DE19724013A1

DE19724013A1 - Schwarzverchromte, oberflächenfehlerfreie, komplettierbare Spritzgußteile aus Magnesiumlegierungen

Info

Publication number: DE19724013A1
Application number: DE19724013A
Authority: DE
Inventors: Wolf Dieter Franz
Original assignee: ALFRED R FRANZ FA
Current assignee: ALFRED R FRANZ FA
Priority date: 1997-06-06
Filing date: 1997-06-06
Publication date: 1998-12-10

Description

Die Erfindung betrifft schwarzverchromte, oberflächenfehlerfreie komplettierbare Spritzgußteile aus Magnesiumlegierungen, insbesondere aus Aluminium-Magnesiumle gierungen, mit gleichmäßig verteilter, elektrisch leitfähiger Schwarzchrom-Schutzschicht. Die schwarzverchromten Spritzgußteile besitzen die Eigenschaft der Abrieb-, Druck- und Stoßfestigkeit sowie ein optimales optisch dekoratives, fotomattes schwarzes Aussehen.

Zum Stand der Technik gehören schwarzverchromte Gegenstände aus Stahlblech, wobei die Schwarzchrom-Deckschicht auf einer Nickel- bzw. Nickellegierungszwischenschicht abgeschieden ist. Unter der Nickel- bzw. Nickellegierungsschicht befindet sich eine gal vanisch abgeschiedene Kupferschicht. Die aus Nickel oder Nickellegierungen bestehende Zwischenschicht bietet zwar eine gute Haftungsunterlage für die darauf abgeschiedene Schwarzchromschicht, sie ist jedoch relativ weich, so daß sich die relativ dünne Schwarzchromschicht bei Druck-, Schlag- oder Stoßbeanspruchung in diese nickelhaltige Zwischenschicht eindrücken läßt. Außerdem kann die relativ dünne Schwarzchrom schicht durch Kratzen aufgerissen werden, so daß durch Beschädigungen dieser Art die Nickel enthaltende Zwischenschicht freigelegt wird. Bei der Handhabung solcher be schädigter Gegenstände besteht daher die Gefahr, daß die menschliche Haut Nickel auf nimmt und Nickelallergien ausgelöst werden. Der Stand der Technik hat bisher dieses Problem nicht befriedigend gelöst.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, schwarzverchromte, oberflächenfehler freie, komplettierbare Spritzgußteile mit gleichmäßiger Schwarzchrom-Verteilung, hoher Abrieb-, Druck- und Stoßfestigkeit, guter elektrischer Leitfähigkeit sowie mit optimalem optisch dekorativen, fotomattem schwarzen Aussehen bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 ge löst. Die Merkmale der Unteransprüche gestalten die Erfindung in vorteilhafter Weise weiter aus.

Die Erfindung wird nachfolgend näher beschrieben. Der Schichtaufbau der erfindungs gemäßen schwarzverchromten Spritzgußteile ist in den Fig. 1 und 2 schematisch dar gestellt.

Die Spritzgußteile bestehen aus Magnesiumlegierungen, vorzugsweise aus Aluminium- Magnesiumlegierungen, mit Zusätzen, die das Gießverhalten beim Spritzguß verbessern, insbesondere aus Aluminium-Magnesiumlegierung vom Typ AZ 91 oder AM 50.

In Fig. 1 ist der schematische Aufbau eines Spritzgußteiles 1 dargestellt. Danach befin det sich auf der vorher gereinigten, entfetteten, aktivierten und mit Phosphorsäure und Fluorid gebeizten, jeweils abschließend gespülten Oberfläche der Spritzgußteile aus Ma gnesiumlegierungen, insbesondere aus Aluminium-Magnesiumlegierungen, eine chemisch abgeschiedene Zinkschicht 2 in der Stärke von 0,1 bis 1 µm, vorzugsweise von 0,3 bis 0,7 µm, insbesondere von 0,4 bis 0,6 µm. Darüber befindet sich eine galvanisch abge schiedene Kupferschicht 3 in der Stärke von 4 bis 12 µm, vorzugsweise 6 bis 10 µm, insbesondere von 7 bis 8 µm. Die Kupferschicht 3 trägt eine galvanisch abgeschiedene Zinnbronzeschicht 4 in einer Stärke von 2 bis 20 µm, vorzugsweise von 3 bis 10 µm insbesondere von 5 bis 7 µm. Auf dieser Zinnbronzeschicht 4 befindet sich eine galva nisch abgeschiedene Schwarzchrom-Deckschicht 5 in einer Stärke von 0,1 bis 2 µm, vor zugsweise von 0,5 bis 1,5 µm, insbesondere von 0,7 bis 1 µm.

Die schwarzverchromten Spritzgußteile sind auf Oberflächenfehlerfreiheit und Produkt typenreinheit bzw. Produkttypengleichheit videooptisch kontrolliert und auf bestimmten Oberflächenbereichen mit wasserabstoßenden, gleitverbessernden, verschleißmindernden, organischen Kunststoffen filmartig imprägniert.

Die Kupferschicht 3 kann entfallen, so daß auf der chemisch abgeschiedenen Zinkschicht 2 der Spritzgußteile die Zinnbronzeschicht 4 abgeschieden ist, wie es in Fig. 2 gezeigt ist.

Die galvanisch abgeschiedenen Kupferschicht 3 der Spritzgußteile ist gegebenenfalls partiell sandgestrahlt. Im Falle des Verzichts auf die Kupferschicht 3 ist die Zinnbronze schicht 4 der Spritzgußteile gegebenenfalls partiell sandgestrahlt. Als Sandstrahlmittel werden Sand, sandförmiger Elektrokorund oder Glas-perlen verwendet. Auf diese Weise wird die Kupfer- oder die Zinnbronzeoberfläche gleichmäßig aufbereitet, um der Schwarzchrom-Deckschicht ein dekoratives Aussehen, das insbesondere fotomatt schwarz ist, zu verleihen.

Die Zinnbronzeschicht 4 der Spritzgußteile enthält mindestens 50% Kupfer und bis zu 50% Zinn. Der Zinnanteil kann vorzugsweise bis zu 20, insbesondere bis zu 9% betra gen.

Die chemische Abscheidung der Zinkschicht 2 auf den Spritzgußteilen erfolgt in minde stens einem alkalisch, cyanidfrei zugestellten Zinkbad bei einer Badtemperatur von 40 bis 80°C und in einem pH-Wert-Bereich von 8 bis 12.

Die galvanische Abscheidung der Kupferschicht 3 erfolgt in mindestens einem cyanidisch zugestellten Kupferbad bei einer Badtemperatur von 20 bis 70°C und in einem pH-Wert- Bereich von 8 bis 14 sowie bei einer Spannung von 1 bis 3 V und einer Stromstärke von 0,5 bis 2 A/dm².

Die galvanische Abscheidung der Zinnbronzeschicht 4 erfolgt in mindestens einem cya nidisch zugestellten Zinnbronzebad bei einer Badtemperatur von 20 bis 70°C und in ei nem pH-Wert-Bereich von 8 bis 14 sowie bei einer Spannung von 1,5 bis 6 V und einer Stromstärke von 0,5 bis 3 A/dm².

Die galvanische Abscheidung der Schwarzchrom-Deckschicht erfolgt in mindestens ei nem sauer zugestellten Schwarzchrombad bei Raumtemperatur und in einem pH-Wert- Bereich von 0,1 bis 1,5 sowie bei einer Spannung von 3 bis 15 V und einer Stromstärke von 1 bis 10 A/dm².

Die Badverkupferung und die Badbronzierung erfolgen vorzugsweise jeweils mehrstufig.

Die erfindungsgemäßen schwarzverchromten Spritzgußteile aus Magnesiumlegierungen besitzen eine Reihe weiterer vorteilhafter Eigenschaften. Neben der optimal elektrisch leitfähigen Oberfläche haftet die Schwarzchrom-Schutzschicht der Gegenstände, Teile oder Artikel sehr gut auf der relativ harten Zinnbronze-Zwischenschicht. Die Schwarz chrom-Deckschicht erweist sich außerdem beim manuellen Gebrauch als besonders ab riebfest. Sie ist ferner gegenüber Druck-, Schlag- und Stoßbeanspruchungen unempfind lich.

Da die schwarzverchromten Spritzgußteile häufig auch zu Geräteaußenschalen zusam mengefügt werden, um auch als Einhausungen für elektrische und/oder elektronische Schaltungs- und/oder Baugruppen zu dienen, müssen schwarzverchromte Gegenstände, Teile oder Artikel weitere Eigenschaften erfüllen. Hierzu gehören die Haftfestigkeit von Dichtungs- und/oder Klebematerialien anorganischer und/oder organischer vorzugswei se metallorganischer Art, insbesondere Silber und/oder Kupfer enthaltende Silikonpasten, auf der Schwarzchrom-Schutzschicht, um das Eindringen von Feuchtigkeit, Wasser, chemischen Agentien oder Reagentien in die aus den schwarzverchromten Spritzgußtei len geschaffenen Einhausungen bzw. Geräteaußenschalen zu verhindern. Außerdem muß verhindert werden, daß elektromagnetische Strahlung aus den elektrisch und/oder elek tronisch arbeitenden Geräten austritt. Die relativ gute Oberflächenbeschaffenheit und elektrische Leitfähigkeit der schwarzverchromten Gegenstände, Teile oder Artikel leistet die Eignung für die genannten Dichtungs- und/oder Klebematerialien, so daß in Verbin dung mit den schwarzverchromten Spritzgußteilen einerseits eine wirkungsvolle Abdich tung gegenüber der Außenatmosphäre und andererseits eine wirkungsvolle Strahlungsab schirmung geschaffen wird. Diese eigenständigen Erkenntnisse gehören zur Entwicklung der erfindungsgemäß veredelten, komplettierbaren Spritzgußprodukte aus Magnesium legierungen einschließlich der Nutzanwendungen. Da die schwarzverchromte Oberfläche nicht rein metallisch ist, kann die elektrische Leitfähigkeit auf den für die Abdichtung bestimmten Oberflächenbereiche durch eine Remetallisierung mittels Laser-Behandlung verbessert werden.

Die schwarzverchromten Spritzgußteile können eine beliebige Raumform aufweisen, jedoch besitzen sie in aller Regel eine rechteckförmige flache Gestalt. Oft ist die Raum form dieser Spritzgußteile so gewählt, daß sie für tragbare Gebrauchsgegenstände kom plettierbar sind. Hierzu gehören Außenschalen für Telefone, insbesondere mobile Telefo ne, Fotoapparate, fotooptische Meßgeräte, optoelektronische Kameras, Diktiergeräte, Taschenrechner, Walkman-Geräte, Ton-Disketten-geräte, Ton-Bandgeräte, mobile me teorologische Meßgeräte wie Feuchtigkeits-, Temperatur- und Druckmeßgeräte, Hö henmeßgeräte u. dgl.

Claims

1. Schwarzverchromte, oberflächenfehlerfreie, komplettierbarer Spritzgußteile aus Magnesiumlegierungen, insbesondere Aluminium-Magnesiumlegierungen, mit hoher Abriebfestigkeit, Druck-, Schlag- und Stoßunempfindlichkeit, guter elektri scher Leitfähigkeit und gutem optisch dekorativen, fotomattem, schwarzem Aus sehen, dadurch gekennzeichnet, daß
die Spritzgußteile (1) zunächst auf der Oberfläche jeweils eine chemisch abge schiedene Zinkschicht (2) aufweisen,
die Spritzgußteile (1) auf der Zinkschicht (2) jeweils mindestens eine galvanisch abgeschiedene Kupferschicht (3) aufweisen,
die Spritzgußteile (1) auf der Kupferschicht (3) jeweils mindestens eine galva nisch abgeschiedene Zinnbronzeschicht (4) aufweisen,
daß die Spritzgußteile (1) auf der Kupferschicht (3) oder unter Wegfall der Kup ferschicht (3) auf der Zinnbronzeschicht (4) gegebenenfalls partiell sandgestrahlt sind,
die Spritzgußteile (1) auf der Zinnbronzeschicht (4) jeweils mindestens eine gal vanisch abgeschiedene Schwarzchrom-Deckschicht (5) aufweisen,
die Spritzgußteile (1) jeweils videooptisch mit optoelektronischen Kamerasyste men kontrolliert sind, und
die Spritzgußteile (1) jeweils auf bestimmten Oberflächenbereichen mit wasser abstoßenden, organischen Stoffen imprägniert sind.

2. Spritzgußteile nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Spritzgußteile (1) zunächst jeweils eine chemisch abgeschiedene Zinkschicht (2) in einer Stärke von 0,1 bis 1 µm aufweisen,
die Spritzgußteile (1) auf der Zinkschicht (2) jeweils mindestens eine galvanisch abgeschiedenen Kupferschicht (3) in einer Stärke von 4 bis 12 µm aufweisen,
die Spritzgußteile (1) auf der Kupferschicht (3) jeweils mindestens eine Zinn bronzeschicht (4) von 2 bis 20 µm aufweisen, und
die Spritzgußteile (1) auf der Zinnbronzeschicht (4) jeweils mindestens eine gal vanisch abgeschiedenen Schwarzchrom-Deckschicht (5) in einer Stärke von 0,1 bis 2 µm aufweisen.

3. Spritzgußteile nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Spritzgußteile (1) zunächst jeweils eine chemisch abgeschiedenen Zinkschicht (2) in einer Stärke von 0,3 bis 0,7 µm aufweisen,
die Spritzgußteile (1) auf der Zinkschicht (2) jeweils mindestens eine galvanisch abgeschiedenen Kupferschicht (3) in einer Stärke von 6 bis 10 µm aufweisen,
die Spritzgußteile (1) auf der Kupferschicht (3) jeweils mindestens eine Zinn bronzeschicht (4) von 4 bis 15 µm aufweisen, und
die Spritzgußteile (1) auf der Zinnbronzeschicht (4) jeweils mindestens eine gal vanisch abgeschiedenen Schwarzchrom-Deckschicht (5) in einer Stärke von 0,5 bis 1,5 µm aufweisen.

4. Spritzgußteile nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Spritzgußteile (1) zunächst jeweils eine chemisch abgeschiedenen Zinkschicht (2) in einer Stärke von 0,4 bis 0,6 µm aufweisen,
die Spritzgußteile (1) auf der Zinkschicht (2) jeweils mindestens eine galvanisch abgeschiedenen Kupferschicht (3) in einer Stärke von 7 bis 8 µm aufweisen,
die Spritzgußteile (1) auf der Kupferschicht (3) jeweils mindestens eine Zinn bronzeschicht (4) von 6 bis 10 µm, und
die Spritzgußteile (1) auf der Zinnbronzeschicht (4) jeweils eine galvanisch abge schiedenen Schwarzchrom-Deckschicht (5) in einer Stärke von 0,7 bis 1 µm auf weisen.

5. Spritzgußteile nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzgußteile (1) auf der Zinkschicht (2) unter Wegfall der Kupferschicht (3) jeweils mindestens eine Zinnbronzeschicht (4) und eine Schwarzchrom- Deckschicht (5) aufweisen.

6. Spritzgußteile nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zinnbronzeschicht (4) der Spritzgußteile (1) mindestens 50% Kupfer und bis zu 50% Zinn enthält.

7. Spritzgußteile nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
auf den Spritzgußteilen (1) die Zinkschicht (2) in mindestens einem alkalisch zugestellten Zinkbad bei einer Badtemperatur von 40 bis 80°C und in einem pH-Wert-Bereich von 8 bis 12 chemisch abgeschieden ist,
die Kupferschicht (3) in mindestens einem cyanidisch zugestellten Kupferbad bei einer Badtemperatur von 20 bis 70°C und in einem pH-Wertbereich von 8 bis 14 sowie bei einer Spannung von 1 bis 3 V und einer Stromstärke von 0,5 bis 2 A/dm² galvanisch abgeschieden ist,
die Zinnbronzeschicht (4) in mindestens einem cyanidisch zugestellten Zinnbron zebad bei einer Badtemperatur von 20 bis 70°C und in einem pH-Wertbereich von 8 bis 14 sowie bei einer Spannung von 1,5 bis 6 V und einer Stromstärke von 0,5 bis 3 A/dm² galvanisch abgeschieden ist, und
die Schwarzchrom-Deckschicht (5) in mindestens einem sauer zugestellten Schwarzchrombad bei Raumtemperatur und in einem pH-Wertbereich von 0,1 bis 1,5 sowie bei einer Spannung von 3 bis 15 V und einer Stromstärke von 1 bis 10 A/dm² galvanisch abgeschieden ist.

9. Spritzgußteile nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß daß die Kupferschicht (3) oder bei Wegfall der Kupferschicht (3) die Zinnbronze schicht (4) der Spritzgußteile (1) gegebenenfalls partiell sandgestrahlt ist.

10. Spritzgußteile nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß daß die Kupferschicht (3) oder die Zinnbronzeschicht (4) der Spritzgußteile (1) mit Sand, sandförmigen Elektrokorund und/oder Glasperlen gegebenenfalls par tiell sandgestrahlt ist.

11. Verwendung der schwarzverchromten Spritzgußteile nach den Ansprüchen 1 bis 10 als Komplettierung zu Außengehäusen von Gebrauchsgegenständen wie Tele fone, insbesondere mobilen Telefone, Fotoapparate, fotooptische Meßgeräte, optoelektronische Kameras, Diktiergeräte, Taschenrechner, Walkman-Geräte, Phono-Diskettengeräte, Phono-Bandgeräte, mobile meteorologische Meßgeräte wie Feuchtigkeits-, Temperatur- und Druckmeßgeräte, Höhenmeßgeräte u. dgl. Geräte, die abrieb-, druck-, schlag- und stoßfeste sein, ein optisch dekoratives, fotomattes schwarzes Aussehen aufweisen sowie eine elektrisch leitfähige Ober flächenschicht aus Schwarzchrom für das Aufbringen elektrisch leitfähiger, metal lorganischer Dichtungs- und/oder Klebestoffe besitzen müssen.