DE102015105761A1

DE102015105761A1 - Bauteil mit aufgebrachter Chromschicht mit Wolframanteil und Molybdänanteil und Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauteils mittels ternärer Abscheidung

Info

Publication number: DE102015105761A1
Application number: DE102015105761.1A
Authority: DE
Inventors: Heinz Herberhold
Original assignee: HDO Druckguss und Oberflaechentechnik GmbH
Current assignee: HDO Druckguss und Oberflaechentechnik GmbH
Priority date: 2015-04-15
Filing date: 2015-04-15
Publication date: 2016-10-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bauteil, aufweisend einen Grundkörper und eine Chromschicht, die durch Verchromen auf eine Oberfläche des Grundkörpers aufgebracht ist, wobei die Chromschicht einen Wolframanteil und einen Molybdänanteil aufweist und wobei die gleichzeitige Abscheidung aus einer Chromat-, Molybdat- und Wolframat-haltigen Lösung erfolgen. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauteils.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bauteil mit einem Grundkörper und einer und einer Grundschicht, die auf eine Oberfläche des Grundkörpers direkt oder auf eine Oberfläche einer auf den Grundkörper aufgebrachten Zwischenschicht oder Zwischenschichtanordnung aufgebracht ist. Ferner betrifft sie ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, bei welchem eine Chromschicht auf die Oberfläche eines Bauteils oder einer auf das Bauteil aufgebrachte Zwischenschicht abgeschieden wird, um das Bauteil zu verchromen.
Es ist bekannt, Chromschichten mit einem Molybdän-Anteil zu versehen. Beispielsweise ist in der JP 02047285 A die Herstellung einer Chrom-Molybdän-Legierungsschicht beschrieben. Molybdänhaltige Chromüberzüge eines Bauteils zeichnen sich unter anderem durch eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit aus. Wolframhaltige Chromüberzüge eines Bauteils sind ebenfalls bekannt und zeichnen sich unter anderem dadurch aus, dass sie rissfest und beständig beispielsweise gegen Salz-, Salpeter-, Schwefel- oder Flusssäure sind.
Die Anforderungen an verchromte Oberflächen gehen jedoch je nach Einsatzgebiet weit über die Anforderung einer bloßen Widerstandfähigkeit hinaus. So spielt der Hygieneaspekt in öffentlichen Einrichtungen und im medizinischen Bereich, wie beispielsweise in Krankenhäusern, Arztpraxen oder Pflegeheimen, eine wichtige Rolle, denn Mikroorganismen wie Bakterien und Pilze besiedeln dort Oberflächen unterschiedlichster Art. Insbesondere Oberflächen im Sanitärbereich sind hiervon stark betroffen. In der WO 2008/058707 A2 ist die Verwendung eines anorganischen Stoffes, der in Kontakt mit einem wässrigen Medium Wasserstoff-Kationen bildet, die eine antimikrobielle Wirkung auslösen, beschrieben, wobei der Stoff Molybdän und/oder Wolfram enthält. Insbesondere die Kombination aus Molybdän und Wolfram liefert eine ausreichende antimikrobielle Wirksamkeit bei gleichzeitiger Biokompatibilität, was insbesondere im medizinischen Bereich von Bedeutung ist.
Vor diesem Hintergrund liegt nun der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Bauteil mit der eingangs genannten Art Chromschicht bereitzustellen, welches nicht nur beständig und verschleißfest ist, sondern auch biozide Eigenschaften aufweist. Des Weiteren soll ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauteils angegeben werden.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Bauteil der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Chromschicht einen Wolframanteil und einen Molybdänanteil aufweist. Ferner ist die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauteils dadurch gelöst, dass bei Verchromen gleichzeitig ein metallisches Chrom zusammen mit Molybdän und Wolfram auf der Oberfläche abgeschieden werden, um eine Chromschicht mit einem Wolframanteil und einem Molybdänanteil zu erzeugen. Bei einer gleichzeitigen Abscheidung eines Chrom, Molybdän und Wolfram handelt es sich um eine sogenannte ternäre Abscheidung, da drei Substanzen beteiligt sind. Eine solche ternäre Abscheidung ist möglich, da Molybdän und Wolfram der gleichen Gruppe im Periodensystem, nämlich der 6. Nebengruppe oder Chromgruppe, wie das Chrom angehören, weshalb sie ein ähnliches Abscheidungsverhalten aufweisen. Eine wolfram- und molybdänhaltige Chromschicht bietet den großen Vorteil, dass es sich hierbei nicht nur um eine dekorative und widerstandsfähige Verchromung handelt, sondern die Verchromung zugleich biozide Eigenschaften besitzt. So ist die erfindungsgemäße Verchromung lebensfeindlich für Mikroorganismen und verhindert somit die Verbreitung von Krankheitserregern. Da in Form der ternären Abscheidung Molybdän und Wolfram direkt zusammen mit Chrom abgeschieden werden, kann eine Chromoberfläche in einem Arbeitsgang erzeugt und mit einer antimikrobiellen Eigenschaft versehen werden, ohne dass eine Nachbehandlung oder eine separate Desinfektion notwendig ist.
In bevorzugter Weise werden metallisches Chrom, Molybdän und Wolfram aus einer chromat-, molybdat und wolframhaltigen Lösung abgeschieden. Zur Herstellung der Lösung können beispielsweise CrO₃ und/oder MoO₃ und/oder WO₃ eingesetzt werden. Diese Anhydride lösen sich formal mit Wasser. Beispielseise löst sich das Anhydrid CrO₃ formal mit H₂O zu H₂CrO₄. Nach dem Abscheiden des metallischen Chroms werden beim Verchromen normalerweise die obersten Chromlagen wieder zu einem Chromoxid oxidiert. Beim ternären Abscheiden von Chrom, Wolfram und Molybdän wird sich eine entsprechende Schicht mit den Oxiden dieser Materialien ausbilden.
Die Chrom/Molybdän/Wolfram-Schicht kann dabei, wie beim Verchromen üblich, direkt auf die Oberfläche des Grundkörpers aufgebracht werden. Alternativ ist es möglich, zwischen der Chromschicht und dem Grundkörper Zwischenschichten, beispielsweise nickel- und/oder kupferhaltige Zwischenschichten vorzusehen.
Ebenso ist es möglich, das Verchromen mehrstufig vorzusehen, wobei dann auf die Oberfläche des Grundkörpers selbst oder einer darauf aufgebachten Zwischenschicht eine erste Chromschicht aus reinem Chrom und auf dieser die Chromschicht, welche den Wolframanteil und den Molybdänanteil aufweist, als eine zweite Chromschicht aufgebracht werden. Durch die erste Chromschicht wird dabei eine Grundwiderstandsfähigkeit und Grundkorrosionsbeständigkeit erzielt, weshalb bei der zweiten Chromschicht das Hauptaugenmerk auf den bioziden Eigenschaften liegen kann.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung liegen die Schichtstärken oder Schichtdicken der Chromschichten, also der ersten Chromschicht, der zweiten Chromschicht sowie der Gesamtchromschicht, jeweils in den beim Verchromen üblichen Stärkebereichen, d.h. beim dekorativen Verchromen bei 0,2 bis 2 µm, insbesondere 0,2 bis 0,5 µm und beim Hartverchromen als Verschleißschutz bei einigen 100 µm.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Material des Grundkörpers des Bauteils ein Metall oder eine Metalllegierung. Hierbei kann es sich beispielsweise um Eisen, Titan, Kupfer, Silber, Zinn, Aluminium und/oder Zink oder deren Legierungen handeln. Insbesondere sind Legierungen wie Messing, Stahl oder Bronze, aber auch jede andere Legierung denkbar. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Bauteil um eine Badarmatur. Badarmaturen sind üblicherweise größtenteils aus Metall oder Metalllegierungen gefertigt und verchromt. Eine Verchromung ist bei einem metallischen Grundkörper insbesondere deshalb wichtig, weil sonst die Gefahr besteht, dass beispielweise eine Badarmatur rostet, anläuft oder generell korrodiert. Eine Glanzverchromung gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht nur dekorativ, widerstandfähig und schützt das Material des Grundkörpers vor Korrosion, sondern sie weist auch biozide Eigenschaften auf, die insbesondere im Sanitärbereich von großer Bedeutung sind. Des Weiteren wird bevorzugt, dass der metallische Grundkörper des Bauteils im Druckgussverfahren hergestellt wird.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist das Material des Grundkörpers des Bauteils ein Kunststoff. Oftmals werden Kunststoffe eingesetzt, weil sie kostengünstiger als entsprechende metallische Werkstoffe sind. Vor allem im medizinischen Bereich, aber auch im Sanitärbereich gibt es viele Kunststoffoberflächen, die durch ein Verchromen dekorativ gestaltet werden können. Ebenso kann durch das Verchromen ein Aufsaugen der Kunststoffteile mit Wasser unterbunden werden. Die der Chromoberfläche durch die ternäre Abscheidung verliehenen bioziden Eigenschaften sind auch hier aus Hygiene- und Gesundheitsgründen von großem Vorteil.
Schließlich kann der Grundkörper aus Keramik bestehen. Keramiken werden häufig im Sanitärbereich und hierbei insbesondere bei hochwertigen Badarmaturen eingesetzt. Wie bereits vorstehend erläutert, finden sich gerade im Sanitärbereich eine Vielzahl von Bakterien, Keimen und/oder Krankheitserregern. Es ist somit vorteilhaft, wenn beim Verchromen solcher keramischen Komponenten der Chromoberfläche durch die ternäre Abscheidung biozide Eigenschaften verliehen werden. Der Grundkörper des Bauteils kann aber auch aus einer beliebigen Kombination der vorgenannten Materialien, also Metall, Metalllegierung, Kunststoff und/oder Keramik, bestehen.
Mittels dem oben beschriebenen Verfahren wird also erstmalig ein Verfahren bereitgestellt, bei dem eine Chromschicht mit bioziden Eigenschaften mittels ternärer Abscheidung auf eine Oberfläche des Grundkörpers eines Bauteils aufgebracht werden kann. Des Weiteren wird erstmalig ein Bauteil mit einer solchen Chromschicht bereitgestellt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 02047285 A [0002]
WO 2008/058707 A2 [0003]

Claims

Bauteil, aufweisend: einen Grundkörper; und eine Chromschicht, die durch Verchromen auf eine Oberfläche des Grundkörpers oder eine auf den Grundkörper aufgebrachte Zwischenschicht aufgebracht ist; dadurch gekennzeichnet, dass die Chromschicht einen Wolframanteil und einen Molybdänanteil aufweist.
Bauteil nach Anspruch 1, wobei auf den Grundkörper oder eine auf den Grundkörper aufgebrachte Zwischenschicht eine erste Chromschicht aus reinem Chrom und auf diese die Chromschicht, welche den Wolframanteil und den Molybdänanteil aufweist, als zweite Chromschicht aufgebracht ist.
Bauteil nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Bauteil eine Badarmatur ist.
Bauteil nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Material des Grundkörpers ein Metall oder eine Metalllegierung ist.
Bauteil nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Grundkörper im Druckgussverfahren hergestellt ist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Material des Grundkörpers ein Kunststoff ist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Material des Grundkörpers eine Keramik ist.
Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem eine Chromschicht auf die Oberfläche eines Bauteils oder einer auf das Bauteil aufgebrachte Zwischenschicht abgeschieden wird um das Bauteil zu verchromen, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verchromen gleichzeitig ein metallisches Chrom zusammen mit Molybdän und Wolfram auf der Oberfläche abgeschieden werden, um eine Chromschicht mit einem Wolframanteil und einem Molybdänanteil zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Chrom, Molybdän und Wolfram aus einer Chromat-, Molybdat- und Wolframat-haltigen Lösung abgeschieden werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Lösung CrO₃ und/oder MoO₃ und/oder WO₃ eingesetzt werden.