DE19956206A1 - Dekoratives Schutzschichtsystem - Google Patents
Dekoratives SchutzschichtsystemInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein dekoratives Schutzschichtsystem, welches aus einer einebnenden Grundschicht, einer metallisch oder anderweitig glänzenden Reflexionsschicht und einer transparenten keramischen Deckschicht besteht. Die einebnende Grundschicht besteht aus gehärtetem Pulverlack oder Sol-Gel. Die Reflexionsschicht ist eine Metallschicht und/oder eine aus Metallverbindungen aufgebaute Schicht. Die keramische Deckschicht zu wesentlichen Anteilen aus Aluminiumoxid und Siliciumdioxid, wobei eine Gradierung der Konzentration der beiden Bestandteile auftritt. Die Reflexionsschicht und die keramische Deckschicht werden mittels physikalischer und/oder chemischen Verfahren der Abscheidung aus der Gasphase abgeschieden.
Description
Die Erfindung betrifft ein dekoratives Schutzschichtsystem, welches auf verschiedene Grundkörper
wie z. B. Beschläge oder Automobilfelgen sowie auf verschiedene Materialien wie z. B. Metalle
oder Kunststoffe aufgebracht werden kann und neben der dekorativen Wirkung einen effektiven
Schutz gegen mechanische und korrosive Beanspruchungen bietet.
Oberflächen sind für viele Gegenstände im Haushaltbereich, bei Musikinstrunenten und in der
Automobiltechnik oftmals wesentliche Komponenten dekorativen Designs. Typische Anwendungs
beispiele aus den genannten Bereichen sind Türbeschläge und Badamaturen, Instrumententasten
sowie Leichtmetallfelgen. Ein beispielsweise hochwertiger metallischer Glanz soll dabei möglichst
unabhängig vom jeweiligen Grundmaterial generiert werden können. Zusätzlich ist die
Langzeitwirkung des dekorativen Effektes insbesondere unter extremen mechanischen und/oder
korrosiven Belastungen häufig ein Maß für die Gebrauchswerteigenschaften und die Lebensdauer
der Produkte. Für die genannten Anwendungsgebiete sind folgende Belastungen relevant.
Haushaltbereich: Reibkontakt mit textilen und schwammartigen Reinigungshilfsmitteln, Kontakt mit festen und flüssigen Reinigungsmitteln, Kontakt mit Handschweiß;
Musikinstrumente: Hautkontakt und Reibung, Handschweiß;
Automobiltechnik: Steinschlag, Bürstenkontakt (in Waschanlagen), Kontakt mit alkalischen und sauren Flüssigkeiten sowie mit organischen Medien, thermische Belastungen.
Haushaltbereich: Reibkontakt mit textilen und schwammartigen Reinigungshilfsmitteln, Kontakt mit festen und flüssigen Reinigungsmitteln, Kontakt mit Handschweiß;
Musikinstrumente: Hautkontakt und Reibung, Handschweiß;
Automobiltechnik: Steinschlag, Bürstenkontakt (in Waschanlagen), Kontakt mit alkalischen und sauren Flüssigkeiten sowie mit organischen Medien, thermische Belastungen.
Besonders nachhaltige Wirkungen auf Glanz- und Reflexionsflächen haben impulsartige
mechanische Belastungen kleiner Oberflächenbereiche, wie sie etwa bei Steinschlägen auftreten.
Es ist bekannt, daß Hartchromschichten ein typisches dekoratives Schutzschichtsystem sind. Dieses
Schichtsystem besteht in der Regel aus mehreren Lagen verschiedener Metalle und die
abschließende Chromschicht hat meist sowohl dekorative als auch schützende Funktionen. Die
Schichtsysteme werden galvanisch aufgebracht und haben Gesamtschichtdicken im Bereich von ca.
50 bis 100 m. Einschränkende Merkmale dieser Systeme sind: 1.) Beschränkung der dekorativen
Effekte auf den typischen Chromglanz, 2.) Begrenzungen bezüglich der beschichtbaren
Grundmaterialien, 3.) Teilweise hoher Gewichtsanteil der Schicht an der Gesamtmasse des
beschichteten Produktes, 4.) Umweltbelastungen bei der galvanischen Verchromung.
Schutzschichteffekte mit dekorativer Wirkung werden ebenfalls durch Kombination einer
dekorativen Oberfläche mit transparenten Deckschichten erzielt. Im erweiterten Sinne können dazu
auch Mischschichten aus Al2O3 und SiO2 als Korrosionsschutzschichten auf verzinkten
Stahlblechen gerechnet werden (DE 43 22 465). Hierbei ist die Zinkschicht direkt mit dem
Stahlblech und die keramische Schutzschicht direkt mit der Zinkschicht verbunden. Lackschichten
sind hierbei aus verschiedenen Gründen kein Bestandteil der beschriebenen Schichtsysteme. Für
dekorative Zwecke sind Zwischenschichten aus Lack aber oftmals eine wesentliche Voraussetzung
zur Erzeugung spiegelnder Glanzflächen. Die Anpassung der mechanischen und thermischen
Eigenschaften einer Lack- und einer Keramikschicht ist in der PS DE 4 32 265 daher nicht
Gegenstand der Entwicklung gewesen.
Eine andere Lösung zum Schutz metallischen Oberflächen mit SiO2 oder Al2O3 wird in der PS DE
44 15 122 beschrieben. Hierbei wird ebenfalls die keramische Deckschicht auf die Oberfläche
metallischer Gegenstände aufgebracht ohne daß eine Lackschicht zur Erzeugung einer glatten
Oberfläche erforderlich ist. Die Anpassung der mechanischen und thermischen Eigenschaften einer
Lack- und einer Keramikschicht war damit auch hier nicht Gegenstand der Entwicklung.
Keramische Schutzschichten auf Aluminium oder Aluminiumlegierungen werden ebenfalls in der
PS EP 0685570 beschrieben. Das dort beschriebene Schichtsystem besteht analog zu den beiden
vorhergehenden Beispiel lediglich aus einer transparenten keramischen Deckschicht, welche direkt
auf eine metallische Unterlage aufgebracht ist. Das Schichtsystem besteht im einzelnen aus einer
SiO2 Zwischenschicht und einer Deckschicht aus Al2O3. Das direkte Aufbringen der keramischen
Deckschicht stellt auch hier hohe Anforderungen an den Oberflächenzustand der Grundmaterialien.
Insbesondere können hochgradig verspiegelte Oberflächen ohne eine zusätzliche
Lackzwischenschicht nur mit einem hohen Polieraufwand erzeugt werden.
Die Patentschriften DE 197 02 566 und EP 632 847 beschreiben metallisch glänzende Schicht
systeme mit bevorzugter Anwendung auf Automobil-Leichtmetallfelgen. In beiden Patentschriften
werden Schichtsysteme beschrieben, welche aus einer Lackgrundschicht, einer ein metallisches
Aussehen erzeugenden metallischen Zwischenschicht und einer transparenten Deckschicht aus
Lack bzw. aus Polymeranteilen bestehen. Der entscheidende Nachteil dieser Schichtsysteme ist die
transparente Deckschicht aus Lack oder aus Polymeranteilen, welche wegen der organischen
Bestandteile zur Versprödung und zur Vergilbung neigt und keinen ausreichend hohen Schutz
insbesondere gegen mechanische Belastungen liefert. Außerdem ist dieses Schichtsystem auf das
farbliche Spektrum von Metalloberflächen beschränkt. Blaue, rote oder grüne Farbtöne, wie sie
typischerweise mittels Interferenzeffekten an dünnen Schichten entstehen, können mit dem
beschriebenen Schichtsystem nicht erzeugt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf beliebigen Materialien und Oberflächenrauhigkeiten
eine metallisch oder anderweitig glänzende Oberfläche zu erzeugen, welche extremen
mechanischen und korrosiven Belastungen wesentlich besser als bisherige Systeme widersteht
sowie das Farbspektrum der Schichtsysteme deutlich erweitert.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Schichtsystem gelöst, welches aus einer
einebnenden Grundschicht, einer aus Metallen und/oder Metallverbindungen bestehenden
Reflexionsschicht sowie einer transparenten keramischen Deckschicht besteht. Es wurde gefunden,
daß insbesondere die Kombination der relativ weichen und thermisch sensiblen einebnenden
Grundschicht mit der wesentlich härteren und spröderen keramischen Deckschicht einschließlich
der Wärmebilanz bei der Abscheidung der Deckschicht grundlegende Lösungen für das
Gesamtschichtsystem erfordern, die über den bekannten Stand der Technik hinausgehen.
Die Aufgabe wurde mit einer einebnenden Grundschicht aus Pulverlack oder aus einer Sol-Gel
Schicht, mit einer Reflexionsschicht aus Metall und/oder Metallverbindungen, welche auch als
Mehrlagenschichten ausgebildet sein können, sowie mit einer gradierten keramischen Dechschicht
gelöst, wobei als wesentliche Bestandteile der keramischen Deckschicht SiO2 und Al2O3 gewählt
wurden. Zur Reduzierung der Sprödigkeit der keramischen Deckschicht sind auch minimale
Beimischungen anderer Bestandteile, welche nanodispersive Ausscheidungen bilden, möglich.
Schichtseitig und verfahrensseitig relevante Effekte der Mischung aus SiO2 und Al2O3 sind: 1.)
Reduzierung der Härte und der Sprödigkeit gegenüber reinen Al2O3 Schichten, ohne auf die
wesentlich geringeren Werte des SiO2 abzusinken und 2.) deutliche Reduzierung der
Kondensationswärme bei der Schichtformierung im Vergleich zur Abscheidung von reinem Al2O3
und eine damit verbundene deutlich verringerte thermische Belastung der einebnenden
Grundschicht gegenüber der Abscheidung von reinem Al2O3.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Leichtmetallfelgen werden in einer Pulverbeschichtungsanlage bei Raumtemperatur mit einer
einebnenden Grundschicht versehen. Diese Lackschicht hat eine Dicke von 100 m und ebnet die
Unebenheiten des Grundmaterials soweit ein, daß nach der Beschichtung mit der metallischen
Reflexionsschicht eine verspiegelte Oberfläche entsteht. Diese Schicht wird anschließend bei 240°C
ausgehärtet. Als Reflexionsschicht wird im folgenden mittels Magnetronsputtern eine
Chromschicht mit einer mittleren Dicke von 0,3 m auf die Lackschicht abgeschieden. Im weiteren
Verlauf erfolgt die Abscheidung der keramischen Deckschicht, welche mittels
Elektronenstrahlverdampfen aus einer Schmelze aus SiO2 und Al2O3 abgeschieden wird. Die
mittlere Schichtdicke dieser Deckschicht beträgt 5 m.
Der Gesamtaufbau der dekorativen Schutzschicht beträgt damit von der Unterlage aus gesehen: 100 m
Grundschicht aus Glanzlack, 0,3 m Chromschicht und 5 m transparente keramische
Deckschicht.
Claims (8)
1. Dekoratives Schutzschichtsystem, bestehend aus einer einebnenden Grundschicht, einer
darauf aufgebrachten Reflexionsschicht und einer die Reflexionsschicht vollkommen abdeckenden
transparenten Deckschicht dadurch gekennzeichnet, daß die einebnende Grundschicht aus
ausgehärtetem Pulverlack oder aus Sol-Gel mit einer mittleren Dicke von jeweils 50 bis 200 µm
besteht, die Reflexionsschicht aus Metall und/oder aus einer Metallverbindung mit einer
Gesamtschichtdicke von 50 bis 1000 nm besteht sowie einer transparenten Deckschicht, welche im
wesentlichen aus einer gradierten Mischung aus Siliziumoxid und Aluminiumoxid mit einer
Gesamtdicke von 0,1 bis 10 m besteht.
2. Schutzschichtsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsschicht
aus einem Metalloxid, -nitrid oder -carbid bzw. aus deren Mischungen besteht.
3. Schutzschichtsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsschicht
ein Mehrfachschichtsystem ist, welches aus einer metallischen Basisschicht und einer oder
mehreren dünnen Abschlußschichten nach Anspruch 2 mit Schichtdicken von 50 bis 500 nm
besteht.
4. Schutzschichtsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente
Deckschicht von der Reflexionsschicht beginnend aus einer 0,1 bis 1 m dicken
Siliciumoxidschicht, einer gradierten Übergangsschicht mit einer Dicke von 0,1 bis 5 m und einer
Abschlußschicht aus Aluminiumoxid mit einer Dicke von 0,01 bis 5 m besteht.
5. Schutzschichtsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente
Deckschicht von der Reflexionsschicht beginnend aus einer 0,1 bis 1 m dicken
Aluminiumoxidschicht, einer gradierten Mischschicht aus Aluminiumoxid und Siliciumoxid mit
einer Dicke von 0,1 bis 5 m und einer Abschlußschicht aus Aluminiumoxid mit einer Dicke von
0,01 bis 5 m besteht.
6. Schutzschichtsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Deck
schicht mit einer TiO2-Zwischenschicht an die Reflexionsschicht angekoppelt ist.
7. Schutzschichtsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Deck
schicht mit insgesamt bis zu 10 Atomprozent BN und/oder B2O3 und/oder TiO2 angereichert ist.
8. Schutzschichtsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Deck
schicht einen strukturellen und/oder elemespezifischen Mehrlagenaufbau mit Dicken der
Einzellagen im Bereich von 10 bis 200 nm aufweist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999156206 DE19956206A1 (de) | 1999-09-23 | 1999-09-23 | Dekoratives Schutzschichtsystem |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999156206 DE19956206A1 (de) | 1999-09-23 | 1999-09-23 | Dekoratives Schutzschichtsystem |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19956206A1 true DE19956206A1 (de) | 2001-03-29 |
Family
ID=7929969
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1999156206 Withdrawn DE19956206A1 (de) | 1999-09-23 | 1999-09-23 | Dekoratives Schutzschichtsystem |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19956206A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004006127A1 (de) * | 2004-02-07 | 2005-08-25 | Dr.Ing.H.C. F. Porsche Ag | Verfahren zur Herstellung von korrosionsbeständigen und dekorativen Beschichtungen und Schichtsystemen für Substrate aus Metallen |
DE102004049111A1 (de) * | 2004-10-07 | 2006-04-13 | Leybold Optics Gmbh | Verfahren zur Glanzbeschichtung von Substraten sowie glanzbeschichtetes Substrat |
EP2253830A1 (de) | 2009-05-19 | 2010-11-24 | Robert Bosch GmbH | Bajonettmagnetgruppe |
EP2358529A2 (de) * | 2008-11-17 | 2011-08-24 | 3M Innovative Properties Company | Barriere mit gradientenförmiger zusammensetzung |
-
1999
- 1999-09-23 DE DE1999156206 patent/DE19956206A1/de not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US7235167B2 (en) | 2004-02-07 | 2007-06-26 | Dr. Ing. H.C.F. Porsche Aktiengesellschaft | Method for the manufacture of corrosion resistant and decorative coatings and laminated systems for metal substrates |
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DE102009003233A1 (de) | 2009-05-19 | 2010-11-25 | Robert Bosch Gmbh | Bajonettmagnetgruppe |
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