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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine glänzende Oberflächenstruktur,
die auf einem Aluminiumrad für
ein Kraftfahrzeug ausgebildet ist und über gute Duktilität und Korrosionsbeständigkeit verfügt, sowie
auf ein Verfahren zur Herstellung dieser.
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Um
eine Oberfläche
eines Metall- oder Harzelements glänzend zu machen, wird herkömmlicherweise
Elektroplattierung, so etwa die Elektrochromplattierung, verwendet.
Durch dieses Verfahren werden hohes Reflexionsvermögen, hoher
Glanz mit Tiefenbild, gute Abnützungsbeständigkeit
sowie gute Korrosionsbeständigkeit
erhalten. Diese Behandlung zur Glänzendmachung einer Oberfläche wird
auf einem Metallelement, so z. B. einem Aluminiumrad eines Kraftfahrzeugs,
vorgenommen, sowie einem Harzelement wie einem Kühlergrill, einer Verzierung oder
einem Autoemblem, um das Element aufzuhellen.
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Da
für das
Elektroplattieren umwelttechnische Gegenmaßnahmen erforderlich sind,
wurden in der letzten Zeit verschiedene Verfahren untersucht, die
das Elektroplattieren ersetzen sollen. In einem solchen Ersatzverfahren
wird in Zusammenhang mit dem Aluminiumrad eines Kraftfahrzeugs eine
Oberfläche
des Rades bis zu einer glatten Oberfläche abgeschliffen. Jedoch ist
das Schleifen nicht nur von steigenden Herstellungskosten begleitet,
sondern kann auch auf den Innenflächen der Radentlüftungslöcher nicht
angewendet werden.
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Die
Japanischen Patentanmeldungen H04-131232 und H10-130833 schlagen
die folgenden Verbesserungsverfahren als Ersatz für das Schleifen
vor:
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(1) Japanische Patentanmeldung
H04-131232
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Nachdem
ein Metallelement oberflächenbehandelt
wurde, wird das Element mit einer Grundierung beschichtet, darauf
wird ein dünner
Chromfilm durch Sputtern ausgebildet und schließlich erfolgt die Deckbeschichtung.
Eine Oberfläche
des dünnen Chromfilms
dient dabei als Reflexionsfläche.
Bei der Oberflächenbehandlung
wird die Oberfläche
des Elements stahlgestrahlt und mit einem durchsichtigen Harz mittels
Pulverbeschichtung beschichtet. Als Grundierung wird ein durchsichtiger
Harzfilm ausgebildet. Der Chromfilm wird unter Verwendung von Chrom
gebildet. Die Deckbeschichtung ist eine durchsichtige Beschichtung,
die die glänzende
Oberfläche
des Chromfilms schützt.
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Das
in der Japanischen Patentanmeldung H04-131232 beschriebene Verfahren
wirft jedoch das Problem auf, dass der dünne Chromfilm Risse bekommt,
obwohl der dünne
Chromfilm ein ähnliches Aussehen
wie eine Elektrochromplattierung hat. Da die Restspannung des Chromfilms
groß ist,
bilden sich während
des Sputterns, nach dem Auftragen der Deckbeschichtung, oder nachdem
die Deckbeschichtung auf dem Chromfilm aufgetragen und getrocknet
ist, Risse aus. Ist die Dicke des Chromfilms gleich oder größer als
0,04 μm,
so ist die Rissbildung stark. Die Restspannung ist so groß, dass
der Chromfilm leicht Risse bildet, wenn während des Verschleißfestigkeits-
und Wetterbeständigkeitstests
in der Deckbeschichtung erzeugte Spannung zum Chromfilm übertragen
wird. Weiters bilden sich im Chromfilm leicht Risse, wenn ein Lösungsmittel
während
des Beschichtens und/oder des Trocknens der Deckbeschichtung in
den Chromfilm eindringt.
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Wird
die Dicke des Chromfilms verringert, um die Erzeugung von Rissen
im Chromfilm zu unterdrücken,
so ist es nicht mehr möglich,
das äußere Erscheinungsbild ähnlich wie
eine Elektrochromplattierung aussehen zu lassen, da ein Raduntergrund durch
die dünne
Chromschicht erkennbar ist und der Glanz des Chromfilms verringert
wird.
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(2) Japanische Patentveröffentlichung
H10-130822
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Nach
dem Auftragen einer Pulverbeschichtung auf einem Aluminiumschmiedeteil
wurden eine Grundbeschichtung, ein durch Sputtern gebildeter dünner Aluminiumfilm
und schließlich
eine Deckbeschichtung ausgebildet. Eine Oberfläche des dünnen Aluminiumfilms dient als
Reflexionsfläche.
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Das
in der Japanischen Patentveröffentlichung
H10-130822 beschriebene Verfahren zeigt aber das Problem, dass die
Korrosionsbeständigkeit relativ
gering ist, obwohl sich keine Risse bilden, selbst wenn der Aluminiumfilm
eine Dicke von etwa 0,08 μm
aufweist, da der Aluminiumfilm über
gute Duktilität
verfügt.
Obwohl die Deckbe schichtung aus Harz, die auf dem Aluminiumfilm
ausgebildet ist, diesen schützt,
breitet sich ab dem Zeitpunkt, an dem die Deckbeschichtung während der
Lebensdauer eines Kraftfahrzeugs beschädigt wird, Korrosion von der
beschädigten
Deckbeschichtung ausgehend aus. Wird der Aluminiumfilm aufgrund
der Korrosion entfernt, verschwindet damit auch der Glanz.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine glänzende Oberflächenstruktur
bereit, die auf einem Aluminiumrad für ein Kraftfahrzeug ausgebildet
ist und eine Außenfläche aufweist,
die einer Elektrochromplattierung ähnelt, und über gute Duktilität und Korrosionsbeständigkeit
verfügt,
sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser.
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Die
glänzende
Oberflächenstruktur
der vorliegenden Erfindung ist in den Ansprüchen 1–12 dargelegt, das Verfahren
zur Herstellung dieser ist in den Ansprüchen 13–26 dargestellt.
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Die
obig ausgeführten
und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind
aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen
besser verständlich,
worin:
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1 eine
Querschnittsdarstellung einer glänzenden
Oberflächenstruktur
gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist, die durch ein Verfahren gemäß der vierten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
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2 eine
Querschnittsdarstellung einer glänzenden
Oberflächenstruktur
gemäß der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist, die durch ein Verfahren gemäß der fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde; und
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3 eine
Querschnittsdarstellung einer glänzenden
Oberflächenstruktur
gemäß der dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist, die durch ein Verfahren gemäß der sechsten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.
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1 veranschaulicht
eine glänzende
Oberflächenstruktur
gemäß der ersten
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, die in einem Herstellungsverfahren für eine glänzende Oberflächenstruktur
gemäß der vierten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erhalten wurde. 2 veranschaulicht
eine glänzende
Oberflächenstruktur
gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die in einem Herstellungsverfahren für eine glänzende Oberflächenstruktur
gemäß der fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erhalten wurde. 3 veranschaulicht
eine glänzende Oberflächenstruktur
gemäß der dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die in einem Herstellungsverfahren für eine glänzende Oberflächenstruktur
gemäß der sechsten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erhalten wurde.
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Gleiche
oder ähnliche
Abschnitte, die sich in allen Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung finden, sind in allen Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.
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Wie
in 1 dargestellt ist, umfasst eine auf einem Element 4 aus
Metall gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gebildete glänzende Oberflächenstruktur
(a) einen Harzfilm 1, mit dem das Element 4 beschichtet
ist, und (b) einen auf dem Harzfilm 1 ausgebildeten dünnen Metallfilm 2.
Der dünne
Metallfilm 2 besteht aus einer Titanlegierung und besitzt
eine glatte Oberfläche.
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Wie
in 2 dargestellt ist, umfasst eine auf einem Element 4 aus
Metall gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gebildete glänzende Oberflächenstruktur
weiters zusätzlich
zur glänzenden
Oberflächenstruktur
gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung (c) einen durchsichtigen (transparenten)
Schutzfilm 3, mit dem der dünne Metallfilm 2 beschichtet
ist.
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Wie
in 3 dargestellt ist, umfasst eine auf einem Element 4 aus
Metall gemäß der dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gebildete glänzende Oberflächenstruktur
(a) einen Harzfilm 1, mit dem das Element 4 beschichtet
ist, (b') einen
dünnen
Metallfilm 2',
der auf dem Harzfilm 1 ausgebildet ist, und (c') einen durchsichtigen
(transparenten) gefärbten
Schutzfilm 3',
mit dem der dünne
Metallfilm beschichtet ist. Der dünne Metallfilm 2' besteht aus einer
Titanlegierung und besitzt eine glatte Oberfläche.
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Wie
in 1 dargestellt ist, umfasst ein Verfahren zur Herstellung
einer auf einem Element 4 aus Metall gemäß der vierten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gebildeten glänzenden Oberflächenstruktur
(a) das Auftragen eines Harzfilms 1 auf dem Element 4,
so dass der Harzfilm 1 eine glatte Oberfläche aufweist,
(b) das Ausbilden eines dünnen Metallfilms 2 auf
dem Harzfilm. Der dünne
Metallfilm 2 besteht aus einer Titanlegierung und besitzt
eine glatte Oberfläche.
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Wie
in 2 dargestellt ist, umfasst ein Verfahren gemäß der fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zusätzlich
zum Verfahren gemäß der vierten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weiters (c) das Auftragen des durchsichtigen
Schutzfilms 3 auf dem Metallfilm 2.
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Wie
in 3 dargestellt ist, umfasst ein Verfahren zur Herstellung
einer auf einem Element 4 aus Metall gemäß der sechsten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gebildeten glänzenden Oberflächenstruktur
(a) das Auftragen eines Harzfilms 1 auf dem Element 4,
so dass der Harzfilm 1 eine glatte Oberfläche aufweist,
(b') das Ausbilden
eines dünnen Metallfilms 2' auf dem Harzfilm 1 und
(c') das Auftragen
eines durchsichtigen gefärbten
Schutzfilms 3' auf
dem dünnen
Metallfilm 2'.
Der dünne
Metallfilm 2' besteht
aus einer Titanlegierung und besitzt eine glatte Oberfläche.
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In
jeder der ersten bis sechsten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist das Element 4 ein Aluminiumrad eines Kraftfahrzeugs.
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In
den Ausführungsformen
enthält
die Titanlegierung 20–80
Gew.-% Titan und 20–80
Gew.-% Aluminium.
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Vorzugsweise
besitzt der dünne
Metallfilm 2, 2' eine
Dicke von 0,03–1,0 μm.
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Vorzugsweise
weist der durchsichtige Schutzfilm 3 eine Dicke von 5-20 μm auf.
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Vorzugsweise
weist der durchsichtige gefärbte
Schutzfilm 3' eine
Dicke von 20–40 μm auf.
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Vorzugsweise
besteht der durchsichtige gefärbte
Schutzfilm 3' aus
einem durchsichtigen Harz, das ein Pigment oder einen Farbstoff
umfasst. Das durchsichtige Harz ist ein Harz auf Acryl-, Urethan- und
Epoxidbasis. Das Pigment ist ein Pigment auf Kohlenstoff-, Bleichromat-,
Eisen(II)-ferrocyanid-, Cobalt- und Chromoxidbasis. Das Pigment
kann auch ein Pigment auf Thren-, Chinacrinfärbungs-, Isoindolinbasis oder
ein Metallkomplex-Pigment sein. Der Farbstoff kann ein Säurefarbstoff,
Beizenfarbstoff, basischer Farbstoff, Dispersionsfarbstoff, Lebensmittelfarbstoff,
Direktfarbstoff oder Schwefelfarbstoff sein.
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Vorzugsweise
wird der Harzfilm 1 mittels Pulverbeschichtung ausgebildet.
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Vorzugsweise
wird der dünne
Metallfilm 2, 2' durch
Kathodenbogen-Ionenplattierung oder -Sputtern ausgebildet.
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Jeder
der Filme 1, 2, 2', 3 und 3' in der ersten bis
sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist nachfolgend im Detail erklärt.
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(1) Harzfilm 1
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Der
Harzfilm 1, mit dem das Metall- oder Harzelement 4 beschichtet
ist, muss sich gut an das Element 4 anhaften, er muss eine
glatte Oberfläche
aufweisen, so dass der auf dem Harzfilm 1 ausgebildete dünne Metallfilm 2, 2' eine glatte
Oberfläche
und hohes Reflexionsvermögen
besitzt, und er muss sich gut an den dünnen Metallfilm 2,2' anhaften können. Jedes
der Harze auf Polyester-, Epoxid-, Acryl- und Urethanbasis kann
als Material für
den Harzfilm 1 verwendet werden. Es kann auch jede beliebige
Farbe verwendet werden. So lange die obigen Anforderungen erfüllt sind,
kann der Harzfilm 1 eine beliebige Dicke aufweisen.
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(b) Dünner Metallfilm 2 und
(b') Dünner Metallfilm 2'
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Das
Material für
den dünnen
Metallfilm 2 ist eine Titanlegierung. Der dünne Metallfilm 2 aus
diesem Material hat ein ähnliches äußeres Erscheinungsbild
wie die Elektrochromplattierung und verfügt über gute Duktilität (Rissbeständigkeit)
und gute Verschleißfestigkeit.
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Die
Titanlegierung für
den dünnen
Metallfilm 2, 2' enthält 20–80 Gew.-%
Titan. Enthält
die Legierung weniger als 20 Gew.-% Titan, so verringert sich die
Verschleißfestigkeit
des dünnen
Metallfilms 2, 2', obwohl
der Glanz erhalten bleibt, so dass während des Salzwasseraufsprühtests der
Metallfilm korrodiert. Enthält
die Legierung mehr als 80 Gew.-% Titan, so wird der Glanz des dünnen Metallfilms 2, 2' unterdrückt und
die Farbe des dünnen
Metallfilms 2, 2' nähert sich
jener von Chrom an, und während
des Tests, in dem dieser in warmes Wasser getaucht wird, wird auf
der Oberfläche
ein Oxidfilm gebildet, wodurch eine Interferenzfarbe entsteht. Es
wird mehr bevorzugt, dass die Titanlegierung 20–80 Gew.-% Aluminium enthält. Das
enthaltene Aluminium verhilft der Titanlegierung zu höhere Duktilität und höherem Reflexionsvermögen.
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In
Bezug auf die Dicke des dünnen
Metallfilms 2, 2' wird
eine Dicke von 0,03–1,0 μm bevorzugt.
Ist die Dicke geringer als 0,03 μm
ausgeführt, so
ist der Unterharzfilm 1 durch den Metallfilm erkennbar,
und es kann kein hohes Reflexionsvermögen erhalten werden. Überschreitet
die Dicke die oben angeführte
Obergrenze, so bilden sich aufgrund der Restspannung im Film Risse
aus, die Zeitdauer für
die Ausbildung des dünnen
Metallfilms verlängert
sich und die Produktivität
verringert sich.
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(c) Durchsichtiger Schutzfilm 3
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Um
die Verschleißfestigkeit
und die Korrosionsbeständigkeit
zu steigern und ein der Elektrochromplattierung ähnliches äußeres Erscheinungsbild zu erhalten,
wird auf dem dünnen
Metallfilm 2 ein durchsichtiger (transparenter) Schutzfilm 3 ausgebildet.
Der durchsichtige Schutzfilm 3 muss sich gut an den dünnen Metallfilm 2 anhaften
und über
gute Wetterfestigkeit verfügen,
um auf diese Weise die Transparenz über einen längeren Zeitraum aufrecht zu
halten. Ein Beschichtungsanstrich, der zum Ausbilden des durchsichtigen
Schutzfilms 3 verwendet wird, kann ein Harz auf Acryl,
Urethan- und Epoxidbasis sein. Die Dicke des durchsichtigen Schutzfilms 3 beträgt gewöhnlich 20–40 μm, in der
vorliegenden Erfindung kann aber, da der dünne Metallfilm 2 über hohe Korrosionsbeständigkeit
verfügt,
die Dicke des durchsichtigen Schutzfilms 3 5-20 μm betragen
und zufriedenstellende Verschleißfestigkeit aufweisen. Da nicht
unbedingt die gesamte Oberfläche
des dünnen
Metallfilms 2 mit dem durchsichtigen Schutzfilm 3 beschichtet
werden muss, können
auf diese Weise die Glanzbehandlungskosten gesenkt werden.
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(c') Durchsichtiger gefärbter Schutzfilm 3'
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Um
die Verschleißfestigkeit
und Korrosionsbeständigkeit
zu steigern und ein der Elektrochromplattierung ähnliches äußeres Erscheinungsbild zu erhalten,
wird ein durchsichtiger (transparenter) gefärbter Schutzfilm 3' auf dem dünnen Metallfilm 2 ausgebildet.
Der durchsichtige gefärbte
Schutzfilm 3' muss
sich gut an den dünnen
Metallfilm 2 anhaften und über gute Wetterbeständigkeit
verfügen,
um auf diese Weise die Transparenz über einen längeren Zeitraum aufrecht zu
halten. Ein für
das Ausbilden des durchsichtigen gefärbten Schutzfilms 3' verwendeter
Beschichtungsanstrich kann auf Acrylharz-, Urethan- und Epoxid basieren.
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Der
(durchsichtige Harz-) Anstrich umfasst ein Pigment oder einen Farbstoff,
um dem Element 4 ein gutes äußeres Erscheinungsbild zu verleihen.
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Es
gibt zwei Arten von Pigmenten: organische und anorganische Pigmente.
Das anorganische Pigment umfasst ein natürliches und ein künstliches Pigment
und ist farbecht. Eine Kohlenstoffbasis liefert Schwarz, eine Bleichromatbasis
Gelb, eine Eisen(II)-ferrocyanidbasis Blau, eine Cobaltbasis Blau sowie
eine Chromoxidbasis Grün.
Das organische Pigment umfasst Pigmente auf Thren- (liefert Rot, Blau,
Orange und Purpur), Chinacrinfärbungs-
(liefert Rot, Magenta, Purpur und Gelb), Isoindolinbasis (liefert
Gelb und Rot) sowie Metallkomplexpigmente (liefern Gelb und Grün).
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Die
Farbstoffe werden in Säurefarbstoff,
Beizenfarbstoff, basischen Farbstoff, Dispersionsfarbstoff, Lebensmittelfarbstoff,
Direktfarbstoff und Schwefelfarbstoff klassifiziert und können Gelb, Orange,
Rot, Purpur, Blau, Grün,
Braun und Schwarz liefern. Die Farbstoffe werden auch durch die
chemische Struktur in Nitro, Azo, Diphenyl, Triphenylmethan, Xanthen,
Azin, Indigo und Anthrachinon klassifiziert.
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Das
organische Pigment und die Farbstoffe sind besonders dafür geeignet,
das hohe Reflexionsvermögen
des dünnen
Grundmetallfilms 2' zu
erzielen. Der Durchmesser eines Pigment- oder Farbstoffteilchens
beträgt
vorzugsweise 0,1–30 μm.
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Die
Dicke des durchsichtigen gefärbten Schutzfilms 3' beträgt 20–40 μm.
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Jeder
Schritt des Verfahrens gemäß der vierten
bis sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist nachfolgend detailliert erklärt.
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(a) Bildung des Harzfilms 1
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Die
Rauheit der Oberfläche
des Metall- oder Harzelements 4 variiert von einer Spiegelglätte bis zur
Rauheit einer Birne. Die Oberfläche
wird gereinigt und entfettet und in manchen Fällen auch konversionsbehandelt,
um auf der Oberfläche
einen Oxidfilm auszubilden, danach wird die Oberfläche mit
dem Harzfilm 1 beschichtet. Unter Verwendung eines Anstrichs
auf Lösungsmittelbasis,
worin ein Harzanstrich in einem Lösungsmittel gelöst ist,
auf Wasser- oder Pulverbasis wird der Harzfilm 1 ausgebildet,
indem das Element 4 in den Anstrich eingetaucht wird, indem
der Anstrich dem Element 4 injiziert wird, oder indem eine
Pulverbeschichtung erfolgt. Weist das Element 4 eine Oberfläche mit
einer Rauheit von 100–200 μm auf, wie
es bei einem Guss der Fall ist, so wird die Pulverbeschichtung vorgezogen.
Bei der Pulverbeschichtung wird eine elektrostatische Beschichtung
durchgeführt,
und der Haftanstrich wird bei mehr als 100°C gebrannt, so dass selbst die Oberfläche mit
einer großen
Oberflächenrauheit
geglättet
wird. Die pulverbeschichtete Oberfläche kann weiters mit einem
Anstrich auf Lösungsmittelbasis besprüht werden,
um die Oberfläche
noch weiter zu glätten.
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(b) Bildung des dünnen Metallfilms 2 und
Bildung des dünnen
Metallfilms 2'
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Ein
Kathodenbogen-Ionenplattierungs- oder Sputterverfahren wird zum
Ausbilden des dünnen Metallfilms 2, 2' bevorzugt.
Die Kathodenbogen-Ionenplattierung ist ein Verfahren, in welchem
durch Erzeugung einer Bogenentladung in einem Vakuum ein Target
lokal verdampft wird. Das Sputtern wiederum ist ein Verfahren, worin
ein Argonion mit einem Target in Vakuum kollidiert, um ein Atom
des Targets herauszuschleudern. Somit bildet dasselbe Metall wie
das Target den dünnen
Metallfilm 2, 2' aus.
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(c) Bildung des durchsichtigen
Schutzfilms 3
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Um
den durchsichtigen Schutzfilm 3 auszubilden, wird ein Anstrich
auf Lösungsmittelbasis,
der ein Anstrich aus auf Acryl-, Urethan- und Epoxid basierenden
Harzen sein kann, mit Hilfe von Luft auf den dünnen Metallfilm 2 injiziert.
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(c') Bildung des durchsichtigen gefärbten Schutzfilms 3'
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Um
den durchsichtigen gefärbten
Schutzfilm 3' auszubilden,
wird ein Pigment des Farbstoffs einer gewünschten Farbe ausgewählt, und
das ausgewählte
Pigment oder der ausgewählte
Farbstoff wird dem Anstrich auf Lösungsmittelbasis zugegeben
und mit dieser vermischt, wobei die Basis des Anstrichs Acryl-,
Urethan- und Epoxidharze sein können.
Danach wird der Anstrich mit dem Pigment oder Farbstoff mit Hilfe
von Luft auf den dünnen
Metallfilm 2' injiziert.
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Es
wurden Tests durchgeführt,
um zu bestätigen,
dass die glänzenden
Oberflächenstrukturen gemäß der vorliegenden
Erfindung die erwünschten Merkmale
aufweisen. Von den folgenden Testproben entsprechen die Beispiele
2, 4, 6 und 8 der ersten und vierten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung; Die Beispiele 1, 3, 5 und 7 entsprechen der zweiten und
fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und das Beispiel 9 entspricht der dritten
und sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Beispiel 1
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Ein
Guss aus Aluminiumlegierung AC4C (auf Al-Si-MG-Basis) wurde als
Ausgangsmaterial (Element 4) verwendet. Dieses Material
wurde gegossen und wies eine hohe Oberflächenrauheit von 100–200 μm auf.
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Danach
wurde eine chemische Konversionsbeschichtung auf der Oberfläche des
Ausgangsmaterial ausgebildet, um die Korrosionsbeständigkeit
zu verbessern. Im Anschluss daran wurde eine elektrostatische Epoxidpulverbeschichtung
durchgeführt, wobei
eine elektrische Spannung von 40–60 kV verwendet wurde, und
der sich ergebende Guss wurde bei 170°C 60 Minuten lang gebrannt,
um einen Harzfilm 1 mit einer Dicke von etwa 120 μm auszubilden. Weiters
wurde, um eine glättere
Oberfläche
zu erhalten, eine Beschichtung aus einem Acrylharz auf Lösungsmittelbasis
mit einer Dicke von etwa 25 μm ausgebildet
und 60 Minuten lang bei 145°C
gebrannt.
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Danach
wurde ein dünner
Metallfilm 2 mittels Gleitstrom-Sputtern unter Verwendung
eines Sinter-Targets, das 20 Gew.-% Aluminium und 80 Gew.-% Titan
enthielt, ausgebildet. Der elektrische Target-Strom betrug 3 A,
der Vakuumdruck 2,5 × 10-3 Torr.
In Folge einer dreiminütigen
Beschichtung wurde der dünne
Metallfilm 2 mit einer Dicke von etwa 0,05 μm erhalten.
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Danach
wurde ein durchsichtiger Anstrich auf Acrylharzbasis aufgetragen,
indem er auf dem dünnen
Metallfilm 2 bis zu einer Dicke von 20 μm aufgesprüht und bei 80°C 60 Minuten
lang gebrannt wurde, um einen durchsichtigen Schutzfilm 3 zu
erhalten.
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Es
wurden ein Sichttest (visuelle Inspektion), ein Warmwassereintauch-Test
sowie ein Korrosionsbeständigkeitstest
vorgenommen.
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Beim
Sichttest zeigte der dünne
Metallfilm aus Titanlegierung keine Risse und wies ein ähnliches äußeres Erscheinungsbild
auf wie eine Elektrochromplattierung.
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Im
Warmwassereintauch-Test wurde das Teststück 72 Stunden lang bei 60°C in warmes
Wasser eingetaucht. Der Test zeigte, dass es keine Änderung
des äußeren Erscheinungsbildes
gab. Weiters wurde ein Klebestreifen auf der Oberfläche angebracht
und danach wieder von dieser abgelöst. Dieser Klebestreifentest
zeigte, dass sich der durchsichtige Schutzfilm nicht vom dünnen Metallfilm
ablöste.
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Im
Korrosionsbeständigkeitstest
wurde der durchsichtige Schutzfilm quergeschnitten und 1.000 Stunden
lang einem Test unterzogen, in dem er mit Salzwasser besprüht wurde.
Dieser Test zeigte weder eine Korrosion des dünnen Titanlegierungsfilms des
Querschnitt-Abschnitts noch wurde ein Brechen des dünnen Titanlegierungsfilms
beobachtet.
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Vergleichsbeispiel 1
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Es
wurde das gleiche Teststück
wie im Beispiel 1 hergestellt, nur dass ein dünner Aluminiumfilm mit einer
Dicke von 0,08 μm
als dünner
Metallfilm ausgebildet wurde.
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Danach
wurde der gleiche Korrosionsbeständigkeitstest
wie im Beispiel 1 durchgeführt.
Der Test zeigte, dass das Aluminium am Querschnitt-Abschnitt nach
200 Stunden verschwand.
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Vergleichsbeispiel 2
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Es
wurde das gleiche Teststück
wie im Vergleichsbeispiel 1 hergestellt, nur dass nach der Ausbildung
des dünnen
Aluminiumfilms kein durchsichtiger Schutzfilm gebildet wurde.
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Danach
wurde der gleiche Korrosionsbeständigkeitstest
wie im Beispiel 1 durchgeführt.
Der Test zeigte, dass das Aluminium am quergeschnittenen Abschnitt
nach 168 Stunden verschwand.
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Aus
den Testergebnissen des Vergleichsbeispiels 1 und des Vergleichsbeispiels
2 zeigte sich, dass der dünne
Aluminiumfilm die Korrosionsbeständigkeit
nicht halten konnte, wenn der dünne
Aluminiumfilm nicht mit einem Schutzfilm beschichtet und von diesem
geschützt
war.
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Beispiel 2
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Es
wurde das gleiche Teststück
wie im Beispiel 1 hergestellt, nur dass nach der Ausbildung des dünnen Films
aus der Titanlegierung kein durchsichtiger Schutzfilm gebildet wurde.
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Danach
wurde der gleiche Korrosionsbeständigkeitstest
wie im Beispiel 1 durchgeführt.
Dieser Test zeigte weder eine Korrosion des dünnen Titanlegierungsfilms vom
quergeschnittenen Abschnitts noch wurde ein Brechen des dünnen Titanlegierungsfilms
beobachtet.
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Beispiel 3
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Es
wurde das gleiche Teststück
wie im Beispiel 1 hergestellt, nur dass bei der Ausbildung des dünnen Metallfilms
ein gesintertes Target verwendet wurde, das 50 Gew.-% Aluminium
und 50 Gew.-% Titan enthielt.
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Danach
wurden die gleichen Tests wie im Beispiel 1 durchgeführt. Die
Ergebnisse des Sichttests, des Warmwassereintauch-Tests und des
Korrosionsbeständigkeitstests
waren dieselben wie jene des Beispiels 1, nur dass das äußere Erscheinungsbild
ein wenig glänzender
war als jenes des Beispiels 1.
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Beispiel 4
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Es
wurde das gleiche Teststück
wie im Beispiel 3 hergestellt, nur dass nach der Ausbildung des dünnen Films
aus der Titanlegierung kein durchsichtiger Schutzfilm gebildet wurde.
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Danach
wurde der gleiche Korrosionsbeständigkeitstest
wie im Beispiel 1 durchgeführt.
Dieser Test zeigte weder eine Korrosion noch wurde ein Brechen des
dünnen
Titanlegierungsfilms beobachtet.
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Beispiel 5
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Es
wurde das gleiche Teststück
wie im Beispiel 1 hergestellt, nur dass bei der Ausbildung des dünnen Metallfilms
ein gesintertes Target verwendet wurde, das 80 Gew.-% Aluminium
und 20 Gew.-% Titan enthielt.
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Danach
wurden die gleichen Tests wie im Beispiel 1 durchgeführt. Die
Ergebnisse des Sichttests, des Warmwassereintauch-Tests und des
Korrosionsbeständigkeitstests
waren dieselben wie jene des Beispiels 1, nur dass die Farbe beinahe
jene von reinem Aluminium und das Reflexionsvermögen hoch war.
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Beispiel 6
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Es
wurde das gleiche Teststück
wie im Beispiel 5 hergestellt, nur dass nach der Ausbildung des dünnen Films
aus der Titanlegierung kein durchsichtiger Schutzfilm gebildet wurde.
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Danach
wurde der gleiche Korrosionsbeständigkeitstest
wie im Beispiel 1 durchgeführt.
Dieser Test zeigte weder eine Korrosion noch wurde ein Brechen des
dünnen
Titanlegierungsfilms beobachtet.
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Beispiel 7
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Es
wurde das gleiche Teststück
wie im Beispiel 1 hergestellt, nur dass die Testbedingungen wie folgt
waren. Bei der Ausbildung des dünnen
Metallfilms wurden ein gesintertes Target, das 50 Gew.-% Aluminium
und 50 Gew.-% Titan enthielt, sowie eine Kathodenbogen-lonenplattierungsvorrichtung
verwendet, und der dünne
Metallfilm mit einer Dicke von etwa 1 μm wurde ausgebildet. Der Argondruck
betrug 30 mTorr, der Kathoden-Elektrostrom 50 A und die Beschichtungszeit
1 Stunde. Die Temperatur des Ausgangsmaterials wurde so kontrolliert,
dass die Temperatur der Ausbildung des dünnen Metallfilms die Brenntemperatur
des Harzgrundfilms nicht überschritt.
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Danach
wurden die gleichen Tests wie im Beispiel 1 durchgeführt. Die
Ergebnisse des Sichttests, des Warmwassereintauch-Tests und des
Korrosionsbeständigkeitstests
waren dieselben wie jene des Beispiels 1.
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Beispiel 8
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Es
wurde das gleiche Teststück
wie im Beispiel 7 hergestellt, nur dass nach der Ausbildung des dünnen Films
aus der Titanlegierung kein durchsichtiger Schutzfilm gebildet wurde.
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Danach
wurde der gleiche Korrosionsbeständigkeitstest
wie im Beispiel 1 durchgeführt.
Dieser Test zeigte weder eine Korrosion noch wurde ein Brechen des
dünnen
Titanlegierungsfilms beobachtet.
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Beispiel 9
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Es
wurde ein Guss aus einer Aluminiumlegierung AC4C (auf Al-Si-Mg-Basis)
als Ausgangsmaterial (Metallelement 4) verwendet. Dieses
Material war ein Guss mit einer Oberflächenrauheit von 100–200 μm.
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Danach
wurde eine chemische Konversionsbeschichtung auf der Oberfläche des
Ausgangsmaterials ausgebildet, um die Korrosionsbeständigkeit zu
verbessern. Im Anschluss daran wurde eine elektrostatische Epoxidpulverbeschichtung
durchgeführt, wobei
eine elektrische Spannung von 40–60 kV verwendet wurde, und
bei 170 °C
60 Minuten lang gebrannt, um einen Harzfilm 1 mit einer
Dicke von etwa 120 μm
auszubilden. Weiters wurde, um eine glattere Oberfläche zu erhalten,
eine Beschichtung aus einem Acrylharz auf Lösungsmittelbasis mit einer
Dicke von etwa 25 μm
ausgebildet und 60 Minuten lang bei 145°C gebrannt.
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Danach
wurde ein dünner
Metallfilm 2' mittels
Gleitstrom-Sputtern unter Verwendung eines Sinter-Targets, das 30
Gew.-% Titan und 70 Gew.-% Aluminium enthält, ausgebildet. Der Target-Elektrostrom
betrug 3 A, der Vakuumdruck 2,5 × 10-3 Torr und die Beschichtungszeit
20 Sekunden.
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Danach
wurde ein durchsichtiger gefärbter Anstrich
auf Basis eines Acryl-Silicon-Harzes,
das einen Schwefelfarbstoff (Schwefelblau 4R) in der Menge von 1
Gew.-% enthielt und bei 100 U/min 5 Minuten lang gemischt wurde,
aufgetragen, indem er auf dem dünnen
Metallfilm 2' bis
zu einer Dicke von 20 μm
aufgesprüht
und bei 80 °C
60 Minuten lang gebrannt wurde, um einen durchsichtigen gefärbten Schutzfilm 3' zu erhalten.
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Es
wurden ein Sichttest, ein Warmwassereintauch-Test sowie ein Korrosionsbeständigkeitstest
vorgenommen.
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Beim
Sichttests zeigte der dünne
Metallfilm aus der Titanlegierung keine Risse, hatte eine metallische
Reflexion und eine blaue Farbe.
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Im
Warmwassereintauch-Test wurde das Teststück 72 Stunden lang bei 60°C in warmes
Wasser eingetaucht. Der Test zeigte, dass es keine Änderung
des äußeren Erscheinungsbildes
gab. Weiters wurde ein Klebestreifen auf der Oberfläche angebracht
und danach wieder von dieser abgelöst. Dieser Klebestreifentest
zeigte, dass sich der durchsichtige Schutzfilm nicht vom dünnen Metallfilm
ablöste.
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Im
Korrosionsbeständigkeitstest
wurde der durchsichtige gefärbte
Schutzfilm quergeschnitten und 1.000 Stunden lang einem Test unterzogen,
in dem er mit Salzwasser besprüht
wurde. Dieser Test zeigte weder eine Korrosion des dünnen Titanlegierungsfilms
vom quergeschnittenen Abschnitts noch wurde ein Brechen des dünnen Titanlegierungsfilms beobachtet.