DE3528310A1 - Verfahren zur aufbringung metallischer schichten auf kunststoffoberflaechen - Google Patents
Verfahren zur aufbringung metallischer schichten auf kunststoffoberflaechenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbringung metal
ischer Schichten auf die Oberfläche von aus faserverstärk
ten Kunststoffen gebildeten hohlen, nach außen offenen Bau
teilen auf galvanischem Wege, insbesondere Bauteilen mit
sphärisch gekrümmter Oberfläche, wobei die Bauteile inner
halb des Beschichtungsvorganges materialabtragenden Behand
lungen ausgesetzt sind.
Das Aufbringen von Metallfolien oder Metallplatten auf
Träger aus Kunststoffen, z.B. bei der Leiterplattenher
stellung, erfolgt mittels Kleben mit hinreichender Festig
keit der Verbindung zwischen Auflage und Träger.
Bei derartigen, ebenen Bauteilen, lassen sich die Folien
oder Platten ohne Schwierigkeit auf die genannte Weise
aufbringen.
Handelt es sich beim Träger jedoch un Bauteile mit
sphärisch gekrümmter Oberfläche, so lassen sich Metall
folien oder ebene Metallplatten nicht ohne Faltenbildung
auf den Träger aufbringen.
Für grosse Stückzahlen zu beschichtender Bauteile kann eine
Anpassung der Folien oder Platten an die Form der Ober
fläche des Trägers mittels Umformung mit geeigneten Werk
zeugen und Maschinen mit nachfolgender Verklebung unter be
stimmten Voraussetzungen zweckmässig sein.
Bei geringeren Stückzahlen jedoch ist eine Anpassung der
Folien oder Platten an die Form des Trägers durch Umformen
umständlich und teuer.
Besondere Schwierigkeiten bei der Anpassung von Folien bzw.
Platten an die Form des Trägers, ergeben sich dann, wenn
nur Teilabschnitte der Oberfläche des Trägers mit einem
Metallbelag zu versehen sind.
Ein einfacherer Weg kann eingeschlagen werden unter Anwen
dung der Galvanisiertechnik, um Oberflächen von Bauteilen
aus Nichtmetallen, z.B. aus Kunststoffen, vollständig oder
partiell mit Metallschichten zu überziehen.
Bei hohlen, aus faserverstärkten Kunststoffen gebildeten
Bauteilen mit sphärisch gekrümmter Bauteiloberfläche ist
es für das Aufbringen der metallischen Überzüge mittels
der Galvanotechnik erforderlich, die zu behandelnde Kunst
stoffoberfläche elektrisch leitend zu machen, um die Ober
fläche dann durch Elektrolyse mit Metall beschichten zu
können.
Strukturteile, denen tragende Funktion zukommt, beispiels
weise Teile der tragenden Struktur von Fluggeräten wie
Flugkörpern, Flugzeugen oder dergleichen, müssen in bezug
auf die Beanspruchung durch die aufzunehmenden Belastungen
und im Hinblick auf ein möglichst geringes Strukturgewicht
ausgelegt werden.
Sollen z.B. Abschnitte sphärisch gekrümmter Oberflächen
von Strukturteilen aus faserverstärkten Epoxydharzen als
Sende- oder Empfangsantennen mit Metall beschichtet werden,
bestehen Probleme hinsichtlich einer ausreichenden Haft
festigkeit der Beschichtung infolge der sich bei der Her
stellung der Bauteile bildenden Haut aus Formtrennmitteln.
Dieser, eine ausreichende Haftung der metallischen Be
schichtung verhindernde Belag, lässt sich mittels der üb
lichen Reinigungsverfahren nicht beseitigen.
Werden chemisch und mechanisch wirkende Verfahren zur Ober
flächenvorbehandlung für das Beschichten eingesetzt, be
steht die Gefahr einer Verletzung der Oberfläche des aus
Kunststoff gebildeten Körpers und im Oberflächenbereich
liegender Verstärkungsfasern.
Eine Beeinträchtigung der Festigkeit so behandelter, tra
gender Strukturteile aus Kunststoff ist besonders dann von
Bedeutung, wenn nur eine partielle Beschichtung vorgesehen
ist. Beispielsweise bei einer chemischen Vorbehandlung
wird die gesamte Oberfläche, und bei hohlen Bauteilen auch
die Hohlraumoberfläche dem ätzenden Mittel ausgesetzt.
Um die nicht zu beschichtenden Abschnitte der Oberfläche
von der Behandlung durch Ätzmittel zu schützen, ist es üb
lich, eine gegen das Ätzen resistente Abdeckung mittels
Klebebändern oder Folien vorzunehmen.
Derartige Oberflächenabdeckungen lassen sich jedoch auf die
Oberfläche des Innenraumes infolge der sphärischen Krümmung
der Oberflächen und der oft wegen der geringen Bauteilhöhe
erschwerten Zugänglichkeit des Innenraumes nicht oder nur
unvollkommen aufbringen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen,
mittels dem es ermöglicht wird, die Oberfläche von auf
faserverstärkten Kunststoffen gebildeten, tragenden Struk
turteilen auf galvanischem Wege mit einer festhaftenden
metallischen Beschichtung zu versehen, z.B. einer Beschich
tung aus Kupfer, wobei eine Beeinträchtigung der nicht zu
beschichtenden Abschnitte der Bauteiloberfläche gegen
chemische und bzw. oder mechanische Beeinflussung unter
bunden wird.
Erfindungsgemäss ist die gestellte Aufgabe durch die im
Hauptanspruch genannten Verfahrensmerkmale und in vorteil
hafter weiterer Ausgestaltung der Erfindung gemäss der
Merkmale der Unteransprüche gelöst.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren wird eine falten
freie festhaftende Beschichtung der Bauteiloberfläche er
reicht. Ferner wird eine sichere Abdeckung der zu schützen
den Abschnitte der Oberfläche des Bauteiles gegen chemische
und bzw. oder mechanische Beeinflussung auch an schwer zu
gänglichen Innenbereichen der Bauteiloberfläche bewirkt.
Die Ausbildung des Werkstückes bei seiner Herstellung, mit
dem verlängerten Wandabschnitt und der Abschlußwand für den
Bauteilhohlraum, stellt eine wesentliche Vereinfachung des
Arbeitsablaufes dar. Nach Abtrennen des überragenden Teiles
der Wandung, ist der Arbeitsgang der Abdeckung auf äusserst
einfache Weise und zeitsparend abgeschlossen.
Insbesondere nach dem Merkmal, nach dem der überragende
Wandabschnitt gleichzeitig die Abschlußwand des Bauteil
hohlraumes bildet, ergibt sich eine erhebliche Arbeits- und
Zeitersparnis.
Infolgedessen, dass der flüssigkeitsdicht abgeschlossene
Hohlraum der Bauteile mit einer elektrisch neutralen Flüs
sigkeit gefüllt wird, ist der hohlraumbedingte Auftrieb des
Bauteiles im Bad bei der Elektrolyse neutralisiert und
ausserdem eine Verformung des Bauteiles durch den Aus
gleich von Druckunterschieden, insbesondere im Hinblick
auf die innerhalb des Beschichtungsverfahrens auftreten
den Badtemperaturen vermieden.
In der Zeichnung sind zwei Ausbildungsbeispiele zu be
schichtender Bauteile im Herstellungszustand für den Ver
fahrensschritt der Beschreibung dargestellt.
Die Fig. 1 und 2 zeigen die Ausbildungen im Querschnitt
in Verbindung mit Teilen der Galvanisieranlage bekannter
Ausbildung.
Die dargestellten, zu beschichtenden Bauteile sind aus
faserverstärktem Kunststoff gebildete, hohle und nach
aussen offene Flügelabschnitte, die als tragende Struktur
teile an einem Flugkörper Verwendung finden.
Die Bauteile sind in Fig. 1 und 2 der Zeichnung insge
samt mit C bezeichnet. Die äussere Bauteiloberfläche ist
dafür vorgesehen, entsprechend dem genannten Verfahren zur
Bildung eines Antennenreflektors mit Kupfer beschichtet zu
werden.
Ferner ist in Fig. 1 und Fig. 2 der Zeichnung der Ab
schnitt G der Bauteilwandung dargestellt, der über die
Hohlraumöffnung bzw. über das Bauteilfertigmaß hinaus
ragend ausgeführt ist und zur Aufnahme der Abschlußwand
E bzw. E′ für den flüssigkeitsdichten Abschluß des Hohl
raumes für die Dauer des Beschichtungsprozesses dient und
der nach Abschluß des Verfahrensschrittes der galvanischen
Beschichtung vom Bauteil C abgetrennt wird, und zwar so,
dass das Bauteil sein vorgeschriebenes Fertigmaß erhält.
Mit A ist ferner noch der Behälter für das Galvanisierbad
bezeichnet, in welches die zu beschichtenden Bauteile C in
bekannter Weise eintauchen. Der Vereinfachung halber ist
auf eine vollständige Darstellung und Beschreibung der
Galvanisieranlage verzichtet.
Der Hohlraum der Bauteile C ist während des Beschichtungs
vorganges mit einer elektrisch neutralen Flüssigkeit D ge
füllt und mittels einer Entlüftungsleitung F, die aus dem
Bad herausgeführt ist, nach aussen entlüftet.
Anstelle der mit der Bauteilwandung und dem Wandabschnitt
G in einem Stück gebildeten Abschlußwand E′ gemäß der Bau
teilausführung nach Fig. 2, kann der Abschluß des Hohl
raumes auch durch einen am Wandabschnitt G befestigbaren
Abschlußdeckel E gemäß der Ausführung nach Fig. 1 erfolgen.
Der Wandabschnitt G weist dazu einen Aufnahmeflansch für
den Deckel auf.
Ein Ausführungsbeispiel für den Ablauf des Beschichtungs
verfahrens ist wie folgt:
- 1. Bauteilherstellung durch Laminataufbau auf Formteile mit Bildung des Wandabschnittes G und der Abschluß wand E′ als Bauteileinheit,
- 2. Maskierung der von der Beschichtung auszuschliessen den Abschnitte der Bauteilaussenflächen,
- 3. Vorbereitung des Werkstückes für die Beschichtung mittels materialabtragender Behandlung der Oberflächen durch mechanische und bzw. oder chemische Mittel,
- 4. flüssigkeitsdichte Abschluß des Bauteilhohlraumes,
- 5. Füllen des Hohlraumes des Bauteiles C mit einer elektrisch neutralen Flüssigkeit,
- 6. Beschichtung der nicht durch Masken abgedeckten Bau teiloberfläche (z.B. chemisches Verkupfern mit nach folgender elektrolytischer Beschichtung) und
- 7. Abtrennen des Wandabschnittes G und der Abschlußwand E auf Bauteil-Fertigmaß.
Claims (6)
1. Verfahren zur Aufbringung metallischer Schichten auf
die Oberfläche von aus faserverstärkten Kunststoffen
gebildeten hohlen, nach aussen offenen Bauteilen auf
galvanischem Wege,
insbesondere Bauteilen mit sphärisch gekrümmter Ober
fläche, wobei die Bauteile innerhalb des Beschichtungs
vorganges materialabtragenden Behandlungen ausgesetzt
sind, dadurch gekennzeichnet,
dass zum Schutz der Bauteiloberfläche während des Be schichtungsverfahrens das Bauteil (C) bei seiner Her stellung im Bereich der Hohlraumöffnung mit einem über das Bauteilfertigmaß hinausragenden Wandabschnitt (G) versehen wird,
dass der überragende Wandabschnitt (G) zum Abschluß des Bauteilhohlraumes ein Verschlußteil (E) aufnimmt und
dass der überragende Wandabschnitt (G) nach Beendigung des Beschichtungsprozesses vom Bauteil (C) auf Bauteil fertigmaß abgetrennt wird.
dass zum Schutz der Bauteiloberfläche während des Be schichtungsverfahrens das Bauteil (C) bei seiner Her stellung im Bereich der Hohlraumöffnung mit einem über das Bauteilfertigmaß hinausragenden Wandabschnitt (G) versehen wird,
dass der überragende Wandabschnitt (G) zum Abschluß des Bauteilhohlraumes ein Verschlußteil (E) aufnimmt und
dass der überragende Wandabschnitt (G) nach Beendigung des Beschichtungsprozesses vom Bauteil (C) auf Bauteil fertigmaß abgetrennt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
der Abschluß des Hohlraumes flüssigkeitsdicht ausgeführt
ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, dass der flüssigkeitsdicht abgeschlossene
Hohlraum mit einer elektrisch neutralen Flüssigkeit (D)
gefüllt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass der Hohlraum während des Beschichtungsprozesses
über eine Leitung (F), die aus dem das Bauteil (C) auf
nehmenden galvanischen Bad nach aussen geführt ist, ent
lüftet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
dass der über das Bauteilfertigmaß hinausragende Wand
abschnitt (G) und die Abschlußwand (E) in einem Stück
hergestellt sind.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
dass der Hohlraum des Bauteils (C) durch einen am Wand
abschnitt (G) gebildeten Flansch und einen daran be
festigbaren Deckel (E) abschliessbar ist.
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