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Die vorliegende Erfindung betrifft ein galvanisch beschichtetes Bauteil mit einem Basisbauteil, das eine elektrisch leitende Oberfläche aufweist und mit einer strukturierten metallischen Deckschicht überzogen ist, wobei die strukturierte Deckschicht wenigstens eine Vertiefung aufweist, und die Deckschicht in dem Bereich der Vertiefung eine geringere Materialstärke als in den Bereichen ohne Vertiefung besitzt.
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Im Bereich der Oberflächenbeschichtung spielt das Metallisieren der Oberfläche von Bauteilen mittels galvanotechnischer Verfahren eine wichtige Rolle. Bei der Galvanisierung handelt es sich um ein elektrochemisches Verfahren, bei dem eine Metallschicht auf ein Bauteil mit einer elektrisch leitenden Oberfläche abgeschieden wird. Hierfür werden im Allgemeinen Elektrolyte verwendet. Diese bestehen aus wässrigen Lösungen ionischer Verbindungen der abzuscheidenden Metalle, sowie weiteren Bestandteilen, wie Laugen, Säuren und Additiven. Die Bauteile werden nach einer geeigneten Vorbehandlung in ein Elektrolytbad eingetaucht, und infolge des Anlegens einer äußeren Spannung scheidet sich ein Metallüberzug auf dem Bauteil ab. Auf diese Weise können beispielsweise Chrom-, Nickel-, Zink-, oder Edelmetallschichten oder aber auch Legierungsschichten auf Bauteile aufgebracht werden.
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Die galvanische Aufbringung der metallischen Schichten kann sowohl funktional als auch ästhetisch motiviert sein. Die funktionale Galvanotechnik stellt auf den Schutz von Bauteilen vor Korrosion und Verschleiß bzw. eine Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit insbesondere der Oberfläche ab. Auch die Bereitstellung einer vergleichsweise harten Oberfläche kann durch Galvanisierungerreicht werden. Soll eine Abschirmung vor elektromagnetischer Strahlung durch einen im Wesentlichen nicht-metallischen Gegenstand erzielt werden, kann dies ebenfalls durch die galvanische Aufbringung einer metallischen Schicht erreicht werden.
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Im Rahmen der dekorativen Galvanotechnik wird die Metallisierung von Oberflächen durchgeführt, um ästhetische Ansprüche zu erfüllen. Bauteile aus Kunststoff können beispielsweise verchromt werden, um einen wertigen optischen Eindruck hervorzurufen. Infolge der Verchromung zeichnen sich die Bauteile durch einen hohen Glanz aus und wirken edel und solide. Dabei werden an die Güte der galvanisch beschichteten Bauteile hohe Anforderungen gestellt. Sie müssen sich durch exzellente Oberflächeneigenschaften auszeichnen, und es muss eine hohe Flexibilität bezüglich der Gestaltungsmöglichkeiten vor allem der Oberfläche der Bauteile gegeben sein.
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Besonders in der Automobilindustrie und im Sanitärbereich besteht ein großer Bedarf nach solchen Gegenständen, die sich insbesondere durch ein auffälliges Design von gängigen Produkten absetzen. Dabei reicht es vielfach nicht mehr aus, Oberflächen beispielsweise durch Verchromen zu veredeln, sondern die Bestrebungen gehen dahin, die Oberflächen der Bauteile durch dekorative Strukturelemente zu gestalten. Dabei wird über die bloße optische Gestaltung hinaus auch darauf abgezielt, optimale haptische Eigenschaften zu erhalten.
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Verfahren zur Erzeugung von dekorativen Oberflächenstrukturen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise wird bei einem bekannten Verfahren auf einen Grundkörper, der aus einem galvanisierfähigen Kunststoff besteht, d. h. der eine elektrisch leitende Oberfläche besitzt, eine Nickel- und eine darüber liegende Kupferschicht galvanisch abgeschieden. Anschließend wird ein Ätzverfahren angewendet, wobei unter Verwendung geeigneter Fotomasken nur gewählte Bereiche geätzt werden. Im Anschluss wird eine weitere Schicht galvanisch auf das Bauteil aufgebracht. Da in den geätzten Bereichen kein Metall abgeschieden wird, bildet sich auf diese Weise eine Oberflächenstruktur aus. Dieses Verfahren ist jedoch mit hohem fertigungstechnischen Aufwand und somit hohen Kosten verbunden und insbesondere für die Fertigung einer Vielzahl von Bauteilen in kurzer Zeit ungeeignet.
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Ein weiteres Verfahren zur Erzeugung dekorativer Oberflächenstrukturen wird in der
DE 10 2005 041 375 offenbart. Bei diesem wird die Oberfläche eines metallischen Bauteils mittels elektromagnetischer Strahlung oder durch Teilchenstrahlung partiell abgetragen und so eine Oberflächenstruktur ausgebildet. Im Anschluss wird eine Metallschicht auf die strukturierte Oberfläche aufgebracht. Die zuvor erhaltene Strukturierung bleibt dabei im Wesentlichen erhalten. Auch dieses Verfahren ist mit vergleichsweise hohem Aufwand verbunden. Dies gilt insbesondere, wenn große Bereiche der Oberfläche abzutragen sind. Außerdem muss das zur Abtragung verwendete Lasersystem zur Verfügung gestellt werden, was mit hohem Aufwand und Kosten verbunden sein kann.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein galvanisch beschichtetes Bauteil mit dekorativen Oberflächenstrukturen anzugeben, welches sich durch hervorragende optische Eigenschaften auszeichnet und welches mit geringem Aufwand hergestellt werden kann. Dabei sollte eine hohe Freiheit bezüglich der Gestaltungsmöglichkeiten der dekorativen Oberflächenstrukturen bestehen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein galvanisch beschichtetes Bauteil der eingangs genannten Art gelöst, welches sich dadurch auszeichnet, dass die Deckschicht ohne materialabtragende Bearbeitung allein durch galvanische Abscheidung hergestellt ist, wobei während der galvanischen Abscheidung der Deckschicht auf das Basisbauteil in dem Bereich der Vertiefung in reduziertem Maße Metall abgeschieden wurde.
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Hergestellt werden kann ein derartiges Bauteil, indem erfindungsgemäß die folgenden Schritte absolviert werden:
- – es wird ein Basisbauteil mit einer elektrisch leitenden Oberfläche zur Verfügung gestellt,
- – wenigstens eine Blende vor die Bereiche der zu beschichtenden Oberfläche des Basisbauteils, an denen Vertiefungen gebildet werden sollen, mit Abstand zu der Oberfläche positioniert wird,
- – das Bauteil mit der davor positioniert Blende galvanisiert wird, wobei eine oder mehrere Metallschichten auf das Bauteil aufgebracht werden,
- – die Blende entfernt wird.
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Mit anderen Worten liegt der Erfindung die Idee zugrunde, Strukturierungen in die Deckschicht einzubringen, indem während der galvanischen Herstellung das Metall örtlich unterschiedlich stark auf dem Basiskörper abgeschieden wird. Dazu wird eine Blende mit Abstand vor der zu beschichtenden Oberfläche des Bauteils positioniert. Bei der anschließenden Galvanisierung wird dann in den Bereichen der Oberfläche, vor denen sich die beabstandete Blende erstreckt, Metall in reduziertem Maß auf der zu beschichtenden Oberfläche abgeschieden mit der Folge, dass die sich einstellende Schichtdicke in diesen Bereichen geringer ist als die in den umliegenden Bereichen. Im Ergebnis können unter Verwendung der Blende auf einfache Weise Vertiefungen in die Deckschicht eingebracht werden und damit galvanisch beschichtete Bauteil mit dekorativen Oberflächenstrukturen hergestellt werden.
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Im Vergleich zu den bekannten Verfahren, bei denen zur Erzeugung von strukturierten Oberflächen Material durch einen Laser oder dergleichen abgetragen wird, ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine materialabtragende Bearbeitung nicht erforderlich. Demgemäß wird bei der Herstellung der Bauteile ein zeit- und kostenintensiver Arbeitsschritt einschließlich der dafür benötigten Apparaturen eingespart. Im Übrigen ist das Verfahren auch materialsparend, da kein Material abgetragen zu werden braucht und damit verloren geht.
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Die Tiefe der Vertiefungen kann in an sich bekannter Weise auf einfachem Wege über die Dauer des Galvanisierungsvorgangs eingestellt werden. Da in den Bereichen der Oberfläche, vor welchen eine Blende positioniert ist, weniger Metall (pro Zeiteinheit) abgeschieden wird, erhöht sich mit der Dauer des Galvanisierungsvorganges die Differenz in der Materialstärke der Bereiche der Oberfläche, die hinter einer Blende liegen gegenüber den freien Bereichen.
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Die vor dem Bauteil zu positionierende Blende besteht aus einem galvanisch stabilen Material wie beispielsweise einem galvanisch stabilen Kunststoff. Darüber hinaus muss das Material auch gegenüber die für die Galvanisierung erforderliche Vorbehandlung des Bauteils beständig sein.
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Bei der erfindungsgemäßen Verwendung von Blenden zur Erzeugung dekorativer Oberflächenstrukturen ist eine große Gestaltungsfreiheit gegeben, da die Blenden nahezu beliebige Formen aufweisen können. Diese können auch sehr komplex sein, wodurch galvanisch beschichtete Bauteile mit auffälligen Designs hergestellt werden können. Je nach Größe der herzustellenden Bauteile können auch mehrere Blenden zum Einsatz kommen.
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Die Verwendung von Blenden gemäß der Erfindung ist ideal, um eine große Anzahl von Bauteilen mit einer identisch strukturierten Deckschicht zu versehen. Da es ist mit vergleichsweise geringerem Aufwand verbunden ist, im Rahmen der Galvanisierung zwischen unterschiedlichen Blenden zu wechseln, können auch geringe Stückzahlen hergestellt werden, selbst Einzelanfertigungen sind möglich.
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In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Basisbauteil ein insbesondere im Druckgussverfahren hergestelltes metallisches Bauteil ist, welches beispielsweise aus einer Zinklegierung bestehen kann. Druckgussbauteile lassen sich auf einfachem Wege und kostengünstig in großen Stückzahlen herstellen.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die elektrisch leitende Oberfläche des Basisbauteils galvanisch mit wenigstens einer metallischen Zwischenschicht versehen und die wenigstens eine Blende vor der elektrisch leitenden Oberfläche der Zwischenschicht positioniert wird. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die auf das Basisbauteil aufgebrachte Zwischenschicht aus Kupfer oder einer Kupferlegierung und/oder aus Zink oder einer Zinklegierung besteht. Darüber liegend können weitere Zwischenschichten vorgesehen sein, die beispielsweise ebenfalls aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehen.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Deckschicht in an sich bekannter Weise durch eine Nickel- und/oder Chromschicht gebildet wird. Die Deckschicht kann dabei in vorteilhafter Weise von einer Nickelschicht und einer darüber liegenden Chromschicht gebildet werden. Schichtsysteme aus Kupfer, Nickel und Chrom, die in dieser Reihenfolge auf Bauteile aus Kunststoff oder Metall abgeschieden werden, haben sich als besonders geeignet erwiesen, um einen Schutz vor Korrosion und Verschließ einerseits und ein ansprechendes Erscheinungsbild andererseits zu gewährleisten.
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Bei allen hier genannten Metallschichten kann es sich um Schichten aus Legierungen der jeweiligen Metalle handeln. Der verwendete Begriff der Verchromung umfasst dabei beispielsweise auch die Aufbringung von Metallschichten aus Chromlegierungen.
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Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt:
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1 ein galvanisch beschichtetes Bauteil gemäß der vorliegenden Erfindung in schematischer Schnittdarstellung,
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2 das Bauteil aus 1 in der Aufsicht, und
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3a bis 3d die einzelnen Schritte bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des galvanisch beschichteten Bauteils gemäß 1.
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Die 1 zeigt ein galvanisch beschichtetes Bauteil gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Bauteil umfasst ein Basisbauteil 1, das im Druckgussverfahren gefertigt ist und aus einer Zinklegierung besteht. Auf das Basisbauteil 1 sind eine Zwischenschicht 2 aus einer Kupferlegierung und eine darüber liegende strukturierte Deckschicht 3 galvanisch aufgebracht. In 2, in welcher das Bauteil aus 1 in der Aufsicht dargestellt ist, ist gut zu erkennen, dass die Strukturierung hier in Form des Buchstabens D als Vertiefung in der strukturierten Deckschicht vorliegt. Die Deckschicht 3 umfasst drei Einzelschichten 3a, 3b, 3c. Die unteren beiden Einzelschichten 3a, 3b bestehen aus einer Kupferlegierung, und die darauf aufgebrachte Abschlussschicht 3c besteht hier aus Chrom. Die Abschlussschicht 3c kann jedoch auch mehrschichtig ausgebildet sein und sich beispielsweise in bekannter Weise aus einer Nickel- und einer darüber liegenden Chromschicht zusammensetzen.
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Das Verfahren zur Herstellung eines galvanisch beschichteten Bauteils mit einer strukturierten Deckschicht mit wenigstens einer Vertiefung wird im Folgenden anhand der 3a bis 3d näher erläutert.
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Zunächst wird ein Basisbauteil 1 mit einer Zwischenschicht 2 zur Verfügung gestellt, welches in 3a gezeigt ist.
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Vor die Bereiche der zu beschichtenden Oberfläche des Basisbauteils 1, an dem Vertiefungen 5 gebildet werden sollen, wird mit Abstand zu der Oberfläche eine Blende 4 in der Form des Buchtstabens D positioniert, wie 3a entnommen werden kann, in welcher die Blende 4 im Schnitt dargestellt ist. Die Blende 4 besteht aus einem galvanisch stabilen Kunststoff, welcher auch gegenüber den für die Galvanisierung erforderlichen Vorbehandlungen des Bauteils beständig ist.
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Das Bauteil mit der davor positionierten Blende 4 wird im Anschluss galvanisiert, um die beiden Kupferschichten 3a, 3b auf das Bauteil abzuscheiden, wie den 3b und 3c entnommen werden kann. In den Bereichen der Oberfläche, vor denen sich die beabstandete Blende 4 erstreckt, wird Metall in reduziertem Maße auf der zu beschichtenden Oberfläche abgeschieden mit der Folge, dass die sich einstellende Schichtdicke in diesen Bereichen geringer ist als die in den umliegenden Bereichen. Im Ergebnis wird unter Verwendung der Blende 4 auf einfache Weise eine Vertiefung 5 in der Form des Buchstabens D in die Deckschicht 3 eingebracht.
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Die Tiefe der Vertiefung 5 kann in an sich bekannter Weise auf einfachem Wege über die Dauer des Galvanisierungsvorgangs eingestellt werden. Da in den Bereichen der Oberfläche, vor welchen die Blende 4 positioniert ist, weniger Metall (pro Zeiteinheit) abgeschieden wird, erhöht sie mit der Dauer des Galvanisierungsvorganges die Differenz in der Materialstärke der Bereiche der Oberfläche, die hinter einer Blende 4 liegen, gegenüber den freien Bereichen.
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Anschließend wird die Blende 4 entfernt, wie in 3d gezeigt ist.
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In an sich bekannter Weise wird abschließend die metallische Abschlussschicht 3c galvanisch auf das Bauteil aufgebracht. Diese weist eine über die Oberfläche des Bauteils im Wesentlichen konstant bleibende Dicke auf, wodurch gewährleistet wird, dass die Oberflächenstruktur im Wesentlichen erhalten bleibt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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