DE2528255B2 - Mit einem ueberzug versehener metallischer gebrauchs- und ziergegenstand - Google Patents

Mit einem ueberzug versehener metallischer gebrauchs- und ziergegenstand

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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
Zirkoniumnitrid
Hafniumnitrid
Vanadiumnitrid
Tantalkarbid Niobkarbid
Zirkoniumkarbonitrid
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
CeB*
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.
Beispiel 2
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.
Beispiel 3
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
Beispiel 4
_ 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.
Beispiel 5
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)

Patentansprüche:
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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