DE102005028121A1

DE102005028121A1 - Verfahren zum Behandeln einer Oberfläche

Info

Publication number: DE102005028121A1
Application number: DE102005028121A
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl.-Ing. Seufferlein
Original assignee: Magna Exteriors Germany GmbH
Current assignee: Magna Exteriors Germany GmbH
Priority date: 2005-06-10
Filing date: 2005-06-10
Publication date: 2006-12-14
Also published as: JP2006348384A; US8313813B2; CA2549718A1; US20060280956A1; US20090061110A1

Abstract

Es werden ein Verfahren zum Behandeln einer Oberfläche eines Aluminiumbauteils (10) sowie ein solches Aluminiumbauteil (10) beschrieben. Das beschriebene Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass auf die Oberfläche des Aluminiumbauteils (10) eine Siliziumoxidschicht (14) aufgebracht wird.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln einer Oberfläche eines Aluminiumbauteils sowie ein auf diese Weise behandeltes Aluminiumbauteil.

Hintergrund der Erfindung

Bauteile aus Aluminium und Aluminiumlegierungen werden beispielsweise im Außenbereich von Kraftfahrzeugen verwendet. Dabei werden diese Aluminiumbauteile auch als Zierleisten eingesetzt. Der Einsatz im Außenbereich bedingt, dass diese Bauteile eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Hierzu ist es bekannt, die Beständigkeit der Oberfläche dieser Bauteile mittels anodischer Oxidation zu erhöhen, wodurch eine Eloxalschicht erzeugt wird.

Bei Kraftfahrzeugen ist weiterhin zu beachten, dass beispielsweise Waschstraßen mit Reinigern betrieben werden, deren pH-Wert 13,5 oder höher ist. Hierdurch kommt es zu Korrosion bei Aluminiumzierleisten, da deren Eloxalschichtoberfläche lediglich bis zu einem pH-Wert von maximal 12,5 beständig ist.

Aus der Druckschrift DE 101 31 156 A1 ist ein Artikel mit plasmapolymerer Beschichtung und ein Verfahren zu dessen Herstellung bekannt.

Der vorgestellte Artikel umfasst ein Substrat und eine flächig mit dem Substrat verbundene plasmapolymere Beschichtung, die Sauerstoff, Kohlenstoff und Silizium umfasst. Bei dem beschriebenen Verfahren wird eine plasmapolymere Beschichtung appliziert, wobei das Plasma aus Sauerstoff und Hexamethyldisiloxan (HMDSO) gebildet ist. Das Verhältnis von Sauerstoff zu HMDSO wird dabei so variiert, dass der Gasfluss an HMDSO zum Gasfluss an Sauerstoff im Verhältnis von 27,5:100 steht.

Nachteilig bei dem beschriebenen Verfahren ist, dass dieses sehr aufwendig und teuer ist. Zudem entstehen bei der Niederdruckplasmapolymerisation durch Abschirmungen bzw. durch energetisch ungünstige Kanten Schwachstellen in der Schicht, durch die später eine Korrosion erfolgen kann.

Zusammenfassung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Schutz eines Aluminiumbauteils sieht vor, dass auf die Oberfläche des Aluminiumbauteils eine Siliziumoxidschicht (SiOx) aufgebracht wird.

Vorzugsweise wird vor Aufbringen der Siliziumoxidschicht durch eine typischerweise anodische Oxidation eine Eloxalschicht erzeugt, deren Oberfläche dann die Oberfläche des Aluminiumbauteils bildet.

Als aufzubringendes Siliziumoxid kann ein Tetraethylorthosilikat (TEOS) verwendet werden.

In Ausgestaltung wird das Siliziumoxid mittels eines Plasma-Open-Air-Prozesses aufgebracht. Dieser Prozess kann auch als Niederdruckprozess durchgeführt werden.

Es bietet sich an, als Trägergas Luft zu verwenden, die als ionisiertes Trägergas über eine Düse auf das zu behandelnde Bauteil geleitet werden kann, wobei das ionisierte Trägergas den verdampften Precursor, nämlich das Siliziumoxid, mitreißt. Mit einer verstellbaren Düse kann das Bauteil von allen Seiten behandelt werden. Mit dieser ist es ebenfalls möglich, gezielt bestimmte Bereiche des Bauteils zu behandeln.

In Ausgestaltung wird die Düse beim Aufbringen in einem Abstand von 4 mm an der zu behandelnden Oberfläche entlanggeführt. Dabei wird die Düse vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit von 10 m/min an der zu behandelnden Oberfläche entlanggeführt. Selbstverständlich ist es ebenfalls möglich, das Hauteil relativ zu der Düse zu bewegen.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, das Trägergas mit 2.000 l/h zuzuführen, wobei dann die Oberfläche des Bauteils mit etwa 300 l/h beströmt wird.

In bevorzugter Ausgestaltung wird das Trägergas auf eine Temperatur von 200 bis 210 °C erwärmt. Als Düse bietet sich eine sogenannte PPW10-Düse an. Als Precursor wird vorzugsweise 100% TEOS verwendet.

Der verwendete Precursor TEOS kostet etwa nur ein Viertel des bekannten Precursors HMDSO, wodurch das Verfahren wesentlich günstiger durchzuführen ist. Hinzu kommt, dass der Precursor nur dort aufgetragen wird, wo die Schicht tatsächlich benötigt wird, so dass auch eine Reduzierung des Verbrauchs zu erzielen ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere für Kleinserien geeignet, da mit diesem teure Elektroden für eine Vakuumkammer nicht benötigt werden. Darüber hinaus ist das Verfahren universell für diverse Bauteilgeometrien einsetzbar. Des weiteren ist mit diesem eine bessere Qualität durch Aufbringen gleichmäßigerer Schichten zu erzielen.

Das erfindungsgemäße Aluminiumbauteil weist an seiner Oberfläche mindestens eine Siliziumoxidschicht auf.

Vorzugsweise ist die Oberfläche des Aluminiumbauteils durch eine Oberfläche einer durch eine typischerweise anodische Oxidation erzeugten Eloxalschicht gebildet.

Als Siliziumoxidschicht dient vorzugsweise eine Schicht aus Tetraethylorthosilikat.

Die Anzahl der Schichten hängt vom späteren Einsatz ab. Es hat sich jedoch als vorteilhaft herausgestellt, vier Siliziumoxidschichten auf die Oberfläche des Aluminiumbauteils aufzubringen.

Das erfindungsgemäße Aluminiumbauteil ist insbesondere als Zierleiste für ein Kraftfahrzeug geeignet.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
1 zeigt in einer Schnittdarstellung eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bauteils.
2 zeigt eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Detaillierte Beschreibung
In 1 ist ein erfindungsgemäßes Aluminiumbauteil, insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet, dargestellt, das beispielsweise als Zierleiste eines Kraftfahrzeugs verwendet werden kann. Die Schnittdarstellung zeigt unterschiedliche Schichten. Da das Aluminiumbauteil 10 mittels anodischer Oxidation vorbehandelt ist, weist es in einem Oberflächenbereich eine Eloxalschicht 12 auf. Diese Eloxalschicht 12 ist bis zu einem pH-Wert von 12,5 beständig.
Auf die Eloxalschicht 12 des Aluminiumbauteils 10 ist eine Siliziumoxidschicht 14, in diesem Fall eine TEOS-Schicht, aufgebracht. Selbstverständlich können auch mehrere Schichten, vorzugsweise vier Schichten, aufgebracht sein.
Bei der Herstellung des Aluminiumbauteils 10 wird somit zunächst dieses einer anodischen Oxidation unterzogen, so dass sich die dargestellte Eloxalschicht 12 bildet. Diese Eloxalschicht 12 schützt bedingt vor äußeren Einflüssen und prägt das optische Erscheinungsbild des Aluminiumbauteils 10. Um das Aluminiumbauteil 10 besser vor äußeren Einflüs sen zu schützen, ist die Siliziumoxidschicht 14 als sogenannte Funktionsschicht aufgebracht.
In 2 ist eine Anordnung 20 dargestellt, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient. Die dargestellte Anordnung 20 umfasst eine Spannungsversorgung 22, eine Blende 24 mit Bohrungen, einen Entladungsbereich 26, eine Gasversorgung 28 mittels Druckluft, eine Isolationsschicht 30, eine Elektrode 32, ein Edelstahlgehäuse 34 und einen Düsenkopf bzw. eine Düse 36. Bei Durchführung des Verfahrens wird ionisiertes Trägergas, typischerweise Luft, über die Gasversorgung 28 zugeführt, erhitzt und in einer Plasmastrahlentladungsstrecke 38 dem Düsenkopf 36 zugeführt, wobei bei einer Zuführung 40 der sogenannte Precursor ebenfalls eingeleitet, in verdampftem Zustand von dem Trägergas mitgerissen und über den Düsenkopf 36 als Plasmastrahl 42 mit Precursor auf eine zu behandelnde Oberfläche 44 gesprüht wird.

Als geeignete Prozessparameter haben sich ergeben:

Precursor:	TEOS : Tetraethylorthosilikat : SiO4C8H20
Generator:	FG 2002S; 421V/4,7A/18kHz
Düse:	PPW10
Geschwindigkeit:	10 m/min
Abstand:	4 mm
Trägergas:	Luft 2.000 l/h
Schichtdaten:	Trägergas: 300 l/h
	Precursor: 100% TEOS
	Temperatur: 200 bis 210 °C
Anzahl der Schichten:	4

Mit den aufgeführten Prozessparametern kann ein geeignetes Prozessfenster eingestellt werden.
Die dargestellte Anordnung 20 kann während der Behandlung relativ zu der Oberfläche 44 bewegt werden, so dass gezielt Oberflächenbereiche eines Bauteils behandelt werden können. Der im Vergleich zu bekannten Vakuumkammern einfache Aufbau der Anordnung 20 ermöglicht das Aufbringen gleichmäßiger Schichten bei unterschiedlichen Bauteilgeometrien.
Somit können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bei verhältnismäßig geringen Kosten unterschiedliche Bauteile behandelt werden, wobei dennoch ausgezeichnete Ergebnisse erzielt werden.

Claims

Verfahren zum Behandeln einer Oberfläche (44) eines Aluminiumbauteils (10), bei dem auf die Oberfläche des Aluminiumbauteils (10) mindestens eine Siliziumoxidschicht (14) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem durch eine Oxidation eine Eloxalschicht (12) erzeugt wird, deren Oberfläche (44) die Oberfläche (44) des Aluminiumbauteils (10) bildet.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Tetraethylorthosilikat (TEOS) auf die Oberfläche (44) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Siliziumoxidschicht (14) mittels eines Plasma-Open-Air-Prozesses aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem ein Niederdruck-Plasma-Open-Air-Prozess durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem als Trägergas Luft verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem die Siliziumoxidschicht (14) mit einer Düse (36) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Düse (36) beim Aufbringen in einem Abstand von 4 mm an der zu behandelnden Oberfläche (44) entlanggeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem die Düse (36) mit einer Geschwindigkeit von 10 m/min an der zu behandelnden Oberfläche (44) entlanggeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem das Trägergas mit 2.000 l/h zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem das Trägergas auf eine Temperatur von etwa 200 bis 210 °C erwärmt wird.
Aluminiumbauteil, auf dessen Oberfläche (44) mindestens eine Siliziumoxidschicht (14) aufgebracht ist.
Aluminiumbauteil nach Anspruch 12, mit einer durch eine Oxidation erzeugten Eloxalschicht (12), deren Oberfläche (44) die Oberfläche (44) des Aluminiumbauteils (10) bildet.
Aluminiumbauteil nach Anspruch 12 oder 13, bei dem als Siliziumoxidschicht (14) eine Schicht aus Tetraethylorthosilikat dient.
Aluminiumbauteil nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem vier Siliziumoxidschichten (14) aufgebracht sind.
Aluminiumbauteil nach einem der Ansprüche 12 bis 15, das als Zierleiste für ein Kraftfahrzeug ausgebildet ist.