DE102015100095A1 - Component with sol-gel layer and method for producing the component - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Bauteil (1) an mobilen Bedienelementen für Kraftfahrzeuge aufweisend wenigstens einen nichtkeramischen Grundkörper (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil eine Sol-Gel-Schicht (4) aufweist, die auf den Grundkörper (2) aufgebracht ist.The invention relates to a component (1) on mobile controls for motor vehicles comprising at least one non-ceramic base body (2), characterized in that the component comprises a sol-gel layer (4) which is applied to the base body (2).
Description
Die Erfindung betrifft ein Bauteil an mobilen Bedienelementen, insbesondere von Fernbedienungen für Kraftfahrzeuge mit einer Sol-Gel-Schicht. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des Bauteils mit der Sol-Gel-Schicht.The invention relates to a component on mobile control elements, in particular remote controls for motor vehicles with a sol-gel layer. Furthermore, the invention relates to a method for producing the component with the sol-gel layer.
Die Verwendung von keramischen Materialien bei Fernbedienungen für Kraftfahrzeuge ist aufgrund der hohen technischen Anforderungen seitens der Erstausrüster, beispielsweise bezüglich mechanischer Belastungen bei Falltests, oftmals nicht möglich. Das sehr harte, aber auch sehr spröde Material besitzt zwar eine gute Widerstandsfähigkeit gegen Abrieb, jedoch kann es bei Beanspruchung auf Schlag schnell nachgeben und brechen.The use of ceramic materials in remote controls for motor vehicles is often not possible because of the high technical requirements on the part of the OEM, for example with regard to mechanical loads in case tests. Although the very hard, but also very brittle material has a good resistance to abrasion, but it can quickly yield and break under stress on impact.
Eine Alternative zur Erzeugung einer möglichst realitätsnahen keramischen Optik an solchen Bauteilen wäre die Kombination mit einer geeigneten Beschichtung zu einem Gesamtprodukt mit ähnlichen Eigenschaften, wobei die subjektiv erfassbaren optischen und haptischen Merkmale, wie Gewicht, Wärmeleitwert, Glanz und Farbe, von Echtkeramik übermittelt werden. Beschichtungen und Materialkombinationen, die den mechanischen sowie chemischen Anforderungen an das Bauteil und die Oberfläche gerecht werden, wie z.B. Bedampfung, Sputtern, physikalischer Gasphasenabscheidung (PVD) und chemische Gasphasenabscheidung (CVD), erfüllen zwar diese Anforderungen weitestgehend und erzeugen eine Optik von optisch guter Qualität, sind jedoch noch relativ kostenintensiv und in ihrer Farbauswahl auf ein eingegrenztes Farbspektrum beschränkt.An alternative to producing as close as possible to real ceramic optics on such components would be the combination with a suitable coating to an overall product with similar properties, the subjectively detectable optical and haptic features, such as weight, thermal conductivity, gloss and color, are transmitted from real ceramic. Coatings and combinations of materials that meet the mechanical and chemical requirements of the component and the surface, such as Although sputtering, sputtering, physical vapor deposition (PVD) and chemical vapor deposition (CVD) fulfill these requirements as far as possible and produce optically good quality optics, they are still relatively expensive and limited in their color selection to a limited color spectrum.
Eine entsprechende Imitation von farbiger sowie heller, insbesondere weißer, Keramik ist mit den bisher eingesetzten Beschichtungen für Funkschlüsselteile nicht möglich. Mehrfarbige und marmoriert-anmutende Oberflächen, wie etwa „Stein-Look“, sind mit den bisher eingesetzten Beschichtungen für Funkschlüsselteile ebenfalls nicht möglich.A corresponding imitation of colored and light, especially white, ceramic is not possible with the previously used coatings for remote key parts. Multi-colored and marbled-seeming surfaces, such as "stone look", are also not possible with the previously used coatings for remote control key parts.
Keramische Materialien besitzen keine ausreichende Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Belastungen, wie Zähigkeit oder Duktilität, um Automotive konforme Anforderungen für mobile Bedienelemente zu erfüllen. Zudem sind keramische Materialien und die zugehörigen Fertigungsprozesse aufwendig und hochpreisig.Ceramic materials do not have sufficient resistance to mechanical stress, such as toughness or ductility, to meet automotive-compliant mobile control requirements. In addition, ceramic materials and the associated manufacturing processes are complex and expensive.
In dem bspw. ein metallischer Grundkörper mittels PVD beschichtet wird, lassen sich die sensorisch erfassbaren Materialeigenschaften von dunkler, bzw. schwarzer Keramik weitestgehend imitieren, bei gleichzeitiger guter sowie chemischer Oberflächenbeständigkeit. Eine Beschichtung in einem farbigen, insbesondere hellen, bzw. weißen Farbspektrum ist mit diesem Verfahren nicht möglich.In which, for example, a metallic base body is coated by means of PVD, the sensorially detectable material properties of dark or black ceramic can be mimicked to the greatest extent possible, with good and chemical surface resistance at the same time. A coating in a colored, especially bright, or white color spectrum is not possible with this method.
Ein geeignetes Verfahren, welches ebenso die mechanischen und chemischen Eigenschaften erhält und gleichzeitig Farben und Weiß ermöglicht und die die sensorisch erfassbaren Materialeigenschaften einer Keramik imitiert, ist nicht bekannt. A suitable method, which also preserves the mechanical and chemical properties and at the same time enables colors and whiteness and which mimics the sensory material properties of a ceramic is not known.
Weitere Materialien und Beschichtungsverfahren, die in der Lage sind, wenigstens annähernd keramische Teile oder Oberflächen, insbesondere in weiß und farbig, zu imitieren, besitzen keine oder nur geringe Widerstandsfähigkeit gegen mechanische und chemische Belastungen bzw. Beständigkeit gegen gängige aggressive Medien (Treibstoffe, Reinigungsmittel, Cremes und Körperflüssigkeiten).Other materials and coating methods that are able to imitate at least approximately ceramic parts or surfaces, in particular in white and colored, have little or no resistance to mechanical and chemical stress or resistance to common aggressive media (fuels, cleaning agents, Creams and body fluids).
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Bauteil bereitzustellen, mit dem die Nachteile aus dem Stand der Technik überwunden werden. Ferner sollen eine Senkung der Material- und Produktionskosten bei gleichzeitig hohen Farbauswahl der keramischen Optiken stattfinden.Object of the present invention is therefore to provide a component with which the disadvantages of the prior art are overcome. Furthermore, a reduction of material and production costs to take place at the same time high color selection of the ceramic optics.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil eine Sol-Gel-Schicht aufweist,
- – die auf dem Grundkörper aufgebracht ist oder
- – die auf einer Zwischenschicht aufgebracht ist, wobei die Zwischenschicht zwischen der Sol-Gel-Schicht und dem Grundkörper angeordnet ist.
- - Which is applied to the body or
- - Which is applied to an intermediate layer, wherein the intermediate layer between the sol-gel layer and the base body is arranged.
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, ein Bauteil bereitzustellen, bei dem eine keramische Optik (= Anmutung) bei gleichzeitig hoher Farbauswahl erzeugt wird, und bei dem sich auch eine Verbesserung der mechanischen und chemischen Bauteileigenschaften einstellt.The particular advantage of the invention is to provide a component in which a ceramic optic (= appearance) is produced with a simultaneous high color selection, and in which an improvement of the mechanical and chemical component properties is established.
Bevorzugt sind die mobilen Bedienelemente Fernbedienungen, insbesondere Funkschlüssel. Bevorzugt sind die Bauteile Schlüsselgehäuse, Druckknöpfe, Tasten oder weitere Komponenten der mobilen Bedienelemente.The mobile control elements are preferably remote controls, in particular remote control keys. Preferably, the components key housing, push buttons, buttons or other components of the mobile controls.
Vorzugsweise besteht der nichtkeramische Grundkörper (= Substrat) aus Metall oder Kunststoff. Bevorzugt wird die Sol-Gel-Schicht auf den Grundkörper appliziert. Dabei sollen die Faktoren der sensorisch erfassbaren Materialanmutung von Keramik, wie Gewicht, Wärmeleitwert, Glanz und Farbe, ganz oder zumindest teilweise imitierbar sein.Preferably, the non-ceramic base body (= substrate) made of metal or plastic. Preferably, the sol-gel layer is applied to the base body. Here are the factors of the sensory detectable material appearance of ceramics, such as weight, thermal conductivity, gloss and color, be wholly or at least partially imitable.
Dabei soll eine Übertragung der Optik von keramischen Materialien, insbesondere von Echtkeramiken, auf nicht keramische Materialien, vorzugsweise in bunten und hellen Farben, insbesondere in „Weiß“, zur Imitation heller bzw. weißer Keramik, erfolgen.In this case, a transfer of the optics of ceramic materials, in particular of real ceramics, on non-ceramic materials, preferably in bright and colorful colors, especially in "white", to imitate light or white ceramics, take place.
Bevorzugt erfolgt eine Beschichtung auf Basis eines Sol-Gel-Beschichtungsverfahrens bei einer gleichzeitig vorhandenen mechanischen und chemischen Beständigkeit. Preferably, a coating based on a sol-gel coating process is carried out with a simultaneous mechanical and chemical resistance.
Bevorzugt bezeichnet eine Sol-Gel-Schicht alle über ein Sol-Gel-Verfahren hergestellten anorganischen oder hybridpolymeren Filmsysteme.Preferably, a sol-gel layer refers to all inorganic or hybrid polymeric film systems prepared via a sol-gel process.
Eine Sol-Gel-Beschichtung erzeugt aufgrund ihrer Nano-Struktur eine leicht zu reinigende Oberfläche.A sol-gel coating creates an easy-to-clean surface due to its nano-structure.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Deckschicht auf der Sol-Gel-Schicht angeordnet.According to a development of the invention, a cover layer is arranged on the sol-gel layer.
Bevorzugt dient die Deckschicht als eine Oberflächenschicht, die das Bauteil nach oben hin abschließt.Preferably, the cover layer serves as a surface layer which closes the component towards the top.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Zwischenschicht und/oder die Deckschicht als Funktionsschichten ausgebildet.According to a development of the invention, the intermediate layer and / or the cover layer are formed as functional layers.
Bevorzugt weisen die Funktionsschichten zusätzliche Eigenschaften auf, wie z.B. einen Korrosionsschutz.Preferably, the functional layers have additional properties, e.g. a corrosion protection.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Zwischenschicht und/oder die Deckschicht mittels einer Galvanotechnik aufbringbar.According to a development of the invention, the intermediate layer and / or the cover layer can be applied by means of an electroplating technique.
Vorzugsweise ist das bei der Galvanotechnik aufgebrachte Metall aus Kupfer, Nickel und Chrom. Diese Aufzählung ist nicht abschließend. Bevorzugt dient die Kupferschicht dazu, eine elektrisch leitfähige duktile Schicht zu schaffen. Die galvanische Beschichtung des Kupfers mittels Nickel ist in erster Linie eine Diffusionssperre, die eine Korrosion der darunter liegenden Kupferschicht und des Trägermaterials vermeidet. Die abschließende Beschichtung der Nickelschicht mittels Chrom führt zu einer sehr harten und verschleißfesten Oberfläche.Preferably, the metal applied in electroplating is made of copper, nickel and chromium. This list is not exhaustive. Preferably, the copper layer serves to provide an electrically conductive ductile layer. The galvanic coating of the copper by means of nickel is primarily a diffusion barrier, which avoids corrosion of the underlying copper layer and the carrier material. The final coating of the nickel layer by means of chromium leads to a very hard and wear-resistant surface.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Zwischenschicht und/oder die Deckschicht als Sol-Gel-Schicht ausgebildet.According to a development of the invention, the intermediate layer and / or the cover layer are formed as a sol-gel layer.
Auf diese Weise weist das Bauteil eine Mehrzahl an übereinander angeordneten Gel-Sol-Schichten auf, was eine keramische Optik des Bauteils zusätzlich verbessert.In this way, the component has a plurality of gel sol layers arranged one above the other, which additionally improves a ceramic appearance of the component.
Bevorzugt ist die Sol-Gel-Schicht nach einem definierten Farbsystem farbig ausgestaltet und/oder weist schwarze, weiße oder graue Anteile auf.The sol-gel layer is preferably colored according to a defined color system and / or has black, white or gray components.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Sol-Gel-Schicht einen definierten Glanzgrad auf. According to a development of the invention, the sol-gel layer has a defined degree of gloss.
Bevorzugt ist eine Sol-Gel-Schicht frei definierbar eingefärbt. Bevorzugt weist die Gel-Sol-Schicht einen definierten frei wählbaren Glanzgrad von matt bis hochglänzend auf.Preferably, a sol-gel layer is dyed freely definable. The gel sol layer preferably has a defined, freely selectable degree of gloss from matt to high gloss.
Bevorzugt ist der Glanzgrad über die verwendeten Komponenten der Sol-Gel-Schicht definiert. Besonders bevorzugt ist ein Hochglanz (> 70 GU, Messwinkel 20°), ein mittlerer Glanz (10–70 GU, Messwinkel 60°) oder ein geringer Glanz (< 10 GU, Messwinkel 85°) einstellen.The degree of gloss is preferably defined by the components of the sol-gel layer used. Particular preference is given to setting a high gloss (> 70 GU, measuring angle 20 °), a medium gloss (10-70 GU, measuring angle 60 °) or a low gloss (<10 GU, measuring angle 85 °).
Die Glanz und Farbwerte der Sol-Gel-Beschichtung können mittels Color-Matching entsprechend der vorbildhaften Keramikmaterialien oder anderen Vorgaben, z.B. Kundenvorgabe, referenziert werden.The gloss and color values of the sol-gel coating may be color matched according to the exemplary ceramic materials or other specifications, e.g. Customer specification, to be referenced.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Sol-Gel-Schicht nach einem definierten Farbsystem farbig ausgestaltet weist und/oder schwarze, weiße oder graue Anteile auf.According to a development of the invention, the sol-gel layer is colored according to a defined color system and / or black, white or gray parts.
Bevorzugt ist unter farbig ein einfarbiges oder ein mehrfarbiges Farbsystem zu verstehen.By color, a monochromatic or a multicolor color system is preferably to be understood.
Vorstehende Aufgabe wird ferner gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 8, nämlich mit einem Verfahren zum Beschichten von Bauteilen mit einem nichtkeramischen Grundkörper an mobilen Bedienelementen für Kraftfahrzeuge aufweisend einen der folgenden Schritte:
- – Aufbringen einer Sol-Gel-Schicht auf den Grundkörper oder
- – Aufbringen der Sol-Gel-Schicht auf eine Zwischenschicht, wobei die Zwischenschicht zuvor auf dem Grundkörper aufgebracht worden ist,
- - Applying a sol-gel layer on the body or
- Applying the sol-gel layer to an intermediate layer, the intermediate layer having been previously applied to the base body,
Auf diese Weise wird ein Verfahren bereitgestellt, bei dem eine keramische Optik bei gleichzeitig hoher Farbauswahl des Bauteils erzeugt wird, und bei dem sich auch eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des Bauteils einstellen.In this way, a method is provided in which a ceramic optic is produced with a simultaneously high color selection of the component, and in which an adjustment of the mechanical properties of the component also takes place.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das Verfahren nachfolgenden Schritt auf:
- – Aufbringen einer Deckschicht auf die Sol-Gel-Schicht.
- - Applying a cover layer on the sol-gel layer.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.Further advantages of the invention will become apparent from the further subclaims.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Embodiments of the invention are explained below with reference to the drawings.
Es zeigt: It shows:
In
Das Bauteil
Die Sol-Gel-Schicht
Eine Zwischenschicht
Vorzugsweise sind die Zwischenschicht
Durch das Vorsehen der Sol-Gel-Schicht wird eine keramische Optik bei gleichzeitig hoher Farbauswahl erzeugt, bei der sich auch eine Verbesserung der mechanischen und chemischen Bauteileigenschaften einstellen lässt.By providing the sol-gel layer, a ceramic optic is produced with a simultaneously high color selection, in which an improvement of the mechanical and chemical component properties can also be set.
Zur Herstellung des Bauteils
- –
Aufbringen der Zwischenschicht 3 auf den Grundkörper 2 , - – Aufbringen der Sol-Gel-
Schicht 4 auf dieZwischenschicht 3 und - –
Aufbringen der Deckschicht 5 auf die Sol-Gel-Schicht 4 .
- - Applying the
intermediate layer 3 on themain body 2 . - - Applying the sol-
gel layer 4 on theintermediate layer 3 and - - Applying the
topcoat 5 on the sol-gel layer 4 ,
Auf diese Weise wird ein Verfahren bereitgestellt, bei dem ein Bauteil mit einer keramischen Optik auf einfache Weise herstellbar ist.In this way, a method is provided in which a component with a ceramic optics can be produced in a simple manner.
Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. The above explanation of the embodiments describes the present invention solely by way of example. Of course, individual features of the embodiments, if technically feasible, can be combined freely with one another, without departing from the scope of the present invention.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Bauteil component
- 22
- Grundkörper body
- 33
- Zwischenschicht interlayer
- 44
- Sol-Gel-Schicht Sol-gel layer
- 55
- Deckschicht topcoat
Claims (9)
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GB2499847A (en) * | 2012-03-02 | 2013-09-04 | Univ Sheffield Hallam | Metal coated with polysiloxane sol-gel containing polyaniline |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2016110538A1 (en) | 2016-07-14 |
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