DE2528255B2 - Mit einem ueberzug versehener metallischer gebrauchs- und ziergegenstand - Google Patents
Mit einem ueberzug versehener metallischer gebrauchs- und ziergegenstandInfo
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Description
Sowohl Gegenstände des täglichen Bedarfs, wie Tür- «nd Fenstergriffe, Bestecke usw. als auch Gebrauchsgegenstände,
die zugleich als Ziergegenstände dienen, wie turn Beispiel Gürtelschnallen, Aschenbecher, metallitche
Gliederbänder für Uhren, als auch reine Ziergegenttände, wie zum Beispiel Gläser oder Schalen, sind
besonders nach langes em Gebrauch einem beträchtlichen
Verschleiß unterworfen, der sie entweder unbrauchbar macht oder unansehnlich werden läßt. Dieser
Verschleiß wird einerseits durch mechanischen Abrieb und Zerkratzen beim Gebrauch und bei der Reinigung
und andererseits durch Korrosion bewirkt. Korrosionsangriffe können je nach dem Material und den
Einsatzbedingungen schon beim Liegen an der Luft, durch Luftfeuchtigkeit und Luftverunreinigungen auftreten,
weitere durch Reinigungsmittel, sowie durch Schweiß und andere Stoffe.
Ein üblicher We^, diese Mangel zu vermeiden, ist der,
daß galvanische Überzüge vorgesehen werden, die diesen Gegenständen eine erhöhte Widerstandsfähigkeit
gegen Verschleiß und Korrosion geben sollen. Es hat sich aber oft gezeigt, daß nach jahrelangem
Gebrauch auch galvanische Überzüge nicht ausreichend beständig sind. Diese Schichten zeigen zum Teil geringe
Korrosionsbeständigkeit und oft geringe Kratzfestig
45
50 keit Deshalb zeigen Gebrauchsgegenstände mit derartigen galvanischen Oberzügen nach längerem Gebrauch
Verschleißerscheinungen, die durch matte Stellen und Kratzer gekennzeichnet sind. Diese Nachteile sollen
dyrch die vorliegende Erfindung überwunden werden.
Die Erfindung betrifft einen mit einem Übeizug
versehenen Gebrauchs- und Ziergegenstand, wobei der Oberzug erfindungsgemäß 0,1 bis 50 um dick ist und aus
Hartstoffen besteht die Karbide und/oder Nitride und/oder Boride und/oder Silizide und/oder Oxyde von
Elementen der HI. bis VI. Gruppe einzeln, in Form von Mischungen oder Mischkristallen sind. Stoffe, die sich
dafür gut bewährt haben sind: Karbide, Nitride, Boride und! Karbonitride der Elemente Titan, Zirkonium,
Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Wolfram, Lanthan, Cer und Gadolinium.
Die hohe Härte der für den Überzug benutzten Materialien bewirkt daß diese auch dann schon einen
sehr guten Verschleißschutz ergeben, wenn sie nur als sehr dünne Schichten aufgebracht sind.
Im allgemeinen genügen Schichtdicken von etwa ΙΟμηι. In besonderen Fällen werden dünnere und
dickere Überzüge günstiger sein, zum Beispiel mit einer Dicke von 2 bis 20 μιη. Zwecks Verbesserung der
Haftfestigkeit bzw. Verminderung von thermischen Spannungen, sind eine oder mehrere Zwischenschichten
aus Metallen oder aus Legierungen von Metallen und Hartstoffen oder aus Hartstoffen vorteilhaft. Die
Zusammensetzung und Anordnung der einzelnen Schichten des Überzuges wird sich dabei nach dem
Grundmaterial, dem Verwendungszweck und auch nach der Art der Herstellung der Schichten richten.
Als Grundmaterial kommen sowohl metallische als auch nichtmetallische Stoffe in Frage, wie zum Beispiel
nieder- und hochlegierte Stähle, Gußwerkstoffe. Buntmetalle, Leichtmetalle, Hartmetalle sowohl auf Wolframkarbid-
als auch auf Titankarbidbasis, Glas und Keramik.
In manchen Fällen ist es zweckmäßig, den Hartstoffschichten
noch einen rein metallischen Zusatz zu geben, der bis 30 Gew.-% betragen kann. Als metallische
Zusätze sind vor allem die Metalle Kupfer, Nickel, Eisen. Kobalt, Chrom, Molybdän und Wolfram geeignet.
Manchmal kann es vorteilhaft sein, den Überzug aus mehreren, verschieden zusammengesetzten Schichten
aufzubauen.
Verwendet man für diese Überzüge farbige Hartstoffe,
so kann durch die Überzüge eine entsprechende dekorative Wirkung erzielt werden. Um diese noch zu
erhöhen, können sie auch Oberflächenzonen aufweisen, die aus Hartstoffen mit verschiede nen Farb<:n bestehen.
Die folgende Tabelle enthält einige Hartstol'fe, die für
diese Zwecke interessante Farben aufweisen:
55 Hartstoff Farbe
60
65 Titannitrid
Titankarbonitrid
Titankarbonitrid
Zirkoniumnitrid
Hafniumnitrid
Vanadiumnitrid
Tantalkarbid Niobkarbid
Zirkoniumkarbonitrid
Niobkarbonitrid
Niobkarbonitrid
goldgelb
rotgo'd bis rotviolett
je nach Zusammensetzung
hellgelb
gelbbraun
hellgelb
goldbraun
hellbraun bis violett
je nach Zusammensetzung
bronze bis rotviolett
je nach Zusammensetzung
hellviolett
Vanadiumkaröonitrid
UBo
UBo
CeB*
GdB6
LaN und CeN
GdB6
LaN und CeN
hellgelb
violett
azurgrün
blauviolett
blau
schwarz
Für das Aufbringen der Hartstoffschichten können an sich bekannte Verfahren, wie Abscheidung aus der
Gasphase, Sputtertechnik, Plasmaspritzen usw., verwendet
werden.
In Fällen, in welchen bei der Beschichtung keine ausreichend glatten Schichten entstehen, können diese
durch Polieren auf Hochglanz gebracht werden. Dies erfolgt mit Aluminiumoxyd-Aufschlämmungen oder
durch anodisehes Abtragen oder durch Elektropolieren.
BeispieJ !
Ein Eßbesteck aus einem Stahl X8Crl7 soll mit 4 μπι
Titannitrid beschichtet werden. Die Abscheidung erfolgt aus der Gasphase bei 8000C mit einem Gasgemisch aus
TiCU, H2 und N2. Beschichtungsdauer 70 Minuten. Das
Besteck weist einen goldgelben und hochglänzenden Überzug auf. Die Härte des Überzuges beträgt
2400 HV. Der Überzug selbst ist beständig gegen Feuchtigkeit Schweiß, verdünnte anorganische und
organische Säuren und Basen, Reinigungs- und Waschmirtel.
Dadurch bleiben die goldgelbe Farbe und der ursprüngliche Hochglanz über lange Zeit erhalten.
Gürtelschnallen und Taschenschlösser aus Titankarbid-Hartmetall werden mit HfN beschichtet. Die
Beschichtung erfolgt aus der Gasphase mit einem Gemisch aus HfCl4. H2 und N2 bei Π50°C. Nach 60
Minuten wird ein 3μηι starker gelblicher brauner
Überzug aus HfN erhalten. Dieser Überzug kann mit ca. 1 μπι feinem Al2Ch auf Hochglanz poliert werden. Der
Überzug hat eine Härte von ca. 2000 HV und ist sehr gut beständig gegen Schweiß, Luftfeuchtigkeit und Reinigungsmittel.
Ein Aschenbecher aus chromlegiertero Stahl wird auf
Hochglanz poliert und mit einem Gasgemisch, bestehend aus Titantetrachlorid, Wasserstoff, Stickstoff und
Äthylen, 45 Minuten bei 8000C behandelt Dabei
entsteht ein Überzug, der aus 10% Titankarbid und 90%
Titannitrid besteht Diese Oberfläche zeigt einen sehr schönen rotvioletten Hochglanz und wird durch kurzes
anodisches Abbeizen auf spiegelnden Hochglanz gebracht
_ Auf ein Messing-Namensschild wird ein 1 um dicker
Überzug aus LaB6 durch Sputtern aufgebracht Anschließend
werden Buchstabenschablonen aufgelegt und mit ZrN wird jetzt eine 2 um dicke gelbe Schicht
aufgetragen. Nach dem Abnehmen der Schablone erscheint eine gelbe Schrift auf violetten Grund. Durch
kurzes Polieren mit AI2O3 wird ein hochglänzendes Namensschild erhalten. Aufgrund der hohen Härte der
Schichten ist dieser Glanz über lange Zeit beständig.
Manschettenknöpfe aus Wolframkarbid-Co-Hartmetall
sollen mit einem Überzug aus 15% Titankarbid und 85% Titannitrid versehen werden. Die Beschichtung
erfolgt mit einem Gasgemisch aus TiCU, H2, N2 und CH4
bei 9000C. Nach 59 Minuten hat sich ein 6 μπι dicker
rotvioletter Titankarbonitrid-Überzug gebildet
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern es können
damit metallische und nichtmetallische Gebrauchs- und Ziergegenstände beliebiger Art abriebfest, kratzfest
korrosionsfest und ein· bzw. mehrfarbig gestaltet werden.
Beispiele dafür sind: Eßbestecke, Tür- und Fenstergriffe,
Armaturen, Namensschilder, Gürtelschnallen, Taschenschlösser, Uhrenarmbänder, Manschettenknöpfe,
Krawattennadeln, Feuerzeuge, Schlösser, Aschenbecker, Trinkgefäße, Gläser und Schalen.
Claims (7)
1. Mit einem Überzug versehener metallischer Gebrauchs- und Ziergegenstand dadurch g#- s
kennzeichnet, daß der Oberzug 0,1 bis 50um
<5ick ist tftld aus Hartstoffen besteht, die Karbide
und/oder Nitride und/oder Boride und/oder Silizide
uqd/oder Oxyde von Elementen der Ul. bis VL
Gruppe in Form von Mischungen oder MjschkriiU.1
Jensind.
2. Metallischer Gebrauchs- und Ziergegenstand nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet daß der
Oberzug Karbide und/oder Nitride und/oder Karbonitride
und/oder Boride der Elemente Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal,
Wolfram, Lanthan, Cer und Gadolinium enthält
3. Metallischer Gebrauchs- und Ziergegenstand nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet
daß der Überzug neben Hartstoffen noch bis zu 30% metallische Zusätze enthält.
4. Metallischer Gebrauchs- und Ziergegenstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß die
metallischen Zusätze Kupfer, Nickel, Eisen, Kobalt, Chrom, Molybdän und Wolfram einzeln oder zu
mehreren sind.
5. Metallischer Gebrauchs- und Ziergegenstand nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet
daß zwischen Grundmaterial und Deckschicht eine oder mehrere Zwischenschichten aus metallisehen
und/oder nichtmetallischen Stoffen vorhanden sind.
6. Metallischer Gebrauchs- und Ziergegenstand nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Überzug 2 bis 20 μιη dick ist.
7. Metallischer Gebrauchs- und Ziergegenstand nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet
daß der Überzug verschiedenfarbige Oberflächenzonen aufweist.
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