DE69803753T2

DE69803753T2 - Beschichtungsverfahren

Info

Publication number: DE69803753T2
Application number: DE69803753T
Authority: DE
Inventors: Per Obrelius
Original assignee: Applied Composites AB
Current assignee: Saab Applied Composites AB
Priority date: 1997-04-14
Filing date: 1998-04-14
Publication date: 2002-09-26
Anticipated expiration: 2018-04-15
Also published as: EP0975436B1; DE69803753D1; ATE212879T1; SE9701363D0; WO1998046369A1; EP0975436A1; SE511775C2; SE9701363L

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten von wenigstens eines Abschnittes der Oberfläche eines Kunststoff oder Verbundwerkstoffteiles durch thermisches Spritzen mit einem Additivwerkstoff gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Das Beschichten von Metallteilen durch thermisches Spritzen mit einem Additivwerkstoff in der Form, zum Beispiel von einem zweiten metallischen Material oder Keramik, ist schon bekannt. Auf diesem Wege können modifizierte Oberflächencharakteristiken erreicht werden, welche erlauben, daß die Teile in Anwendungsbereichen genutzt werden, die anderenfalls nicht zur Frage stünden. Die Oberfläche der Metallteile, die auf diesem Wege beschichtet werden sollen, werden gewöhnlich vorbehandelt durch Sandstrahlen. Der Additivwerkstoff wird dann auf die Oberfläche des sandgestrahlten Teiles gespritzt. Für den Additivwerkstoff wird, nach dem Spritzen, vorausgesetzt, daß er schrumpft, wenn er durch die Oberfläche gekühlt wird und in den kleinen Unregelmäßigkeiten, die durch das Sandstrahlen erzeugt werden, anhaftet/anklebt.
Das oben beschriebene Verfahren funktioniert jedoch nicht zufriedenstellend, wenn versucht wird, die oben genannten Plastik- oder Verbundwerkstoffteile mit einem Additivwerkstoff mittels thermischen Spritzens zu beschichten. Die thermische Konduktivität des Plastik- oder Verbundwerkstoffes ist im allgemeinen zu gering für den Beschichtungswerkstoff, um mit ausreichender Geschwindigkeit eng aufzuschrumpfen. Kunststoff oder Verbundwerkstoffe neigen weiterhin dazu, etwas beim Erwärmen zu schrumpfen, was ebenfalls nicht förderlich für ein gutes Anhaften ist. Wenn eine Verbundwerkstoffoberfläche durch Sandstrahlen vorbehandelt wird, kann dies auch zur Schädigung der äußersten Schicht von Fasern in dem Verbundwerkstoff führen, was die Oberflächenhärte negativ beeinträchtigt.
EP 514640 betrifft ein Verfahren zum Beschichten eines faserverstärkten Kunststoffkörpers. Um mittels eines thermischen Spritzverfahrens eine anhaftende, haltbare metallische oder keramische Beschichtung auf Körpern, welche aus einer Kunststoffmatrix und Verstärkungsfasern bestehen, anzubringen, wird ein Werkstoff in Form von kleinen Partikeln auf die Oberfläche des faserverstärkten Kunststoffkörpers zugefügt, wobei das Verfahren darauf gerichtet ist, daß die thermische Spritzschicht später aufgebracht wird und wobei der Werkstoff in der Lage ist, chemisch an dem Werkstoff anzubinden, der als thermischer Beschichtungswerkstoff dient. Die Oberfläche des Körpers, der beschichtet werden soll, wird vor dem thermischen Spritzen derart behandelt, daß eine glatte saubere Oberfläche erreicht wird, welche das Anhaftungsvermögen der Schichten verbessert.
In einer Ausführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Beschichtung auf wenigstens einem Abschnitt der Oberfläche eines Kunststoff oder Verbundwerkstoffteiles erzeugt, wie angezeigt durch den Anspruch 1, welches die Vorteile bietet, die nachfolgend beschrieben werden im Vergleich mit Beschichtungen, die durch bekannte Verfahren hergestellt sind.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung und die Produkte, die dadurch erzeugt werden, haben mehrere Vorteile:
Mittels des Verfahrens gemäß der Erfindung können Kunststoff oder Verbundwerkstoffteile hergestellt werden mit Beschichtungen von verschiedenen Additivwerkstoffen, wie zum Beispiel Keramiken, Metalloxiden, Metallen, Metallegierungen oder Kunststoffen, wobei die Anhaftung/das Ankleben derselben an dem Teil sehr gut ist.
Die Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung, um eine Oberfläche eines Verbundwerkstoffteiles zu behandeln, verhindert Schaden an der äußersten Schicht von Fasern und Beeinträchtigung der Oberflächenhärte, die daraus resultiert.
Das Verfahren gemäß der Erfindung erlaubt viele neue Bereiche der Anwendung für Kunststoff oder Verbundwerkstoffteile; zum Beispiel können Verbundwerkstoffteile hierdurch mit Titan beschichtet werden, für welche es eine Anzahl von medizinischen Anwendungen geben kann.
Die Erfindung wird nachfolgend in größerer Einzelheit erklärt mit Hilfe eines Beispieles einer Ausführung eines Verfahrens gemäß der Erfindung und des Produktes, welches dadurch erzeugt wird, und mit Bezug auf die angeschlossenen Zeichnungen, in welchen:
Fig. 1 das Vorbehandeln eines Abschnittes einer Oberfläche eines Teiles, das beschichtet werden soll, zeigt.
Fig. 2 zeigt eine Schicht eines thermisch bindenden/aushärtenden Kunstharzleimes, die aufgebracht wird auf einen Abschnitt der Oberfläche des Teiles, der vorbehandelt wurde gemäß der Fig. 1.
Fig. 3 zeigt den aushärtenden Kunstharzleim, der in Fig. 2 aufgebracht wurde, der geheizt wird auf eine Temperatur, die dem Gelierpunkt des Kunstharzleimes nahekommt.
Fig. 4 zeigt die Oberfläche, die mit der Schicht des aushärtenden Kunstharzleimes versehen ist, die beschichtet wird durch thermisches Spritzen eines Additivwerkstoffes.
Fig. 5 zeigt das Teil, das in einem Ofen platziert wird, nach der Beschichtung gemäß der Fig. 4 und vor dem Heizen auf die Bindungstemperatur der Leimschicht.
Fig. 6 zeigt das fertiggestellte Teil, nachdem das Beschichten mit einem Additivwerkstoff und das Binden der Leimschicht ausgeführt wurden.
Fig. 1 stellt die Vorbehandlung eines Abschnittes der Oberfläche 2 eines Teiles 1, hergestellt aus einem Verbundwerkstoff, dar. Die in Frage stehende Teiloberfläche 2 wird zuerst entfettet, zum Beispiel mit Aceton. Die Oberfläche 2 wird dann leicht angerauht mit einem feinen Sandpapier oder einem Schleifnylon 3, um Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche zu entfernen und um die Oberfläche leicht aufzurauhen. Schließlich wird die Oberfläche wieder entfettet und getrocknet.
Fig. 2 zeigt, wie eine Schicht 4 von thermisch bindendem Leim, hier in der Form eines Klebfilmes auf die Oberfläche 2, die vorbehandelt gemäß Fig. 1 ist, aufgetragen wird. Beim Auftragen des Klebfilmes ist es wichtig, sicherzustellen, daß keiner verunreinigenden Substanz erlaubt ist, in Kontakt mit der vorbehandelten Oberfläche 2 oder dem Leim zu kommen. Anstelle des Auftragens des Leimes in Form eines Filmes, wie gezeigt in Fig. 2, kann dieser aufgetragen werden, zum Beispiel durch Spritzen oder durch Auftragen dieses mit einer Bürste. Mehrere unterschiedliche Typen von Leim sind denkbar, zum Beispiel Epoxidharzleim, Acrylleim, Urethanleim oder Phenolplast basierter Leim.
Fig. 3 zeigt, wie die Schicht des thermisch bindenden Leimes 4 geheizt wird mittels einer Heißluftkanone 5, auf eins Temperatur, die dem Gelierpunkt des Leimes nahekommt. Dies gibt der Leimschicht 4 ein sehr gutes Haftvermögen. Die Leimschicht 4 kann offensichtlich auf andere Art geheizt werden, anders als die in Fig. 3 dargestellte, zum Beispiel in einem Ofen oder etwas ähnlichem.
Fig. 4 zeigt wie die vorbehandelte Oberfläche 2, die mit der Leimschicht 4 versehen ist, mit einer Schicht 6 eines Additivwerkstoffes durch thermisches Spritzen, zum Beispiel durch Flammspritzen, beschichtet wird. Dieser Additivwerkstoff kann zum Beispiel einer der folgenden sein: eine Keramik; Metalloxid; Metall; Metallegierung oder Kunststoff. Die Temperatur des gespritzen Werkstoffes kann durch die Auswahl des Spritzverfahrens eingestellt werden. Denkbare Verfahren des Spritzens zusätzlich zum Flammspritzen umfassen zum Beispiel Elektrobogenspritzen, Plasmaspritzen oder Detonationsspritzen. Die Auftragungstemperatur kann variiert werden von ungefähr fünfzig Grad Celsius bis zu mehreren hundert Grad Celsius durch den Gebrauch verschiedener Spritzverfahren und Additivwerkstoffe. Die Auftragungstemperatur und das Verfahren der Auftragung sind angepaßt an den benutzten Leim, seine Gelier- und Bindungstemperatur, oder vice versa (umgekehrt). Der Leim wird ausgewählt unter Beachtung des Additivwerkstoffes und der Auftragungstemperatur, um die bestmögliche Härte und Oberflächenschichtqualität für die Beschichtung 6 zu erreichen.
Fig. 5 zeigt wie das Teil 1, nachdem die Beschichtung ausgeführt wurde, in einem Ofen 7 oder ähnlichem platziert wird, zum Aufheizen auf die Bindungstemperatur der Leimschicht 4, so daß diese anbindet, was bedeutet, daß eine exzellente Leimbindung zwischen der Oberflächenbeschichtung 6 und dem Verbundwerkstoff erreicht wird. Aufgrund der Tatsache, daß die Leimschicht 4 vor der Beschichtung auf eine Temperatur aufgeheizt wird, welche sich ihrem Gelierpunkt nähert, wie in Fig. 3, wird die Zeit, die benötigt wird für diesen Abschnitt des Verfahrens, minimiert, weil nur ein bestimmtes weiteres Heizen benötigt wird.
Fig. 6 zeigt das fertig gestellte Teil 1, nachdem es mit einer Schicht 6 eines Additivwerkstoffes beschichtet worden ist und die Leimschicht 4 angebunden hat durch das Verfahren gemäß der Erfindung.
Das Verfahren gemäß der Erfindung hat dem Teil 1 eine hochwertige Oberflächenbeschichtung 6 gegeben, welche für bestimmte Anwendungen weiter verbessert werden kann durch Versiegeln derselben mit Phenolharzbasiertem Anstrich, wenn sie auf Raumtemperatur abgekühlt ist. Dies kann zum Beispiel verhindern, daß der Leim Feuchtigkeit absorbiert, was die Leimverbindung negativ beeinträchtigen kann. Zusätzlich kann der Phenolharz-basierte Anstrich der Oberfläche einen bestimmten additiven Schutz geben, zum Beispiel wenn die letztere hohen Temperaturen ausgesetzt werden soll.
Es wird für einen Fachmann offensichtlich sein, daß das Verfahren gemäß der Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführung festgelegt ist, sondern sich selbst zu Modifikationen innerhalb des Fachwerkes der nachfolgenden Ansprüche führen kann. Nachdem eine erste Beschichtungsschicht aufgetragen und gebunden wurde durch das Verfahren gemäß der Erfindung, können zum Beispiel weitere Schichten aus unterschiedlichen Materialien auf diese aufgetragen werden mittels thermischen Spritzens, ohne die Notwendigkeit hier einen Leimfilm aufzutragen.

Claims

1. Verfahren zum Beschichten von wenigstens eines Abschnittes der Oberfläche (2) eines Kunststoff oder Verbundwerkstoffteiles durch thermisches Spritzen mit einer Schicht (6) aus einem Additivwerkstoff, wobei bevor das Beschichten mit dem Additivwerkstoff ausgeführt wird eine Schicht (4) aus einem thermisch bindenden/aushärtenden Leim auf den gesagten Abschnitt der Oberfläche (2) des Teils aufgebracht wird, und dadurch gekennzeichnet, daß das Teil (1) nach dem Beschichten auf die Abbindetemperatur der Leimschicht (4) aufgeheizt wird und dabei verursacht wird, daß diese abbindet.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bevor das Beschichten ausgeführt wird, die thermisch bindende/aushärtende Leimschicht (4) auf eine Temperatur aufgeheizt wird, die ihrem Gelierpunkt nahekommt.