DE19639711C2 - Beschichtungssystem und dessen Verwendung zur Beschichtung von Rädern, Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen des Beschichtungssystems - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Beschichtungssystem, insbesondere für Leichtmetallräder oder Karosserieteile von Fahrzeugen, nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie dessen Verwendung zur Be­ schichtung von Rädern und ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbringen eines derartigen Beschichtungssystems.

Ein derartiges Beschichtungssystem ist aus der JP 06-227209 A be­ kannt. Hierbei wird auf eine Basisfläche aus Leichtmetall eine Glät­ tungsschicht aus PU-Harz mit einer Stärke von 5 bis 100 µm aufge­ bracht. Hierauf wird dann ein Metallfilm aus Aluminium mittels Vakuumbeschichtung und nachfolgend eine transparente Deckschicht aus Fluor­ harz aufgebracht. Eine derartige Deckschicht soll den Metallglanz nicht beeinflussen.

Weiterhin wird in der JP 07-197276 A ein verschleißbeständiges Leichtbauteil und dessen Herstellung offenbart, wobei auf eine Basis­ fläche aus Kunststoff eine Metallbeschichtung aus Nickel aufgebracht wird. Hierauf wird dann eine thermisch versprühte Schicht aus Alumi­ niumoxid oder Chromoxid als Deckschicht aufgelegt. Die Stärke der Deckschicht soll 50 bis 400 µm betragen. Beim thermischen Spritzen rieselt Pulver in eine Schweißflamme und wird dann aufgesprüht. Durch ein derartiges Sprühverfahren wird eine relativ rauhe Oberfläche erhalten.

Weiterhin wird in der JP 07-131232 A ein Beschichtungssystem of­ fenbart, bei dem auf eine Metalloberfläche mittels Pulverbeschichtung eine Glättungsschicht aus Epoxidharz aufgebracht wird. Nachfolgend wird ein Chromschicht aufgebracht wird, die wiederum durch eine Deckschicht abgedeckt ist, die mittels eines Pulverbeschichtungsver­ fahrens aufgebracht ist. Die Deckschicht besteht aus einem Urethan-, Acryl- oder Epoxidharz.

Aus der DD 214 865 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Her­ stellung von dünnen Beschichtungssystemen aus Metalloxid und Metall auf Flachglas bekannt. Hierbei erfolgt die Beschichtung nach dem Durchlaufprinzip wobei die Beschichtung in getrennten Beschichtungs­ kammern durch reaktives und metallisches Plasmasputtern im Vakuum erfolgt.

Leichtmetallräder von Kraftfahrzeugen werden im Betrieb von Brems­ staub beaufschlagt, wobei auf die Oberfläche des Beschichtungssy­ stems glühende Rußpartikel auftreffen und sich anlagern können. Der­ artiger Bremsstaub führt zu einer Beeinträchtigung der Optik und ist weiterhin oftmals nur schwer entfernbar.

Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Beschichtungssystem vorzuschla­ gen, das neben einem Spiegeleffekt und gutem Korrosionsschutz eine hohe Beständigkeit gegen Bremsstaubpartikel aufweist und deren Anlagerung verhindert.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Beschich­ tungssystem der eingangs genannten Art vorgesehen, daß die Glät­ tungsschicht aus einem modifiziertem Epoxidharz besteht, das mittels Pulverbeschichtung auf die Basisfläche aufgebracht ist, und daß die transparente Deckschicht aus Aluminiumoxid oder Siliciumdioxid be­ steht und mittels eines Vakuum-Sputter-Verfahrens auf die Reflexions­ schicht aufgebracht ist.

Durch die erfindungsgemäße transparente Deckschicht wird eine be­ sonders glatte Oberfläche erhalten, wodurch die mechanische Anlage­ rung von Bremsstaubpartikeln vermieden werden kann. Darüber hinaus ist die aus Aluminiumoxid oder Siliciumdioxid bestehende transparente Deckschicht auch gegenüber thermischer Beaufschlagung durch glü­ hende Bremsstaubpartikel resistent. Schließlich wird die unterhalb der transparenten Deckschicht liegende Reflexionsschicht besonders gut gegen mechanische Einwirkungen durch die äußere transparente Deck­ schicht geschützt. Die transparente Deckschicht kann hierbei in belie­ biger Dicke durch das Vakuum-Sputter-Verfahren aufgebracht werden. Weiterhin weist das erfindungsgemäße Beschichtungssystem eine be­ sonders hochwertige Glättungsschicht auf, wodurch ein besonders gu­ ter Spiegeleffekt bewirkt wird.

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, Mes­ sing, Titan, Silber, Gold, Platin oder Edelstahl bestehen.

Vorteilhaft weist die Reflexionsschicht 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.

Vorteilhaft findet das erfindungsgemäß Beschichtungssystem Verwen­ dung zur Beschichtung von Rädern, insbesondere von Kraftfahrzeugen, Motorrädern, Fahrrädern und von Karosserieteilen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird ein Verfahren zum Auf­ bringen eines erfindungsgemäßen Beschichtungssystems gemäß An­ spruch 1 vorgeschlagen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Anspruch 8 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 Reflexionschicht 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 Karrossierieteilen 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 (10)

1. Beschichtungssystem (10), insbesondere für Leichtmetallräder oder Karosserieteile von Kraftfahrzeugen, mit einer Glättungs­ schicht (12) aus einem Kunststoff, die auf eine Basisfläche (11) aus Metall aufgebracht ist und die Oberfläche (11a) der Basisflä­ che (11) glättet, mit einer auf die Glättungsschicht (12) durch ein Vakuum-Sputter-Verfahren aufgebrachten dünnen Refle­ xionsschicht (13) aus einem Metall oder einer Metallverbindung und mit einer die Reflexionsschicht (13) abdeckenden transpa­ renten Deckschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Glättungs­ schicht aus einem modifiziertem Epoxidharz besteht, das mittels Pulverbeschichtung auf die Basisfläche (11) aufgebracht ist, und daß die transparente Deckschicht (14) aus Aluminiumoxid oder Silciumdioxid besteht und mittels eines Vakuum-Sputter- Verfahrens auf die Reflexionsschicht (13) aufgebracht ist.

2. Beschichtungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die transparente Deckschicht (14) eine Dicke von etwa 1 µm aufweist.

3. Beschichtungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Reflexionsschicht (13) aus Chrom, Kupfer, Messing, Titan, Silber, Gold, Platin oder Edelstahl besteht.

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

5. Beschichtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Glättungsschicht (12) zur Ver­ besserung der Haftung der Reflexionsschicht (13) oberflächen­ behandelt ist.

6. Verwendung eines Beschichtungssystems nach einem der An­ sprüche 1 bis 5, zur Beschichtung von Rädern, insbesondere von Kraftfahrzeugen, Motorrädern, Fahrrädern und von Karosse­ rieteilen.

7. Verfahren zum Aufbringen eines Beschichtungssystems (10), nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem

• - auf eine Basisfläche (11) aus Metall, insbesondere aus Aluminium, Magnesium oder Stahl, eine Glättungsschicht (12) aus einem modifizierten Epoxidharz mittels Pulverbe­ schichtung aufgebracht 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 Vakuum-Sputter-Verfahrens aufgebracht wird.

8. Vorrichtung zum Aufbringen einer Reflexionsschicht (13) und einer transparenten Deckschicht (14) eines Beschichtungssy­ stems (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Durchlaufanlage (20) mit mehreren hinterein­ ander geschalteten Kammern (21 bis 27) vorgesehen ist, die in Durchlaufrichtung auf aufweist:

• - eine einlaßseitige Schleusenkammer (21) mit einer Plas­ maquelle zur Aktivierung der Oberfläche (12a) der Glä­ tungsschicht (12) aus einem modifizierten Epoxidharz;
• - 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).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungskammer (23, 25) mindestens ein Gleichspan­ nungs-Planarmagnetron aufweisen, das bezüglich des Beschich­ tungsguts einstellbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der auslaßseitigen Schleusenkammer (27) eine zweite vaku­ umbeaufschlagte Zwischenkammer (26) vorgeschaltet ist.