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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Werkstückes, insbesondere
eines Fahrzeugbauteiles, auf welches in einem elektrochemischen
Beschichtungsverfahren eine Oberflächenschicht aufgebracht
wird.
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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.
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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.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren
gelöst, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale
aufweist.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher
erläutert.
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Dabei
zeigt:
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1 schematisch
eine Feldlinienverteilung bei einer elektrochemischen Beschichtung
eines Werkstückes gemäß dem Stand der
Technik, und
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2 schematisch
eine Feldlinienverteilung bei einer elektrochemischen Beschichtung
eines Werkstückes mit eingebrachten magnetisierten Partikeln.
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Einander
entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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- 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
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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