DE2736958A1

DE2736958A1 - Herstellung von bauteilen mit metallischer beschichtung

Info

Publication number: DE2736958A1
Application number: DE19772736958
Authority: DE
Inventors: Kuno Dipl Ing Knauer; Rudolf Schindler
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1977-08-17
Filing date: 1977-08-17
Publication date: 1979-03-01

Description

Herstellung von Bauteilen mit metallischer Beschichtung.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bauteilen aus elektrisch nicht oder schlecht leitenden Werkstoffen mit dünner, festhaftender metallischer Beschichtung.
Verfahren dieser Art sind beispielsweise zur Herstellung von Leiterplatinen für gedruckte Schaltungen bekannt. In der DT-AS 21 13 244 wird ein solches Verfahren zum direkten Metallisieren freiliegender Flächen auf einem isolierenden Material z.B. aus glasfaserverstärktem Epoxydharz beschrieben. Das isolierende Material wird dabei in einer ersten Stufe mit einem Quellmittel behandelt. Anschließend werden mit Hilfe von Ätzmitteln wie Chromsäure, Mikroporen gebildet, in welchen mit Hilfe eines Netzmittels Ionen verankert werden. Die so behandelte Oberfläche des isolierenden Materials wird dann sensibilisiert bzw. katalysiert und mit einer festhaftenden Metallschicht stromlos beschichtet.
Kunststoffe mit hohem Faseranteil, insbesondere kohlenfaserverstärkte Kunststoffe, weisen jedoch nach einem derartigen Verfahren eine für viele Zwecke nicht ausreichend gleichmäßige und festhaftende Metallschicht auf, was zum Teil dadurch verursacht wird, daß u.a. die Ätzmittel und Badreste aus den chemischen Behandlungsprozessen durch Kapillarwirkung zwischen Fasern und Kunststoff eingelagert werden können. Insbesondere bei innenbeschichteten Hohlkörpern kann außerdem eine nach dem oben erwähnten Verfahren aufgebrachte Metallschicht nur schwer oder gar nicht mehr kontrolliert werden.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Bauteilen mit festhaftender metallischer Beschichtung zu entwickeln, bei welchem der Werkstoff des Bauteils keinen Quellbehandlungen oder chemischen Ätzverfahren u. dgl. unterworfen wird und mit welchem eine gleichmäßige und glatte festhaftende metallische Beschichtung gewährleistet wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß nach dem im Patentanspruch a beschriebenen Verfahren gelöst.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen darin, daß die metallische Beschichtung vor der Fertigung des eigentlichen Bauteils hergestellt wird. Die Herstellung der Metall schicht kann dann unabhängig vom verwendeten Werkstoff durch ein galvanisches Beschichtungsverfahren geschehen, mit welchem bei entsprechend vorbehandelter Form besonders glatte und gleichmäßige Metallschichten hergestellt werden können. Auch die Herstellung von Metallschichten auf besonders komplizierten Formen bzw. Bauteilen bereitet dann keine Schwierigkeit mehr. Erfindungsgemäß wird der Werkstoff dann über einen dünnen, zähelastischen Klebefilm auf die metallisch beschichtete Form aufgebracht. Durch den Klebefilm werden Scherkräfte zwischen dem Werkstoff und der metallischen Beschichtung aufgenommen, und dadurch ein Ablösen der Schicht bei raschen und großen Temperaturänderungen oder beim Einwirken mechanischer Kräfte auf das Bauteil vermieden.
Das Entfernen der Form geschieht anschließend entweder durch Behandlung mit einer die metallische Beschichtung und den Werkstoff des Bauteils nicht angreifenden Säure oder Lauge oder durch Herausschmelzen. Zwischen der metallischen Beschichtung und dem Werkstoff des Bauteils gelangen also während des gesamten Verfahrens keine die metallische Beschichtung oder den Werkstoff angreifende Stoffe.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders zur Herstellung von Hohlbauteilen aus härtbarem Kunststoff, insbesondere aus faserverstärktem Kunststoff, mit einer metallischen Beschichtung auf der Innenwandung, wobei als Form ein verlorener Kern verwendet wird.
Metallisch innenbeschichtete Bauteile werden beispielsweise als Hohlleiter verwendet. Derartige Hohlleiter müssen eine innenliegende hochleitfähige Metallschicht, z.B. aus Silber, besitzen. Die Metallschichten müssen besonders glatt sein, können jedoch wegen des Skineffektes sehr dünn sein. Insbesondere für die Raumfahrttechnik werden Hohlleiter verlangt, die leicht und sehr fest sind und hohe Temperaturbelastungen ohne Beschädigung überstehen. Als tragendes Bauteil für derartige Hohlleiter hat sich kohlefaserverstärkter Kunststoff mit vergleichsweise hohem Kohlefaseranteil als besonders vorteilhaft erwiesen. Die elektrochemische Versilberung von KFK-Laminaten ergibt jedoch selbst auf Außenflächen noch keine technisch brauchbare festhaftende Metallschicht, da die unterschiedlichen Leitfähigkeitseigenschaften von Kohlefaser-und Kunststoffanteil keine gleichmäßige, glatte Beschichtung ermöglicht.
Die an derartige Bauteile gestellten Anforderungen werden in hervorragender Weise durch die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten, innenbeschichteten Hohlbauteilen erfüllt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht weiterhin, die metallische Innenschicht mit Aussparungen oder Strukturen zu versehen, welche entweder durch Abdecken der Form vor dem Galvanisierprozeß oder durch nachträgliche Bearbeitungsprozesse hergestellt werden können.
Im weiteren wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben. Dabei kommt das Prinzip eines verlorenen Kernes zur Anwendung.
Als verlorener Kern 1 wird zur Herstellung eines zylindrischen Hohlleiters ein Aluminiumrohr verwendet. Auf die Außenfläche des Aluminiumrohres wird die gewünschte Metallbeschichtung 2, z.B. aus Silber, galvanisch abgeschieden.
- Prinzipiell können die galvanischen Abscheideverfahren unter Anlegen einer äußeren Spannung oder stromlos ablaufen.-Auf den mit Silber beschichteten Aluminiumkern wird eine dünne Schicht eines zähelastischen Klebefilms 3 aufgebracht und die Oberfläche des Klebefilms mit einem Abreißgewebe abgedeckt. Der so abgedeckte Klebefilm polymerisiert im Autoklav nach den jeweils geforderten Bedingungen. Nach dem Trocknen wird das Abreißgewebe entfernt und die mit dem Kleber beschichtete Oberfläche mit Epoxydharz getränkten Kohlefasern 4 beschichtet. Nach dem Härten der KFK-Struktur wird der Aluminiumkern 1 mit Ätznatron aufgelöst.

Claims

Herstellung von Bauteilen mit metallischer Beschichtung PATENTANSPRÜCHE Verfahren zur Herstellung von Bauteilen aus elektrisch nicht oder schlecht leitenden Werkstoffen mit dünner, festhaftender metallischer Beschichtung, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die metallische Beschichtung auf eine Form aus anderem Metall als die Beschichtung galvanisch aufgebracht wird, daß der Werkstoff über einen dünnen zähelastischen Klebefilm auf die metallisch beschichtete Form aufgebracht wird und daß anschließend die Form entfernt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Form mit einer die metallische Beschichtung und den Werkstoff des Bauteils nicht angreifendenSäure oder Lauge aufgelöst wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Form aus einem Metall mit relativ niedrigem Schmelzpunkt besteht, so daß diese von dem fertigen Bauteil durch Aufschmelzen entfernt werden kann.
4. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, zur Herstellung von Hohlbauteilen aus härtbarem Kunststoff, insbesondere aus faserverstärktem Kunststoff, mit einer metallischen Beschichtung auf der Innenwandung, wobei als Form ein verlorener Kern verwendet wird.