DE69710567T2 - Verbesserung des Oberflächenfertigungsverfahrens für ästhetische Bestandteile von Transportmitteln - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft jene Verfahren, die zum Aufbringen einer "metallisierten" Oberfläche auf Bauteile verwendet werden, die aus Kunststoffmaterial hergestellt sind, und zur Anbringung an äußeren dekorativen Oberflächen von Beförderungsmitteln ausgebildet sind, einschließlich nicht nur Kraftfahrzeugen wie Automobilen, sondern auch von Motorrädern, Schiffen und Flugzeugen.
• Es ist seit langem bekannt, Kunststoffmaterialien in weitem Ausmaß zur Herstellung von Bauteilen der voranstehend geschilderten Art zu verwenden, selbst wenn sie in ihrer Form oder ihrer Konstruktion relativ kompliziert sind, wobei diese Bauteile eine Art einer Oberflächenendbearbeitung benötigen, die nicht nur besonders attraktiv sein muß, insbesondere im Zusammenhang mit ihrem Einsatz in Modellen der Oberklasse, sondern auch eine Langzeitstandfestigkeit dadurch sicherstellen müssen, dass sie den kritischsten und schwersten Umgebungsbedingungen Stand halten (hohe Temperaturen, Salzwasser, Korrosion infolge von Salz und/oder Sand, die im Winter auf Straßenoberflächen gestreut werden, um die Auswirkungen der Eisbildung zu begrenzen). So wird beispielsweise bei der Herstellung von Bauteilen, welche "metallisierte" dekorative Teile von Kraftfahrzeugen darstellen, häufig von Polymerverbindungen Gebrauch gemacht, beispielsweise von einer ABS-PC-Verbindung (Acrylonitril-Butadien-Styrol und Polycarbonate). Nach dem Spritzguß wird mit derartigen Bauteilen ein Endbearbeitungsvorgang durchgeführt, der darin besteht, Schichten aus Metallmaterialien aufzubringen, welche zu einer speziellen Kombination aus Farbe und Helligkeit führen (also die sogenannte "Metallisierung"), auf ihren dekorativen Oberflächen. Besonders beliebt ist momentan die sogenannte "Waffenlauf- Oberfläche, welche es mit sich bringt, dass durch galvanische Verfahren auf den Oberflächen derartiger Arten von Teilen zumindest eine Schicht aus Metallmaterial aufgebracht wird, um den Effekt der "Metallisierung" hervorzubringen, wobei es dann erforderlich wird, die Schicht mit Hilfe aufeinanderfolgender Schichten aus klarem Lack zu schützen, um eine Langzeitbeständigkeit gegenüber den voranstehend geschilderten, schwersten Umgebungsbedingungen zu erreichen.
• Beispielsweise umfaßt ein weltbekannter Oberflächenendbearbeitungsvorgang (s. h. Fig. 1) für Kühlergrills von Kraftfahrzeugen die folgende Sequenz von Phasen, die nach der Phase (a) durchgeführt werden, in welcher das Teil durch Spritzguß hergestellt wird:
• (b) chemische Metallisierung des ausgeformten Teils,
• (c,d,e) mehrstufige Galvanisierung mit aufeinanderfolgender Ablagerung von Schichten aus zumindest einem ersten und einem zweiten Metall, die ein unterschiedliches elektrochemisches Potential aufweisen
• (f) Aktivierung des zweiten Metalls, beispielsweise mit einer Natriumhydroxidlösung,
• (g) Aufbringen, durch ein galvanisches Verfahren, einer Schicht aus einer 60%-40%-Nickel-Zinnlegierung, welche dem Grill die gewünschte "Waffenlauf"- Oberfläche geben kann,
• (h) Wärmebehandlung zur Ausschaltung verbleibender Metallspannungen bei der Masse der Polymerverbindung,
• (i,j) Aufbringen zumindest einer Schicht aus einem klaren Schutzlack.
• Ein derartiger Prozess ist einigen Randbedingungen unterworfen, insbesondere wenn er im Zusammenhang mit der industriellen Massenproduktion eingesetzt wird. Zunächst ist es unbedingt erforderlich, dass sämtliche voranstehend geschilderten Phasen innerhalb von Zeiträumen durchgeführt werden, und beendet werden, die so kurz wie möglich sind, um die gleiche Qualität aufrecht zu erhalten. In der Praxis erfordert dies, dass vor dem Beginn eines längeren Zeitraums des Stillstands der Produktion, beispielsweise vor dem Schließen von Fabriken für die Sommerferien, keine Teile (Grills) im Lager bleiben, wenn sie nicht die gesamte Gruppe der voranstehend geschilderten Phasen ihres Oberflächenendbearbeitungsvorgangs durchlaufen haben. Weiterhin ist es nicht möglich, wäre aber andererseits manchmal wünschenswert, dass unterschiedliche Phasen des Vorgangs an verschiedenen Herstellungsorten durchgeführt werden (die für diesen Zweck besonders gut ausgerüstet sein könnten, vom technologischen Gesichtspunkt aus, und/oder mit voller Verträglichkeit mit Umweltschutzvorschriften arbeiten können).
• In überraschender Weise hat die Anmelderin herausgefunden, dass ein Zeitraum, selbst ein längerer Zeitraum, vor der Aktivierung der zweiten korrosionsfesten Metallschicht tatsächlich eine Verbesserung der Qualität der darauffolgenden galvanischen Aufbringung der Metallschicht mit sich bringen kann, welche dem Teil die gewünschte Oberflächenendbearbeitung verleiht (also die Schicht aus 60%-40%-Nickel-Zinnlegierung, in dem betrachteten Fall einer "Waffenlauf"-Oberfläche). Die Bedingung für ein derartiges Ergebnis ist, dass einige zusätzliche Phasen in den Endbearbeitungsvorgang eingeführt werden, wie dies in den beigefügten Patentansprüchen angegeben ist. Auf diese Weise werden die voranstehend geschilderten Randbedingungen, welche den momentan eingesetzten Vorgang so schwer belasten, praktisch ausgeschaltet.
• Ein derartiger überraschender Effekt und die Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung noch deutlicher und besser verständlich, die anhand eines nicht-einschränkenden Beispiels im Zusammenhang mit der Herstellung eines Grills für Einsätze bei Kraftfahrzeugen erfolgt, und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in welchen:
• Fig. 1 ein Flußdiagramm des Oberflächenendbearbeitungsvorgangs einschließlich der voranstehend geschilderten Verbesserungen ist;
• Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht eines Kraftfahrzeuggrills am Ende eines Oberflächenendbearbeitungsvorgangs ist, der als Zwischenphasen die verbessernden Phasen gemäß der vorliegenden Erfindung enthält; und
• Fig. 3 eine schematische Querschnittsansicht desselben Kraftfahrzeuggrills während der Ausführung derselben Verbesserungsphasen gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
• Wie schematisch in Fig. 2 dargestellt ist, sieht der Querschnitt eines Kraftfahrzeuggrills von innen nach außen so aus, dass er durch Schichten aus unterschiedlichen Materialien gebildet wird, die nachstehend in der richtigen Reihenfolge beschrieben werden, in welcher sie durch die verschiedenen Phasen des Vorgangs aufgebracht werden, die in dem in Fig. 1 dargestellten Flußdiagramm aufgeführt sind.
• - Das Bezugszeichen 1 wird dazu verwendet, allgemein die Struktur des Grills für Kraftfahrzeugeinsätze zu bezeichnen, der durch Spritzguß hergestellt wird, ausgehend von einer ABS-PC-Polymermischung, beispielsweise "Babyblend T45" von Bayer, in der Phase (a);
• das Bezugszeichen 2 wird zur Bezeichnung einer Schicht aus Nickel verwendet, die eine Dicke von annähernd 3 um aufweist; eine derartige Schicht wird · chemisch, beispielsweise durch Eintauchen, in der Phase (b) auf die voranstehend geschilderte Struktur aufgebracht, damit deren Oberfläche elektrisch leitend wird, und deswegen nachfolgende Metallschichten galvanisch in den Phasen von (c) bis (g) abgelagert werden können, wie dies nachstehend beschrieben ist;
• - das Bezugszeichen 3 wird zur Bezeichnung einer Schicht aus einem ersten korrosionsverhindernden Metall verwendet, vorzugsweise Kupfer, mit einer Dicke in der Größenordnung von 25 um, die in der Phase (c) erhalten wird;
• - das Bezugszeichen 4 wird zur Bezeichnung einer ersten Schicht aus einem zweiten korrosionsfesten Metall verwendet, welches im Vergleich zum ersten Metall ein unterschiedliches elektrochemisches Potential aufweist, und die in der Phase (d) erhalten wird; vorzugsweise wird hier säulenförmiges, halbglänzendes Nickel verwendet, das in einer Dicke in der Größenordnung von 10 um aufgebracht wird;
• - das Bezugszeichen 5 wird zur Bezeichnung einer zweiten Schicht aus dem zweiten korrosionsfesten Metall verwendet, die in der Phase (e) erhalten wird, wobei das Metall von einem unterschiedlichen Typ ist; genauer gesagt wird hier lamellenförmiges, glänzendes Nickel verwendet, das in einer Dicke in der Größenordnung von 5 um aufgebracht wird, und, wie das säulenförmige Nickel der Schicht 4, in der nachfolgenden Phase (f) aktiviert wird, um eine gute Haftung der endgültigen Metallschicht zu erzielen, wie dies nachstehend erläutert wird;
• - das Bezugszeichen 6 bezeichnet eine Schicht, die in der Phase (g) erhalten wird, und dem Grill sein "metallisiertes" Aussehen verleihen kann, also die sogenannte "Waffenlauf"-Oberfläche, hierbei wird eine Schicht aus 60%-40%-Nickel- Zinnlegierung verwendet, die in einer Dicke von beispielsweise etwa 1 um aufgebracht wird, wobei das Teil in dieser Stufe des Verfahrens wärmebehandelt wird, um restliche Metallspannungen in der Phase (h) auszuschalten;
• - das Bezugszeichen 7 bezeichnet eine Schicht eines Klarlackprimers auf Acrylgrundlage, die eine Dicke von beispielsweise etwa 15 um aufweist, und durch Aufsprühen in der Phase (1) aufgebracht wird,
• - das Bezugszeichen 8 bezeichnet eine endgültige Schicht aus Klarlack auf Polyurethangrundlage, die eine Schicht von beispielsweise etwa 25 um aufweist, und ebenfalls durch Aufsprühen in der Phase (j) aufgebracht wird.
• Die zusätzlichen Phasen gemäß der vorliegenden Erfindung, die in der nachstehend angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden, und in einem Bereich liegen, der in dem Flußdiagramm von Fig. 1 gestrichelt dargestellt ist, sind:
• (k) galvanische Ablagerung einer Schicht aus Chrom, bezeichnet mit 10 in Fig. 3, zu einer Dicke in der Größenordnung von 0,3 um, über der voranstehend erwähnten Schicht 5 aus aktiviertem Metall (tatsächlich über dem lamellenförmigen Nickel); die Querschnittsansicht des Grills in Fig. 3 betrifft exakt diese Phase; die Ablagerung von Chrom hat im wesentlichen den Zweck, den Grill gegen jene Umwelteinflußbeschädigungen zu schützen, welche dessen Qualität (das Aussehen) beeinträchtigen können, in der nachfolgenden Phase, in welcher
• (l) das Teil (also der Grill) über zumindest 24 Stunden ohne irgendeine mechanische Belastung bei Umgebungstemperatur aufbewahrt wird, die allerdings nicht annähernd 30ºC überschreiten sollte, damit die Schichten 3, 4 und 5 aus korrosionsfesten Metallen besser anhaften;
• (m) Entfernen dieser Chromschicht unmittelbar vor Beginn der Aktivierung der Schichten 4 und 5 aus korrosionsfestem Nickel während der bereits erwähnten Phase (f).
• Jeder Fachmann auf diesem Gebiet weiß, dass eine Sichtuntersuchung (beispielsweise unter dem Mikroskop) eines Querschnitts des fertiggestellten Grills nicht zu erkennen gibt, ob der Endbearbeitungsvorgang, der bei ihm durchgeführt wurde, tatsächlich die voranstehend geschilderten, zusätzlichen Phasen enthielt. Tatsächlich hat die Erfindung im wesentlichen den Vorteil, die Gleichförmigkeit der nachfolgenden Ablagerung jener Schicht zu verbessern, welche die "Metallisierung" des teils hervorruft (also der 60%-40%-Nickel-Zinnlegierung), wenn die Ablagerung im industriellen Maßstab erfolgt. Anders ausgedrückt hat die vorliegende Erfindung den Vorteil, Rückläufer und Ausschuß zu verringern, stellt sicher, dass die farbigen, also dekorativen Auswirkungen der "Metallisierung" im Verlaufe der Zeit keine Änderung erfahren, und verbessert schließlich die Standfestigkeitseigenschaften der so endbearbeiteten Teile. Dieser spezielle Vorteil einer verbesserten Standfestigkeit wird durch die Tatsache demonstriert, dass Grills für Kraftfahrzeuge, die von der Anmelderin gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, fehlerfrei den Cass-Test über 72 Stunden, den Florida-Test und den Test in der Feuchtekammer bestehen.
• Obwohl das erfindungsgemäße Verfahren unter Bezugnahme auf einen Endbearbeitungseinsatz mit "Waffenlauf-Metallisierung" beschrieben wurde, wird sofort deutlich, dass weitere Einsatzzwecke von Fachleuten auf diesem Gebiet entwickelt werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Insbesondere kann die "Metallisierungs"-Schicht durch andere Metalle gebildet werden, so beispielsweise Ruthenium. Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung gültig ist und vorhanden ist unabhängig von der Art und Weise, auf welche Weise die herkömmlichen Phasen des Endbearbeitungsvorgangs ausgeführt werden, so dass beispielsweise die endgültigen Lackierphasen (i) und (j) mit einem elektrophoretischen Verfahren statt mit einem elektrostatischen Verfahren durchgeführt werden können.

Claims (3)

1. Verfahren zur Aufbringung einer "metallisierten" Oberflächenendbearbeitung bei Bauteilen, die aus Kunststoffmaterial hergestellt sind, und dazu ausgebildet sind, auf äußeren dekorativen Oberflächen von Beförderungsmitteln angebracht zu werden, beispielsweise Kraftfahrzeugen und Motorrädern, mit folgenden Phasen:

- chemische Metallisierung des Kunststoffmaterials,

- Galvanisierung mit aufeinanderfolgender Ablagerung von Schichten aus zumindest zwei korrosionsfesten Metallen, die ein unterschiedliches elektrochemisches Potential aufweisen, nämlich Kupfer bzw. Nickel,

- Aktivierung der äußeren Schicht des korrosionsfesten Metalls,

- Aufbringen der Metallschicht, die so ausgebildet ist, dass sie beidem Teil die gewünschte ästhetische Endbearbeitung hervorruft,

- Wärmebehandlung zum Entfernen von Spannungen,

- Beschichtung mit zumindest einer Schicht aus Klarlack zum Zwecke des.

Schutzes der voranstehend erwähnten ästhetischen Endbearbeitung,

dadurch gekennzeichnet, dass die folgenden Phasen aufeinanderfolgend zwischen den voranstehend geschilderten Phasen der Ablagerung korrosionsfester Metalle und Aktivierung dieser Metalle durchgeführt werden:

- Galvanisierung unter Ablagerung einer Chromschicht,

- Aufbewahren des Teils bei Umgebungstemperatur, jedenfalls bei nicht mehr als 30ºC, über einen Zeitraum, der nicht kürzer ist als etwa 24 Stunden;

- Entfernen der Chromschicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während jener Phase, in welcher das Teil bei Umgebungstemperatur aufbewahrt wird, das Teil keiner mechanischen Belastung ausgesetzt wird.

3. Bauteil für Kraftfahrzeuge, Motorräder und dergleichen, das dazu ausgebildet ist, auf einer von deren äußeren Oberflächen angebracht zu werden, und aus Kunststoffmaterial hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Oberflächenendbearbeitung aufweist, die mit dem Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2 erhalten wird.