DE102008051600A1 - Verfahren zur Herstellung eines Werkstückes - Google Patents

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Marcel Dipl.-Ing. Bastiaanse
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Mercedes Benz Group AG
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Daimler AG
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    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/54Electroplating of non-metallic surfaces
    • C25D5/56Electroplating of non-metallic surfaces of plastics
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/007Electroplating using magnetic fields, e.g. magnets
    • C25D5/009Deposition of ferromagnetic material

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Werkstückes (1), insbesondere eines Fahrzeugbauteiles, auf welches in einem elektrochemischen Beschichtungsverfahren eine Oberflächenschicht (O) aufgebracht wird. Vor dem Aufbringen der Oberflächenschicht (O) werden magnetisierbare Partikel (P) in das Werkstück (1) eingebracht und magnetisiert, wobei mittels der magnetisierten Partikel (P) die Beschichtung des Werkstückes (1) gesteuert wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Werkstückes, insbesondere eines Fahrzeugbauteiles, auf welches in einem elektrochemischen Beschichtungsverfahren eine Oberflächenschicht aufgebracht wird.
  • Aus der DE 39 26 635 A1 ist ein Verfahren zur Elektrobeschichtung verschiedener Substrate einschließlich von Fertigungsteilen komplizierter Struktur mit vielen Kanten bekannt. Dabei wird das Substrat in einem Magnetfeld mit einem Elektrolack beschichtet, welcher, bezogen auf einen Gesamtfeststoffgehalt des Lackes, 0,01 bis 30 Gewichtsprozent an magnetischen Partikeln enthält, welche einen Magnetisierungswert von 0,3 bis 70 emu/g aufweisen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Werkstückes, insbesondere eines Fahrzeugbauteiles, anzugeben, mittels welchem in einfacher Art und Weise eine Oberflächenschicht in einem elektrochemischen Verfahren auf das Werkstück aufbringbar ist, welche sich durch eine gleichmäßige und vorgebbare Schichtdicke auszeichnet.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gelöst, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Werkstückes, insbesondere eines aus Kunststoff gebildeten Fahrzeugbauteiles, wird in einem elektrochemischen Beschichtungsverfahren eine Oberflächenschicht aufgebracht. Erfindungsgemäß werden vor dem Aufbringen der Oberflächenschicht magnetisierbare Partikel in das Werkstück eingebracht und magnetisiert, wobei mittels der magnetisierten Partikel die Beschichtung des Werkstückes gesteuert wird.
  • Die magnetisierbaren Partikel werden mittels eines Magnetfeldes nach dem Einbringen in das Werkstück und vor dem Aufbringen der Oberflächenschicht derart magnetisiert, dass ein anhand der magnetisierten Partikel erzeugtes Magnetfeld bei der Beschichtung des Werkstückes in gewinnbringender Weise eine gleichmäßige Abscheidung eines die Oberflächenschicht bildenden Materials, insbesondere auch bei einer komplexen Ausformung des Werkstückes, bewirkt. Auch die Abscheidegeschwindigkeit des Materials an dem Werkstück wird erhöht, so dass in vorteilhafter Weise verringerte Durchlaufzeiten und Herstellungskosten erzielbar sind.
  • Die gleichmäßige Schichtdicke führt in gewinnbringender Weise zu einer gleichmäßigen Verteilung von Spannungen in der Oberflächenschicht bei einer Ausdehnung, insbesondere Wärmeausdehnung, des Werkstückes. Somit wird die Gefahr von Spannungsrissen in der Oberflächenschicht minimiert. Weiterhin zeichnet sich das Werkstück aufgrund der gleichmäßigen Schichtdicke durch eine hohe Festigkeit und mechanische Stabilität sowie eine gleichmäßig hohe Oberflächengüte und -haptik aus.
  • Ferner resultiert aus dem erfindungsgemäßen Verfahren der Vorteil, dass bei einer Großserienfertigung des Werkstückes bei der Beschichtung keine aufwändigen Bestückungs- bzw. Belegungsstrategien in so genannten Galvano-Gestellen erforderlich sind. Auch entfällt ein Einsatz von kostenintensiven Hilfsanoden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
  • Dabei zeigt:
  • 1 schematisch eine Feldlinienverteilung bei einer elektrochemischen Beschichtung eines Werkstückes gemäß dem Stand der Technik, und
  • 2 schematisch eine Feldlinienverteilung bei einer elektrochemischen Beschichtung eines Werkstückes mit eingebrachten magnetisierten Partikeln.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt eine Anordnung eines Werkstückes 1 in einer Vorrichtung 2 zur elektrochemischen Beschichtung des Werkstückes 1. Bei der Vorrichtung 2 handelt es sich insbesondere um ein so genanntes elektrolytisches Galvanobad, wobei das Werkstück 1 in einem flüssigen Elektrolyt E als Kathode K und somit als elektrischer Gegenpol zu einer Anode A angeordnet ist.
  • Die Vorrichtung umfasst weiterhin eine Gleichspannungsquelle 2.1 sowie Mittel 2.2, 2.3 zur Steuerung der elektrischen Spannung U und des elektrischen Stromes I. Die Anode A, welche auch als Verbrauchselektrode bezeichnet wird, ist aus einem metallischen Material M gebildet, mit welchem das Werkstück 1 beschichtet wird, wobei das Werkstück 1 elektrisch mit der Kathode K verbunden ist.
  • Das Werkstück 1 ist vorzugsweise ein Fahrzeugbauteil, beispielsweise ein Bauteil für einen Innenraum eines Fahrzeuges, und ist aus Kunststoff, beispielsweise Polycarbonat und/oder Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymerisat (Kurzzeichen: ABS), gebildet. Um eine elektrische Leitfähigkeit des Werkstückes 1 zu erzeugen, ist dieses mit einer metallischen Schicht S versehen, welche beispielsweise in einem Direktmetallisierungs- oder einem so genannten Plato-Verfahren auf den Kunststoff aufgebracht und/oder teilweise in dessen Oberfläche eingebracht wird. Die metallische Schicht S ist z. B. aus Kupfer oder Nickel gebildet.
  • Der elektrische Strom I löst Metallionen M+ aus der Anode A aus, transportiert diese durch das Elektrolyt E zu dem Werkstück 1, so dass diese auf der Oberfläche des Werkstückes 1 abgeschieden werden und eine Oberflächenschicht O bilden.
  • Da sich Feldlinien F des elektrischen Feldes an Kanten des Werkstückes 1 konzentrieren, werden im Bereich der Kanten mehr Metallionen M+ abgelagert, so dass die gebildete Oberflächenschicht O in diesen Bereichen eine größere Schichtdicke aufweist. Diese größere Schichtdicke kann insbesondere bei einer durch Wärme hervorgerufenen Ausdehnung des Werkstückes 1 zu Spannungen in der Oberflächenschicht O führen, so dass diese beispielsweise durch Spannungsrisse beschädigt oder zerstört wird.
  • Um eine gleichmäßige Abscheidung des Materials M bzw. von dessen Metallionen M+ an dem Werkstück 1 zu erzielen, sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass in das Werkstück 1 vor dem Aufbringen der Oberflächenschicht O magnetisierbare Partikel P eingebracht und magnetisiert werden, so dass mittels der magnetisierten Partikel P die Beschichtung derart gesteuert wird, dass die Oberflächenschicht O in einer gleichmäßigen Schichtdicke aufgebracht wird.
  • Durch die magnetisierten Partikel P wird ein Magnetfeld erzeugt, welches sich derart mit dem elektrischen Feld überschneidet, dass in der 2 dargestellten Verteilung der Feldlinien F entsteht, welche zu der gleichmäßigen Abscheidung des Materials M, auch an den Kanten des Werkstückes 1, führt.
  • Das Werkstück 1 ist dabei insbesondere aus dem Kunststoff und in einem Spritgussverfahren hergestellt. Zum Einbringen der Partikel P, bei denen es sich beispielsweise um Eisenpartikel, Neodympartikel oder Nickelpartikel handelt, werden diese vor dem Spritzgussverfahren einer Schmelze des Kunststoffes vorzugsweise in einem Compoundierprozess beigemischt. Die Partikel P sind zu diesem Zeitpunkt nicht magnetisiert.
  • Nach einem Aushärten des Kunststoffes wird ein nicht näher dargestelltes magnetisches Feld erzeugt, so dass die Partikel P magnetisiert, d. h. in einer oder mehreren gewünschten Richtungen magnetisch ausgerichtet, werden. Dabei verbleibt das Werkstück 1 vorzugsweise in einer für das Spritzgussverfahren verwendeten Spritzgussform.
  • Aufgrund der Magnetisierung der Partikel P bilden sich in dem Werkstück 1 Magnetfelder aus, so dass das gesamte Werkstück 1 eine magnetische Ausrichtung, beispielsweise einen dargestellten magnetischen Nordpol NP und einen magnetischen Südpol SP, aufweist.
  • Diese magnetische Ausrichtung der Partikel P und daraus folgend des Werkstückes 1 führen aufgrund einer Überlagerung des elektrischen Feldes und des durch das Werkstück 1 erzeugten magnetischen Feldes zu der dargestellten Verteilung der Feldlinien F, welche eine über die gesamte Oberfläche des Werkstückes gleichmäßige Abscheidung des Materials M, insbesondere der Metallionen M+, bewirkt. Durch diese gleichmäßige Abscheidung entsteht eine Oberflächenschicht O, welche sich durch eine gleichmäßige Schichtdicke und somit durch eine hohe Stabilität sowie Oberflächengüte auszeichnet und somit insbesondere für Fahrzeugbauteile mit hoher Qualitätsanmutung geeignet ist.
  • 1
    Werkstück
    2
    Vorrichtung
    2.1
    Gleichspannungsquelle
    A
    Anode
    E
    Elektrolyt
    F
    Feldlinie
    I
    Strom
    K
    Kathode
    M
    Material M
    M+
    Metallionen
    NP
    Nordpol
    O
    Oberflächenschicht
    P
    Partikel
    U
    Spannung
    S
    Schicht
    SP
    Südpol
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 3926635 A1 [0002]

Claims (5)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Werkstückes (1), insbesondere eines Fahrzeugbauteiles, auf welches in einem elektrochemischen Beschichtungsverfahren eine Oberflächenschicht (O) aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufbringen der Oberflächenschicht (O) magnetisierbare Partikel (P) in das Werkstück (1) eingebracht und magnetisiert werden, wobei mittels der magnetisierten Partikel (P) die Beschichtung des Werkstückes (1) gesteuert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetisierbaren Partikel (P) mittels eines Magnetfeldes nach dem Einbringen in das Werkstück (1) und vor dem Aufbringen der Oberflächenschicht (O) magnetisiert werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (1) in einem Spritzgussverfahren aus Kunststoff gebildet wird, wobei die magnetisierbaren Partikel (P) dem Kunststoff vor dem Spritzgussverfahren beigemischt werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetisierbaren Partikel (P) mittels des Magnetfeldes nach einem Aushärten des Kunststoffes magnetisiert werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der magnetisierten Partikel (P) eine Abscheidung eines die Oberflächenschicht (O) bildenden Materials (M) auf der Oberfläche des Werkstückes (1) gesteuert wird.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108728884A (zh) * 2018-06-28 2018-11-02 浙江惠尔涂装环保设备有限公司 一种磁场式单阳极阴极电泳涂装设备

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3926635A1 (de) 1988-08-12 1990-03-15 Nippon Paint Co Ltd Verfahren zur elektrobeschichtung und hierfuehr verwendbarer elektrolack

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