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Die Erfindung betrifft ein galvanisch beschichtetes Bauteil mit insbesondere dekorativen Oberflächenstrukturen.
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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 Galvanisierung erreicht 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 Bereich 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 gelöst durch ein galvanisch beschichtetes Bauteil mit einem Basisbauteil, das eine elektrisch leitende Oberfläche aufweist, wobei an Bereichen der elektrisch leitenden Oberfläche erhabene Strukturelemente vorgesehen sind, welche galvanisch hergestellt sind, und die mit den erhabenen Strukturelementen versehenen Oberflächen des Bauteils mit einer metallischen Deckschicht überzogen ist.
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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,
- – auf die elektrisch leitende Oberfläche des Basisbauteils wird eine Maskierungsschicht aus einem galvanisch stabilen Material aufgebracht, wobei die Maskierungsschicht Oberflächenbereiche freilässt, an denen erhabene Strukturelemente gebildet werden sollen,
- – nach dem Aufbringen der Maskierungsschicht das Bauteil galvanisiert wird, um unter Herstellung von erhabenen Strukturelementen eine Metallschicht auf diejenigen Oberflächenbereiche, welche von der Maskierungsschicht freigelassen werden, aufzubringen,
- – die Maskierungsschicht entfernt wird,
- – nach dem Entfernen der Maskierungsschicht eine metallische Deckschicht auf das Bauteil insbesondere galvanisch aufgebracht wird.
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Der Erfindung liegt demzufolge die Idee zugrunde, dekorative Oberflächenstrukturen zu schaffen, indem erhabene Strukturelemente auf das Bauteil aufgebracht werden. Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, bei denen zur Erzeugung von Strukturen Material von dem Bauteil abgetragen wird, wird also erfindungsgemäß Material auf das Bauteil aufgetragen. Hierfür wird zunächst eine Maskierungsschicht aus galvanisch stabilem Material auf das Bauteil aufgebracht. Dabei werden die Bereiche der Oberfläche des Bauteils, an welchen erhabene Strukturelemente entstehen sollen, gezielt freigelassen. Das maskierte Bauteil wird anschließend galvanisiert, wobei nur in den unmaskierten Bereichen Metall abgeschieden wird. Nach dem Entfernen der Maskierungsschicht liegen erhabene Strukturelemente genau an den Bereichen der Oberfläche vor, die bei der Maskierung ausgespart wurden. Schließlich wird die gesamte Oberfläche des Bauteils mit einer metallischen Deckschicht überzogen. Die Deckschicht weist dabei im Wesentlichen eine über die Oberfläche des Bauteils konstant bleibende Dicke auf, wodurch gewährleistet wird, dass die zuvor hergestellte Oberflächenstruktur im Wesentlichen erhalten bleibt.
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Im Ergebnis wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren im Gegensatz zum Stand der Technik Material eingespart. Bei den bekannten Verfahren wird zunächst eine die gesamte Oberfläche bedeckende Materialschicht aufgebracht und dann in Teilen abgetragen, um eine Strukturierung der Oberfläche zu erhalten. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird hingegen nur das für die erhabenen Strukturelemente benötigte Material aufgetragen.
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Darüber hinaus kann erfindungsgemäß die Höhe der erhabenen Strukturelemente über einen weiten Bereich eingestellt werden. Dies erfolgt in bekannter Weise über die Einstellung der Parameter bei der Galvanisierung, insbesondere die Dauer des Abscheidungsvorganges. Die Höhe der erhabenen Strukturelemente ist dabei nach oben hin durch die Dicke der aufgebrachten Maskierungsschicht begrenzt. Nach unten hin können die im Bereich der Galvanotechnik üblichen minimalen Schichtdicken erzielt werden.
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Für die Maskierung wird ein Material verwendet, welches galvanisch stabil ist. Darüber hinaus muss das Material auch während der für die Galvanisierung erforderlichen Vorbehandlungen des Bauteils beständig sein. Das Material ist vorzugsweise lösungsmittelfrei. Es kann beispielsweise ein galvanisch stabiler Lack verwendet werden, um die Maskierung zu erzeugen.
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Dieser kann zur Herstellung der Maskierungsschicht beispielsweise auf die Oberfläche des Bauteils gedruckt werden. In besonders vorteilhafter Weise kann der galvanisch stabile Lack dabei im Tintenstrahldruckverfahren aufgebracht werden. Der Einsatz des Tintenstrahldruckverfahrens gewährleistet eine hohe Flexibilität bezüglich der Gestaltung der Maskierungsschicht. Es können Maskierungen nahezu beliebiger Form aufgebracht werden, wodurch im Ergebnis galvanisch beschichtete Bauteile mit vielfältigen Designs erhalten werden. Unter Verwendung des Tintenstrahldruckverfahrens können auch sehr filigrane und präzise Verläufe von Masken realisiert werden. Das resultierende Bauteil zeichnet sich dann durch eine dekorative Oberflächenstruktur exzellenter Güte und Optik aus, wodurch die hohen Anforderungen dekorativer Galvanotechnik erfüllt werden. Auch geringe Stückzahlen und Einzelanfertigungen können auf einfachem Wege hergestellt werden, da es im Rahmen des Tintenstrahldruckverfahrens mit geringem Aufwand verbunden ist, die unterschiedlichen Maskierungen auf das Bauteil aufzubringen.
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Im Ergebnis kann die Maskierungsschicht auf vielfältige Weise gestaltet werden, und demzufolge können die mit der Maskierung hergestellten erhabenen Strukturelemente auch vielfältige Strukturen ausbilden. Auf diesem Wege wird ein hohes Maß an gestalterischer Freiheit für galvanisierte Bauteile gewährleistet.
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In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein galvanisch stabiler Lack eingesetzt, der UV-aushärtbar ist. Dann wird das Bauteil nach dem Aufbringen der Maskierungsschicht einer UV-Lichtbehandlung unterworfen, um den Lack auszuhärten. Auf diese Weise kann das Aufbringen der Maskierungsschicht sehr zügig erfolgen, da die für die Aushärtung benötigte Zeit durch die UV-Bestrahlung deutlich verkürzt wird. Es steht darüber hinaus nach der Bestrahlung eine stabile Maskierungsschicht für die anschließende Galvanisierung zur Verfügung.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, 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 großer Stückzahl herstellen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist auf der elektrisch leitenden Oberfläche des Basisbauteils eine insbesondere galvanisch aufgebrachte metallische Zwischenschicht vorgesehen und sind die erhabenen Strukturelemente auf die Zwischenschicht galvanisch aufgebracht. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die 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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Zweckmäßiger Weise bestehen die erhabenen Strukturelemente aus einem Material, welches dem darunterliegenden Material entspricht, wodurch eine gute Verbindung gewährleistet wird. Die erhabenen Strukturelemente können dabei aus Kupfer oder einer kupferhaltigen Legierung bestehen. Diese Materialien haben sich als besonders geeignet erwiesen.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel 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 Verschleiß einerseits und ein ansprechendes Erscheinungsbild andererseits zu gewährleisten.
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Bei allen hier genannten Metallschichten kann es sich auch 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 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 Darstellung,
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2a–2e 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 erfindungsgemäßes galvanisch beschichtetes Bauteil mit dekorativen Oberflächenstrukturen. Das Bauteil umfasst ein Basisbauteil 1, welches eine elektrisch leitende Oberfläche aufweist. Das Basisbauteil 1 ist im Druckgussverfahren gefertigt und besteht aus einer Zinklegierung. Auf der elektrisch leitenden Oberfläche ist eine galvanisch aufgebrachte metallische Zwischenschicht 2 vorgesehen, die zwei Einzelschichten 2a und 2b aus einer Kupferlegierung umfasst. Auf der oberen Einzelschicht 2b sind erhabene Strukturelemente 4 vorgesehen. Diese bestehen wie die darunter liegende Zwischenschicht aus einer Kupferlegierung. Die Oberfläche des Bauteils ist des Weiteren mit einer metallischen Deckschicht 5 überzogen, die von einer Nickelschicht 5a und einer darüber liegenden Chromschicht 5b gebildet wird. Das vorliegende Schichtsystem aus Kupfer, Nickel und Chrom hat sich als besonders geeignet erwiesen, um einen Schutz vor Korrosion und Verschleiß einerseits und ein ansprechendes Erscheinungsbild andererseits zu gewährleisten.
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Die erhabenen Strukturelemente, welche zur Schaffung dekorativer Oberflächenstrukturen auf dem Bauteil vorgesehen sind, werden durch ein Verfahren hergestellt, welches anhand der 2a bis 2e im Folgenden näher erläutert wird. In 2a ist das Basisbauteil 1 mit einer elektrisch leitenden Oberfläche gezeigt, welches im ersten Verfahrensschritt zur Verfügung gestellt wird. Auf das Basisbauteil 1 werden zunächst die beiden übereinander liegenden Zwischenschichten 2a und 2b aus Kupfer galvanisch abgeschieden.
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Auf die Oberfläche des so erhaltenen Bauteils, welches in 2b dargestellt ist, wird eine Maskierungsschicht 3 aus einem galvanisch stabilen Material aufgebracht, welche sich nur partiell über die Oberfläche des Bauteils erstreckt. Die Maskierungsschicht lässt dabei Oberflächenbereiche 3a frei, an denen erhabenen Strukturelemente gebildet werden sollen. Um die Maskierungsschicht 3 zu erzeugen, wird ein galvanisch stabiler Lack verwendet, der auf die Oberfläche des Bauteils im Tintenstrahldruckverfahren aufgebracht wird. Durch Einsatz des Tintenstrahldruckverfahrens wird eine hohe Flexibilität bezüglich der Gestaltung der Maskierungsschicht gewährleistet. So kann auch eine Maskierung komplexer Beschaffenheit aufgebracht werden.
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Das Basisbauteil 1 mit darauf befindlicher Maskierungsschicht 3 ist in 2c dargestellt. Der verwendete galvanisch stabile Lack ist UV-aushärtbar und nach Aufbringung der Maskierungsschicht wird dieser zur Aushärtung einer UV-Lichtbehandlung unterworfen. Die Aushärtung geschieht dabei zügig, und im Anschluss steht eine stabile Maskierungsschicht zur Verfügung.
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Im Rahmen einer anschließenden Galvanisierung wird unter Herstellung von erhabenen Strukturelementen 4 eine Metallschicht auf diejenigen Oberflächenbereiche 3a aufgebracht, welche von der Maskierungsschicht 3 nicht bedeckt werden (siehe 2d). Nach Abschluss des Galvanisierungsvorgangs wird die Maskierungsschicht 3 entfernt (siehe 2a).
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Abschließend wird eine metallische Deckschicht 5 auf das Bauteil galvanisch aufgebracht, die eine Nickelschicht 5a und eine darüber liegende Chromschicht 5b umfasst. Die Deckschicht 5 weist dabei im Wesentlichen eine über die Oberfläche des Bauteils konstant bleibende Dicke auf, wodurch gewährleistet wird, dass die zuvor hergestellte Oberflächenstruktur im Wesentlichen erhalten bleibt. Auf diesem Wege wird das in 1 gezeigte fertige galvanisch beschichtete Bauteil erhalten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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