DE102005053344A1

DE102005053344A1 - Zierteil für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zur Herstellung eines Zierteils

Info

Publication number: DE102005053344A1
Application number: DE200510053344
Authority: DE
Inventors: Marina Hoffmann; Anja Dr. Hasse
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: LONBOND B.V., NL; Volkswagen AG
Priority date: 2005-11-07
Filing date: 2005-11-07
Publication date: 2007-05-10

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zierteil (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Substrat (2), eine Trägerschichtanordnung auf dem Substrat (2), wobei das Zierteil (1) eine farbgebende Deckschicht (9) aufweist, die durch Gasphasenabscheidung, insbesondere durch physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), auf der äußeren Oberfläche der Trägerschichtanordnung aufgebracht ist. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Zierteils (1) für ein Kraftfahrzeug, bei dem auf einem Substrat (2) eine Trägerschichtanordnung galvanisch erzeugt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zierteil für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Substrat und eine Trägerschichtanordnung auf dem Substrat. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Zierteils für ein Kraftfahrzeug, bei dem auf einem Substrat eine Trägerschichtanordnung galvanisch erzeugt wird.

Zierteile für Kraftfahrzeuge der eingangs genannten Art, insbesondere Zierleisten oder Einfassungen für einen Kühlergrill des Kraftfahrzeugs, sowie entsprechende Verfahren zur Herstellung derartiger Zierteile sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Häufig werden verchromte Zierteile eingesetzt, um dem Kraftfahrzeug ein hochwertigeres äußeres Erscheinungsbild zu verleihen. Ein Nachteil dieser Zierteile besteht darin, dass sie dem Kraftfahrzeug nur eine herkömmliche glänzende Chromoptik zur Verfügung stellen. Dadurch kann das optische Erscheinungsbild des Kraftfahrzeugs nicht den Bedürfnissen eines Kraftfahreugnutzers entsprechend individualisiert werden.

Hier setzt die vorliegende Erfindung an.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zierteil zur Verfügung zu stellen, das auf einfache Weise den Wünschen eines Kraftfahrzeugnutzers entsprechend individualisiert werden kann und darüber hinaus korrosionsbeständig ist. Darüber hinaus liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Zierteils anzugeben.

Hinsichtlich des Zierteils wird die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch ein Zierteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hinsichtlich des Verfahrens wird die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass das Zierteil eine farbgebende Deckschicht aufweist, die durch Abscheiden aus der Gasphase auf der äußeren Oberfläche der Trägerschichtanordnung aufgebracht ist. Durch Verfahren zur Gasphasenabscheidung wie zum Beispiel die physikalische Gasphasenabscheidung (engt.: Physical Vapor Deposition, PVD) können farblich besonders gestaltete Oberflächen von Zierteilen mit sehr großer Härte und guter Beständigkeit hergestellt werden. Durch die physikalische Gasphasenabscheidung können fast alle bekannten Metalle in sehr reiner Form abgeschieden werden. Werden bei der Gasphasenabscheidung beispielsweise zusätzlich Reaktivgase wie zum Beispiel Kohlenwasserstoffe, Sauerstoff oder Stickstoff zugeführt, lassen sich auch Karbide, Oxide oder Nitride abscheiden. Das Zierteil stellt somit ein einfach herstellbares und individualisierbares Unterscheidungs- und Erkennungsmerkmal für den Interieurbereich und den Exterieurbereich des Kraftfahrzeugs zur Verfügung. Durch die Zusammensetzung und die Stöchiometrie der farbgebenden Deckschicht kann die Färbung und somit auch das äußere Erscheinungsbild des Zierteils gezielt an die Bedürfnisse des Kraftfahrzeugbenutzers angepasst werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Trägerschichtanordnung eine Nickelschicht auf dem Substrat, eine Kupferschicht auf der Nickelschicht, eine Halbglanznickelschicht auf der Kupferschicht, eine Glanznickelschicht auf der Halbglanznickelschicht sowie eine mikro-diskontinuierliche Nickelschicht auf der Glanznickelschicht umfasst. Beispielsweise kann die mikro-diskontinuierliche Nickelschicht eine Schichtdicke von etwa 1 bis 2 μm besitzen. Der Begriff „mikro-diskontinuierlich" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Nickelschicht Defekte in Gestalt von Rissen oder Poren aufweist. Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass die Halbglanznickelschicht auf dem Substrat, die Glanznickelschicht auf der Halbglanznickelschicht sowie die mikro-diskontinuierliche Nickelschicht auf der Glanznickelschicht insgesamt einen homogenen Materialverbund bilden, der insbesondere galvanisch hergestellt werden kann. Auf der mikro-diskontinuierlichen Nickelschicht ist in diesem Ausführungsbeispiel die farbgebende Deckschicht aufgebracht.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform ist auf der mikro-diskontinuierlichen Nickelschicht eine Chromschicht aufgebracht. Beispielsweise kann die Chromschicht eine Schichtdicke von 0,1 bis 1 μm, vorzugsweise eine Schichtdicke von etwa 0,15 μm aufweisen. Vorzugsweise ist auch die Chromschicht mikro-diskontinuierlich ausgebildet. Das bedeutet, dass die Chromschicht ebenfalls Risse oder Poren aufweist. Beispielsweise kann die Chromschicht eine Porenanzahl von mindestens 25.000 Poren pro cm² oder Rissigkeit von mindestens 250 Rissen/cm besitzen. Die Chromschicht kann bis zu 800 Risse/cm aufweisen. Durch das Aufbringen der farbgebenden Deckschicht auf der Chromschicht kann dem Zierteil, das in diesem Ausführungsbeispiel ein herkömmliches Chromzierteil ist, zum Beispiel ein dunkleres optisches Erscheinungsbild als Unterscheidungsmerkmal zur Verfügung gestellt werden.

Vorzugsweise enthält die farbgebende Deckschicht ein Metallkarbid oder ein Metallnitrid.

Beispielsweise kann die farbgebende Deckschicht Zirkon-Carbonitrid oder Titan-Nitrid enthalten.

In einer vorteilhaften Ausführungsform besitzt die Halbglanznickelschicht eine Schichtdicke zwischen etwa 5 bis 10 μm, vorzugsweise eine Schichtdicke von etwa 7 μm. Vorteilhafterweise kann die Glanznickelschicht eine Schichtdicke zwischen etwa 5 bis 20 μm, vorzugsweise eine Schichtdicke von etwa 15 μm besitzen.

Vorzugsweise weist die farbgebende Deckschicht eine Schichtdicke von mindestens etwa 0,1 μm auf.

Gemäß Anspruch 13 zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch aus, dass durch Abscheidung aus der Gasphase eine farbgebende Deckschicht auf einer äußeren Oberfläche der Trägerschichtanordnung erzeugt wird. Dadurch kann dem Zierteil ein besonderes und insbesondere ein individualisiertes äußeres Erscheinungsbild verliehen werden. Es hat sich gezeigt, dass sich die Gasphasenabscheidung, beispielsweise die physikalische Gasphasenabscheidung (engl.: Physical Vapor Deposition, PVD), insbesondere zur Erzeugung farblich besonders gestalteter Oberflächen, die eine sehr große Härte und eine hohe Beständigkeit aufweisen, eignet. Wie bereits oben erwähnt, können durch Gasphasenabscheidung (beispielsweise durch PVD) fast alle bekannten Metalle in sehr reiner Form abgeschieden werden. Wenn man bei der physikalischen Gasphasenabscheidung zusätzlich Reaktivgase wie zum Beispiel Kohlenwasserstoffe, Sauerstoff oder Stickstoff zuführt, kann man auch Karbide, Oxide oder Nitride abscheiden. indem man die Zusammensetzung und die Stöchiometrie der farbgebenden Deckschicht gezielt ändert, kann man die Färbung und somit auch das äußere Erscheinungsbild des Zierteils individuell an die Wünsche des Kraftfahrzeugbenutzers anpassen.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die farbgebende Deckschicht durch Lichtbogenverdampfen erzeugt wird. Dadurch können Mikrodefekte (so genannte Droplets) erzeugt werden, die in Verbindung mit der Trägerschichtanordnung einen guten Korrosionsschutz für das Zierteil gewährleisten, da sie den Korrosionsstrom gut verteilen.

Vorzugsweise wird die farbgebende Deckschicht mit einer Schichtdicke von mindestens 0,1 μm erzeugt.

Um die Qualität der farbgebenden Deckschicht zu verbessern, ist in einer besonders bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass die Trägerschichtanordnung vor dem Erzeugen der farbgebenden Deckschicht gereinigt wird. Beispielsweise kann die erste Trägerschicht durch eine alkalische und saure Kombinationsreinigung gereinigt werden. Dadurch kann eine optimal gesäuberte Trägerschichtanordnung auf dem Substrat zur Verfügung gestellt werden, auf der anschließend die farbgebende Deckschicht aufgebracht wird.

Vorzugsweise wird die Trägerschichtanordnung aus einer Nickelschicht auf dem Substrat, einer Kupferschicht auf der Nickelschicht, einer Halbglanznickelschicht auf der Kupferschicht, einer Glanznickelschicht auf der Halbglanznickelschicht sowie einer mikro-diskontinuierlichen Nickelschicht auf der Glanznickelschicht erzeugt. Die Halbglanznickelschicht auf der Kupferschicht wird vorzugsweise mit einer Schichtdicke zwischen etwa 5 bis 10 μm, vorzugsweise mit einer Schichtdicke von etwa 7 μm erzeugt. Die Glanznickelschicht auf der Halbglanznickelschicht wird vorzugsweise mit einer Schichtdicke zwischen etwa 5 bis 20 μm, vorzugsweise mit einer Schichtdicke von etwa 15 μm erzeugt.

Es kann. in einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen sein, dass auf der mikro-diskontinuierlichen Nickelschicht eine Chromschicht erzeugt wird. Beispielsweise kann die Chromschicht mit einer Dicke von 0,1 bis 1 μm, vorzugsweise mit einer Dicke von etwa 0,15 μm erzeugt werden. Vorzugsweise ist die Chromschicht mikro-diskontinuierlich ausgebildet, um dadurch den Korrosionsschutz zu verbessern, da auf Grund der Durchgängigkeit zwischen den Droplets und den Poren der Korrosionsstrom besser verteilt werden kann.

Es besteht in einer vorteilhaften Ausführungsform die Möglichkeit, dass die farbgebende Deckschicht aus Metallkarbid oder aus Metallnitrid erzeugt wird. Beispielsweise kann die farbgebende Deckschicht aus Zirkon-Carbonitrid oder Titannitrid erzeugt werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf 1, in der ein Zierteil 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer schematisch stark vereinfachten Schnittansicht gezeigt ist.
Das in 1 gezeigte Zierteil 1 für ein Kraftfahrzeug, welches zum Beispiel eine Zierleiste oder eine Einfassung eines Kühlergrills eines Kraftfahrzeugs sein kann, umfasst ein Substrat 2 aus Kunststoff oder aus Metall. Das Substrat 2 kann zum Beispiel aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung bestehen.
Vom Substrat 2 aus betrachtet umfasst das Zierteil 1 eine Nickelschicht 3 auf dem Substrat 2, eine Kupferschicht 4 auf der Nickelschicht 3 eine Halbglanznickelschicht 5 auf der Kupferschicht 4, eine Glanznickelschicht 6 auf der Halbglanznickelschicht 5 sowie eine mikro-diskontinuierliche Nickelschicht 7 auf der Glanznickelschicht 6. Beispielsweise kann die Halbglanznickelschicht 5 eine Dicke in einer Größenordnung von etwa 7 μm besitzen. Die Glanznickelschicht 6 kann zum Beispiel ebenfalls eine Dicke in einer Größenordnung von etwa 7 μm aufweisen. Die auf der Glanznickelschicht 6 aufgebrachte mikro-diskontinuierliche Nickelschicht 7 weist im Vergleich dazu vorzugsweise eine geringere Dicke von etwa 1 μm bis 2 μm auf. Unter dem Begriff „mikro-diskontinuierlich" soll hier verstanden werden, dass die entsprechende Schicht Defekte in Gestalt von Rissen oder Poren aufweist.
In diesem Ausführungsbeispiel umfasst das Zierteil 1 darüber hinaus eine Chromschicht 8 auf der mikro-diskontinuierlichen Nickelschicht 7. Die Chromschicht 8 kann zum Beispiel eine Dicke im Bereich zwischen 0,1 bis 1 μm, vorzugsweise eine Dicke von etwa 0,15 μm besitzen und insbesondere ebenfalls mikro-diskontinuierlich ausgebildet sein. Aus der sehr geringen Dicke der Chromschicht 8 im Vergleich zu den übrigen Schichten des Zierteils 1 ergibt sich der Vorteil, dass die Poren der mikro-diskontinuierlichen Nickelschicht 7 nicht durch das Chrom verschlossen werden. Die Nickelschicht 3, die Kupferschicht 4, die Halbglanznickelschicht 5, die Glanznickelschicht 6, die mikro-diskontinuierliche Nickelschicht 7 sowie die Chromschicht 8, die in diesem Ausführungsbeispiel eine Trägerschichtanordnung des Zierteils 1 bilden, werden vorzugsweise galvanisch erzeugt. Es besteht in einer alternativen, hier nicht explizit gezeigten Ausführungsform die Möglichkeit, die Trägerschichtanordnung des Zierteils 1 auch ohne die Chromschicht 8 auszubilden.
Ferner umfasst das Zierteil 1 eine farbgebende Deckschicht 9 auf der Chromschicht 8. Die farbgebende Deckschicht 9 kann zum Beispiel eine Dicke von mindestens etwa 0,1 μm aufweisen. Bei der Herstellung des Zierteils 1 wird die Chromschicht 8 vor dem Aufbringen der farbgebenden Deckschicht 9 gereinigt. Das Reinigen der Chromschicht 8 kann dabei vorzugsweise durch eine alkalische und saure Kombinationsreinigung erfolgen. Bei der hier nicht explizit gezeigten alternativen Ausführungsform, bei der das Zierteil 1 keine Chromschicht 8 aufweist, wird die farbgebende Deckschicht 9 unmittelbar auf die mikro-diskontinuierliche Nickelschicht 7 aufgebracht. Die mikro-diskontinuierliche Nickelschicht 7 wird dabei ebenfalls vor dem Aufbringen der farbgebenden Deckschicht 9 gereinigt, wobei die Reinigung vorzugsweise auch durch eine alkalische und saure Kombinationsreinigung erfolgen kann.
Die farbgebende Deckschicht 9 wird durch Gasphasenabscheidung, beispielsweise durch physikalische Gasphasenabscheidung (engl.: Physical Vapor Deposition, PVD), auf die Chromschicht 8 beziehungsweise gemäß der zweiten Ausführungsform auf die mikro-diskontinuierliche Nickelschicht 7 aufgebracht. Beispielsweise kann die farbgebende Deckschicht 9 eine Zirkon-Carbonitridschicht oder auch eine Titannitridschicht sein. Grundsätzlich können auch andere farbgebende Deckschichten 9 eingesetzt werden, die beispielsweise Nitride oder Karbide enthalten können und die durch Gasphasenabscheidung erzeugt werden können. Die Gasphasenabscheidung (beispielsweise PVD) hat im Vergleich zu anderen Beschichtungstechniken den Vorteil, dass farblich besonders gestaltete Oberflächen des Zierteils 1 durch Änderungen der Zusammensetzung und/oder Stöchiometrie der farbgebenden Deckschicht 9 auf einfache Weise erzeugt werden können. Durch die Gasphasenabscheidung können fast alle bekannten Metalle in sehr reiner Form abgeschieden werden. Werden bei der Gasphasenabscheidung zusätzlich Reaktivgase wie zum Beispiel Kohlenwasserstoffe, Sauerstoff oder Stickstoff zugeführt, lassen sich auch Karbide, Oxide oder Nitride abscheiden. Es hat sich darüber hinaus gezeigt, dass durch physikalische Gasphasenabscheidung eine sehr große Härte und Beständigkeit der Oberfläche des Zierteils 1 erreicht werden kann.
Vorzugsweise erfolgt das Aufbringen der farbgebenden Deckschicht 9 durch Lichtbogenverdampfen. Auf diese Weise können Mikrodefekte (so genannte Droplets als im Wesentlichen tropfenartige Defekte) erzeugt werden, die zusammen mit der vorzugsweise mikro-diskontinuierlich ausgebildeten Chromschicht 8 beziehungsweise der mikro-diskontinuierlichen Nickelschicht 7, die beispielsweise eine Porenanzahl von mindestens 25.000 Poren pro cm² oder mindestens 250 Risse/cm aufweisen können, einen zuverlässigen, dem Einsatzzweck eines Kraftfahrzeugs entsprechenden Korrosionsschutz für das Zierteil 1 zur Verfügung stellen können.

1: Zierteil
2: Substrat
3: Nickelschicht
4: Kupferschicht
5: Halbglanznickelschicht
6: Glanznickelschicht
7: mikro-diskontinuierliche Nickelschicht
8: Chromschicht
9: farbgebende Deckschicht

Claims

Zierteil (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend: – ein Substrat (2), – eine Trägerschichtanordnung auf dem Substrat (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Zierteil (1) eine farbgebende Deckschicht (9) aufweist, die durch Gasphasenabscheidung, insbesondere durch physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), auf der äußeren Oberfläche der Trägerschichtanordnung aufgebracht ist.
Zierteil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschichtanordnung eine Nickelschicht (3) auf dem Substrat (2), eine Kupferschicht (4) auf der Nickelschicht (3), eine Halbglanznickelschicht (5) auf der Kupferschicht (4), eine Glanznickelschicht (6) auf der Halbglanznickelschicht (5) sowie eine mikro-diskontinuierliche Nickelschicht (7) auf der Glanznickelschicht (6) umfasst.
Zierteil (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mikro-diskontinuierliche Nickelschicht (7) eine Schichtdicke von etwa 1 bis 2 μm besitzt.
Zierteil (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der mikro-diskontinuierlichen Nickelschicht (7) eine Chromschicht (8) aufgebracht ist.
Zierteil (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Chromschicht (8) eine Schichtdicke von 0,1 bis 1 μm, vorzugsweise eine Schichtdicke von etwa 0,15 μm aufweist.
Zierteil (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Chromschicht (8) eine Porosität von etwa 25.000 Poren/cm² aufweist.
Zierteil (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Chromschicht (8) eine Rissigkeit von etwa 250 bis 800 Rissen/cm aufweist.
Zierteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die farbgebende Deckschicht (9) ein Metallkarbid oder ein Metallnitrid enthält.
Zierteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die farbgebende Deckschicht (9) Zirkon-Carbonitrid enthält.
Zierteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die farbgebende Deckschicht (9) Titan-Nitrid enthält.
Zierteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbglanznickelschicht (5) eine Schichtdicke zwischen etwa 5 bis 10 μm, vorzugsweise eine Schichtdicke von etwa 7 μm besitzt.
Zierteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Glanznickelschicht (6) eine Schichtdicke zwischen etwa 5 bis 20 μm, vorzugsweise eine Schichtdicke von etwa 15 μm besitzt.
Verfahren zur Herstellung eines Zierteils (1) für ein Kraftfahrzeug, bei dem auf einem Substrat (2) eine Trägerschichtanordnung galvanisch erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass durch Gasphasenabscheidung, insbesondere durch physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), eine farbgebende Deckschicht (9) auf einer äußeren Oberfläche der Trägerschichtanordnung erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die farbgebende Deckschicht (9) durch Lichtbogenverdampfen erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die farbgebende Deckschicht (9) mit einer Schichtdicke von mindestens 0,1 μm erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschichtanordnung vor dem Erzeugen der farbgebenden Deckschicht (9) gereinigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschichtanordnung durch eine alkalische und saure Kombinationsreinigung gereinigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschichtanordnung aus einer Nickelschicht (3) auf dem Substrat (2), einer Kupferschicht (4) auf der Nickelschicht (3), einer Halbglanznickelschicht (5) auf der Kupferschicht (4), einer Glanznickelschicht (6) auf der Halbglanznickelschicht (5) sowie einer mikro-diskontinuierlichen Nickelschicht (7) auf der Glanznickelschicht (6) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass auf der mikro-diskontinuierlichen Nickelschicht (7) eine Chromschicht (8) erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Chromschicht (8) mit einer Dicke von 0,1 bis 1 μm, vorzugsweise mit einer Dicke von etwa 0,15 μm erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die farbgebende Deckschicht (9) aus Metallkarbid oder aus Metallnitrid, insbesondere aus Zirkon-Carbonitrid oder aus Titannitrid, erzeugt wird.