DE10112854B4

DE10112854B4 - Si-dotierte amorphe C-Beschichtung für Lackierglocken

Info

Publication number: DE10112854B4
Application number: DE10112854A
Authority: DE
Inventors: Jeffrey Livonia Petty; Timothy Jay Dearborn Potter; Aaron Newport Fiala
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2000-04-19
Filing date: 2001-03-16
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2021-03-17
Also published as: GB0108000D0; KR100718221B1; CA2344010C; JP2001353455A; GB2361440A; US20020066808A1; US6409104B1; CA2344010A1; US6755985B2; GB2361440B; KR20010098691A; DE10112854A1

Abstract

Oberflächenbeschichtete Al-Glockentasse (36) für elektrostatische Rotationszerstäuber (22), dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbeschichtung eine abriebresistente Si-dotierte amorphe C-Schicht ist, wobei der Si-Gehalt zwischen 10 und 15% liegt.

Description

Die Erfindung betrifft oberflächenbeschichtete Al- und Ti-Glockentassen für elektrostatische Rotationszerstäuber sowie Verfahren zur Herstellung derselben. Sie bezieht sich also auf Polymer-Überzugsauftragseinrichtungen, insbesondere Komponenten, auf denen eine abriebresistente Schicht gebildet ist.
Rotierende Farbzerstäuber (allgemein als „Tassen" oder „Tassenzerstäuber für Farbe" bezeichnet) werden typischerweise zum elektrostatischen Aufbringen von Fluiden, wie Polymeren, auf verschiedensten Oberflächen eingesetzt.

Aus der DE 37 14 148 A1 ist eine elektrostatische rotierende Zerstäubungsbeschichtungsvorrichtung mit einer Zerstäuberglocke bekannt, die eine zumindest teilweise aus Aluminium bestehende unbeschichtete Glockentasse aufweist.

Die DE 44 39 924 A1 lehrt, kohlenstoffhaltige Beschichtungen auf Aluminiumzerstäubertassen aufzubringen, um deren Abriebfestigkeit zu erhöhen. Hier werden Kohlenstoffschichten mit Diamantgitter – also kristalline Kohlenstoffschichten – aufgetragen.

Die US 4 398 493 beschreibt Überzugsverfahren unter Verwendung von rotierender Titanglockentassen. Obwohl Titanglockentassen zweifelsfrei haltbarer als Aluminiumglockentassen sind, unterliegen auch diese einem hohen Abrieb und sind teuer.

Bei den bekannten Tassen ist problematisch, dass diese eine hohe Abnutzungsgeschwindigkeit haben (bei Anwendungen im Automobilbau typischerweise 5 bis 7 Wochen). Falls metallhaltige, glimmerhaltige oder stark pigmentierte Überzüge eingesetzt werden, schleifen die Metall- oder Glimmerflocken oder auch abrasiven Pigmente Vertiefungen in die Tassenoberflächen. Derartig abgeschliffene Glockentassen bringen dann unebene Überzüge auf, welche eine aufwendige schwere Fehlerentfernung und Endbearbeitung erfordern. Ferner ist es relativ aufwendig, Glockentassen zu ersetzen.

Es ist demzufolge Aufgabe der Erfindung, die Einsatzzeit von Farbstoffglockentassen ohne signifikante Einflüsse auf die Kosten und das Verhalten der Ausrüstung zu verbessern.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch flächenbeschichtete Al- und Ti-Glockentassen für elektrostatische Rotationszerstäuber gemäß den Patentansprüchen 1 oder 2 sowie Verfahren zur Herstellung derselben mit dem Merkmalen der Patentansprüche 4 oder 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Erfindungsgemäß wird eine Si-dotierte (Si-stabilisierte) amorphe Kohlenstoffschicht auf die metallischen Glockentassen der Metallglockenzerstäuber aufgebracht. Beschichtete Metallglocken haben eine signifikant längere Standzeit als unbeschichtete Standard-Aluminiumglocken und besitzen überlegene Abriebscharakteristika gegenüber unbeschichteten Standard-Ti-Glocken. In dieser Hinsicht zeigen Aluminium- und Titanglocken, auf denen Überzüge aufgebracht waren, ähnliche Resultate.

Die Si-dotierte amorphe Kohlenstoffschicht hat den weiteren Vorteil, relativ preiswert herzustellen und aufzubringen zu sein, insbesondere verglichen mit den Kosten, die durch den Ersatz der Aluminium- und Ti-Glockentassen auftreten oder den Kosten für den Ersatz eines vollständigen Glockenzerstäubers.

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden speziellen Beschreibung sowie den begleitenden Ansprüchen unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Darin zeigt:

1: eine perspektivische Ansicht eines Farbspritzsystems gemäß der Erfindung;

2: eine Ansicht eines Querschnitts durch einen erfindungsgemäß hergestellten Farbstoffzerstäuberkopf;

3A: eine perspektivische Ansicht einer unbeschichteten Glockentasse vor dem Einsatz in einem Lackiersystem;

3B: eine perspektivische Ansicht einer unbeschichteten Glockentasse nach Einsatz in einem Lackiersystem;

3C: eine vergrößerte Ansicht des Kreises A in 3B;

3D: eine vergrößerte Ansicht des Kreises B in 3B;

4: ein logisches Flußdiagramm für die Herstellung und Schicht der Glockentassen;

5: ein detaillierteres logisches Flußdiagramm der 4 zum Beschichten einer Al-Glockentasse; und

6: ein detaillierteres logisches Flußdiagramm der 4 zum Beschichten einer Ti-Glockentasse.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, auf die sie jedoch keineswegs eingeschränkt ist.
In den nachfolgenden Figuren werden gleiche Bezugszeichen verwendet, um identische Komponenten in den unterschiedlichen Darstellungen zu bezeichnen. Die Erfindung wird anhand einer automatisierten Spritzausrüstung erläutert, die sich besonders für das Automobilgebiet eignet. Nichtsdestoweniger ist die Erfindung auch auf verschiedene andere Anwendungen, wie Verbraucheranwendungen, industrielle Anwendungen und andere Lackierprozesse anwendbar.
In 1 ist ein Lackspritzsystem 10 zum Lackieren eines Teils oder einer Oberfläche mit mehreren Roboterarmen dargestellt, das einen Overheadarm 14 und Sei tenarme 16 umfassen kann. Jeder Arm 14, 16 ist mit einer Stange 18 verbunden. In derartigen Systemen bewegen sich die Arme 14, 16 entsprechend XYZ-Koordinaten gegenüber der Stange 18. Allgemein ändern sich die XYZ-Koordinaten der Arme 14, 16 abhängig vom zu lackierenden Teil 12. Allgemein ist es üblich, einen vorbestimmten Abstand von der zu lackierenden Oberfläche zu wahren. Jeder Arm 14, 16 besitzt mehrere Motoren (nicht gezeigt), die eine Bewegung der Arme 14, 16 in erwünschte Positionen gegenüber dem Teil 12 erlauben. Eine Energiequelle 20 ist mit dem Farbspritzsystem 10 verbunden, die die Arme 14, 16 mit Energie versorgt. Jeder Arm 14, 16 besitzt einen auf demselben angeordneten Farbstoffzerstäuberkopf 22. Wie weiter unten beschrieben, generiert jeder Farbvernebelungskopf 22 einen erwünschten Farbstoffnebel gegenüber dem Teil 12. Jeder Farbstoffvernebelungskopf 22 ist fluidisch mit einer Farbquelle 24 verbunden, die ihm Farbstoff liefert.
In 2 ist ein Vernebelungskopf 22 detaillierter dargestellt. Der Vernebelungskopf 22 besitzt ein Trägergehäuse 26 mit einer Frontoberfläche 28, die den zu lackierenden Teilen 12 gegenüberliegt. Das Trägergehäuse 26 besitzt auch mehrere andere Oberflächen, bspw. Seitenoberflächen. Wie dem Fachmann offensichtlich, können verschiedenste Vernebelungskopf-Formen 22 eingesetzt werden. Beispielsweise können die Seitenarme 16 andere Köpfe als die Overheadarme verwenden. Diese Lehren sind auf alle Kopftypen 22 anwendbar.
Von der Frontoberfläche 28 erstreckt sich ein Glockenzerstäuber 32. Der Glockenzerstäuber 32 besitzt ein Glockengehäuse 34 und eine Glockentasse 36. Glockentassen 36 bestehen typischerweise aus Aluminium oder Titan. Ein Farbkanal 38 erstreckt sich durch den Glockenzerstäuber 32 und das Trägergehäuse 26 und ist ggf. mit deren Farbquelle 24 gekoppelt. Die Glockenzerstäuber 32 und ihre Betriebsweise sind im Stand der Technik wohl bekannt. Glockentassen 36 empfangen Farbstoff von Farbkanal 38. Die Glockentassen 36 drehen sich, um Strömungslinien (Zerstäubung) zu generieren, um die Farbstoffpartikel 40 zum Teil 12 zu leiten. Zusätzlich zu den Strömungslinien, die Farbstoffpartikel 40 zum Teil 12 leiten, ist der Glockenzerstäuber 32 mit einer Energiequelle 20 verbunden, um eine Potentialdifferenz der Farbstoffpartikel 40 gegenüber dem Teil 12 zu erzeugen, die sie elektrisch zum Teil 12 leitet. Demzufolge besteht eine Potentialdifferenz zwischen den Partikeln 40 und dem Teil 12.
Die 3A bis 3D beziehen sich auf die Glockentassen 36 sowohl vor als auch nach Einsatz an einem Lackiersystem.
In 3A ist eine jungfräuliche, unbeschichtete Glockentasse 36 mit einem Farbkanal 38 und einer Verteilerscheibe 42 vor Installation in einem Farbsystem 10 dargestellt. Die Glockentasse 36 besitzt auch eine innere Hohlraumwand (als 44 in 3B gezeigt) und eine gezackte Kante 46.
Die 3B bis 3D zeigen die gleiche Glockentasse 36 wie 3A nach einer bestimmten Einsatzzeit im Lackiersystem 10. Die Zerstäubungsraten (typischerweise etwa 40–60.000 Umdrehungen/min.) und die Fluidflußgeschwindigkeiten (typischerweise etwa 100–400 cm³/min.) der Schichten durch einen Glockenzerstäuber 42 neigen dazu, Vertiefungen 44A auf der inneren Hohlraumswand 44 auszubilden, wie am besten in 3C gezeigt und schleifen Vertiefungen in 46A in die gezackten Kanten 46 der Glockenzerstäuber 32, wie am besten in 3D ersichtlich. Metall- oder Glimmergehalt in Überzügen, wie bei Automobilbasislacken, erhöht die Abnutzungsgeschwindigkeit dramatisch. Hochpigmentierte Überzüge, wie Primer, haben einen ähnlichen Effekt.
Wie in 3B und 3C gezeigt, schafft die Abnutzung auf jeder Seite der Verteilungsscheibe 42 mit der Zeit Vertiefungen 44A in der inneren Hohlraumswand. Diese Vertiefungen 44A können eine Glockenfluidflußableitung verstopfen, oder Spratzen hervorrufen. Die Vertiefungen 46A auf der gezackten Kante 46 – wie in 3D gezeigt – können unregelmäßige Zerstäubung und Spratzen hervorrufen.
Die Erfindung bekämpft diese Abnutzungsprobleme, indem eine Si-dotierte amorphe Kohlenstoffschicht auf die Oberflächen der Glockentasse 36 aufgebracht wird. Die Si-dotierte amorphe Kohlenstoffschicht verbessert das Abriebverhalten sowohl von Al- als auch Ti-Glockenzerstäubern 32 ohne zusätzliche signifikante Kosten.
4 zeigt ein allgemeines logisches Flußdiagramm für die Herstellung und Überzugsbildung auf den Oberflächen der Metall-Glockentassen 36. Um die Glockentassen 36 für die Si-dotierte amorphe Kohlenstoffschicht vorzubereiten, werden die Glockentassen 36 zuerst mit einer Kombination von Wasser, Seife und Lösungsmittel in Schritt 100 gereinigt. Danach werden die Glockentassen 36 geätzt, gewaschen und wieder eine vorbestimmte Zeit geätzt. Die Glockentassen 36 werden sodann in Schritt 120 eine vorbestimmte Zeit mit Wasser gewaschen, luftgetrocknet und dann vakuumgetrocknet.
Danach werden die Glockentassen 36 automatisch in Schritt 130 durch Argonbeschuß mit 200 V, 500 V und wieder 200 V atomar gereinigt. Die Glockentassen 36 werden dann in Schritt 140 mit einer Si-dotierten amorphen Kohlenstoffschicht beschichtet. Ein detaillierteres logisches Flußdiagramm der Herstellung und Schicht der Al-Glockentassen 36 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist unten in 5 gezeigt, während ein detaillierteres logisches Flußdiagramm der Herstellung von Ti-Glockentassen 36 gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform in 6 weiter unten gezeigt ist.
In 5 werden die Oberflächen der Al-Glockentassen zunächst mit Seife, Wasser und Lösemittel in Schritt 200 gereinigt. Danach werden in Schritt 210 die Al-Glockentassen 36 mit einer 5%igen Lösung Natriumhydroxid 20 Sekunden geätzt, häufig unter Ultraschallbewegung. In Schritt 220 werden die Al-Glockentassen 36 in Wasser gewaschen und in Schritt 230 in 1%iger Salpetersäurelösung 5 Minuten unter Ultraschallagitation geätzt. Die Al-Glockentasse wird sodann mit Wasser in Schritt 230 gewaschen und in Schritt 240 trockengeblasen. Die Glockentassen 36 werden dann in eine auf 10^–7 Torr eingestellte Vakuumdruckkammer in Schritt 260 überführt. Während die Schritte 200 bis 260 ein bevorzugtes Verfahren zur Vorbereitung der Al-Glockentassen 36 zum Aufbringen einer Schicht sind, wird angenommen, daß einige dieser Schritte unnötig oder geändert werden können, um das gleiche gewünschte Resultat zu erhalten.
In Schritt 270 werden die Al-Glockentassen 36 automatisch durch Argonbeschuß mit 200 V, 500 V und wieder 200 V gereinigt. Die Al-Glockentassen sind nun fertig, damit eine Si-dotierte amorphe Kohlenstoffschicht darauf aufgebracht werden kann.
In Schritt 280 wird eine Schicht Si-dotierte amorphe Kohlenstoffschicht auf die Glockentassen 36 aufgebracht, indem die Glockentassen 36 in eine Kammer mit einer Gasmischung aus Metall und Tetramethylsilan eingebracht werden. Eine 13,6 MHz Radiofrequenz Energiequelle wird angeschaltet, bis eine 500 V Spannung erzielt ist. Auf die Oberfläche der Al-Glockentassen 36 wird nach etwa 3 Stunden ein 10–15 Si-haltiger Film abgeschieden. Die beschichtenen Glockentassen 36 sind nun zum Einsatz in ein Vernebelungssystem fertig.
Während der Schritt 280 ein bevorzugtes Verfahren zum Beschichten einer Al-Glockentasse 36 repräsentiert, können auch andere Dotierungsmittel eingesetzt werden. Zum Beispiel kann Wolfram-dotierter oder Titan-dotierter amorpher Kohlenstoff eingesetzt werden. Ferner können andere Kohlenwasserstoffe Methan ersetzen. Diese Kohlenwasserstoffe umfassen Acetylen, Ethen, Butan, Pentin und Benzol. Es können auch andere Siliciumquellen eingesetzt werden, wie Diethylsilan. Schließlich können andere Frequenzen oder Potentialdifferenzen eingesetzt werden. Beispielsweise können andere Frequenzen anstelle von 13,56 MHz eingesetzt werden, eingeschlossen gepulster, direkter Strom. Ein Bereich von Potentialdifferenzen zwischen 200 und 1000 V kann verwendet werden, wobei die 200 V Potentialdifferenz den härtesten Film bildet und die 1000 V Potentialdifferenz zur schnellsten Abscheidungsrate führt.
In 6 werden die Oberflächen der Ti-Glockentassen 36 mit Seife, Wasser und Lösemittel in Schritt 300 gereinigt. Danach werden in Schritt 310 die Titanglocken 36 60 Sekunden in 3%iger Salpetersäure in ethanolischer Lösung unter Ultraschallbewegung geätzt. Die Ti-Glockentasse 36 wird mit Schritt 320 mit Wasser gespült und unter Rühren in Schritt 300 5 Minuten in Äthanol eingebracht.
Die Ti-Glockentassen werden dann in Schritt 340 mit Wasser gewaschen und in Schritt 350 trockengeblasen. Die Ti-Glockentassen 36 werden sodann in eine Vakuumkammer mit einem Druck von 10^–7 in Schritt 360 überführt. Während die Schritte 300 bis 360 z.Zt. ein bevorzugtes Verfahren zur Aufbringung eines Überzugs auf die Oberfläche der Ti-Glockentassen 36 sind, ist anzunehmen, daß einige dieser Schritte unnötig oder geändert werden können, um das erwünschte Resultat zu erhalten.
In Schritt 370 werden Al-Glockentassen 36 atomar durch Argonbeschuß bei 200 V, 500 V und wieder 200 V gereinigt. Eine gesputterte Chromschicht wird sodann auf die Oberfläche der Titanglocken 36 in Schritt 380 aufgebracht. Die Chromschicht dient als Haftvermittler für die Si-dotierte amorphe Kohlenstoffschicht.
Eine Schicht Si-dotierter amorpher Kohlenstoff wird auf die Chromoberfläche der Ti-Glockentasse 36 in Schritt 380 aufgebraucht. Dies wird erzielt, indem die Glockentassen 36 in eine Kammer mit Gasmischung von Methan und Tetramethylsilan gebracht werden. Es wird eine 13,56 MHz Radiofrequenz-Energiequelle betrieben, bis eine 500 V-Spannung erzielt wird. Ein 10–15% Si-Film wird auf der Oberfläche der Glocken 36 nach etwa 3 Stunden abgeschieden. Die verzogenen Glockentassen 36 sind nun zum Einsatz in einem Vernebler 32 einsetzbar.
Während Schritt 380 ein bevorzugtes Verfahren zum Beschichten einer Ti-Glockentasse 36 repräsentiert, können auch andere Si-Dotierungsmittel eingesetzt werden, beispielsweise können Wolfram- oder Titan-dotierte amorphe Kohlenstoffe verwendet werden. Zusätzlich können andere Kohlenwasserstoffe Methan ersetzen. Derartige Kohlenwasserstoffe können bspw. Acetylen, Ethen, Butan, Pentin oder Benzol sein. Es funktionieren auch andere Si-Quellen, wie Diethylsilan. Schließlich können andere Frequenzen oder Spannungsdifferenzen verwendet werden. Beispielsweise können andere Frequenzen als 13,56 MHz eingesetzt werden, eingeschlossen gepulster Direktstrom. Ein Bereich von Spannungsdifferenzen von zwischen etwa 200 V bis etwa 1000 V kann ebenfalls eingesetzt werden, wobei die 200 V-Spannungsdifferenz die härtesten Filme und die 1000 V-Spannungsdifferenz die schnellste Abscheidungsrate erzielen.
Während ein bevorzugtes Verfahren zum Aufbringen einer amorphen Kohlenstoffschicht beschrieben wurde, bestehen selbstverständlich viele andere Verfahren zur Aufbringung von dotierten amorphen Kohlenstoffschichten auf Aluminium- und Titanoberflächen, die im Stand der Technik wohl bekannt sind, wie Laser-Ablation, ionenstrahl-assistierter Beschuß und Ionenstrahlbeschuß.
Es wurden Validierungsstudien durchgeführt, um zu zeigen, daß die Si-dotierten amorphen Kohlenstoffschichten die Abriebfestigkeit von Aluminium- und Ti-Glockentassen 36 verbessern.
Bei einer Validierungsstudie wurden vier Glockentassen 36 eingesetzt. Zwei Aluminium Behr-Eco-Bell-Tassen 36 wurden mit Si-dotiertem amorphem Überzug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wie detailliert oben erläutert, beschichtet. Eine unbeschichtete Aluminium Behr-Eco-Bell-Tasse 36 und eine unbeschichtete Titan-Behr-Eco-Bell-Tasse 36 wurden ebenfalls eingesetzt.
Die vier Tassen 32 wurden auf eine Haupt-Grundlackbeschichtungsstraße gesetzt, wobei die beschichteten und unbeschichteten Glocken 32 auf gegenüberliegenden Seiten einer Lackierzelle auf zwei Paaren Behr SF3 Seiten-Maschinen eingesetzt wurden. Die gegenüberliegenden Paare der Seitenmaschinen wurden mit identischen Spritzprogrammen betrieben.
Die Maschinen wurden kontinuierlich 10 Wochen, 20 Stunden pro Tag betrieben. Die Glocken 36 wurden nur zum Reinigen und Fotografieren aus dem Betrieb herausgenommen.
Von jeder Glockentasse 36 wurden micrographische Fotografien einmal pro Woche erhalten. Digitale Bilder von der Innenhohlraumswand 44 und der gezahnten Kante 46 wurden von jeder Tasse 36 mit etwa 10facher Vergrößerung aufgenommen. Alle Fotografien wurden gekennzeichnet und in einem Album aufgehoben. Die Verschleißzeit wurde durch Vergleich der Fotomicrographien mit Fotomicrographien anderer, verschlissener Glockentassen 36 bestimmt. Ferner wurde die Verschleißzeit bestimmt, indem gespritzte Oberflächen auf Defekte untersucht wurden, die auf abgenutzte Glockentassen 36 zurückgeführt werden.
Während des Verlaufs des Experimentes zeigte jede Glockentasse 36 progressive Abnutzungr mit steigender Betriebsdauer. Die unbeschichtete Glockentasse 36 zeigte eine signifikante abrasive Abnutzung beginnend mit dem ersten Aussetzen gegenüber abrasiver Farbumgebung, und wurde nach 6 Wochen aus der Anlage aufgrund starker Abnutzung herausgenommen. Die Ti-Glockentasse 36 hielt über die Gesamtmindestdauer, zeigte aber ein Anwachsen der Oberflächenabnutzung mit Einsatzdauer. Die beschichteten Al-Glockentassen 36 zeigten keine signifikante abrasive Abnutzung auf der inneren Hohlraumswand 44 der Glockentassen 36.
Die gezackten Oberkanten 46 der Aluminium- und Ti-Glockentassen 36 (unbeschichtet) zeigten beide Anzeichen von abrasiver Abnutzung an den Zähnen der inneren Oberfläche; Bedingungen, die zu Spratzen und anderen damit verbundenen Oberflächenunregelmäßigkeiten führen können. Weder auf den beschichten Aluminium- oder den beschichteten Ti-Glockentassen 36 war während der 10-wöchigen Studie signifikanter Verschleiß offensichtlich.
Die Testresultate zeigen, daß Glockentassen 36 mit Si-dotierten amorphen Schichten mindestens doppelt so lange wie die unbeschichteten Standard-Al-Glockentassen halten. Die Tests zeigten auch an, daß die Ti-Glockentassen 36, obwohl sie Standard-Al-Tassen 36 überlegen sind, den beschichtenen Glockentassen 36 gemäß der Erfindung für die Glockenaufbringung eines Grundlacks unterlegen sind.
Während die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsform beschrieben wurde, ist es dem Fachmann ersichtlich, daß die Erfindung nicht darauf beschränkt ist und Modifikationen im Rahmen des fachmännischen Wissens im Rahmen der Ansprüche jederzeit möglich sind.

10: Lackspritzsystem
12: zu lackierendes Teil
14: Overheadarm
16: Seitenarme
18: Stange
20: Energiequelle
22: Farbstoffzerstäuberkopf
24: Farbquelle
26: Trägergehäuse
28: Frontoberfläche
32: Glockenzerstäuber
34: Glockengehäuse
36: Glockentasse
38: Farbkanal
40: Farbstoffpartikel
42: Verteilerscheibe
44: Hohlraumwand
46: gezackte Kante
46A: Vertiefungen
Schritt 100: Reinigen
Schritt 120
Schritt 130: Argonbeschuß
Schritt 140: Kohlenstoffbeschichtung
Schritt 200: Reinigen
Schritt 210: Ätzen
Schritt 220: Waschen
Schritt 230: Ätzen
Schritt 240: Trockenblasen
Schritt 260: Vakuumkammer
Schritt 270: Argonbeschuß
Schritt 280: Si-dotierte amorphe Kohlenstoffbeschichtung
Schritt 300: 5 Min. Ethanol
Schritt 310: 3%ige Salpetersäure in ethanolischer Lösung
Schritt 320: Spülen mit Wasser
Schritt 340: Waschen mit Wasser
Schritt 350: Trockenblasen
Schritt 360: Vakuumkammer
Schritt 370: Argonbeschuß
Schritt 380: Kohlenstoffbeschichtung

Claims

Oberflächenbeschichtete Al-Glockentasse (36) für elektrostatische Rotationszerstäuber (22), dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbeschichtung eine abriebresistente Si-dotierte amorphe C-Schicht ist, wobei der Si-Gehalt zwischen 10 und 15% liegt.
Oberflächenbeschichtete Ti-Glockentasse (36) für elektrostatische Rotationszerstäuber (22), gekennzeichnet durch eine Cr-Adhäsionsvermittlerschicht sowie eine auf der Cr-Adhäsionsvermittlerschicht gebildete abriebresistente Si-dotierte amorphe C-Schicht, deren Si-Gehalt zwischen 10 und 15% liegt.
Oberflächenbeschichtete Ti-Glockentasse (36) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Cr-Adhäsions-Vermittierschicht gesputtertes Chrom aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer oberflächenbeschichteten Al-Glockentasse nach Anspruch 1, mit den Schritten: – Vorbereiten der Außenoberfläche der Glockentasse; und – Aufbringen einer abriebresistenten Si-dotierten amorphen C-Schicht auf der Außenoberfläche.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Vorbereiten der Außenoberfläche der Al-Glockentasse aufweist: – Reinigen der Außenoberfläche; – Ätzen der Außenoberfläche; – Spülen der Außenoberfläche; – Trocknen der Außenoberfläche; und – atomares Reinigen der Außenoberfläche
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Ätzen der Außenoberfläche aufweist: – Ätzen der Außenoberfläche mit einer 5%igen NaOH-Lösung über einen vorbestimmten Zeitraum; – Abwaschen der Außenoberfläche mit Wasser; und – Ätzen der Außenoberfläche mit einer 1%igen Salpetersäurelösung über einen zweiten vorbestimmten Zeitraum unter Ultraschallagitation.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Trocknen der Außenoberfläche aufweist: – Trockenblasen der Außenoberfläche mit Luft; und – Verbringen der Al-Glockentasse in eine Vakuumkammer bei vorbestimmtem Druck über einen vorbestimmten Zeitraum
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt des Aufbringens einer abriebresistenten Beschichtung auf die Außenoberfläche aufweist: – Anordnen der Al-Glockentasse in einer Kammer mit einer Energiequelle und einer Gasmischung von Kohlenwasserstoffen und Si-haltigen Kohlenwasserstoffen; – Anlegen einer Spannungsdifferenz vorbestimmter Frequenz durch die Energiequelle über einen vorbestimmten Zeitraum zur Beschichtung der Al-Glockentasse mit einem Film vorbestimmter Dicke und vorbestimmter Si-Zusammensetzung.
Verfahren zur Herstellung einer oberflächenbeschichteten Ti-Glockentasse nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch – Vorbereiten der Außenoberfläche der Ti-Glockentasse – Aufbringen einer Cr-Adhäsionsvermittlerschicht auf die Außenoberfläche; und – Aufbringen einer abriebresistenten Si-dotierten amorphen C-Schicht auf der Cr-Adhäsionsvermittlerschicht.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Schritt des Vorbereitens der Außenoberfläche der Ti-Glockentasse aufweist: Reinigen der Außenoberfläche; Ätzen der Außenoberfläche; Spülen der Außenoberfläche; Trocknen der Außenoberfläche; und Atomares Reinigen der Außenoberfläche
Verfahren nach Anspruch 5 oder 10, wobei das Reinigen der Außenoberfläche aufweist: – Reinigen der Außenoberfläche mit einer Seifenlösung; – Reinigen der Außenoberfläche mit Wasser; – Reinigen der Außenoberfläche mit Lösemittel.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Ätzen der Außenoberfläche aufweist: – Ätzen der Außenoberfläche über einen vorbestimmten Zeitraum mit einer 3%igen Salpetersäurelösung in Ethanol unter Ultraschallagitation; – Abspülen der Außenoberfläche mit Wasser; und – Eintauchen der Ti-Glockentasse in Ethanol über einen zweiten vorbestimmten Zeitraum unter Agitation
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Schritt des Trocknens der Außenoberfläche aufweist: – Trockenblasen der Außenoberfläche mit Luft; – Einbringen der Titan-Glockentasse in eine Vakuumdruckkammer über einen vorbestimmten Zeitraum bei vorbestimmtem Druck.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 10, wobei der Schritt des atomaren Reinigens der Außenoberfläche aufweist: – Atomares Reinigen der Außenoberfläche durch Argonbeschuss bei 200 V; – Atomares Reinigen der Außenoberfläche durch Argonbeschuss bei 500 V; und – Atomares Reinigen der Außenoberfläche durch Argonbeschuss bei 200 V
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Schritt des Aufbringens einer Cr-Adhäsionsvermittlerschicht auf der Außenoberfläche den Schritt des Sputterns einer Chromschicht auf die Außenoberfläche bis zu einer vorbestimmten Dicke aufweist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Schritt des Aufbringens einer abriebresistenten Schicht auf die Cr-Adhäsionsvermittlerschicht aufweist: – Einbringen der Ti-Glockentasse in eine Kammer mit einer Energiequelle und einer Gasmischung von Kohlenwasserstoffen und Si-haltigen Kohlenwasserstoffen; – Anlegen einer Spannungsdifferenz vorbestimmter Frequenz über einen vorbestimmten Zeitraum durch die Energiequelle zur Beschichtung der Al-Glockentasse bis zu einer vorbestimmten Filmdicke mit vorbestimmter Si-Zusammensetzung.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 16, wobei die Gasmischung Methan und Tetramethylsilan aufweist.