DE102009014588B4

DE102009014588B4 - Metallbasiertes Schichtsystem, Verfahren zur Herstellung desselben und Verwendung des Schichtsystems oder des Verfahrens

Info

Publication number: DE102009014588B4
Application number: DE200910014588
Authority: DE
Inventors: Dr. Santos dos Claudia Beatriz; Dr. Prof. Mayer Christian
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Universitaet Stuttgart; Universitaet Duisburg Essen
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Universitaet Stuttgart; Universitaet Duisburg Essen
Priority date: 2009-03-24
Filing date: 2009-03-24
Publication date: 2013-07-11
Anticipated expiration: 2029-03-25
Also published as: DE102009014588A1

Abstract

Metallbasiertes Schichtsystem aufweisend ein Substrat, und ein auf dem Substrat angeordnetes, insbesondere ein galvanisch oder außenstromlos auf dem Substrat abgeschiedenes, mindestens eine Metallschicht oder eine Legierungsschicht aufweisendes Schichtsystem, wobei in mindestens eine der Metallschichten oder der Legierungsschichten des Schichtsystems Kapseln dispergiert sind, deren Kapselhülle durch Einbringen von mindestens einer hydrophilen oder amphiphilen Komponente hydrophilisiert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf metallische Schichtsysteme bzw. metallische Funktionsschichten mit in den Schichten dispergierten Kapseln, bestehend aus einer Hülle sowie einem Inhalt, die bei Beschädigung und/oder Zerstörung der Kapselhülle eine chemische und/oder physikalische Reaktion mit der Umgebung erfahren. Die vorliegende Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf entsprechende Herstellungsverfahren für solche metallbasierten Schichtsysteme. Die erfindungsgemäßen Schichtsysteme können dabei galvanisch oder auch außenstromlos hergestellt bzw. auf einem Substrat abgeschieden werden.
Die DE 10 2004 010 212 B4 beschreibt ein metallisches Schichtsystem mit einer Kapseln enthaltenden Schicht, wobei die Kapseln vermittels chemischer Umsetzung ihres Kerns einen selbstheilenden Korrosionsschutz für das System bewirken.
Die DE 199 24 687 C2 beschreibt das Einbringen von Kapseln in Form von Mikropartikeln mit einem umhüllten, flüssigen Wirkstoff in eine Schicht, die dann durch Freisetzen und versiegelndes Verhärten des Wirkstoffs antikorrosiv wirkt.
In EP 0 323 756 B1 wird eine korrosionsbeständige Überzugsschicht beschrieben, die korrosionsbeständige Teilchen in Form von Mikrokapseln mit Membranhüllen enthält, sowie eine Methode zu deren Herstellung. Hierbei wird eine gleichmäßige Verteilung der Mikrokapseln im umgebenden Matrixmetall der Überzugsschicht angestrebt. Die Mikrokapseln sind antikorrosiv wirkende Kerne, umgeben von einer Membran, die weniger löslich in Wasser ist, als das Kernmaterial.
In der JP 06 330 392 A wird auf eine oberflächenaktive Substanz Bezug genommen, die zum Abscheidebad hinzugefügt wird und die Ablagerung von Mikrokapseln erleichtert. Diese Kapseln können eine Außenwand aus Polymeren aufweisen. Für die oberflächenaktive Substanz werden Kationen und Anionen vorgeschlagen. Der Wirkmechanismus der oberflächenaktiven Substanz wird danach als Anhaften an die Mikrokapseln beschrieben, was eine uniforme Verteilung der Kapseln im Zuge der Abscheidung ermöglicht.
In der DE 195 21 323 A1 wird eine galvanisch aufgebrachte Beschichtung gegen mechanischen Abrieb durch Einbringen von homogen verteilten Nanopartikeln dadurch beständiger gemacht, dass die Nanopartikel mit mindestens einem den Abrieb bzw. die Reibung reduzierenden Stoff chemisch-physikalisch verbunden sind. Dieser Stoff kann ein Stoff auf Basis oberflächenaktiver Verbindungen sein, die z. B. Tenside, Sulfonsäuren oder Poly- und Aminoalkohole sein können.
Metallbasierte Schichtsysteme mit dispergierten bzw. eingelagerten Teilchen (metallische Überzüge) aus elektrochemischer Herstellung, also sog. Dispersionsschichten, sind aus dem Stand der Technik, insbesondere der Galvanotechnik, bereits bekannt.
Bei den meisten dieser Schichten werden feste Partikel in die Schichten eingelagert. Dabei bestehen die Partikel beispielsweise aus Hartstoffen, wie Aluminiumoxid, Aluminiumcarbid, Wolframcarbid oder ähnlichem, können jedoch auch aus weichen Materialien, wie z. B. Teflon, bestehen. Die Partikel können dann beispielsweise als Trockenschmierstoffe wirken, wenn die metallische Matrix (beispielsweise durch Verschleiß) abgetragen wird.
Aus der DE 10 2004 010 212 B4 ist auch die Verwendung von Kapseln zur Einlagerung in metallische Schichten bekannt. Die Kapseln bestehen dabei aus einer festen Hülle und einem Kern mit einem anderen Material. Der Kern ist vorzugsweise flüssig, kann aber auch aus einer Flüssigkeit mit darin verteilten Partikeln bestehen. Die Kapseln erlauben es, flüssige Medien aus der Schicht freizusetzen, wenn die metallische Matrix (z. B. durch Verschleiß) abgetragen wird. Hierdurch kann beispielsweise bei einer nicht-funktionsgerechten Beschädigung einer Schicht eine Notschmierung über freigesetztes Schmiermittel erfolgen. Auch ist die Freisetzung von Korrosionsschutzmitteln bei Beschädigung der Schicht möglich (die Korrosionsschutzmittel treten dann in flüssiger Form aus den Kapseln aus und verschließen durch Reaktion mit Stoffen aus der Umgebung, beispielsweise Wasser, Beschädigungen der metallischen Schicht). Auch ein Einsatz als Verschleißindikator wird im Stand der Technik beschrieben.
Nachteilig an den aus dem Stand der Technik bekannten Dispersionsschichten mit eingelagerten Kapseln ist vor allen Dingen, dass der Stand der Technik keinerlei Angaben zur Steuerung der Kapselverteilung in der Schicht und zur Größe der tatsächlich in der Schicht vorhandenen Reservoirs macht. Speziell existieren keine Angaben darüber, ob die Kapseln in der abgeschiedenen Schicht einzeln voneinander getrennt vorliegen oder ob sie Agglomerate bilden, die dann deutlich größer sind als die einzelnen Kapseln.
Eine möglichst homogene Verteilung von Kapseln in der metallischen Schicht ist jedoch nicht nur vorteilhaft, sondern, je nach Schichtdicke und konkreter Anwendung, häufig auch unbedingt notwendig. Darüberhinaus sollte in der Regel auch die Variation des Kapseldurchmessers möglichst gering sein.
Nur wenn eine möglichst homogene Verteilung gewährleistet ist, kann sichergestellt werden, dass im Anwendungsfall (z. B. beim Verschleiß) die Kapseln auch, gemäß entsprechender Vorüberlegungen, ein Optimum an Wirkstoffgehalt, Festigkeit der Schicht und Intensität der Freisetzung darstellen bzw. ermöglichen. Insbesondere dann, wenn aus technischen Gründen lediglich eine geringe Schichtdicke möglich ist, in der Kapseln dann verteilt werden sollen, ist die genaue Kontrolle der Kapselgröße und ihrer Verteilung elementar notwendig.
Um eine hinreichend homogene Verteilung von Partikeln zu erhalten, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, durch eine geeignete Hydrodynamik, beispielsweise in Form von Rühren oder durch gezielte Strömungen eine homogene Verteilung der Partikel im Elektrolyten zu erzielen. Eine entsprechend homogene Verteilung im Elektrolyt während der Abscheidung bedingt dann eine entsprechend homogene Verteilung der Partikel in der abgeschiedenen Metallschicht.
Je kleiner die Kapseln jedoch sind, die in eine metallische Schicht eingebaut werden sollen, desto größer ist das Verhältnis von Oberflächenkräften zur Masse der Kapseln. Das bedeutet, dass die Kapseln umso stärker aneinander haften, je kleiner sie werden. Insbesondere kleine Kapseln (d. h. Kapseln mit Durchmessern im Bereich von einigen wenigen μm bis hin zu einigen 100 nm) neigen daher stark zur Agglomeration. Auch mit einer geeigneten Hydrodynamik bzw. mit entsprechendem Rühren oder entsprechenden Strömungen ist es daher bei solchen Kapselgrößen in der Regel nicht mehr möglich, eine ausreichend homogene Verteilung der Kapseln im Elektrolyten und/oder in der abzuscheidenden Metallschicht zu erzielen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ausgehend vom Stand der Technik, metallbasierte Schichtsysteme und Herstellungsverfahren für entsprechende Schichtsysteme zur Verfügung zu stellen, in denen eine ausreichend homogene Verteilung von Kapseln in metallischen Schichten erzielt wurde bzw. werden kann, bei denen also eine Agglomeration der Kapseln im Elektrolyten und in der abzuscheidenden Schicht verhindert worden ist bzw. werden kann. Aufgabe ist es darüberhinaus, entsprechende Schichtsysteme bzw. Herstellungsverfahren zur Verfügung zu stellen, mit denen eine Kontrolle der Kapselverteilung insbesondere auch in dünnen Schichten (Schichten im Bereich von einigen wenigen μm) möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch ein metallbasiertes Schichtsystem gemäß Anspruch 1 und durch ein Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 17 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des Schichtsystems bzw. des Herstellungsverfahrens lassen sich den jeweiligen abhängigen Ansprüchen entnehmen. Erfindungsgemäße Verwendungen sind im Anspruch 36 beschrieben.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung zunächst allgemein, dann anhand entsprechender Ausführungsbeispiele beschrieben. Einzelne erfindungsgemäße Merkmale, wie sie in den Ausführungsbeispielen beschrieben werden, können dabei auch unabhängig von anderen einzelnen Merkmalen der Ausführungsbeispiele realisiert werden: Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann daher ein einzelnes in den Beispielen beschriebenes Merkmal auch unabhängig von den anderen in demselben Beispiel beschriebenen Merkmalen realisiert werden; der beanspruchte Schutzbereich ergibt sich alleine anhand der anhängenden Patentansprüche.
Die grundlegende Vorgehensweise beim elektrochemischen oder außenstromlosen Abscheiden entsprechender Dispersionsschichten auf Substraten ist dem Fachmann bekannt, hier sei beispielsweise auf die nachfolgend aufgeführten Publikationen verwiesen (die Abscheidung kann daher bei der vorliegenden Erfindung entsprechend erfolgen):

– Steinbach, Jan: „Dispersionsabscheidung von nanostrukturierten Nickel-Aluminiumoxid-Kompositen durch Elektrodeposition mittels Gleich- und Pulsstrom: Herstellung, Gefüge- und Strukturanalyse, Eigenschaften”, Verlag Logos Berlin, 1. Auflage Oktober 2003
– J. Lorenz, G. Schanz, C. Nold, J. Konys: „Galvanische Abscheidung von Dispersionsschichten und Mikrostrukturen aus Nickel mit AlN-Nanopartikeln zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften”, FZ Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft, Wissenschaftliche Berichte, FZKA 7275, Institut für Materialforschung, Dezember 2006
– Ehrhardt, J.: „Tl: Die Herstellung von Dispersionswerkstoffen”, Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, Vol. 8 (1977) No. 10, pp. 354–356

Eine grundlegende Idee der vorliegenden Erfindung ist, die in der abzuscheidenden Metallschicht zu dispergierenden Kapseln in ihrer Kapselhülle (bzw. an ihrer Oberfläche) so zu modifizieren, dass sie nicht zur Agglomeration neigen.
Die Oberflächenmodifikation geschieht dabei durch Einbau von mindestens einer amphiphilen Komponente zur Oberflächenmodifikation der Kapseln in deren Kapselhülle, wobei die Kapselhülle durch Einbringen mindestens einer hydrophilen Komponente oder mindestens einer amphiphilen Komponente hydrophilisiert wird.
Bei einer amphiphilen Komponente kann es sich beispielsweise um ein Tensid handeln, wobei unter einem Tensid nachfolgend eine Verbindung verstanden wird, die die Grenzflächenspannung herabsetzt (also eine grenzflächenaktive Verbindung) und die mindestens einen hydrophoben und mindestens einen hydrophilen Molekülteil aufweist.
Die Komponente wird nachfolgend alternativ auch als Substanz bezeichnet.
Die Oberflächenmodifikation der Kapselhülle kann insbesondere dadurch geschehen, dass die oberflächenmodifizierende Substanz (bzw. die oberflächenmodifizierenden Substanzen) in Form einer hydrophilen Kette bereits während der Synthese den amphiphilen Monomeren einer derart aufgebauten Kapselhülle zugegeben wird. In diesem Fall erfolgt also ein Einbau der oberflächenmodifizierenden Substanz(en) in die Kapselwände bereits während der Synthese. Grundsätzlich ist es jedoch auch denkbar, die Oberflächenmodifikation erst nach der eigentlichen Kapselsynthese durchzuführen.
Mit der beschriebenen Maßnahme, die einer Agglomeration der Kapseln im Elektrolyten (und damit in der abzuscheidenden Metallschicht) entgegenwirkt, kann dann beispielsweise eine Suspension hergestellt werden, in welcher die Kapseln dauerhaft stabil vereinzelt bzw. in homogener Form vorliegen. Wird eine solche Suspension dann zum Elektrolyten der galvanischen oder außenstromlosen Abscheidung hinzugegeben, so werden diejenigen Wechselwirkungen und Interaktionen zwischen Kapseln und Komponenten des Elektrolyten, die (je nach Oberflächeneigenschaften der Kapseln und nach Zusammensetzung des Elektrolyten) schon bei der Mischung oder auch erst nach einer gewissen Zeit nach Vermischen zu einer Agglomeration der Kapseln führen, stark vermindert. Dies verbessert insbesondere auch die Handhabbarkeit von kleinen Kapseln mit Durchmessern im Bereich einiger μm oder darunter durch deutliche Reduktion der Agglomerationsneigung solcher Kapseln: Es wird somit praktisch verhindert, dass eine Agglomeration der Kapseln stattfindet, die dazu führen würde, dass sich die Agglomerate aus einer Vielzahl von Kapseln an der Oberfläche des Elektrolyten sammeln (solche Agglomerate können dann auch durch Rühren nicht mehr verteilt werden, der Elektrolyt ist nach einer solchen Agglomeratbildung daher nicht mehr verwendbar).
Ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung ist somit die gezielte Steuerung oder Einstellung der Interaktion von Kapseln und Elektrolyten durch Oberflächenmodifikation der Kapseln durch Einbau mindestens einer hydrophilen Substanz bzw. durch Hydrophilisierung der Kapselhülle mit Hilfe besagter amphiphiler Komponente.
Dies wird vorteilhafterweise dadurch realisiert, dass die Kapselhülle aus einem Polymer gebildet wird, das durch Vernetzung einer Vielzahl von amphiphilen Monomeren ein und desselben Typs (oder auch unterschiedlicher Typen) ausgebildet wird. Der hydrophile Molekülteil wird vorteilhafterweise durch einen organischen Rest gebildet, der mindestens ein polares Heteroatom enthält. Der hydrophobe Molekülteil wird vorteilhafterweise durch eine Alkylgruppe gebildet, die aus mindestens vier Kohlenstoffatomen besteht.
Die Kapselhülle kann bei der Herstellung durch einfache Anlagerung aus den Monomeren gebildet werden. In einer zweiten Variante wird das Kapselpolymer durch geeignete Ausführung der Monomere während der Herstellung chemisch vernetzt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn über eine funktionelle Gruppe mindestens eine zusätzliche hydrophile Komponente an das Polymer oder an das amphiphile Monomer angebunden wird. Die funktionelle Gruppe sollte dabei einen organischen Rest aufweisen, der so gebildet ist, dass mit ihm eine Reaktion mit dem amphiphilen Monomer realisiert werden kann, ohne die Polymerisationsfähigkeit des Monomers zu beeinflussen. Die zusätzliche hydrophile Komponente kann insbesondere einen Alkohol umfassen, z. B. Oligoethylenglykol.
Besonders vorteilhaft wird Alkylcyanoacrylat (z. B. n-Butylcyanoacrylat) als Monomer verwendet. In diesem Fall kann der vorstehend genannte amphiphile Alkohol durch Umesterung an das Alkylcyanoacrylat angebunden werden.
Gemäß der Erfindung kann dem Elektrolyten vor und/oder während der galvanischen oder außenstromlosen Abscheidung mindestens eine amphiphile Komponente beispielsweise in Form eines Tensides zugesetzt werden. Es ist somit erfindungsgemäß auch möglich, die Zusammensetzung des Elektrolyten in der Weise zu verändern, dass diese die Agglomeration der Kapseln verhindert.
Besonders vorteilhaft ist dabei eine erfindungsgemäße Herstellung eines metallbasierten Schichtsystems, bei der sowohl die Kapselhülle durch Einbringen von mindestens einer hydrophilen oder amphiphilen Substanz hydrophilisiert wird, als auch dem Elektrolyten eine ein Tensid umfassende oberflächenaktive Substanz hinzugegeben wird: Die Steuerung der Interaktion von Elektrolyt und Kapseln in der Weise, dass eine gleichmäßige Verteilung im Elektrolyten auch über lange Zeit und auch während der Abscheidung gewährleistet ist, wird erfindungsgemäß somit besonders vorteilhaft dadurch gelöst, dass sowohl spezifische oberflächenaktive Substanzen dem Elektrolyt zugesetzt werden, als auch die Oberfläche der Kapseln modifiziert wird, so dass dann die oberflächenaktiven Substanzen zusammen mit der modifizierten Kapseloberfläche dafür sorgen, dass keine Agglomeration der Kapseln erfolgt und sich die Kapseln während des Prozesses der Metallabscheidung in homogener Verteilung in die abzuscheidende Metallschicht einbauen lassen. Insbesondere durch Anpassung der oberflächenmodifizierenden Substanzen in der Kapselhülle einerseits und der oberflächenaktiven Substanzen im Elektrolyt andererseits lässt sich die Agglomerationsneigung gezielt minimieren und an die unterschiedlichsten Anforderungen anpassen.
In einer ersten vorteilhaften Variante der Zugabe spezifischer oberflächenaktiver Substanzen zu dem Elektrolyten sind diese Substanzen nicht-ionische Tenside, insbesondere in Form von Polymeren, Alkoholen, Zuckern oder Ethern. Insbesondere kann als nicht-ionisches Tensid C₁₄H₂₂O(C₂H₄O)_n mit n = 9 bis 10 als Ether eingesetzt werden. Alternativ dazu können jedoch auch kationische Tenside insbesondere der Form R'R''R'''R''''N⁺X^– eingesetzt werden. Als kationisches Tensid kann dabei besonders vorteilhaft Benzalkoniumchlorid eingesetzt werden. Schließlich ist es jedoch auch möglich, als Tenside anionische Tenside, insbesondere in Form von Phosphaten, Carboxylaten, Sulfonaten oder Sulfaten, einzusetzen. Ein vorteilhaft im Rahmen der vorliegenden Erfindung einsetzbares anionisches Tensid ist C₁₂H₂₅NaO₄S.
Bevorzugt bestehen die bei der vorliegenden Erfindung eingesetzten Elektrolyten aus den folgenden Komponenten: Metall-Kationen, Anionen, gegebenenfalls Puffersubstanzen zur Regulierung des pH-Wertes und organische Zusätze und/oder Tenside. Sofern notwendig, können auch Leitsalze hinzugefügt werden. Je nach Metall und Anwendung können auch weitere Inhaltsstoffe vorteilhaft oder notwendig sein.
Die organischen Zusätze haben dabei die folgenden Funktionen: Verhindern der Agglomeration der Kapseln im Elektrolyten (s. o.) und Steuerung eines gleichmäßigen Einbaus der Kapseln in die Metallschicht bei der Abscheidung, Sicherstellen der Benetzungsfähigkeit des Elektrolyten für die zu beschichtende Oberfläche, Vermeidung von Wasserstoffporen und Beeinflussung der Schichtbildung und des Schichtwachstums (wodurch dann die mechanischen Eigenschaften, wie beispielsweise die Härte und/oder die inneren Spannungen, die Ebenheit und/oder der Glanz der Schicht, beeinflusst werden).
Der Kapseldurchmesser (Kapselgröße) beträgt besonders vorteilhaft zwischen 100 und 500 nm. Die Verteilung der Kapselgrößen wird, beispielsweise durch Filtration, vorteilhafterweise so gewählt, dass die Abweichung der Kapselgröße vom Mittelwert (mittlere Kapselgröße bzw. Kapseldurchmesser) maximal die dreifache Standardabweichung nach oben und nach unten beträgt.
Gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten metallbasierten Schichtsystemen und Herstellungsverfahren für solche Schichtsysteme weist die Erfindung eine Reihe von Vorteilen auf: Wichtigster Vorteil ist, dass mit der vorliegenden Erfindung eine homogene Verteilung auch sehr kleiner Kapseln in metallischen Schichten (durch gezielte Steuerung der Interaktion mit dem Elektrolyten) realisiert werden kann. Es sind damit insbesondere auch Kapseln mit einem Durchmesser von kleiner als 1 μm einsetzbar.
Weitere Vorteile der Erfindung sind:

– kleine Kapseln sind unverzichtbar für die Applikation dünner Schichten. Je kleiner die Kapseln, desto dünner können die noch sinnvoll herstellbaren Schichten sein.
– möglichst kleine Kapseln sind vorteilhaft für die mechanischen Stabilität der Schicht, denn jede Kapsel ist eine Fehlstelle. Je kleiner diese Fehlstellen sind, desto unempfindlicher ist die Schicht gegen mechanische Belastungen.
– möglichst kleine Kapseln sind auch wichtig für die homogene Verteilung der Wirksubstanzen. Nur bei einer sehr feinen Verteilung sind in der Nähe jeder denkbaren Verletzungsstelle genügend Kapseln, die zerstört werden, so daß die gewünschte Reaktion erfolgt. Besonders wichtig ist dies natürlich im Falle eines korrosionshemmend wirkenden Inhaltes.
– kleine Kapseln, insbesondere mit einem Durchmesser unterhalb der Lichtwellenlänge, beeinträchtigen das optische Erscheinungsbild der Schicht deutlich weniger als größere Kapseln.

Die vorliegende Erfindung lässt sich insbesondere im Bereich der Schmierung (Notschmierung oder ständige Freisetzung von Schmierstoffen), im Bereich des Korrosionsschutzes (Freisetzung von korrosionsverhindernden Stoffen aus den Kapseln), im Bereich der Verschleißanzeige, im Bereich der Freisetzung von biologisch-pharmakologisch aktiven Stoffen (in den Kapseln) aus einer Metallschicht bei Verschleiß, im Bereich der Freisetzung von in Kapseln enthaltenen Bioziden aus einer Metallschicht bei bioinduzierter Korrosion, im Bereich der Freisetzung eines Stoffes (aus den Kapseln), der sehr stark an die Metallmatrix adsorbiert und sie mit einer dünnen Schicht überzieht (als Schutzschicht) oder im Bereich der Freisetzung von Klebstoffen verwenden. Die Erfindung kann dabei besonders vorteilhaft bei der Abscheidung von Nickel-, Kupfer-, Zink-, Zinn- oder Edelmetall-Dispersionsschichten eingesetzt werden (bei den Edelmetallschichten handelt es sich bevorzugt um Gold-, Silber-, Platin- oder Palladiumschichten). Daneben lässt sich die vorliegende Erfindung jedoch auch zur Abscheidung von Wismuth-, Kadmium-, Blei- oder Chromschichten insbesondere aus dreiwertigen Elektrolyten einsetzen. Auch die Abscheidung von Legierungsschichten enthaltend die vorgenannten Metalle ist erfindungsgemäß möglich.
Ein weiteres Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung ist die Abscheidung von Konversionsschichten, wie beispielsweise bei der Phosphatierung. Insbesondere ermöglicht die Erfindung auch die Abscheidung von Schichten im Bereich der Medizintechnik, insbesondere zur Beschichtung von Implantaten.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele beschrieben, wobei zunächst die fünf Beispiele 1 bis 5 nicht die Erfindung, aber Aspekte davon, die somit zum Verständnis der Erfindung dienen, zeigen (Zugabe eines Tensids zum Elektrolyten bei einer galvanischen Abscheidung), bevor Beispiel 6 folgt, das ebenfalls nicht die Erfindung, aber Aspekte davon, die somit zum Verständnis der Erfindung dienen, zeigt (außenstromlose Abscheidung). Dem folgt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung (Beispiel 7) für die Herstellung von polymerbasierten Kapseln, die mittels einer amphiphilen Substanz an ihrer Oberfläche modifiziert sind. Dabei ist es möglich, die vorliegende Erfindung lediglich durch Herstellung und Verwendung der nachfolgend beschriebenen polymerbasierten Kapseln zu realisieren, besonders vorteilhaft ist es jedoch, erfindungsgemäß die Agglomeration sowohl durch Verwendung der beschriebenen Elektrolyten als auch der modifizierten polymerbasierten Kapseln zu verwirklichen.
Beispiel 1:
Modifikation eines nickelbasierten Elektrolyten (dessen Zusammensetzung in der nachfolgenden Tabelle 1, dort Zeilen 1 bis 4, beschrieben ist) durch Hinzufügen des in der Tabelle 1, Zeile 5 beschriebenen nicht-ionischen Tensides. Die linke Spalte der Tabelle 1 zeigt dabei die Komponenten des Elektrolyten (Zeilen 1 bis 4) sowie des dazugemischten Tensids (Zeile 5), die rechte Spalte zeigt jeweils die entsprechenden Konzentrationen der Elektrolytbestandteile bzw. des Tensids in g/l.
Die sechste Zeile der Tabelle 1 zeigt die bei der elektrolytischen Abscheidung verwendeten bzw. in die abgeschiedene Metallschicht eingebauten polymerbasierten Kapseln (rechte Spalte: Konzentration dieser Kapseln im Elektrolyten), deren Agglomeration im Elektrolyten durch Zusatz des in Zeile 5 beschriebenen Tensids verhindert wird.
Zur Abscheidung wurde ein handelsübliches, gleichspannungsbasiertes elektrolytisches Bad mit einer Ni-Anode verwendet. Der zu beschichtende Gegenstand (Kathode) war im beschriebenen Fall ein Probekörper.

Während der Abscheidung betrug die Temperatur des Elektrolyten 55°C, der pH-Wert lag bei 3, die Stromdichte betrug etwa 3 bis 7,5 A/dm² (dies gilt auch für die nachfolgenden Beispiele). Tabelle 1

NiSO₄·6H₂O	von 160 bis 180 g/l
NiCl₂·6H₂O	75 g/l
H₃BO₃	30 g/l
C₇H₅NO₃S	von 0,01 bis 1 g/l
C₁₄H₂₂O(C₂H₄O)_n (n = 9–10) (Triton-X)	0,5 g/l
Polyalkylcyanoacrylat Nanosuspension	von 20 bis 40 ml·l^–1

Beispiel 2:

Tabelle 2 zeigt ein weiteres Beispiel der Elektrolytmodifikation, das sich vom in Tabelle 1 gezeigten Beispiel lediglich durch die Konzentration der Elektrolytbestandteile und durch die Verwendung eines kationischen Tensides in Form von Benzalkoniumchlorid unterscheidet. Tabelle 2

NiSO₄·6H₂O	von 160 bis 180 g/l
NiCl₂·6H₂O	100 g/l
H₃BO₃	30 g/l
C₇H₅NO₃S	von 0,01 bis 1 g/l
C₆H₅CH₂N⁺CH₃)₂RCl^– (Benzalkoniumchlorid)	0,01 g/l
Polyalkylcyanoacrylat Nanosuspension	von 20 bis 40 ml·l^–1

In den vorliegenden zwei Beispielen wurde die Abscheidung auf Basis von Nickelelektrolyten durchgeführt.
Beispiele 3 bis 5:
Die nachfolgenden Beispiele unterscheiden sich von den in Tabelle 1 gezeigten Beispielen durch die Zusammensetzung des Elektrolyten oder zumindest die Konzentration der einzelnen Komponenten des Elektrolyten (siehe jeweils Zeilen 1 bis 4 der nachfolgenden Tabellen 3 bis 5) und durch die eingesetzten Tenside (siehe jeweils Zeile 5 der nachfolgenden Tabellen 3 bis 5; so wird bei Beispiel 3 ein anionisches Tensid in Form von C₁₂H₂₅NaO₄S zur Elektrolytmodifikation eingesetzt). Als Kapseln werden wieder Polyalkylcyanoacrylatkapseln in Suspension eingesetzt (Zeile 6 der Tabellen 3 bis 5).
Im dritten Beispiel (Tabelle 3) wird ein nickelbasierter Elektrolyt eingesetzt, in Beispiel 4 (Tabelle 4) dagegen ein Zn-basierter Elektrolyt und in Beispiel 5 (vgl. Tabelle 5) ein kupferbasierter Elektrolyt.
Bei den Beispielen 3 bis 5 wurden die folgenden Verfahrensparameter verwendet:

– Beispiel 3: Stromdichte von etwa 3 bis etwa 7,5 A/dm², Elektrolyttemperatur etwa 5,5 ± 2°C, pH-Wert des Elektrolyten von etwa 3 bis 5, Drehzahl von 300 U/min, Gegenelektrode aus Nickel (diese Werte wurden auch bei den Beispielen 1 und 2 verwendet),
– Beispiel 4: Stromdichte von etwa 2 bis 4 A/dm², Elektrolyttemperatur etwa Raumtemperatur (20°C), pH-Wert des Elektrolyten von etwa 4 bis 6,3, Umdrehungszahl etwa 200 U/min, Gegenelektrode aus Zn,
– Beispiel 5: Stromdichte etwa 5 A/dm², Elektrolyttemperatur etwa Raumtemperatur (20°C), pH-Wert des Elektrolyten von etwa 3 bis 6,5, Umdrehungszahl des Rührwerks etwa 250 U/min, Gegenelektrode aus Kupfer.

NiSO₄·6H₂O	von 160 bis 180 g/l
NiCl₂·6H₂O	188 g/l
H₃BO₃	30 g/l
C₇H₅NO₃S	von 0,01 bis 1 g/l
C₁₂H₂₅NaO₄S	0,5 g/l
Polyalkylcyanoacrylat Nanosuspension	von 20 bis 40 ml·l^–1

ZnCl₂	30 g/l
NH₄Cl	180 g/l
Borsäure	20 g/l
Benzalkoniumchlorid	0,02 g/l
Polyethylenglycol 600	0,02 g/l
Polyalkylcyanoacrylat Nanosuspension	von 10 bis 40 ml·l^–1

Cu₂SO₄·5H₂O	128 g/l
Amidosulfonsäure	pH Einstellung
Natriumhydrogencarbonat	pH Einstellung
Blockcopolymer Polyethylen-Polypropylenglycol	0,4 g/l
Polyalkylcyanoacrylat Nanosuspension	von 20 bis 40 ml·l^–1

Die nachfolgende Tabelle 6 zeigt ein weiteres Beispiel. Dieses unterscheidet sich von den vorangehenden Beispielen 1 bis 5 durch eine außenstromlose Abscheidung anstelle einer galvanischen Abscheidung. Die Temperatur des Elektrolyten (Zeilen 1 bis 4 der Tabelle 7, Konzentrationen der einzelnen Komponenten wie in den Tabellen 1 bis 5 in der rechten Spalte) betrug hier etwa 50 bis 55°C bei einem pH-Wert von 11. Die Umdrehungszahl betrug 250 U/min. Als Tensid wurde wie in Tabelle 5 Blockcopolymer Polyethylen-Polypropylenglycol, jedoch in geringerer Konzentration als beim Beispiel 5 eingesetzt.

Anstelle einer außenstromlosen Abscheidung auf Basis eines chemischen Cu-Bades wie in Tabelle 6 beschrieben, können jedoch auch nickel- oder Zn-basierte chemische Bäder verwendet werden. Tabelle 6:

Cu₂SO₄·5H₂O	7,9 g/l
EDTA	29,22 g/l
Formaldehyd	8 g/l
Natriumhydroxid	20 g/l
Blockcopolymer Polyethylen-Polypropylenglycol	0,2 g/l
Polyalkylcyanoacrylat Nanosuspension	von 20 bis 100 ml·l^–1

Besonders vorteilhaft ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Kombination von sowohl kationischen als auch nicht-ionischen Tensiden: Dabei können diese beiden Tensidtypen der flüssigen Phase des Elektrolyten zusammen beigemischt werden.
Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, diese Tenside zusammen in die Kapselhülle einzubauen: Hierzu kann wie vorbeschrieben ein hydrophiler Alkohol (z. B. Oligoethylenglykol) als zusätzliche hydrophile Komponente an das Polymer oder das amphiphile Monomer der Hülle angebunden werden. Die Anknüpfung an das amphiphile Monomer der Kapselhülle kann durch Umesterung erfolgen.
Die Funktion des quarternären Amins ist es, der Kapselwand eine positive Ladung zu verleihen und somit eine elektrostatische Stabilisierung herbeizuführen.
Beispiel 7:
Nachfolgend wird anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, wie erfindungsgemäß Alkylcyanoacrylat-Kapseln (siehe auch Tabellen 1 bis 7, Zeile 6) hergestellt und oberflächenmodifiziert werden können. Die hergestellten Polymerkapseln bestehen aus einem Polymer (Polyalkylcyanoacrylat), das aus einem amphiphilen Monomer (Alkylcyanoacrylat) gebildet ist. Besonders vorteilhaft wird hier als Monomer n-Butylcyanoacrylat eingesetzt. Vor der Polymerisation wird dann eine zusätzliche hydrophile Komponente an das Polymer angebunden, in dem diese zusätzliche hydrophile Komponente mit einer Teilmenge des Monomers. zur Reaktion gebracht wird.
Zur Herstellung der Polyalkylcyanoacrylat-Kapseln werden zunächst eine wässrige und eine organische Phase benötigt. Die wässrige Phase besteht aus 1,5 g eines amphiphilen ABA-Block-Copolymers, das aus einem hydrophilen Ethylenoxid-Anteil A und einem hydrophoben Propylenoxid-Anteil B besteht, in 95 ml destilliertem Wasser. Die wässrige Phase wird mit Phosphat-Puffer auf einen pH-Wert von 7 eingestellt.
Die organische Phase besteht aus etwa 0,25 g Alkylcyanoacrylat (der Alkylrest und die Menge kann dabei variieren), 1,89 g der einzukapselnden Ölkomponente (Schmierstoff) und 0,25 ml konzentrierter Salzsäure in 25 ml Ethanol.
Für die Kapselherstellung wird dann die organische Phase über einen Zeitraum von 2 h hinweg unter Rühren bei mittlerer Drehzahl mit Hilfe eines Rührwerks in die wässrige Phase eingespritzt. Die Temperatur beträgt 20°C, die Drehzahl ist 300 U/min und der Druck entspricht dem Normaldruck.
Das Rührwerk ist dabei so ausgebildet, dass ein unterer Teil desselben in die wässrige Phase eintaucht. Die Einspritzung erfolgt durch eine Einspritzöffnung direkt am Ort der maximalen Scherung im Spalt zwischen den innen befindlichen, rotierenden Rotor und dem äußeren, ruhenden Stator des Rührwerks.
Nach Abschluss des Einspritzvorgangs wird die entstehende Dispersion durch einen gesinterten Glasfilter mit einer Porengröße von ca. 9 bis 15 μm gefiltert und das Ethanol durch Abdampfen entfernt. Das verbleibende Filtrat besteht aus einer wässrigen Dispersion der Polyalkylcyanoacrylat-Kapseln. Diese weisen einen mittleren Durchmesser von zwischen etwa 100 und 500 nm auf. Die Verteilung der Kapselgrößen wird vorteilhafterweise so gewählt, dass die Abweichung der Kapselgröße vom Mittelwert (mittlere Kapselgröße bzw. Kapseldurchmesser) maximal die dreifache Standardabweichung nach oben und nach unten beträgt.
Wichtig für die Größe der Kapseln ist der Durchmesser der Tröpfen der Ölkomponente in der Emulsion. Bestimmende Prozeßparameter sind hier:

– Rührwerksgeschwindigkeit,
– Monomerkonzentration und
– Tensidkonzentration.

Auf die vorbeschriebene Art und Weise werden somit dünnwandige Polymerkapseln aus einem Polymer (Polyalkylcyanoacrylat), das aus einem amphiphilen Monomer gebildet wurde (Alkylcyanoacrylat wie beispielsweise n-Butylcyanoacrylat) gebildet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel (wie auch vorteilhafterweise generell im Rahmen der vorliegenden Erfindung) besteht das Monomer aus einem hydrophilen und einem hydrophoben Molekülteil: Der hydrophile Teil wird durch einen organischen Rest gebildet, der mindestens ein polares Heteroatom enthält. Der hydrophobe Teil wird durch eine Alkylgruppe, die aus mindestens vier Kohlenstoffatomen besteht, gebildet.
Durch die anionische Polymerisation des Monomers wird an der Grenzfläche der Öltropfen ein hoher Polymerisationsgrad erreicht. Hierdurch weisen die Kapseln eine hohe mechanische Festigkeit auf, die ausgeprägten Scherungen und osmotischen Drücken widersteht. Die Kapseln sind somit unter den Bedingungen des galvanischen Prozesses (hohe Elektrolytkonzentration, basische und saure pH-Werte) chemisch stabil, was eine wichtige Voraussetzung zum Einsatz im Rahmen der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Kapseloberfläche ist somit derart ausgebildet, dass die wässrige Dispersion der Kapseln auch unter den Bedingungen des galvanischen Prozesses ausreichend stabil ist.
Die Oberfläche der Kapseln wurde im erfindungsgemäßen Beispiel mit Hilfe einer zusätzlichen hydrophilen Komponente, die vor der Polymerisation mit einer Teilmenge des verwendeten Monomers zur Reaktion gebracht wurde, weiter modifiziert. Die zusätzliche hydrophile Komponente ist im vorliegenden Fall der Alkylcyanoacrylate ein hydrophiler Alkohol (z. B. Oligoethylenglykol), dessen OH-Rest durch Umesterung an das Alkylcyanoacrylat angebunden wurde.
Als funktionelle Gruppe zur Anbindung dieser zusätzlichen hydrophilen Komponente an das Polymer eignen sich alle organischen Reste, die mit dem Monomer zur Reaktion zu bringen sind, ohne dessen Fähigkeit zur Polymerisation einzuschränken.
Nach der anschließenden Polymerisation bildet die zusätzliche hydrophile Komponente dann Seitenketten, die den Kapseln zusätzlich stabilisierende Eigenschaften für die Dispersion verleihen.

Claims

Metallbasiertes Schichtsystem aufweisend ein Substrat, und ein auf dem Substrat angeordnetes, insbesondere ein galvanisch oder außenstromlos auf dem Substrat abgeschiedenes, mindestens eine Metallschicht oder eine Legierungsschicht aufweisendes Schichtsystem, wobei in mindestens eine der Metallschichten oder der Legierungsschichten des Schichtsystems Kapseln dispergiert sind, deren Kapselhülle durch Einbringen von mindestens einer hydrophilen oder amphiphilen Komponente hydrophilisiert ist.
Metallbasiertes Schichtsystem nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das metallbasierte Schichtsystem hergestellt ist durch – Hinzugeben von Kapseln, die eine Kapselhülle und einen Kapselkern umfassen, zu einem Elektrolyten, – galvanisches oder außenstromloses Abscheiden, mit Hilfe des Elektrolyten, von mindestens einer Metallschicht oder Legierungsschicht des Schichtsystems, in der die Kapseln dispergiert sind, auf dem Substrat, und – Hinzugeben von mindestens einer amphiphilen Komponente zu dem Elektrolyten vor und/oder während der galvanischen oder außenstromlosen Abscheidung.
Metallbasiertes Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der amphiphilen Komponenten mindestens ein Tensid umfasst.
Metallbasiertes Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapselhülle (4) aus einem Polymer gebildet ist oder dieses enthält, wobei die Polymerbildung mit mindestens einem amphiphilen Monomer erfolgt.
Metallbasiertes Schichtsystem nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der hydrophile Molekülteil des amphiphilen Monomers durch einen organischen Rest gebildet wird, der mindestens ein polares Heteroatom enthält und/oder dass der hydrophobe Molekülteil des amphiphilen Monomers aus einem aliphatischen (C₂ bis C₁₈) oder aromatischen (C₅ bis C₁₈) Rest besteht.
Metallbasiertes Schichtsystem nach einem der zwei vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine zusätzliche hydrophile Komponente kovalent an das Polymer und/oder an das mindestens eine amphiphile Monomer angebunden ist.
Metallbasiertes Schichtsystem nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindung über mindestens eine funktionelle Gruppe erfolgt, die einen organischen Rest aufweist, der ausgebildet ist zur Reaktion mit dem mindestens einen amphiphilen Monomer ohne die Polymerisationsfähigkeit des letzteren zu beeinflussen.
Metallbasiertes Schichtsystem nach einem der zwei vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der zusätzlichen hydrophilen Komponenten einen hydrophilen Alkohol umfasst.
Metallbasiertes Schichtsystem nach einem der sechs vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Monomer ein Cyanoacrylat, insbesondere n-Butylcyanoacrylat ist.
Metallbasiertes Schichtsystem nach den beiden vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der hydrophile Alkohol durch Umesterung an das Cyanoacrylat angebunden ist.
Metallbasiertes Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Beschädigung und/oder Zerstörung der Kapseln das Material des Kapselkerns und/oder das Material der Kapselhülle eine chemische und/oder physikalische Reaktion mit der Umgebung, beispielsweise mit mindestens einer der Metallschichten oder der Legierungsschichten und/oder mit Feuchtigkeit in der Umgebung, erfährt.
Metallbasiertes Schichtsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Kapseldurchmesser – größer gleich 0.05 μm, – kleiner gleich 10 μm oder – größer gleich 0.05 μm und kleiner gleich 10 μm ist, wobei der mittlere Kapseldurchmesser bevorzugt – größer gleich 0.1 μm, – kleiner gleich 0.5 μm oder – größer gleich 0.1 μm und kleiner gleich 0.5 μm ist.
Metallbasiertes Schichtsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kapseldurchmesser der einzelnen Kapseln vom mittleren Kapseldurchmesser um maximal die dreifache Standardabweichung des mittleren Durchmessers nach oben und/oder nach unten abweicht (3-Sigma-Standardabweichung.
Metallbasiertes Schichtsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapseln in mindestens einer der Metallschichten oder der Legierungsschichten homogen dispergiert sind und/oder dass die Dicke mindestens einer der Metallschichten oder der Legierungsschichten, in der Kapseln dispergiert sind, zwischen 0,3 μm und 1 cm, bevorzugt zwischen 1 μm und 200 μm beträgt und/oder dass die Kapseln in mindestens einer der Metallschichten oder der Legierungsschichten einen Volumenanteil zwischen 5% und 80% aufweisen.
Metallbasiertes Schichtsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapselhülle einen Schmierstoff, einen korrosionshemmend wirkenden Stoff, eine biologisch und/oder pharmakologisch wirksame Substanz, ein Biozid, ein Phasenwechselmaterial oder einen Klebstoff einschließt.
Metallbasiertes Schichtsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Metallschicht oder Legierungsschicht, insbesondere mindestens eine der Kapseln enthaltenden Metallschichten oder Legierungsschichten des Schichtsystems ein Metall oder eine Legierung enthaltend mindestens ein solches Element wie folgt aufweist: Ni, Cu, Zn, Sn, Au, Ag, Pt, Pd, Bi, Cd, Pb, Cr, Mo, Rh, Co, Fe und/oder Mn und/oder dass mindestens eine Schicht des Schichtsystems als Nicht-Metall P aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines metallbasierten Schichtsystems mit darin dispergierten Kapseln, bei dem eine Kapselhülle und einen Kapselkern umfassende Kapseln, bei denen das Material des Kapselkerns und/oder das Material der Kapselhülle bei Beschädigung und/oder Zerstörung der Kapseln eine chemische und/oder physikalische Reaktion mit der Umgebung erfahren kann, einem Elektrolyten hinzu gegeben werden, und bei dem mit Hilfe des Elektrolyten auf einem Substrat galvanisch oder außenstromlos mindestens eine Metallschicht oder eine Legierungsschicht, in der die Kapseln dispergiert sind, des Schichtsystems abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapselhülle durch Einbringen von mindestens einer hydrophilen oder amphiphilen Komponente hydrophilisiert wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass dem Elektrolyten vor und/oder während der galvanischen oder außenstromlosen Abscheidung mindestens eine amphiphile Komponente, beispielsweise mindestens ein Tensid, hinzugegeben wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die amphiphile Komponente dem Elektrolyten mit einer Konzentration von 0,001 bis 100 g/l, bevorzugt von 0,1 bis 1 g/l hinzugefügt wird.
Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der dem Elektrolyten hinzugegebenen Tenside ein nichtionisches Tensid, insbesondere ein Polymer, ein Alkohol, ein Zucker oder ein Ether ist.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch gekennzeichnet durch Octoxinol-9 C₁₄H₂₂O(C₂H₄O)_n mit n = 9 bis 10 als Ether.
Verfahren nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche bei Rückbezug auf Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Tenside ein kationisches Tensid ist, insbesondere ein kationisches Tensid der Form R'R''R'''R''''N⁺X^–.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch gekennzeichnet durch Benzalkoniumchlorid C₆H₅CH₂N⁺(CH₃)₂RCl^– als kationisches Tensid.
Verfahren nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche bei Rückbezug auf Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Tenside ein anionisches Tensid, insbesondere ein anionisches Tensid der Form -OPO(OH)O^– (Phosphat), -COO^– (Carboxylat), -SO₃ ^– (Sulfonat) oder -OSO₃ ^– (Sulfat) ist.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch gekennzeichnet durch Natriumdodecylsulfat C₁₂H₂₅NaO₄S als anionisches Tensid.
Verfahren nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche bei Rückbezug auf Anspruch 18 gekennzeichnet durch Hinzugabe entweder eines kationischen Tensids und eines nicht-ionischen Tensids oder eines anionischen Tensids und eines nicht-ionischen Tensids zum Elektrolyten.
Verfahren nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophile oder amphiphile Komponente der Kapselhülle bei oder nach der Herstellung der Kapseln und vor dem Zugeben der Kapseln zum Elektrolyten hinzugefügt wird, wobei die Modifikation der Kapselhülle durch kovalente Anbindung, Physisorption und/oder Chemisorption erfolgt.
Verfahren nach dem vorherigen Verfahrensanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Kapselhüllenbildungsreaktion eine hydrophile Komponente hinzugesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Kapseln umfassende Suspension hergestellt wird, die dem Elektrolyten hinzu gegeben wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Schichtsysteme gemäß einem der Ansprüche 3 bis 16 hergestellt werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolyt die folgenden Bestandteile umfasst: Metall-Kationen, Anionen, mindestens eine Puffersubstanz und mindestens einen organischen Zusatz.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolyt zusätzlich mindestens ein Leitsalz umfasst.
Verfahren nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kapseln gemäß der Ansprüche 4 und 6 hergestellt und dem Elektrolyten hinzu gegeben werden, wobei die Kapseln so hergestellt und bezüglich ihrer Kapselhülle modifiziert werden, dass die zusätzliche hydrophile Komponente vor der Polymerisation mit einer Teilmenge des mindestens einen Monomers zur Reaktion gebracht wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Abscheiden die Temperatur des Elektrolyten 10°C, ≤ 95°C oder ≥ 10°C und ≤ 95°C ist und/oder ≥ 25°C, ≤ 60°C oder ≥ 25°C und ≤ 60°C ist und/oder dass beim Abscheiden der pH-Wert des Elektrolyten ≥ 1, ≤ 14 oder ≥ 1 und ≤ 14 ist und/oder ≥ 2, ≤ 11 oder ≥ 2 und ≤ 11 ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die galvanische Abscheidung durch Anlegen einer Gleichspannung oder durch Anlegen einer Wechselspannung durchgeführt wird.
Verwendung eines Schichtsystems oder eines Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche zur Ausbildung einer Konversionsschicht, insbesondere einer Konversionsschicht bei der Phosphatierung, Chromatierung oder in der Medizintechnik, insbesondere zum Beschichten von Implantaten.