
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Die
Partikel 19 bestehen aus einem Agglomerat 25 aus
Nanopartikeln, die durch eine Mikroverkapselung 26b zusammengehalten
werden. Bei dem Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens
gemäß 1 bleibt
die Mikroverkapselung 26b beim Auftreffen der Partikel 19 auf
das Substrat 13 erhalten. Die Mikroverkapselung stellt
damit eine Matrix dar, in der das Agglomerat von Nanopartikeln gebunden
ist. Die Nanopartikel können
beispielsweise aus Kupferoxid bestehen, mit dem eine UV-Schutzbeschichtung
bei einer Lampe gemäß 6 aufgebracht
werden kann. Die Mikroverkapselung bestünde in diesem Falle aus dem
Material des Lampensockels, beispielsweise einem Polymer, so dass
eine ausgezeichnete Haftung der in der Mikroverkapselung 26b gebundenen
Nanopartikel entsteht. Im weiteren Verlauf des Beschichtungsverfahrens
kann die kinetische Energie, die durch die Kaltgasdüse 12 den
Partikeln 19 aufgeprägt
wird, erhöht werden,
so dass es mehr und mehr zu einer Verdampfung der Mikroverkapselung 26 beim
Auftreffen der Partikel auf die sich bildende Schicht 20 kommt. Auf
diese Weise lässt
sich eine Gradientenschicht herstellen, deren erzeugte Oberfläche ausschließlich aus
Kupferoxid besteht, um einen wirksamen UV-Schutz für das Polymer
des Substrates 13 zu erzeugen. Der Aufbau der Partikel 19 gemäß dem Ausführungsbeispiel
gemäß 1 lässt sich 3 entnehmen.
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Die 2 bis 4 stellen
verschiedene Ausprägungen
von agglomerierten Nanopartikeln 27 in verschiedenen Mikroverkapselungen 26a, 26b, 26c dar.
Eine Mikroverkapselung 26a kann dadurch gebildet werden,
dass die Nanopartikel 27 in eine Suspension eingebracht
werden. Innerhalb dieser Suspension agglomerieren die Nanopartikel
zu Agglomeraten, die der Menge der in 2 dargestellten Nanopartikel 27 entsprechen.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird der Suspension, in der
die Agglomerate der Nanopartikeln 27 bereits vorliegen,
ein Material zugegeben, welches die Mikroverkapselung 26a ausbildet.
Hierbei kann es sich beispielsweise um Moleküle handeln, die um das jeweilige
Agglomerat von Nanopartikeln 27 einem so genannten self-assembling
Layer, also eine sich selbst strukturierende Schicht bilden. Hierbei
kann es sich beispielsweise um bipolare Polymer-Moleküle handeln, die
sich in der Schicht der Mikroverkapselung 26a automatisch
ausrichten und auf diese Weise die Polymerumhüllung mit einer vergleichsweise
hohen Dichte erzeugen. Dieser Prozess des self-assembling wird insbesondere
durch Nanopartikel 27 unterstützt, welche selbst eine Ladung
aufweisen oder als Dipol ausgebildet sind.
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Die
Mikroverkapselung 26b gemäß 3 wird ähnlich wie
die gemäß 2 in
einer Suspension hergestellt. Allerdings erfolgt das agglomerieren der
Nanopartikel und die Herstellung der Mikroverkapselung gleichzeitig,
so dass die Vernetzung beispielsweise von Polymermolekülen, die
die Mikroverkapselung 26b bilden, das sich ausbildende
Agglomerat fixiert. Die Partikel 19 gemäß 3, eignen sich
für Ausgestaltungen
des erfindungsgemäßen Verfahrens,
bei dem das Material der Mikroverkapselung homogen in die Schicht
eingebaut werden soll bzw. bei denen das Material der Mikroverkapselung eine
Reaktion der Nanopartikel 27 vor der Schichtbildung verhindert
soll. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise reaktive Gemische
von Nanopartikeln in einer Mikroverkapselung einbetten.
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In 4 ist
ein Partikel 19 dargestellt, welches mehrschichtig aufgebaut
ist. Die Agglomerate von Nanopartikeln 27a, 27b werden
jeweils mit einer Mikroverkapselung versehen, wobei die Mikroverkapselungen
ein mehrschichtiges Partikel ergeben. Die Partikel 19 gemäß 4 können nach
einem Verfahren hergestellt werden, welches die Firma Capsulution® am
23.05.2005 auf Ihrer Homepage www.capsulution.com unter „Technology" erläutert hat.
Dieses Verfahren wird dort als LBL-Technology® bezeichnet
(LBL bedeutet layer by layer). Die Nano- Partikel werden gemäß diesem Verfahren in einer wässrigen
Lösung
suspendiert, wobei zur Bildung der Mikroverkapselungen um die Agglomerate
elektrostatische Kräfte
des Materials der Mikroverkapselung genutzt werden.
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In 5 ist
ein Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens
schematisch dargestellt. Ein Partikel 19 wird auf die Oberfläche 16 des Substrates 13 beschleunigt
und verformt diese beim Auftreffen leicht, wobei die Mikroverkapselung 26a abgesprengt
wird. Die Nanopartikel 27 bilden dabei die Beschichtung 20,
die bei Fortführung
des Verfahrens immer dicker wird. Der Energieeintrag durch das Kaltspritzverfahren
wird so eingestellt, dass die Gefügestruktur der Nanopartikel 27 weitgehend
erhalten wird, so dass die Nanostruktur der sich bildenden Schicht 20 durch
die Größe der Nanopartikel
bestimmt wird.
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In 6 ist
ein Anwendungsbeispiel für
eine gemäß dem beschriebenen
Verfahren gemäß 1 gebildete
Schutzschicht 28 dargestellt. Diese wird auf einen Lampensockel 29 aufgebracht
und schützt diesen
dadurch vor UV-Strahlung, die von einem Lampenkörper 30 ausgeht. Bei
der dargestellten Lampe 31 handelt es sich um eine Gasentladungslampe
für Kfz-Scheinwerfer.
Der Lampensockel 29 ist nur in dem Bereich mit der Schutzschicht 28 versehen,
der der UV-Strahlung direkt ausgesetzt ist.