DE19639711A1 - Beschichtungssystem, insbesondere für Leichtmetallräder oder Karosserieteile von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Beschichtungssystem, insbesondere für Leichtmetallräder oder Karosserieteile von Kraftfahrzeugen sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbringen eines derartigen Be­ schichtungssystems.

Leichtmetallräder, die aus Aluminium oder Magnesium bestehen, sind bekannt und werden insbesondere bei Kraftfahrzeugen in vielfältiger Ausgestaltung eingesetzt. Derartige Leichtmetallräder dienen insbeson­ dere der optischen Aufwertung der Fahrzeuge. Diese Leichtmetallräder weisen eine auf das Herstellungsmaterial zurückgehende stumpfe Oberfläche auf.

Bei Kunststoffolien oder vergleichbaren Materialien ist es bekannt, Me­ tallschichten mittels eines PVD-Verfahren (physical vapour deposition) aufzubringen. Hierbei kommt insbesondere die Vakuum-Sputter-Technik zum Einsatz.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Beschichtungssystem vorzuschlagen, das eine Reflexionsschicht mit Spiegeleffekt aufweist, die eine große Haltbarkeit besitzt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung soll ein Ver­ fahren und eine Vorrichtung zum Aufbringen eines derartigen Beschich­ tungssystems vorgeschlagen werden.

Zur Lösung der Aufgabe wird bei einem Beschichtungssystem gemäß der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß auf eine Basisfläche aus Metall eine die Oberfläche der Basisfläche glättende Glättungs­ schicht aus einem Kunststoff aufgebracht ist, daß auf die Glättungs­ schicht eine dünne Reflexionsschicht aus einem Metall oder einer Me­ tallverbindung aufgebracht ist und daß die Reflexionsschicht von einer transparenten Deckschicht aus Aluminiumoxid oder Siliciumdioxid ab­ gedeckt ist.

Das erfindungsgemäße Beschichtungssystem weist eine reflektierende Reflexionsschicht mit Spiegeleffekt auf. Diese Reflexionsschicht wird dadurch erhalten, daß zunächst auf die Basisfläche eine Glättungs­ schicht aus Kunststoff aufgebracht ist. Die Reflexionsschicht wird ins­ besondere gegen mechanische Einwirkungen durch die äußere transpa­ rente Deckschicht aus Aluminiumoxid abgedeckt. Neben dem aus opti­ schen Gründen erwünschten Spiegeleffekt führt ein derartiges Be­ schichtungssystem zu einem guten Korrosionsschutz des Fahrzeugs. Es hat sich gezeigt, daß die äußere transparente Deckschicht die dar­ unterliegende Reflexionsschicht besonders gut vor mechanischen Ein­ wirkungen schützt. Die transparente Deckschicht kann in beliebiger Dicke aufgebracht werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Un­ teransprüchen.

Vorteilhaft wird die transparente Deckschicht mittels eines PVD-Verfahrens oder CVD-Verfahrens aufgebracht. Derartige PVD-Verfahren (physical vapour deposition) oder CVD-Verfahren (chemical vapour de­ position) sind grundsätzlich bekannt. Zweckmäßig wird die transparen­ te Deckschicht in der Vakuum-Sputter-Technik aufgebracht.

Die transparente Deckschicht weist vorteilhaft eine Dicke von etwa 1 µm auf. Es hat sich gezeigt, daß eine derartige Stärke der transparen­ ten Deckschicht zum Schutz der darunter liegenden Reflexionsschicht ausreichend ist.

Die Reflexionsschicht kann aus Chrom, Kupfer, Messing, Titan, Silber, Gold, Platin oder Edelstahl bestehen.

Zweckmäßig wird auch die Reflexionsschicht mittels eines PVD-Verfahrens, vorteilhaft mittels eines Vakuum-Sputter-Verfahrens, auf­ gebracht.

Hierbei weist die Reflexionsschicht vorzugsweise eine Stärke von 0,3 bis 0,5 µm auf.

Um die Haftung der Reflexionsschicht auf der darunter liegenden Glät­ tungsschicht zu verbessern wird vorteilhaft eine Oberflächenbehand­ lung der Glättungsschicht vorgesehen. Hierbei kann beispielsweise ein Plasmaverfahren zum Einsatz kommen.

In weiterer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß die Glättungs­ schicht aus einem modifiziertem Epoxidharz besteht, das mittels Pul­ verbeschichtung auf die Basisfläche aufgebracht ist. Eine derartige Glättungsschicht egalisiert die in der Oberfläche der Basisfläche vorhan­ denen Unebenheiten.

Das Beschichtungssystem ist vorteilhaft zur Beschichtung von Rädern, insbesondere von Kraftfahrzeugen, Motorrädern, Fahrrädern und Ka­ rosserieteilen ausgebildet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird ein Verfahren zum Auf­ bringen ein Beschichtungssystem vorgeschlagen, bei dem:

• - auf eine Basisfläche aus Metall, insbesondere aus Aluminium, Magnesium oder Stahl eine Glättungsschicht mittels Pulverbe­ schichtung aufgebracht wird;
• - die Glättungsschicht mittels eines Vakuum-Sputter-Verfahrens mit einer Reflexionsschicht aus Metall oder einer Metallverbin­ dung versehen wird;
• - auf die Reflexionsschicht eine transparente Deckschicht aus Aluminiumoxid oder Siliciumdioxid mittels eines PVD-Verfahrens oder eines CVD-Verfahrens aufgebracht wird.

Vorteilhaft besteht die Glättungsschicht aus einem modifiziertem Epoxidharz, die in mindestens zwei Beschichtungsschritten aufgebracht wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Anspruch 13 ist als Durch­ laufanlage mit mehreren hintereinander geschalteten Kammern ausge­ bildet, die von dem Beschichtungsgut durchlaufen werden. Hierbei sind zwei Beschichtungskammern vorgesehen, wobei in einer ersten Be­ schichtungskammer die Reflexionsschicht und in einer zweiten Be­ schichtungskammer die transparente Deckschicht auf das Beschich­ tungsgut aufgebracht wird.

Vorteilhaft weisen die Beschichtungskammern mindestens ein Gleich­ spannungs-Planarmagnetron auf, das bezüglich des Beschichtungsguts einstellbar ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in schematischer Weise in der Zeichnung darge­ stellt ist. Hierbei zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Vertikalschnitt durch das erfin­ dungsgemäße Beschichtungssystem, und

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Beschichtungsanlage.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Vertikalschnitt durch ein Beschich­ tungssystem 10, für ein nicht näher dargestelltes Leichtmetallrads ei­ nes Kraftfahrzeugs. Das Beschichtungssystem 10 ist auf ein Basisflä­ che 11 des Leichtmetallrads aufgebracht, die im vorliegenden Fall aus Aluminium besteht und eine mit Unebenheiten versehene Oberfläche 11a aufweist.

Zum Ausgleich der Unebenheiten der Oberfläche 11a der Basisfläche 11 ist eine Glättungsschicht 12 aus einem modifiziertem Epoxidharz auf die Basisfläche 11 aufgebracht. Die Glättungsschicht 12 besteht vorteilhaft aus Valophen®, das mittels Pulverbeschichtung auf die Ba­ sisfläche 11 aufgebracht ist. Die Glättungsschicht 12 weist eine von Unebenheiten freie Oberfläche 12a auf, auf die eine dünne Reflexions­ schicht 13 aus Metall aufgebracht ist. Die Reflexionsschicht 13 be­ steht im vorliegenden Fall aus Chrom, kann jedoch auch aus einem an­ deren Metall, beispielsweise Kupfer, Messing, Titan, Silber, Gold, Platin oder Edelstahl bestehen. Die Reflexionsschicht 13, die eine Stärke von etwa 0,3 bis 0,5 µm aufweist, wird mittels eines Vakuum-Sputter-Verfahren auf die Glättungsschicht 12 aufgebracht. Um die Haftung der Reflexionsschicht 13 auf der Oberfläche 12a der Glättungsschicht 12 zu verbessern, wird die Glättungsschicht 12 mittels eines Plasma­ verfahren oberflächenbehandelt.

Die Oberfläche 13a der Reflexionsschicht 13 ist hochgradig reflektie­ rend und weist somit einen Spiegeleffekt auf.

Zum Schutz der Reflexionsschicht 13, insbesondere gegen Steinschlag und andere mechanische Belastungen, ist die Oberfläche 13a der Re­ flexionsschicht 13 mit einer transparenten Deckschicht 14 abgedeckt. Die transparente Deckschicht, die eine Stärke von etwa 1 µm aufweist, besteht aus Aluminiumoxid oder Siliciumdioxid. Die Deckschicht 14 wird durch ein Vakuum-Sputter-Verfahren auf die Reflexionsschicht aufgebracht. Es kann aber auch ein anderes PVD-Verfahren (physical vapour desposition) oder CVD-Verfahren (chemical vapour desposition) zum Einsatz kommen.

Neben dem aus optischen Gründen gewünschten Spiegeleffekt zeich­ net sich das Beschichtungssystem 10 durch einen guten Korrosions­ schutz aus.

Neben dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel für ein Leichtmetallrad kann das Beschichtungssystem auch bei anderen Fahr­ zeugrädern und zur Beschichtung von Karosserieteilen Verwendung finden.

Fig. 2 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Beschichtungsan­ lage 20 zum Aufbringen des vorstehend beschriebenen Beschichtungs­ systems 10. Die Beschichtungsanlage 20 ist als Durchlaufanlage mit mehreren hintereinander geschalteten Kammern 21 bis 27 ausgebildet, die hintereinanderfolgend von dem Beschichtungsgut durchlaufen wer­ den. Hierbei ist die Durchlaufrichtung durch einen Pfeil 30 gekenn­ zeichnet.

Die einzelnen Kammern sind durch Klappenventile 28a, 28b, 28c von­ einander abgetrennt.

An der Einlaßseite 31 der Beschichtungsanlage 20 wird das Leichtme­ tallrad oder ein anderes Beschichtungsgut zugeführt. Hierbei ist das Leichtmetallrad bereits mit einer Glättungsschicht 12 versehen. In einer einlaßseitigen Schleusenkammer 21 ist eine Plasmaquelle zur Aktivie­ rung der Oberfläche 12a der Glättungsschicht 12 vorgesehen. Nach Austritt der einlaßseitigen Schleusenkammer 21 gelangt das Leichtme­ tallrad in eine Zwischenkammer 22, in der eine Wärmebehandlung stattfindet. Die Zwischenkammer 22 erzeugt weiterhin saubere Vaku­ umbedingungen für die Übergabe an die nachgeschaltete erste Be­ schichtungskammer 23.

In der ersten Beschichtungskammer 23 sind zwei nicht näher darge­ stellte Gleichspannungs-Planarmagnetrone eingebaut, deren Anordnung bezüglich des Leichtmetallrads einstellbar ist. Insbesondere kann der Neigungswinkel und der Abstand zu dem Leichtmetallrad eingestellt werden, um für unterschiedliche Rädergrößen jeweils optimale Prozeß­ bedingungen zu erhalten. Die Planarmagnetrone werden mit direkt ge­ kühlten Targets betrieben, wodurch ein Targetwechsel innerhalb kurzer Zeit möglich wird.

Der ersten Beschichtungskammer 23 ist eine Zwischenkammer 24 nachgeschaltet, die ebenfalls vakuumbeaufschlagt ist und eine gute Übernahme des Beschichtungsguts aus der Beschichtungskammer 23 gewährleistet.

Das Leichtmetallrad gelangt dann in eine zweite Beschichtungskammer 25, in der die transparente Deckschicht 14 aufgebracht wird. Die zwei­ te Beschichtungskammer 25 ist ebenfalls mit einem Planarmagnetron versehen, um die aus Aluminiumoxid bestehende transparente Deck­ schicht aufzubringen. Die transparente Deckschicht wird hierbei mit einer Stärke von etwa 1 µm auf die Reflexionsschicht 13 aufgebracht.

Über eine Zwischenkammer 26 und einer auslaßseitige Schleusen­ kammer 27 gelangt das Leichtmetallrad zu der Auslaßseite 32 der Be­ schichtungsanlage 20.

Mit der vorstehend beschriebenen Beschichtungsanlage 20 und des in diesem Zusammenhang beschriebenen Beschichtungsverfahren, kann innerhalb kurzer Prozeßzeiten das erfindungsgemäße Beschichtungssy­ stem 10 auf das Leichtmetallrad aufgebracht werden.

Claims (14)

1. Beschichtungssystem (10), insbesondere für Leichtmetallräder oder Karosserieteile von Kraftfahrzeugen, dadurch gekennzeich­ net, daß auf eine Basisfläche (11) aus Metall eine die Oberfläche (11a) der Basisfläche (11) glättende Glättungsschicht (12) aus einem Kunststoff aufgebracht ist, daß auch die Glättungsschicht (12) eine dünne Reflexionsschicht (13) aus einem Metall oder ei­ ner Metallverbindung aufgebracht ist und daß die Reflexions­ schicht (13) von einer transparenten Deckschicht (14) aus Alu­ miniumoxid oder Siliciumdioxid abgedeckt ist.

2. Beschichtungssystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die transparente Deckschicht (14) mittels eines PVD-Verfahrens oder CVD-Verfahrens aufgebracht ist.

3. Beschichtungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die transparente Deckschicht (14) eine Dicke von etwa 1 µm aufweist.

4. Beschichtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Reflexionsschicht (13) aus Chrom, Kupfer, Messing, Titan, Silber, Gold, Platin oder Edel­ stahl besteht.

5. Beschichtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Reflexionsschicht (13) mittels ei­ nes PVD-Verfahrens, vorteilhaft mittels eines Vakuum-Sputter-Verfahrens, aufgebracht ist.

6. Beschichtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Reflexionsschicht (13) eine Stär­ ke von 0,3 bis 0,5 µm aufweist.

7. Beschichtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Glättungsschicht (12) zur Ver­ besserung der Haftung der Reflexionsschicht (13) oberflächen­ behandelt ist.

8. Beschichtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Glättungsschicht (12) aus einem modifiziertem Epoxidharz besteht, die mittels Pulverbeschichtung auf die Basisfläche (11) aufgebracht ist.

9. Beschichtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß das Beschichtungssystem (10) zur Beschichtung von Rädern, insbesondere von Kraftfahrzeugen, Motorrädern, Fahrrädern und von Karosserieteilen ausgebildet ist.

10. Verfahren zum Aufbringen eines Beschichtungssystems (10), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem

• - auf eine Basisfläche (11) aus Metall, insbesondere aus Aluminium, Magnesium oder Stahl,
• - eine Glättungsschicht (12) mittels Pulverbeschichtung auf­ gebracht wird;
• - die Glättungsschicht (12) mittels eines Vakuum-Sputter-Verfahrens mit einer Reflexionsschicht (13) aus Metall oder einer Metallverbindung versehen wird;
• - auf die Reflexionsschicht (13) eine transparente Deck­ schicht (14) aus Aluminiumoxid oder Siliciumdioxid mittels eines PVD-Verfahrens oder eines CVD-Verfahrens aufge­ bracht wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Glättungsschicht (12) aus einem modifiziertem Epoxidharz be­ steht, das mittels Pulverbeschichtung aufgebracht ist.

12. Vorrichtung zum Aufbringen eines Beschichtungssystems (10), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Durchlaufanlage (20) mit mehreren hin­ tereinander geschalteten Kammern (21 bis 27) vorgesehen ist, die in Durchlaufrichtung aufweist:

• - eine einlaßseitige Schleusenkammer (21) mit einer Plas­ maquelle zur Aktivierung der Oberfläche (12a) der Glät­ tungsschicht (12);
• - eine erste vakuumbeaufschlagte Zwischenkammer (22) mit Wärmebehandlungsmitteln für das Beschichtungsgut;
• - eine erste Beschichtungskammer (23) mit mindestens ei­ nem Planarmagnetron zum Aufbringen der Reflexions­ schicht (13) auf die Glättungsschicht (12);
• - eine zweite vakuumbeaufschlagte Zwischenkammer (24);
• - eine zweite Beschichtungskammer (25) zum Aufbringen der transparenten Deckschicht (14); und
• - mindestens eine auslaßseitige Schleusenkammer (27).

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungskammer (23, 25) mindestens ein Gleichspan­ nungs-Planarmagnetron aufweisen, das bezüglich des Beschich­ tungsguts einstellbar ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeich­ net, daß der auslaßseitigen Schleusenkammer (27) eine zweite vakuumbeaufschlagte Zwischenkammer (26) vorgeschaltet ist.