DE3332029A1

DE3332029A1 - Verfahren zur beschichtung eines festen koerpers

Info

Publication number: DE3332029A1
Application number: DE19833332029
Authority: DE
Inventors: Robert Dr.-Ing. 7900 Ulm Ostwald
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1982-09-16
Filing date: 1983-09-06
Publication date: 1984-03-22
Anticipated expiration: 2003-09-07
Also published as: DE3332029C2

Description

Beschreibung
"Verfahren zur Beschichtung eines festen Körpers' Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beachichtung eines festen Körpers nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine Beschichtung fester Körper wird vorgenommen, um deren funktionelle Eigenschaften, z.B. Korrosionsbeständigkeit, und/oder deren dekorative Eigenschaften zu verbessern. Bei derartigen Beschichtungen ist es wesentlich, daß die aufgebrachten Schichten gut auf dem Körper haften. Eine derartige Schichthaftung kann z.B. durch relativ schache Wechselwirkung zwischen Schicht- und Körpermatertal (sogenannte Van der Waals-Kräfte), durch chemische Bindungen oder aush durch mechanische Verankerungen und/oder durch eine Kombination dieser Beiträge bewirkt werden.
s sind einige Verfahren bekannt, mit deren Hilfe sich die Schichthaftung verbessern läßt. So können z.B. haftvermittelnde Zwischenschichten in Form von Klebern oder Aufdampf- und/oder Sputter-Schichten abgeschieden werden.
Eine bessere Schichthaftung durch Oberflächenaufrauhung wird z.B. durch Schleifprozesse oder durch Anquellen und Aufrauhen der Oberfläche durch chemisches Ätzen oder durch Einbettung heraus lösbarer Fremdstoffe in den Haftvermittler erreicht.
Diese bekannten Verfahren sind im allgemeinen auf bes timmte Anwendungsfälle und spezielle Materialkombinationen beschränkt. Haftvermittler bestehen immer aus einem andeP ren Material als der Körper und die gewünschte Beschichtung, so daß zwangsläufig neue, oft unpassende Eigenschaften auftreten oder daß eine Einschränkung der erwünschten Schichteigenschaften erfolgt. So'verringern z.B. Kleberschichten die thermische Belastbarkeit des beschichteten Körpers sehr stark. Anorganische Haftvermittler werden oft durch unwirtschaftliche Beschichtungsverfahren abgeschieden und benötigen darüber hinaus spezielle Reaktionsbedingungen zur Ausbildung chemischer Bindungen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben. bei oder die Einlaerun von retndstöten dem die Abscheidung eines Haftvermittlers/vermieden wird und das eine wirtschaftliche Herstellung'einer thermisch hoch belaatbaren Beschichtung ermöglicht, die insbesondere eine gute Haftfestigkeit aufweist.
Diese Auf gabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Zur Herstellung einer gut haftenden Beschichtung ist deren mechanische Verankerung im u beschichtenden Körper insbesondere dann sehr wichtig, wenn andere Beiträge zur Haftfestigkeit, beispielaweige chemische Bindungen, bei der gewünschten Materialkombination nicht möglich sind oder nicht ausreichen. Es wurde gefunden, daß insbesondere bei glasartigen Oberflächen eine definierte mechanische Vorbehandlung, die nicht notwendigerweise materialäbtragend und/oder aufrauhend sein muß, auf die Oberfläche einwirken muß, so daß mit bestimmten Xtzverfahren erst eine Aufrauhung oder eine zusätzliche Feinaufrauhung ersielt wird, wodurch die Beschichtung sehr haftfest verankerbar ist.
Durch die mechanische Vorbehandlung der Oberfläche entstehen Störungen, z.B. tiefreichende Versetzungen und Risse, so daß das Körpermaterial in diesen Bereichen reaktiver und daher sehr viel schneller ätzbar ist als das ungestörte Material. Die Schichthaftung wird umso besser, Je höher die Flächendichte solcher Oberflächenstörungen ist, also je zahlreicher die Verankerungsmöglichkeiten der Schicht pro Flächeneinheit sind. Andererseits läßt sich die F1ächendichte solcher Störungen nicht beliebig erhöhen, da die durch Ätung erzeugten Spalten und/oder Poren für eine zuverlässige Beschichtung in deren Innerem eine Mindestgröße haben müssen. Die einzelnen Verankerungen der Schicht sind dann von gleicher Größe und Gestalt wie die Poren. Bei guter Verankerung erfolgt die Trennung bei einer Haftfestigkeitsprüfung, z.B. gemäß dem Schältest, durch Abreißen der einielnen Verankerungen, wenn diese hinreichend dünn sind oder die Zugfestigkeit des Schicht- materials gering ist. Bei hinreichend starken (dicken) Verankerungen erfolgen dagegen Ausbrüche des Körpermaterials.
Beispiel 1: Ein scheibenförmiger Körper aus Borosilikatglas wurde mit Hilfe eines Labor-Sandstrahlgeräts so bestrahlt, daß noch keine Abrasion eintrat und die Borosilikatglasoberfläche bei mikroskopischer Betrachtung (500-fache Vergrößerung) unverändert eben war. Nach einer Entfettung wurde die Oberfläche in einer Ammoniumhydrogenfluoridlösung geätzt und mit demineralisiertem Wasser bei Ultraschall-Behandlung gründlich gespült. Eine rasterelektronenmikroskop sche Untersuchung dieser Oberfläche zeigte eine große Anzahl sich überschneidender Ringspalte von ungefähr 20 pm Durchmesser, einer Spaltbreite von ungefähr 1,5 um und einer Spalttiefe bis zu 6 pm. Die so vorbehandelten Oberflächen' wurden zwecks atromlos-chemischer Metallisierung nach dem üblichen Zinnchlorid-Palladiumchloridverfahren mit katalytischen Keimen belegt. Durch stromloschemische Küpferabscheidung aus einem handelsüblichen Bad und Verstärkung auf 15 um wurden Schichten erzeugt, die eine Schälkraft von 0,3 N/mm zur Trennung von der Oberfläche benötigen.
Beispiel 2: Ein scheibenförmiger Körper aus Quarzglas wurde in eine Schmelze aus LiNaC03 getaucht und wie in Beispiel 1 gründlich gespült. Nach einer Ätzung in einer Lösung aus mit Pluorwasserstoff gesKttigter Atmosphäre und gründlicher Spülung zeigte die Oberflache im Rasterelektronen- mikroskop 10-20/µm lange Spalte von ungefähr 1 l/µm Breite und ungefähr 4/um Tiefe, Nach einer Beleimung und Metallisierung wie in Beispiel 1 konnte eine Schälkraft von 0,5 N/mm gemessen werden.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Beschichtung eines festen Körpers, geennzeichnet durch folgende Merkmale: a) durch mindestens eine physikalische Behandlung des Körpers und/oder der Oberfläche wird in dieser eine Störung erzeugt, die durch mindestens- eine nachfolgend angewandte Materialabtragung in eine Oberflächenrauhigkeit umgewandelt wird, b) auf die derart aufgerauhte Oberfläche wird die Beschichtung aufgetragen.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Körper ein elektrisch nichtleitender Silikatwerkstoff verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die physikalische Behandlung eine mechanische und/oder thermische Behandlung enthält, durch die zumindest an der Oberfläche des Körpers kurze Spannungsrisse erzeugt werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet1 daß die Störung der Oberfläche durch mindestens ein selektiv wirkendes Xtzmittel in eine Oberflächenrauhigkeit umgewandelt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper im weSentlichen aus einem Silikatwerkstoff besteht und daß dessen Oberfläche mit einem Metall beschichtet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einer. glasigen und/oder glasartigen Oberfläche grabenförmige Vertiefungen erzeugt werden, deren Breite und Tiefe im Bereich von 0,5 pm bis 20 pm liegen und daß die derart aufgerauhte Oberfläche einen tragenden Anteil besitzt, der im Bereich von 40 % bis 99 % liegt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abtrennung einer mit Kupfer beschichteten glas- und/oder glasartigen Oberfläche eine Schälkraft erforderlich wird, die größer als 0,25 N/mm ist.