DE2323824A1

DE2323824A1 - Ueberzugssystem zur dekorativen oberflaechenveredelung

Info

Publication number: DE2323824A1
Application number: DE19732323824
Authority: DE
Inventors: Karl Erich Dr-Ing Volk
Original assignee: VOLK KARL ERICH DR ING
Current assignee: VOLK KARL ERICH DR ING
Priority date: 1973-05-11
Filing date: 1973-05-11
Publication date: 1974-11-28
Also published as: DE2323824C3; DE2323824B2

Description

tgÜberzugssystem zur dekorativen Oberflächenveredelung" Die Erzeugung besonders dekorativer Effekte auf der Oberfläche von Metallen ist ein altes Problem. So ist es z.B. bekannt, verschiedene Oberflächen-Texturen durch Ätzen, Sandstrahlen und Dessinierwalzen zu erzeugen. Auch das Färben von Metallen mittels eines Interferenzfilms oder durch normales Anstreichen ist seit langem in Gebrauch. Allerdings geben diese Verfahren für viele Verwendungszwecke keine genügend dauerhaften und abriebbeständigen Überzüge.
Durch anodische Behandlung von Aluminium kann auch eine verhältnismäßig dicke und poröse Oberflächen-Oxydationsschicht erzeugt werden, die sich gut mit Farbe tränken läßt und außerdem eine befriedigende Abriebfestigkeit aufweist.
Dieses Verfahren ist jedoch im wesentlichen auf Aluminium und dessen Legierungen beschränkt.
Der Erfindung liegt dagegen die Aufgabe zugrunde, ein universell anwendbares Überzugssystem zu schaffen, das nicht durch Veränderungen der zu schützenden Oberfläche, sondern durch Auftragen einer Metallkomponente und einer Farbkomponente auf eine beliebige Oberfläche erzeugt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein aus einer Metallkomponente und einer Farbkomponente bestehendes Überzugssystem gelöst, das aus einem porösen Metallüberzug und einer in dessen Poren befindlichen Farbkomponente oder einer rasterförmig angeordneten Farbkomponente und einer deren Zwischenräume ausfüllenden Metallüberzugsschicht besteht, wobei beide Komponenten die gleiche Dicke aufweisen.
Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Überzugssystems, bei dem durch galvanisches oder stromloses Abscheiden der Metallkomponente ein porös er Metallüberzug entsteht und danach die Poren des porösen Metallüberzugs mit der Farbkomponente gefüllt werden.
Erfindungsgemäß kann ein dekorativer Farb-Metall-Überzug auf beliebigen Metallen und anderen Werkstoffen erzeugt werden, die sich metallisieren lassen, wie beispielsweise Glas, Holz, Kunststoff und dergleichen. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Überzugssystems wird den zu behandelnden Oberflächen eine gute Korrosionsbeständigkeit gegenüber der Atmosphäre und eine ausreichende Abriebfestigkeit sowie eine dekorative Wirkung verliehen, die beispielsweise bei Haushaltsgeräten und Architekturteilen von großer Bedeutung ist. Das erfindungsgemäße Überzugssystem bewirkt eine einzigartige Kombination von Farbe und Metallglanz und zeigt aufgrund der beliebigen Auswahl von Metallen und Farbkomponenten vielfältige Variationsmöglichkeiten.
Das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen des Überzugssystems besteht in der Erzeugung eines porösen Metallniederschlags mit anschließendem Ausfüllen der Poren des Metallüberzugs mit einer Farbkomponente oder dem Aufbringen der Metallkomponente in Form eines Farbrasters und der anschließenden Metallisierung der Zwischenräume.
Im ersten Fall wird die poröse Schicht der Metallkomponente durch galvanisches oder stromloses Abscheiden des Metalls erzeugt, wobei jedoch die galvanische Abscheidung bevorzugt wird.
Die Poren können beim Metallabscheiden mit Hilfe der Fotoresist-Technik erzeugt werden. Die Poren mit möglichst vertikalen Seitenwänden weisen in der Regel einen Durchmesser von 10 bis 1000 pm auf; die Dicke des Metallniederschlags schwankt im allgemeinen zwischen 1 und 60 pm. Der Porenanteil der Oberfläche liegt zwischen 10 und 90%, vorzugsweise jedoch zwischen 30 und 80%.
Nach dem Erzeugen der Poren können diese ganz oder teilweise mit den verschiedensten Stoffen gefüllt werden, um ein attrak -tives Aussehen zu erreichen oder um bestimmte nützliche Gebrauchseigenschaften, wie beispielsweise bessere Laufeigenschaften, zu erzeugen.
Die Poren können ganz oder teilweise mit plastischen Stoffen, Pulvern, Aufschlämmungen oder Lösungen einschließlich Farben und Email gefüllt werden. Lösungen mit niedriger Oberflächenspannung lassen sich besonders leicht in die Poren einbringen.
Auch eine Behandlung im Vakuum oder die Verwendung von Netzmitteln erleichtern das Füllen der Poren. Nach dem Einbringen kann das überschüssige Füllmaterial mit Hilfe von Walzen oder flexiblen Schabern entfernt werden.
Es ist zu berücksichtigen, daß sich Pigmente, die eine leicht flüchtige Komponente, wie beispielsweise Farben enthalten, beim Verdampfen dieser Komponente zusammenziehen und damit eine unvollständige Füllung der Poren ergeben. Wenn es auf eine vollständige Füllung ankommt, kann das Füllen mehrfach durchgeführt oder ein Füllmaterial verwendet werden, das keine flüchtige Komponente enthält, wie beispielsweise polymerisierte oder polymerisierbare Substanzen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Metall-Farb-Überzugssystem nach dem Siebdruckverfahren in folgender Weise erzeugt werden: Auf die Oberfläche wird zunächst ein Niederschlag von vorzugsweise 1 bis 10 lum Nickel oder irgendeines anderen Metalls aufgebracht. Die Metallauswahl erfolgt entsprechend der gewünschten Korrosionsbeständigkeit. Mit Hilfe der Siebdrucktechnik wird dann das gewünschte Farbmuster aufgeprägt mit Farben, die in einem Elektrolyten beständig sind. Nach einem kurzen Trocknungsprozess wird die Oberfläche mit einem geeigneten Metall, beispielsweise Nickel, elektrolytisch beschichtet. Die Dicke des Niederschlages entspricht derjenigen der Farbauflage, so daß das Metall-Farb-System danach ein gleichmäßiges und durchgehendes Plateau bildet, wobei der Farbanteil etwa 10 bis 90% der Oberfläche ausmacht und die Dicke etwa 2 bis 60,um beträgt. Falls eine weitere Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit erforderlich ist, kann die Oberfläche abschließend noch einen Chromflash erhalten.
Ein weiteres vorteilhaftes Verfahren zum Herstellen des erfindungsgemäßen Metall-Farb-Überzugssystems wird nachstehend beschrieben.
Die zu behandelnde Oberfläche (Stahl, nichtrostender Stahl, Metall, Kunststoff etc.) wird in einem Elektrolyten behandelt, der Nickel oder irgendein anderes geeignetes Metall enthält und in dem fein verteilte, badunlösliche Pigmente oder farbige Plastikteilchen suspendiert sind. Das Pigment bzw. die Plastikteilchen werden während des elektrolytischen Abscheidens des Metalls in den Metall-Niederschlag eingebaut. Anschließend kann zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit ein Chromflash angewandt werden.
Eine weitere Möglichkeit zum Herstellen von Metall-Niederschlägen mit einem geeigneten Porennetz beruht auf einer Modifikation des oben beschriebenen Verfahrens. Die zu behandelnde Oberfläche wird dabei einem Elektrolyten ausgesetzt, der Nickel oder irgendein anderes Metall enthält und in dem gewisse fein verteilte badunlösliche Partikel mit einer Größe von 1 bis 10 um suspendiert sind. Diese Partikel gehören einer Stoffgruppe an, die in dem betreffenden Elektrolyten unlöslich ist, sich jedoch leicht in organischen Lösungsmitteln auflösen. Nachdem die Partikel während der elektrolytischen Behandlung in den Metallüberzug eingebaut worden sind, werden sie anschließend durch ein organisches Lösungsmittel herausgelöst, so daß danach der Metallüberzug ein Netz feiner Poren aufweist.
Um das erfindungsgemäße Metall-Farb-System zu erzeugen, werden die Poren danach ganz oder teilweise mit gefärbten Kunststoffen, Farben oder Email gefüllt.
Gemäß einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die poröse, mit einer Farbkomponente zu füllende Metall-Überzugsschicht nach einem an sich bekannten Verfahren erzeugt, bei dem Metallüberzüge, beispielsweise Nickelüberzüge, aus einem Elektrolyten abgeschieden werden, der kolloidalen Graphit enthält (vgl. Safranek und Faust, Trans.
Inst.Met.Finishing, 1954, 31, Seite 517 bis 526).
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines speziellen Ausführungsbeispiels des näheren erläutert.
Ein vorvernickeltes Blech mit einer Nickelauflage von etwa 2 pm wurde mit Hilfe des Siebdruckverfahrens mit verschiedenen Rastern bedruckt, und zwar mit 1, 2, 3 und 4 Linien pro mm.
Um die Haftung des Siebdrucks auf dem Blech zu erhöhen, wurde dieses vor dem Bedrucken etwa 1 bis 2 Minuten mit Schwefelsäure behandelt. Der Farbauftrag betrug im vorliegenden Fall etwa 5 bis 7 Um; er kann bei Verwendung von Nylonsieben auf 2 bis 5 um reduziert werden. Bei dem Farbauftrag handelte es sich um Einbrennlacke verschiedener Zusammensetzung und Farbe. Gemeinsam ist ihnen, daß sie in alkalischen Entfettungsbädern angegriffen werden. Zum Entfetten vor dem weiteren Vernickeln muß daher mit einem sauren Beizentfetter gearbeitet werden.
Die weitere Vernicklung in einem konventionellen Glanzvernicklungsbad dient dem Zweck, die Farbauflage einzubetten und so vor mechanischen Beschädigungen zu schützen.
Diese zweite Nickelschicht hatte eine der Farbmenge entsprechende Dicke.
Zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit erhielten die Proben nach dem Vernickeln im konventionellen Chrom-Bad einen sehr dünnen Chrom-Überzug.

Claims

Patentansprüche:

Überzugssystem mit einer Metallkomponente und einer Farbkomponente, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen porösen Metallüberzug und eine in dessen Poren angeordnete Farbkomponente oder eine rasterförmige Farbkomponente und eine deren Zwischenräume ausfüllende Metallüberzugsschicht, wobei beide Komponenten die gleiche Dicke aufweisen.
2. Überzugssystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Farbkomponente 10 bis 90%, vorzugsweise 30 bis 80% der Oberfläche ausmacht.
Überzugssys-tem nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die einzelnen Teilchen der rasterförmigen Farbkomponente eine Oberfläche von 2 2 1 im bis 1 mm2 besitzen.
4. llberzugssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schichtdicke 1 bis 60 pm beträgt.
5. Überzugssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die einzelnen Teilchen der Farbkomponente überwiegend in gleichen Abständen von etwa 50 bis 500 pm verteilt sind.
6. Überzugssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Metallkomponente aus Nickel, Kupfer, Kobalt und/ oder Zink besteht.
7. Überzugssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Farbkomponente aus einem Farbpigment, einem gefärbten Kunststoff oder einem Email besteht.
8. Überzugssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Metallkomponente aus einem Edelmetall besteht.
9. Überzugssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine zusätzliche Überzugsschicht asseinem korrosionsbeständigen Metall.
10. Verfahren zum Herstellen eines Überzugssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß durch galvanische oder stromlose Abscheidung der Metallkomponente ein porös er Metallüberzug gebildet wird und danach die Poren des Metallüberzugs mit der Farbkomponente gefüllt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der poröse Metallüberzug durch elektrolytisches Abscheiden mit Hilfe von kolloidalem Graphit als Poren erzeugendem Mittel mit einer Porosität von 40 bis 60% und einem Porendurchmesser von 50 bis 100 Mm gebildet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der poröse Metallüberzug durch elektrolytisches Abscheiden von Nickel, Kupfer, Kobalt, Zink oder eines Edelmetalls gebildet wird.
13. Verfahren zum Herstellen eines Überzugssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß ein porös er Metallüberzug mit Hilfe einer Fotoresist-Schiht erzeugt wird und die Poren des Metallüberzugs danach mit einer Farbkomponente gefüllt werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der poröse Metallüberzug durch elektrolytisches oder stromloses Abscheiden eines Metalls gebildet wird.
15. Verfahren zum Herstellen eines Überzugssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß eine poröse Metallüberzugsschicht durch elektrolytisches Abscheiden eines Metalls zusammen mit in organischen Lösungsmitteln löslichen, jedoch in dem Elektrolyten unlöslichen Kunststoffteilchen einer Dichte von 1,2 bis 1,6 und anschließendes Auflösen der Kunststoffteilchen in einem organischen Lösungsmittel gebildet wird und die Poren der Metallüberzugsschicht danach mit einer Farbkomponente gefüllt werden.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Poren der porösen Metallüberzugsschicht mit gefärbtem Kunststoff, Email oder einer Farbpigmentaufschlämmung gefüllt werden.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß als lösungsmittellösliche Teilchen Celluloseacetat, Cellulosenitrat oder Polymethalacrylat verwendet werden.
18. Verfahren zum Herstellen eines Überzugssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Metallkomponente und die Farbkomponente direkt elektrolytisch aus einem sauren Metallbad, vorzugsweise Nickelbad, abgeschieden werden, das unlösliche feinverteilte Pigmente oder gefärbte Kunststoffteilchen in Suspension enthält.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Korrosionsschutzschicht, vorzugsweise aus Nickel oder Chrom, aufgetragen wird.
20. Verfahren zum Herstellen eines Überzugssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n -z e i c-h n e t , daß auf einer Öberfläche ein Muster aus einer elektrolytbeständigen Farbkomponente aufgedruckt und dann die Metallkomponente elektrolytisch oder stromlos auf der Oberfläche abgeschieden wird.
21. Verwendung eines Überzugssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Herstellung einer dekorativen Schutzschicht auf Gegenständen aus Stahl, Metallen, Metall-Legierungen, Kunststoff oder Glas.