DE10004555A1 - Schichtsystem für die dekorative Beschichtung - Google Patents

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Schichtsystem für die dekorative Beschichtung von galvanisierbaren Werkstücken. Um ein Schichtsystem bereitzustellen, das hohen Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit gerecht wird, zugleich eine hohe Abriebsbeständigkeit aufweist und zudem eine Vielzahl von Freiheitsgrade hinsichtlich der dekorativen Farbgestaltung bietet, wird mit der Erfindung ein Schichtsystem vorgeschlagen, welches gebildet ist aus einem mittels galvanischer Abscheidung erzeugten und wenigstens eine Glanzschicht und eine diskontinuierliche Chromschicht umfassenden Grundüberzug sowie einem nach dem PVD-Verfahren abgeschiedenen, aus Hartstoffen bestehenden Decküberzug.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schichtsystem für die dekorative Beschichtung von galvanisierbaren Werkstücken.

Derartige Schichtsysteme sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden insbesondere in der Automobil- und Möbelindustrie wie auch im Sanitärbereich eingesetzt. Die mögliche Vielfalt der galvanisch-dekorativen Beschichtungen erzeugt dabei den steigenden Trend, nicht nur aus Eisen oder Zink bestehende Grundwerkstoffe, sondern auch eine Vielzahl anderer Basismaterialien, wie z. B. Kunststoffe, mit einer entsprechenden Beschichtung zu versehen. Von besonderem Interesse sind hierbei die mit einer gattungsgemäßen Beschichtung zu erzielenden unterschiedlichen metallischen Matt- und Glanzeffekte. Zum Zwecke des Anlauf- und Korrosionsschutzes werden diese matt- und glanzerzeugenden Schichten in der Regel mit einer Chromschicht abgedeckt, die zumeist ein blau-silbernes Erscheinungsbild aufweist und somit zahlreichen dekorativen Ansprüchen genügt. Zum Schutz eines metallischen Grundwerkstoffes vor Korrosion werden vorzugsweise Kupfer, Nickel und Chrom bzw. Nickel und Chrom aufweisende Schichtsysteme eingesetzt. Unter der Voraussetzung, daß die den Schutzüberzug bildenden Metalle edler als der Grundwerkstoff sind, bietet ein derartiges Schichtsystem insofern einen Korrosionsschutz, als daß Korrosion nur dann auftritt, wenn der Schutzüberzug Inhomogenitäten, wie z. B. Poren oder Riefen, aufweist, die bis zum Grundwerkstoff durchgehen. Diese eingeschränkte Korrosionsbeständigkeit der vorbekannten Schichtsysteme wird jedoch in zunehmendem Maße insbesondere den hohen Anforderungen der Automobilindustrie nicht weiter gerecht.

Neben einer Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit wird mit der Verwendung einer dekorativen Beschichtung ferner das Ziel verfolgt, einen visuell aufgewerteten Gesamteindruck auszubilden. Hinsichtlich der Farbgebung kann zu diesem Zweck die blau-silbern aussehende Chromdeckschicht durch eine andere galvanische Deckschicht, wie z. B. Zinn, Silber, Gold, Palladium oder Rhodium, ersetzt werden. In nachteiliger Weise kann jedoch mit derartigen Ersatzdeckschichten weder ein guter Korrosionsschutz noch eine hohe Abriebsbeständigkeit erreicht werden.

Zur Verbesserung der Abriebsbeständigkeit ist es aus dem Stand der Technik bekannt, mittels des Vakuumbeschichtungsverfahrens einen aus Hartstoffpartikeln, wie z. B. Titan- oder Zirkoniumverbindungen, bestehenden Hartstoffüberzug auszubilden und so eine Deckschicht mit höherer Abriebsbeständigkeit zu schaffen. Hierbei lassen sich grundsätzlich als Vakuumbeschichtungsverfahren zum Abscheiden von Hartstoffüberzügen das CVD (chemical vapour deposition)- und das PVD (physical vapour deposition)-Verfahren unterscheiden. Mit Nachteil ist jedoch beiden Verfahrensvarianten gemein, daß die erzeugbaren Hartstoffüberzüge im Bereich üblicher Schichtdicken zu porig sind und daher zum Korrosionsschutz des gesamten Schichtsystems nichts beitragen können. Im Ergebnis wird somit auch ein Schichtsystem, welches als Deckschicht einen Hartstoffüberzug aufweist, den hohen Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit nicht gerecht.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Vermeidung der oben aufgeführten Nachteile ein Schichtsystem bereitzustellen, das hohen Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit gerecht wird, zugleich eine hohe Abriebsbeständigkeit aufweist und zudem eine Vielzahl von Freiheitsgraden hinsichtlich der dekorativen Farbgestaltung bietet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Schichtsystem für die dekorative Beschichtung von galvanisierbaren Werkstücken, gebildet aus einem mittels galvanischer Abscheidung erzeugten und wenigstens eine Glanzschicht und eine diskontinuierliche Chromschicht umfassenden Grundüberzug sowie einem nach dem PVD-Verfahren abgeschiedenen, aus Hartstoffen bestehenden Decküberzug.

Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung wird erstmals ein Schichtsystem vorgeschlagen, das sowohl hohen Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit gerecht wird als auch eine hohe Abriebsbeständigkeit aufweist. Erreicht wird dies mittels der galvanischen Abscheidung eines eine diskontinuierliche Chromschicht aufweisenden Grundüberzugs zur Erlangung einer hohen Korrosionsbeständigkeit einerseits sowie durch die Ausbildung einer aus Hartstoffen gebildeten Deckschicht zur Erzielung einer hohen Abriebsbeständigkeit andererseits. So haben Untersuchungen, beispielsweise der CASS-Test gezeigt, daß der mit dem erfindungsgemäßen Schichtsystem erzielbare Korrosionsschutz den Anforderungen insbesondere der Automobilindustrie in vollem Umfang gerecht wird. In vorteilhafter Weise hat sich zudem gezeigt, daß das erfindungsgemäße Schichtsystem einen hohen Verschleißschutz sowie eine hohe Abriebsbeständigkeit aufweist.

Zur Erzielung eines optisch ansprechenden Gesamteindrucks können je nach gewünschter Farbgestaltung unterschiedliche Hartstoffe zur Ausbildung des Decküberzugs verwandt werden. So wird beispielsweise durch die Verwendung von TiC ein anthrazitfarbiger Decküberzug ausgebildet, wohingegen bei einer Mischung aus TiN und ZrN Goldtöne entsprechend dem Goldfarbstandard erreicht werden können. Auch sind in anderen Varianten zahlreiche Farbgebungen, wie beispielsweise rosafarbige oder bläuliche Schichten als Oberflächeneffekte möglich.

Mit dem erfindungsgemäßen Schichtsystem wird mithin eine galvanisch-dekorative Beschichtung bereitgestellt, die die heutigen Anforderungen an Korrosions- und Verschleißschutz erfüllt und zugleich zahlreiche Möglichkeiten der dekorativen Farbgestaltung bietet.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist die diskontinuierliche Chromschicht ein mikrorissiger oder mikroporiger Chromüberzug. Für die Ausbildung eines mikroporigen Chromüberzugs ist es erforderlich, zunächst einen Nickeldispersionsüberzug auf der Oberfläche des Werkstücks auszubilden und diesen anschließend mit einer Chromschicht zu bedecken. Als Folge der Ausbildung des Nickeldispersionsüberzugs entsteht ein mikroporiger Chromüberzug. Eine direkte mikroporige Verchromung ist bisher nicht möglich. Im Gegensatz hierzu können mikrorissige Chromüberzüge im einstufigen Verfahren oder nach dem Doppelverchromverfahren auf jedem Nickelüberzug direkt erzeugt werden. Auch kann die mikrorissige Verchromung über die Abscheidung von Rißnickelüberzügen erzeugt werden. Dabei weist gegenüber dem ein- oder zweistufigen mikrorissigen Verchromen der Rißnickelelektrolyt eine bessere Rißtiefensteuerung auf, was zu einer gleichmäßigeren mikrorissigen Verchromung führt. In vorteilhafter Weise bieten als diskontinuierliche Chromschicht sowohl der mikrorissige als auch der mikroporige Chromüberzug einen ausgezeichneten Korrosionsschutz, der hohen Anforderungen gerecht wird und gegenüber herkömmlich hergestellten Schichtsystemen eine erhebliche Verbesserung darstellt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Glanzschicht ein Glanznickel- oder Perlglanznickelüberzug, wodurch sich in vorteilhafter Weise Glanz- oder Mattoberflächeneffekte einstellen und auf den optischen Gesamteindruck abstimmen lassen. So ist beispielsweise mit der Ausbildung eines Perlglanznickelüberzugs eine blendarme Vernickelung erreichbar, die im Gegensatz zur Glanzvernickelung eine Oberfläche mit einem matten Seidenglanz ausbildet.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weist der Grundüberzug zwischen Glanzschicht und diskontinuierlicher Chromschicht eine weitere Nickelschicht auf. Diese Nickelschicht ist in vorteilhafter Weise ein Nickeldispersionsüberzug und dient der Ausbildung eines mikroporigen Chromüberzugs. So wird durch den Nickeldispersionsüberzug eine Oberfläche mit eingelagerten, nicht leitenden Partikeln geschaffen, was dazu führt, daß bei einem Aufbringen eines Chromüberzugs an denjenigen Stellen der eingelagerten Partikel Poren im Chromüberzug ausgebildet werden, wodurch ein mikroporiger Chromüberzug erzeugt wird. Besonderer Vorteil eines derartigen Chromüberzugs ist die hohe Korrosionsbeständigkeit.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weist der Grundüberzug in Dickenrichtung unterhalb der Glanzschicht eine dritte Nickelschicht auf, wobei diese in vorteilhafter Weise ein aus schwefelfreiem, kolumnarem Nickel bestehender Überzug ist. Auf diese Weise wird in Verbindung mit dem Glanznickel- oder Perlglanznickelüberzug und dem Nickeldispersionsüberzug ein Mehrfachnickelüberzugssystem ausgebildet, das eine besonders hohe Korrosionsbeständigkeit aufweist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weist der Grundüberzug eine in Dickenrichtung zu unterst angeordnete Kupferschicht auf.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung werden als Hartstoffe vorzugsweise Elemente der IV. Nebengruppe, insbesondere Titan, Zirkonium und Hafnium, Kombinationen derselben und/oder deren Nitride, Oxide oder Carbide verwendet. Die Verwendung derartiger Hartstoffe bietet in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, einen Decküberzug auszubilden, der eine hohe Abriebsbeständigkeit aufweist und mithin einen hohen Verschleißschutz bietet. Zudem kann über die Wahl der verwendeten Hartstoffe die farbige Gestaltung des Schichtsystems gewählt und abgestimmt werden. Das Aufbringen des Decküberzugs geschieht dabei mittels Gasphasenabscheidung, wobei zwischen dem CVD(chemical vapour deposition)- und dem PVD(physical vapour deposition)-Verfahren unterschieden werden kann. Wesentliches Merkmal der PVD-Verfahrens ist hierbei, daß eine metallische Kathode als Target verdampft wird und sich dieser Metalldampf wiederum unter kontrolliertem Zusatz von Reaktionsgasen auf der Werkstoffoberfläche, beispielsweise als Nitrid oder Carbit, abscheidet.

Insgesamt wird mit dem erfindungsgemäßen Schichtsystem eine Beschichtungstechnologie vorgeschlagen, mit der eine Vielzahl unterschiedlicher dekorativer Beschichtungen hinsichtlich Glanz- oder Matteffekte sowie hinsichtlich der Farbgebung möglich sind und die zugleich höchsten Anforderungen an Korrosions- und Abriebsbeständigkeit gerecht wird.

Claims (9)

1. Schichtsystem für die dekorative Beschichtung von galvanisierbaren Werkstücken, gebildet aus einem mittels galvanisierbarer Abscheidung erzeugten und wenigstens eine Glanzschicht und eine diskontinuierliche Chromschicht umfassenden Grundüberzug sowie einem nach dem PVD- Verfahren abgeschiedenen, aus Hartstoffen bestehenden Decküberzug.

2. Schichtsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die diskontinuierliche Chromschicht ein mikrorissiger oder ein mikroporiger Chromüberzug ist.

3. Schichtsystem nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Glanzschicht ein Glanznickel- oder Perlglanznickelüberzug ist.

4. Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundüberzug zwischen Glanzschicht und diskontinuierlicher Chromschicht eine weitere Nickelschicht aufweist.

5. Schichtsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Nickelschicht ein Nickeldispersionsüberzug ist.

6. Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundüberzug in Dickenrichtung unterhalb der Glanzschicht eine dritte Nickelschicht aufweist.

7. Schichtsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Nickelschicht ein aus schwefelfreiem, kolumnarem Nickel bestehender Überzug ist.

8. Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundüberzug eine in Dickenrichtung zu unterst angeordnete Kupferschicht aufweist.

9. Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Hartstoffe vorzugsweise Elemente der IV. Nebengruppe, insbesondere Titan, Zirkonium und Hafnium, Kombinationen derselben und/oder deren Nitride, Oxide oder Carbide verwendet werden.