DE10248118A1

DE10248118A1 - Verfahren zum Aufbringen eines dünnkeramischen Beschichtungsmaterials und Teil mit einer dünnkeramischen Beschichtung

Info

Publication number: DE10248118A1
Application number: DE2002148118
Authority: DE
Inventors: Hans Binder; Wolfgang Schabel
Original assignee: Sueddeutsche Aluminium Manufaktur GmbH
Current assignee: Sueddeutsche Aluminium Manufaktur GmbH
Priority date: 2002-10-10
Filing date: 2002-10-10
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2022-10-11
Also published as: DE10248118B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen eines dünnkeramischen Beschichtungsmaterials auf eine zu beschichtende Oberfläche. Um die Qualität der dünnkeramischen Beschichtung zu verbessern, wird das dünnkeramische Beschichtungsmaterial mit Hilfe eines elektrostatischen Auftragungsverfahrens auf die Oberfläche aufgebracht. DOLLAR A Ein Teil mit einer dünnkeramischen Beschichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Teil elektrisch leitfähig ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen eines dünnkeramischen Beschichtungsmaterials auf eine zu beschichtende Oberfläche. Die Erfindung betrifft auch ein Teil mit einer dünnkeramischen Beschichtung.
Das Aufbringen des dünnkeramischen Beschichtungsmaterials auf die Oberfläche eines Bauteils kann zum Beispiel im Tauchverfahren erfolgen. Dabei wird das zu beschichtende Teil in das in flüssiger Form vorliegende Beschichtungsmaterial eingetaucht. Das Tauchverfahren hat jedoch de Nachteil, dass, in Abhängigkeit von der Gestalt und der Größe des zu beschichtenden Teils, große Mengen des Beschichtungsmaterials bereitgestellt werden müssen. Da das Beschichtungsmaterial oft nur sehr kurze Zeit haltbar ist, müssen oft große Mengen davon entsorgt werden, was mit hohen Kosten verbunden ist. Außerdem lässt die Schichtqualität der im Tauchverfahren beschichteten Teile auf Grund von Läufern und Nasen oft zu wünschen übrig.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Qualität der bekannten dünnkeramischen Beschichtungen zu verbessern. Insbesondere soll ein Verfahren angegeben werden, das eine kostengünstige Herstellung von qualitativ hochwertigen dünnkeramischen Beschichtungen ermöglicht. Außerdem sollen Teile oder Gegenstände geschaffen werden, die eine qualitativ hochwertige dünnkeramische Beschichtung aufweisen und kostengünstig herstellbar sind.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Die Aufgabe wird auch durch ein Teil gelöst, dass die Merkmale des Anspruchs 7 aufweist. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Anmeldungsgegenstandes im Sinne der Aufgabenstellung angegeben.

Bei dem Verfahren zum Aufbringen eines dünnkeramischen Beschichtungsmaterials auf eine zu beschichtende Oberfläche ist die oben angegebene Aufgabe dadurch gelöst, dass das dünnkeramische Beschichtungsmaterial mit Hilfe eines elektrostatischen Auftragungsverfahrens auf die zu beschichtende Oberfläche aufgebracht wird. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat sich herausgestellt, dass die dünnkeramische Beschichtung auch elektrisch leitfähig gemacht werden kann, um eine elektrostatische Aufbringung derselben zu ermöglichen. Die elektrostatisch aufgebrachte Beschichtung weist eine deutlich bessere Schichtqualität als herkömmliche dünnkeramische Beschichtungen und insbesondere eine nahezu konstante Schichtdicke auf. Für die dünnkeramische Beschichtung können zum Beispiel Produkte verwendet werden, die unter der Marke ALUCERAM oder der Bezeichnung Cerapaint vertrieben werden. Darüber hinaus können mit dem beanspruchten Verfahren extrem dünne Beschichtungen im μm-Bereich definiert aufgetragen werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das dünnkeramische Beschichtungsmaterial mit Hilfe einer Sprühvorrichtung, durch die das Beschichtungsmaterial elektrostatisch aufgeladen wird, auf die zu beschichtende Oberfläche aufgebracht wird. Dabei wird an die Sprühvorrichtung eine hohe Spannung angelegt, was zur Ausbildung eines elektrischen Feldes führt, dessen elektrische Feldlinien zwischen der Sprühvorrichtung und der zu beschichtenden Oberfläche verlaufen. Die elektrostatisch aufgeladenen Teilchen des in flüssiger Form vorliegenden Beschichtungsmaterials bewegen sich während des Beschichtungsvorgangs entlang der elektrischen Feldlinien des elektrischen Feldes von der Sprühvorrichtung zu der Oberfläche des zu beschichtenden Bauteils, das geerdet ist. Durch Variation der Verfahrensparameter, wie der Spannung, des Sprühdrucks etc., kann die Qualität der dünnkeramischen Beschichtung und insbesondere die Schichtdicke definiert beeinflusst werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass solange Beschichtungsmaterial auf die zu beschichtende Oberfläche aufgebracht wird, bis die dünnkeramische Beschichtung eine Dicke von 5 bis 10 μm, insbesondere von 5 bis 7 μm aufweist. Die elektrostatische Aufbringung ermöglicht eine prozesssichere Erzeugung von sehr geringen Schichtdicken, die sich bei im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen als besonders vorteilhaft erwiesen haben.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die zu beschichtende Oberfläche aus Aluminium gebildet ist, das vor dem Beschichten eloxiert wird, wobei der Eloxiervorgang nicht zu Ende geführt, sondern abgebrochen wird, um eine gewisse Rauigkeit der zu beschichtenden Oberfläche zu erzielen. Die Oberflächenrauhigkeit gewährleistet ein gutes Anhaften des Beschichtungsmaterials an der zu beschichtenden Oberfläche.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die dünnkeramische Beschichtung auf ein Kraftfahrzeug-Anbauteil, insbesondere eine Außen-Anbauteil, zum Beispiel ein Zierteil, aus Aluminium, insbesondere aus poliertem oder eloxiertem Aluminium, aufgebracht wird. Herkömmliche Kraftfahrzeug-Anbauteile aus Aluminium sind poliert oder eloxiert. Beim Waschen der Kraftfahrzeuge, insbesondere in automatischen Waschstraßen, kommen die Anbauteile mit Reinigungsmitteln in Berührung. Wenn die verwendeten Reinigungsmittel einen höheren PH-Wert als zum Beispiel 9 aufweisen, kann dies zu einer sichtbaren Beeinträchtigung der Oberfläche der Anbauteile führen. Die dünnkeramische Beschichtung gewährleistet eine hohe chemische Beständigkeit gegen die meisten Säuren, Laugen und Lösungsmittel. Die dünnkeramische Beschichtung weist zudem eine extrem geschlossenporige Oberfläche auf und ist nicht nur korrosions- und lichtbeständig, sondern auch stark schmutzabweisend und daher leicht zu reinigen. Die beschichtete Fläche des Anbauteils kann farbig und glänzend bis seidenmatt ausgeführt sein.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die dünnkeramische Beschichtung auf einen mit Lebensmitteln in Kontakt kommenden Gegenstand, insbeson dere einen Haushaltsgegenstand, wie einen Kochtopf, eine Bratpfanne, einen Teller, ein Messer, eine Gabel, einen Löffel, eine Kuchenform, ein Sieb, insbesondere aus Aluminium, aufgebracht wird. Die beschichteten Haushaltsgegenstände haben den Vorteil, dass sie stark schmutzabweisend und dadurch leicht zu reinigen sind.

Die oben angegebene Aufgabe ist bei einem Teil mit einer dünnkeramischen Beschichtung dadurch gelöst, dass das Teil elektrisch leitfähig ist, und dadurch, dass die dünnkeramische Beschichtung in einem vorab beschriebenen Verfahren aufgebracht wird. Bei dem Teil handelt es sich vorzugsweise um ein Bauteil, insbesondere einen mit Lebensmitteln in Kontakt kommenden Gegenstand, insbesondere einen Haushaltsgegenstand, wie einen Kochtopf, eine Bratpfanne, einen Teller, ein Messer, eine Gabel, einen Löffel, eine Kuchenform, ein Sieb, oder ein Kraftfahrzeug-Anbauteil, insbesondere ein Außen-Anbauteil, zum Beispiel ein Zierteil. Als Materialien für das Teil beziehungsweise Bauteil kommen alle elektrisch leitfähigen Materialen in Frage, also insbesondere elektrisch leitfähige Metalle, aber auch Kunststoffe, insbesondere elektrisch leitfähige Faserverbundwerkstoffe oder mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung versehene Kunststoffe. Besonderes bevorzugt wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung Aluminium eingesetzt. Für die dünnkeramische Beschichtung werden bevorzugt Produkte verwendet, die unter der Marke ALUCERAM oder der Bezeichnung Cerapaint vertrieben werden. Die dünnkeramische Beschichtung gewährleistet eine hohe chemische Beständigkeit gegen die meisten Säuren, Laugen und Lösungsmittel. Zudem weist die dünnkeramische Beschichtung eine extrem geschlossenporige Oberfläche auf und ist nicht nur korrosions- und lichtbeständig, sondern auch stark schmutzabweisend und daher leicht zu reinigen. Die beschichtete Oberfläche des Teils kann farbig und glänzend bis seidenmatt ausgeführt sein.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Teils ist dadurch gekennzeichnet, dass die dünnkeramische Beschichtung elektrisch leitfähig ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat sich herausgestellt, dass die dünnkeramische Beschichtung auch elektrisch leitfähig gemacht werden kann, um eine elektrostatische Aufbringung derselben zu ermöglichen. Die elektrostatisch aufgebrachte Beschichtung weist eine deutlich bessere Schichtqualität als herkömmliche dünnkeramische Beschichtungen und insbesondere eine nahezu konstante Schichtdicke auf.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Teils ist dadurch gekennzeichnet, dass die dünnkeramische Beschichtung eine Dicke von 5 bis 10 μm, insbesondere von 5 bis 7 μm aufweist. Das hat einerseits den Vorteil, dass nur relativ wenig Beschichtungsmaterial benötigt wird. Andererseits wurden bei im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen mit der beanspruchten Schichtdicke die besten Ergebnisse erzielt.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Teils ist dadurch gekennzeichnet, dass das Teil, zumindest teilweise, aus Aluminium gebildet ist. Das Teil kann aber auch aus anderen elektrisch leitfähigen Materialen gebildet sein.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist.
In der beiliegenden Figur ist eine Zierleiste 1 eines Kraftfahrzeugs im Querschnitt dargestellt. Die Zierleiste 1 weist im Querschnitt die Gestalt einer entlang ihrer Hauptachse durchgeschnittenen Ellipse auf. Die Zierleiste 1 ist von einer dünnen keramischen Beschichtung 2 umgeben, die zur besseren Darstellbarkeit deutlich größer als in Wirklichkeit dargestellt ist. In der Realität weist die dünnkeramische Beschichtung eine Dicke von beispielsweise 6 μm auf.
Die Zierleiste 1 besteht aus Aluminium, dessen Oberfläche poliert ist. Die Oberfläche der Zierleiste 1 kann aber auch farbig eloxiert sein. Vorzugsweise weist die Oberfläche der Zierleiste 1 vor dem Aufbringen der Beschichtung 2 eine gewisse Rauheit auf, um ein gutes Anhaften der Beschichtung 2 zu gewährleisten.
Die Beschichtung 2 ist vorzugsweise elektrostatisch auf die Zierleiste 1 aufgebracht worden. Beim elektrostatischen Aufbringen wird das elektrisch leitfähige Beschichtungsmaterial mit Hilfe von Versprühvorrichtungen, die zum Beispiel glockenförmig ausgebildet sein können, auf die zu beschichtende Oberfläche aufgebracht. Das von der Versprühvorrichtung versprühte Beschichtungsmaterial wird elektrisch aufgeladen und unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes gleichmäßig auf der gesamten Oberfläche der Zierleiste 1 aufgebracht. Das Beschichtungsmaterial 2 kann auch mit anderen nasschemischen Auftragverfahren, wie Spritzen, Rollen, Tauchen, Rakeln oder Walzen auf das zu beschichtende Teil aufgebracht werden.
Die Beschichtung 2 weist eine Bleistifthärte nach Wolf Wilborn von H bis 3H auf. Die Oberfläche der Beschichtung 2 ist porenfrei und geschlossen. Sie weist auch unter hohen Temperaturen eine hohe Härte auf. Die Beschichtung 2 ist unbrennbar sowie hitze- und feuerbeständig. Im Brandfall bilden sich ausgehend von der Beschichtung 2 keinerlei Gase.
Das Beschichtungsmaterial umfasst vorzugsweise ausschließlich anorganische Bestandteile und ist daher umweltfreundlich zu handhaben.
Das beschichtete Anbauteil wird zum Beispiel mit geeigneten Befestigungselementen, wie Schrauben oder Schnapphaken, an der Karosserie eines (nicht dargestellten) Kraftfahrzeugs befestigt.
Bei Haushaltsgegenständen, wie Kuchenformen, Kochtöpfen, und Pfannen, sind insbesondere die mit zu erhitzenden Lebensmitteln in Kontakt kommenden Flächen mit einer dünnkeramischen Beschichtung versehen. Auf Grund der extrem geschlossenporigen Oberfläche ist die dünnkeramische Beschichtung leicht zu reinigen.
Die dünnkeramische Beschichtung kann farbig ausgebildet sein. Die Oberfläche der dünnkeramischen Beschichtung kann glänzend bis seidenmatt sein. Die dünnkeramische Beschichtung liefert folgende Vorteile: Korrosionsbeständig, immun gegen Umwelteinflüsse, licht-, klima- und witterungsbeständig, kratz-, verschleiß- und verrottungsfest, schmutzabweisend, leicht zu reinigen, beständig gegen die meisten Säuren und Laugen, beständig gegen fotochemische Einflüsse, lichtecht und farbbeständig. Die porenfreie, geschlossene Oberfläche weist eine hohe Härte und eine hohe Dauerfestigkeit auch unter hohen Temperaturen auf. Sie ist unbrennbar, hitze- und feuerbeständig und bildet im Brandfall keinerlei Gase.
Das Verfahren zum Aufbringen eines dünnkeramischen Beschichtungsmaterials auf eine zu beschichtende Oberfläche funktioniert wie folgt. Zunächst wird das dünnkeramische Beschichtungsmaterial, zum Beispiel ALUCERAM, durch Erhitzen verflüssigt. Das flüssige Beschichtungsmaterial wird dann mit Hilfe einer Sprühvorrichtung, zum Beispiel einer Sprühpistole, auf die zu beschichtende Oberfläche gesprüht. An die Sprühvorrichtung wird dabei eine hohe Gleichspannung angelegt, welche die Teilchen des Beschichtungsmaterials elektrostatisch auflädt. Die zu beschichtende Oberfläche wird geerdet.
Durch die Spannung zwischen der Sprühvorrichtung und der zu beschichtenden Oberfläche wird ein elektrisches Feld ausgebildet, dessen Feldlinien von der Sprühvorrichtung zu der zu beschichtenden Oberfläche verlaufen. Beim Aufsprühen des Beschich tungsmaterials auf die zu beschichtende Oberfläche bewegen sich die Teilchen des Beschichtungsmaterials entlang der Feldlinien zu der geerdeten Oberfläche.
Es wird solange Beschichtungsmaterial auf die zu beschichtende Oberfläche aufgesprüht, bis eine gewünschte Schichtdicke, von etwa 6 μm, erreicht ist. Über dem Sprühdruck und die angelegte Spannung kann die Auftragungsdicke beziehungsweise die Schichtdicke beeinflusst werden. Das elektrostatische Aufbringen der dünnkeramischen Beschichtung liefert eine allseitige und gleichmäßige Beschichtung auch feingliedriger Bauteile.

Claims

Verfahren zum Aufbringen eines dünnkeramischen Beschichtungsmaterials auf eine zu beschichtende Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass das dünnkeramische Beschichtungsmaterial mit Hilfe eines elektrostatischen Auftragungsverfahrens auf die zu beschichtende Oberfläche aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das dünnkeramische Beschichtungsmaterial mit Hilfe einer Sprühvorrichtung, durch die das Beschichtungsmaterial elektrostatisch aufgeladen wird, auf die zu beschichtende Oberfläche aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass solange Beschichtungsmaterial auf die zu beschichtende Oberfläche aufgebracht wird, bis die dünnkeramische Beschichtung eine Dicke von 5 bis 10 μm, insbesondere von 5 bis 7 μm, aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu beschichtende Oberfläche aus Aluminium gebildet ist, das vor dem Beschichten eloxiert wird, wobei der Eloxiervorgang nicht zu Ende geführt, sondern abgebrochen wird, um eine gewisse Rauigkeit der zu beschichtenden Oberfläche zu erzielen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dünnkeramische Beschichtung auf ein Kraftfahrzeug-Anbauteil, insbesondere ein Außen-Anbauteil, zum Beispiel ein Zierteil, aus Aluminium, insbesondere aus poliertem oder eloxiertem Aluminium, aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die dünnkeramische Beschichtung auf einen mit Lebensmitteln in Kontakt kommenden Gegenstand, insbesondere einen Haushaltsgegenstand, wie einen Kochtopf, eine Bratpfanne, einen Teller, ein Messer, eine Gabel, einen Löffel, eine Kuchenform, ein Sieb, insbesondere aus Aluminium, aufgebracht wird.
Teil, insbesondere Haushaltsgegenstand, wie ein Kochtopf, eine Bratpfanne, ein Teller, ein Messer, eine Gabel, ein Löffel, eine Kuchenform, ein Sieb, oder Kraftfahrzeug-Anbauteil, insbesondere Außen-Anbauteil, zum Beispiel Zierteil, mit einer dünnkeramischen Beschichtung, dadurch gekennzeichnet, dass das Teil (1) elektrisch leitfähig ist, und insbesondere dadurch, dass die dünnkeramische Beschichtung in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufgebracht wird.
Teil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dünnkeramische Beschichtung (2) elektrisch leitfähig ist.
Teil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die dünnkeramische Beschichtung (2) eine Dicke von 5 bis 10 μm, insbesondere 5 bis 7 μm, aufweist.
Teil nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Teil (1), zumindest teilweise, aus Aluminium gebildet ist.