DE102009051272A1 - Component comprises a surface, where a metallic coating is applied on the surface and is determined in such a way that the color appearance of the surface with the appearance of the coating yields an overall appearance - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bauteil mit einer Oberfläche, wobei auf der Oberfläche eine metallische Beschichtung aufgebracht ist.The present invention relates to a component having a surface, wherein a metallic coating is applied to the surface.
Die Druckschrift
Bei derartigen Beschichtungsverfahren von Oberflächen besteht der Nachteil, dass bestimmte Erscheinungsbilder der Oberfläche des Bauteils nicht hergestellt werden können, da bei einer metallischen Beschichtung in der Regel das Erscheinungsbild der Oberfläche durch die metallische Beschichtung selbst bestimmt ist. Insbesondere bei Bauteilen, die als Teil einer Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs ausgeführt sind, hier sind insbesondere die Blendrahmen und/oder die Gehäuse eines Scheinwerfers oder einer Rückleuchte zu nennen, sind häufig gewisse Farberscheinungsbilder der Oberfläche gefordert, wobei zugleich eine metallische Beschichtung insbesondere technisch notwendig ist.In the case of such coating methods for surfaces, there is the disadvantage that certain appearances of the surface of the component can not be produced, since with a metallic coating the appearance of the surface is generally determined by the metallic coating itself. In particular, in components that are designed as part of a lighting device of a motor vehicle, in particular the frame and / or the housing of a headlamp or a tail light to name a certain color appearance of the surface are often required, at the same time a metallic coating is particularly technically necessary.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bauteil sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils bereitzustellen, das eine metallische Beschichtung mit einem erweiterten Farberscheinungsbild aufweist.It is therefore the object of the present invention to provide a component and a method for producing a component, which has a metallic coating with an extended color appearance.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Bauteil gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved on the basis of a component according to the preamble of claim 1 in conjunction with the characterizing features. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die metallische Beschichtung mit einer optischen Teiltransparenz ausgeführt und derart bestimmt ist, dass das Farberscheinungsbild der Oberfläche mit dem Erscheinungsbild der Beschichtung ein Gesamterscheinungsbild ergibt.The invention includes the technical teaching that the metallic coating is made with a partial optical transparency and is determined such that the color appearance of the surface with the appearance of the coating gives an overall appearance.
Grundsätzlich wird durch eine metallische Beschichtung auf einem Bauteil mit einem beliebigen Farberscheinungsbild eine metallisch und insbesondere chromartig erscheinende Oberfläche erzeugt. Ausgehend von einem Farberscheinungsbild der Oberfläche des Bauteils wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die metallische Beschichtung mit einer optischen Teiltransparenz auszuführen. Die optische Teiltransparenz kann dabei derart bestimmt werden, dass das Farberscheinungsbild der Oberfläche des Bauteils durch die metallische Beschichtung hindurch wahrnehmbar ist. Im Ergebnis ergibt sich ein Gesamterscheinungsbild, das sich aus dem Farberscheinungsbild der Oberfläche und dem Erscheinungsbild der metallischen Beschichtung ergibt. Damit wird eine erhebliche Erweiterung möglicher Oberflächenerscheinungsbilder geschaffen, und insbesondere wenn das Farberscheinungsbild der Oberfläche eine bestimmte Farbe aufweist oder schwarz ist, können farbig-metallische oder schwarz-metallische Oberflächen geschaffen werden.In principle, a metallic and, in particular, a chromium-like surface is produced by a metallic coating on a component having an arbitrary color appearance. Based on a color appearance of the surface of the component is proposed according to the invention to perform the metallic coating with a partial optical transparency. The partial optical transparency can be determined such that the color appearance of the surface of the component through the metallic coating is perceptible. The result is an overall appearance resulting from the color appearance of the surface and the appearance of the metallic coating. This provides a significant extension of possible surface appearance, and in particular, when the color appearance of the surface has a particular color or is black, colored metallic or black metallic surfaces can be created.
Nach einer ersten Ausführungsform zur Bildung einer optischen Teiltransparenz in der metallischen Beschichtung kann die metallische Beschichtung eine Dicke aufweisen, die derart gering ausgeführt ist, dass die optische Teiltransparenz durch die geringe Dicke gebildet ist, wobei die Teiltransparenz vorzugsweise einen Wert von ca. 30% bis ca. 70% aufweist. Je niedriger die Teiltransparenz ist, desto stärker wirkt sich das Erscheinungsbild der metallischen Beschichtung auf das Gesamterscheinungsbild aus. Je größer die Teiltransparenz der metallischen Beschichtung ist, beispielsweise bis zu 70%, desto stärker trägt das Farberscheinungsbild der unter der metallischen Beschichtung liegenden Oberfläche des Bauteils zum Gesamterscheinungsbild bei. Dabei kann eine metallische Beschichtung erzeugt werden, die eine Dicke von vorzugsweise weniger als 50 nm aufweist und folglich teiltransparent ist.According to a first embodiment for forming a partial optical transparency in the metallic coating, the metallic coating may have a thickness that is made so small that the partial optical transparency is formed by the small thickness, wherein the partial transparency preferably has a value of about 30% about 70%. The lower the partial transparency, the stronger the appearance of the metallic coating affects the overall appearance. The greater the partial transparency of the metallic coating, for example up to 70%, the more the color appearance of the surface of the component under the metallic coating contributes to the overall appearance. In this case, a metallic coating can be produced which has a thickness of preferably less than 50 nm and is therefore partially transparent.
Es ist von besonderem Vorteil, wenn die metallische Beschichtung mittels eines Vakuumbeschichtungsverfahrens und insbesondere mittels eines Besputterungsverfahrens aufgebracht wird. Weitere mögliche Beschichtungsverfahren zur Aufbringung der metallischen Beschichtung können PVD-Verfahren, CVD-Verfahren oder PLD-Verfahren sein. Grundsätzlich ist jedes Dünnschichtverfahren geeignet, die metallische Beschichtung aufzubringen. Ebenfalls kann die metallische Beschichtung mit Galvanikverfahren erfolgen, sofern dies das Grundmaterial des Bauteils zulässt oder vorteilhaft ist.It is of particular advantage if the metallic coating is applied by means of a vacuum coating method and in particular by means of a sputtering method. Further possible coating methods for applying the metallic coating may be PVD methods, CVD methods or PLD methods. In principle, any thin-film process is suitable for applying the metallic coating. Likewise, the metallic coating can be carried out by electroplating, as long as the basic material of the component permits or is advantageous.
Vorzugsweise kann die metallische Beschichtung durch ein Vakuumbeschichtungsverfahren mit einem Prozessdruck von ca. 0,002 bar bis ca. 0,004 bar und vorzugsweise mit einer Sputterleistung von weniger als 20 W/cm2 und insbesondere mit einer Sputterzeit von weniger als 10 s aufgebracht werden. Im Ergebnis kann eine metallische Beschichtung vorgesehen sein, die eine Dicke von weniger als 50 nm aufweist. Eine besonders vorteilhafte Parameterkombination zur Beschichtung eines thermoplastischen Substrates mit einer metallischen Beschichtung kann mit einer Sputterleistung von 12 W/cm2 bei einer Zeit von 7 s mit einem Prozessdruck von 0,004 bar angegeben werden.Preferably, the metallic coating may be applied by a vacuum coating process with a process pressure of about 0.002 bar to about 0.004 bar and preferably with a sputtering power of less than 20 W / cm 2, and more preferably with a sputtering time of less than 10 seconds. As a result, a metallic coating having a thickness of less than 50 nm may be provided. A particularly advantageous parameter combination for coating a thermoplastic substrate with a metallic coating can be given with a sputtering power of 12 W / cm 2 at a time of 7 s with a process pressure of 0.004 bar.
Die metallische Beschichtung kann vorzugsweise eine Chrombeschichtung, eine Chromnickelbeschichtung oder eine Edelstahlbeschichtung aufweisen. Ferner kann eine Chromnitridbeschichtung vorgesehen sein. Bei entsprechender Prozessführung des Beschichtungsverfahrens kann die metallische Beschichtung einen Spiegeleffekt erzeugen, der gemeinsam mit dem Farberscheinungsbild der Oberfläche, auf der die metallische Beschichtung aufgebracht ist, ein Gesamterscheinungsbild bildet. The metallic coating may preferably comprise a chromium coating, a chrome nickel coating or a stainless steel coating. Furthermore, a chromium nitride coating may be provided. With appropriate process control of the coating process, the metallic coating can produce a mirror effect, which forms an overall appearance together with the color appearance of the surface on which the metallic coating is applied.
Nach einer zweiten Ausführungsform zur Bildung einer optischen Teiltransparenz in der metallischen Beschichtung kann in die metallische Beschichtung eine Mikrostrukturierung eingebracht sein, derart, dass metallisierte und unmetallisierte Teilflächen auf der Oberfläche voneinander unterteilt sind. Die Unterteilung in metallisierte und unmetallisierte Teilflächen kann mittels eines Maskenverfahrens und/oder mittels eines Ablationsverfahrens erzeugt werden. Das Maskenverfahren kann auf verschiedene Weise umgesetzt werden. Beispielsweise kann als trockenes Vakuumverfahren ein gezieltes Bestäuben des Bauteils vor einer Vakuummetallisierung der Oberfläche vorgenommen werden. Anschließend kann der aufgebrachte Staub entfernt werden, sodass auch partiell die Metallisierungspartikel mit entfernt werden. Als sogenanntes nasses Vakuumverfahren kann eine Bauteilmaskierung erzeugt werden, indem vor der Vakuummetallisierung photolithographische Verfahren angewendet werden, sodass mit einem anschließenden Entfernen der Bauteilmaskierung die partielle Metallisierung mit entfernt wird. Bei nasschemischen Verfahren können mikroskopisch mehrphasige Kunststoffe (z. B. ABS) eingesetzt werden, bei denen nur eine der Phasen auf einen nasschemischen sogenannten Bekeimungsprozess oder einen stromlosen Metallisierungsprozess anspricht. Ferner sind sogenannte nasschemische Nassverfahren bekannt, die eine Erzeugung einer Bauteilmaskierung durch photolithographische Verfahren vor der Bekeimung schaffen, sodass bei einer anschließenden Entfernung der Maske vor einer nasschemischen Aufdickung der dann porösen Metallschicht eine Teiltransparenz gebildet wird.According to a second embodiment for forming a partial optical transparency in the metallic coating, a microstructuring can be introduced into the metallic coating such that metallized and unmetallised partial surfaces are subdivided on the surface. The subdivision into metallized and unmetallised subareas can be produced by means of a mask method and / or by means of an ablation method. The masking process can be implemented in various ways. For example, a targeted dusting of the component prior to a vacuum metallization of the surface can be carried out as a dry vacuum method. Subsequently, the applied dust can be removed, so that also partially the metallization particles are removed. As a so-called wet vacuum process, component masking can be created by applying photolithographic techniques prior to vacuum metallization, such that subsequent removal of the component masking removes the partial metallization. In wet-chemical processes, microscopically multiphase plastics (eg ABS) can be used in which only one of the phases responds to a wet-chemical so-called germination process or an electroless metallization process. Furthermore, so-called wet-chemical wet processes are known, which create a generation of a component masking by photolithographic processes prior to the seeding, so that a partial removal of the mask from a wet-chemical thickening of the then porous metal layer, a partial transparency is formed.
Werden Ablationsverfahren genutzt, kann gemäß eines Vakuum-Trockenverfahrens ein partielles Absprengen einer im Vakuum vollflächig abgeschiedenen lichtdichten Metallschicht durch Laserablation, also Linien- und/oder Punktraster, erzeugt werden, wodurch eine Teiltransparenz gebildet wird. Bei einem sogenannten nasschemischen Trockenverfahren kann durch ein partielles Absprengen der nasschemisch vollflächig aufgebrachten Bekeimungsschicht beispielsweise durch eine Laserablation vor der nasschemischen Aufdickung der dann porösen Metallschicht eine Teiltransparenz gebildet werden.If ablation methods are used, a partial blasting off of a light-tight metal layer deposited in a vacuum over the entire surface can be produced by laser ablation, ie line and / or dot matrix, in accordance with a vacuum drying method, whereby a partial transparency is formed. In a so-called wet-chemical drying process, a partial separation of the wet-chemical all-over applied seedling layer, for example by laser ablation before the wet-chemical thickening of the then porous metal layer, can result in partial transparency.
Folglich kann die Teiltransparenz gemäß einer entsprechend reduzierten Dicke der dann dünnen, vollflächigen metallischen Beschichtung erzeugt werden, wobei die Teiltransparenz alternativ oder zusätzlich durch eine metallische Beschichtung mit einer löchrigen Struktur erzeugbar ist.Consequently, the partial transparency can be produced according to a correspondingly reduced thickness of the then thin, full-area metallic coating, wherein the partial transparency can alternatively or additionally be produced by a metallic coating having a holey structure.
Zur Bildung der Oberfläche des Bauteils sind mehrere Möglichkeiten gegeben. Beispielsweise kann das Bauteil ein Substrat aufweisen, so dass die Oberfläche zumindest eine Körperbegrenzung des Substrates bildet. Die metallische Beschichtung wird dabei mit der entsprechenden Dicke direkt auf die Oberfläche des Substrates aufgebracht. Andererseits besteht die Möglichkeit, dass auf dem Bauteil wenigstens eine Farbbeschichtung aufgebracht ist, wobei die Oberfläche folglich durch die Oberfläche der Farbbeschichtung gebildet ist und die metallische Beschichtung wird auf der Oberfläche der Farbbeschichtung aufgebracht. Die Farbbeschichtung bildet sodann das Farberscheinungsbild der Oberfläche, wobei das Farberscheinungsbild des Bauteils selbst nicht relevant ist und nicht zum Gesamterscheinungsbild beiträgt. Das Bauteil und insbesondere das Substrat kann aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein, das entweder schwarz ist oder bereits eine Farbe aufweist, die nach Aufbringung der metallischen Beschichtung zum Gesamterscheinungsbild des Bauteils beiträgt. Das Substrat bzw. das Bauteil selbst kann aus einem Kunststoffmaterial wie z. B. PC, PC-HT oder PEI hergestellt sein, wobei das Material des Bauteils nicht grundsätzlich auf ein Kunststoffmaterial beschränkt ist, und beispielsweise ebenfalls ein metallisches Material sein kann. Insbesondere dann, wenn das Bauteil aus einem metallischen Grundmaterial ausgebildet ist, kann es vorteilhaft sein, zunächst eine Farbbeschichtung auf die Oberfläche des Bauteils aufzubringen, um erst anschließend die metallische Beschichtung aufzubringen.There are several possibilities for forming the surface of the component. For example, the component may have a substrate, so that the surface forms at least one body boundary of the substrate. The metallic coating is applied with the appropriate thickness directly on the surface of the substrate. On the other hand, there is the possibility that at least one color coating is applied to the component, the surface consequently being formed by the surface of the color coating and the metallic coating being applied to the surface of the color coating. The color coating then forms the color appearance of the surface, wherein the color appearance of the component itself is not relevant and does not contribute to the overall appearance. The component and in particular the substrate may be made of a plastic material that is either black or already has a color that contributes to the overall appearance of the component after application of the metallic coating. The substrate or the component itself can be made of a plastic material such. As PC, PC-HT or PEI be prepared, wherein the material of the component is not generally limited to a plastic material, and for example, may also be a metallic material. In particular, when the component is formed from a metallic base material, it may be advantageous to first apply a color coating on the surface of the component, only to then apply the metallic coating.
Das Bauteil kann insbesondere als Teil einer Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs aufgeführt sein. Insbesondere kann die Beleuchtungseinrichtung ein Scheinwerfer, eine Rückleuchte oder beispielsweise eine Innenleuchte für ein Kraftfahrzeug sein. Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge weisen Bereiche auf, die für einen Betrachter von der Außenseite des Kraftfahrzeuges sichtbar sind. Diese Bereiche können das Gehäuse des Scheinwerfers betreffen oder der Scheinwerfer besitzt einen Blendrahmen, der innerhalb des Gehäuses des Scheinwerfers aufgenommen ist und die Lichtmodule zur Sichtseite des Scheinwerfers hin abdeckt. Insbesondere die für einen Betrachter sichtbaren Oberflächen einer Beleuchtungseinrichtung können mit der erfindungsgemäßen metallischen Beschichtung ausgeführt sein, so dass in diesem Bereich eine farbig-metallische oder schwarz-metallische Oberfläche entsteht.The component can be listed in particular as part of a lighting device of a motor vehicle. In particular, the lighting device may be a headlight, a tail light or, for example, an interior light for a motor vehicle. Automotive headlamps have areas that are visible to an observer from the outside of the motor vehicle. These areas may relate to the housing of the headlamp or the headlamp has a frame, which is housed within the housing of the headlight and covers the light modules towards the visible side of the headlamp. In particular, the visible to a viewer surfaces of a lighting device can be performed with the metallic coating of the invention, so that in this area a colored metallic or black metallic surface is formed.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ferner mit einem Verfahren zur Herstellung des Bauteils gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 12 gelöst. Daher betrifft die vorliegende Erfindung weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mit einer Oberfläche, wobei die metallische Beschichtung mit einer optischen Teiltransparenz ausgeführt wird und die Teiltransparenz mit einem Maße bestimmt wird, dass das Farberscheinungsbild der Oberfläche mit dem Erscheinungsbild der Beschichtung ein Gesamterscheinungsbild ergibt. Ferner kann die metallische Beschichtung mittels eines Vakuumbeschichtungsverfahrens, insbesondere mittels eines Besputtungsverfahrens oder eines sonstigen Beschichtungsverfahrens aufgebracht werden. The object of the present invention is further achieved by a method for producing the component according to the preamble of
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens kann die optische Teiltransparenz der metallischen Beschichtung mittels der Dicke der metallischen Beschichtung auf der Oberfläche erzielt werden, wobei die Dicke derart gering ausgeführt wird, dass die Teiltransparenz durch die geringe Dicke der metallischen Beschichtung entsteht. Insbesondere kann gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens eine Mikrostrukturierung der metallischen Beschichtung vorgesehen werden, durch die die optische Teiltransparenz der metallischen Beschichtung wenigstens teilweise gebildet wird, derart, dass metallisierte und unmetallisierte Teilflächen auf der Oberfläche voneinander unterteilt werden.According to an advantageous development of the method, the optical partial transparency of the metallic coating can be achieved by means of the thickness of the metallic coating on the surface, wherein the thickness is made so small that the partial transparency results from the small thickness of the metallic coating. In particular, according to a development of the method, a microstructuring of the metallic coating can be provided by which the partial optical transparency of the metallic coating is at least partially formed such that metallized and unmetallised partial surfaces are subdivided on the surface.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens kann auf dem Bauteil eine Farbbeschichtung aufgebracht werden, so dass die Oberfläche durch die Farbbeschichtung gebildet wird und wobei erst nach dem Aufbringen der Farbbeschichtung die metallische Besichtung aufgebracht wird.According to an advantageous embodiment of the method, a color coating can be applied to the component, so that the surface is formed by the color coating and wherein only after the application of the color coating, the metallic sighting is applied.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:Further, measures improving the invention will be described in more detail below together with the description of a preferred embodiment of the invention with reference to FIGS. It shows:
In
Erfindungsgemäß ist auf der Oberfläche
Wird das Bauteil
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargstellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile einschließlich konstruktiven Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein. Insbesondere können mehrere Farbbeschichtungen
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Bauteilcomponent
- 1111
- Oberflächesurface
- 1212
- metallische Beschichtungmetallic coating
- 1313
- Farbbeschichtungcolor coating
- 1414
- Substratsubstratum
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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