EP1302567A1 - Beschichtungsverfahren für Leichtmetalllegierungen - Google Patents
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- C25D13/20—Pretreatment
Definitions
- the present invention relates to a coating method for Light alloy surfaces. Alloys with Al, Mg or two metals as essential components for the surface properties meant.
- the electrophoretic coating has the advantage of being very dense and to create stable layers that offer good corrosion protection.
- the electrophoretic lacquer layers have a good leveling effect Effect and thus also with comparatively rough original surfaces the light metal alloy a smoothed base for the subsequent galvanic Layer available. This benefits the optical quality.
- the galvanic coating has the advantage of an outstanding one Flexibility with regard to layer structure, material selection and layer thickness, see above that to the most diverse requirements in technical terms, like Roughness, abrasion resistance, hardness, conductivity, and also aesthetic requirements can be received.
- the method according to the invention is also in terms of size and geometry of the parts to be treated very flexible.
- the layer properties improve when the electrophoretic Lacquer layer is chemically metallized, for example with a chemical Ni layer or a chemical Cu layer is provided. At the same time Use of surface activation and chemical metallization the metallization takes place after activation.
- the chemical metallization can have a metal nucleation, in particular Pd activation, preceded by treatment in PdCl solution. Also this step follows the optional activation of the painted surface on. Between Pd activation and chemical metallization a reduction step for producing metallic Pd can be provided.
- the electrophoretic coating characteristic of the invention can be a be cathodic or anodic dip coating, the cathodic Dip painting with high demands on corrosion resistance especially is preferred. Otherwise, the step of electrophoretic painting considered in itself conventional and with the usual materials and processes carried out.
- the electrophoretic Paint layer it is preferred to switch between the electrophoretic Paint layer and the light metal alloy surface an adhesion-promoting To provide a layer, the electrophoretic painting a corresponding Send coating step ahead.
- bonding layers come especially chromate layers, treatments with Zr fluoride solutions or ZrTi fluoride solutions or other conversion layers.
- oxide layers are particularly preferred, the oxide layers also contain phosphates or consist of phosphates can.
- electrophoretic painting is provided to be provided on an anodic layer on the light metal alloy surface, the oxides and / or phosphates of the alloy components, in particular of Al and / or Mg.
- the electrophoretic painting used voltage is chosen higher than the voltage used in the anodic bonding layer.
- tension can be 10% or more above the tension at the anodic adhesive coating.
- the invention finds preferred application in light metal alloy castings, which the electrophoretic painting can level off if necessary and smoothing generated, so that in the subsequent galvanic coating a high degree of gloss can be achieved. If this smooth surface For example, if it is chrome-plated, there is a very high-quality optical effect.
- Preferred areas of application are housing parts of mobile telephones and others portable electronic devices such as laptops, PDAs and the like, or from cameras, binoculars or other optical devices.
- Light metal alloys are increasingly used in the automotive sector. Often there is a classic chrome plating or other high quality A look similar to metal surfaces is desirable. Examples are door handles and other fittings and rims.
- the invention is particularly advantageous in the case of light metal alloys with a higher one Mg content, because they have particularly severe corrosion problems. On the other hand, these alloys are because of their particularly low specific Weight technically very interesting. A preferred use case thus form light metal alloys with a Mg content of 50% by weight and about that.
- a housing part of a mobile phone can be made from a Mg alloy serve, which is the frame between two plastic shells forms and responsible for the mechanical stability of the mobile phone housing is. This is a cast part that is initially a rough one Surface with unfavorable optical properties shows.
- This housing part is first provided with an anodic oxidation / phosphating layer of 3-5 ⁇ m thickness offered by the Magnesium Technology Licensing Ltd. under the trade name "Anomag”. (Auckland, New Zealand) and their contractual partners. However, conventional Zr fluoride treatment or chromating can also be carried out (for example from 0.5-2 ⁇ m).
- the telephone housing part is then provided with a conventional cathodic dip coating with a layer thickness of approximately 10 ⁇ m in a reactor, which is activated in an SO 3 atmosphere. The surface of the casting is then leveled.
- the paint used is Freiotherm KTL special.
- the phone case part of the cell phone has been caused by use the Mg alloy is extremely light and good mechanical resilience. When tested, such parts have corrosion resistance shown with values over 500 hours salt spray test.
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Abstract
Die Erfindung richtet sich auf ein neues Beschichtungsverfahren für Leichtmetalllegierungen, bei dem eine elektrophoretische Lackierung und eine galvanische Beschichtung kombiniert werden. Damit lassen sich korrosionsfeste Oberflächen mit sehr guten optischen Eigenschaften erzielen, wobei eine vorteilhafte Flexibilität im Hinblick auf die Materialauswahl und die Schichtdicken erhalten bleibt.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Beschichtungsverfahren für
Leichtmetalllegierungsoberflächen. Hiermit sind Legierungen mit Al, Mg oder
beiden Metallen als für die Oberflächeneigenschaften wesentlichen Bestandteilen
gemeint.
Die Oberflächenbehandlung solcher Leichtmetalllegierungen stellt ein besonderes
Problem dar, weil diese Legierungen infolge ihres Gehalts an Al oder Mg
relativ reaktionsfreudig und insbesondere oxidationsempfindlich sind. Andererseits
werden Leichtmetalllegierungen in sehr vielen Gebieten der Technik zunehmend
verwendet. Dies betrifft nicht nur klassische Anwendungen wie beispielsweise
den Flugzeugbau, sondern auch neuere Anwendungen wie Kraftfahrzeugteile
oder Gehäuseteile von hochwertigen Geräten. Zum einen sind
diese Leichtmetalllegierungen wegen ihres geringen spezifischen Gewichts bei
gleichzeitig guten mechanischen Eigenschaften kaum zu ersetzen, wenn die
Gesamtmasse bei der Anwendung eine kritische Rolle spielt. Ein aktuelles Beispiel
sind Gehäuse von Mobiltelefonen. Andererseits werden diese technischen
Anwendungen durch die Probleme mit der Konservierung und dauerhaften optischen
Veredlung solcher Leichtmetalllegierungsteile begrenzt oder zumindest
behindert.
Zum Teil werden technisch sehr aufwendige und damit teure Verfahren eingesetzt,
wie beispielsweise Sputterbeschichtungsverfahren. Solche Verfahren sind
außerdem häufig mit zusätzlichen Beschränkungen versehen; beispielsweise ist
die Sputterbeschichtung größerer Teile außerordentlich teuer oder unmöglich
und können ferner nur vergleichsweise "offene" Teilegeometrien verwendet
werden.
Im übrigen bestehen bei vielen Beschichtungsverfahren erhebliche Probleme im
Hinblick auf die Hafteigenschaften, die Korrosionsfestigkeit und die optische
Qualität der resultierenden Oberflächen.
Der Erfindung liegt somit das technische Problem zugrunde, ein günstiges Beschichtungsverfahren
für Leichtmetalllegierungsoberflächen anzugeben.
Erfindungsgemäß ist hierzu ein Verfahren zum Beschichten von Leichtmetalllegierungsoberflächen vorgesehen, das die Schritte enthält:
Erfindungsgemäß ist hierzu ein Verfahren zum Beschichten von Leichtmetalllegierungsoberflächen vorgesehen, das die Schritte enthält:
- elektrophoretische Lackierung der Leichtmetalllegierungsoberfläche und
- galvanische Beschichtung der elektrophoretisch lackierten Oberfläche.
Bevorzugte Ausgestaltungen dieses Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen
angegeben.
Im übrigen wird vorsorglich darauf hingewiesen, dass sich die Erfindung nicht
nur auf die Verfahrensschritte sondern auch auf die dementsprechend beschichteten
Teile richtet. Die Anmelderin behält sich also auch die Aufstellung
von Ansprüchen der Produktkategorie vor. Die folgende Beschreibung ist also
sowohl im Hinblick auf die Verfahrensmerkmale als auch im Hinblick auf die
damit verbundenen Produktmerkmale der so beschichteten Teile zu verstehen.
Die der Erfindung zugrundeliegende Erkenntnis besteht zunächst darin, dass
sich die mangelhaften Eigenschaften galvanischer Schichten auf Leichtmetalllegierungen
im Hinblick auf die optische Qualität und die Dauerhaftigkeit sowie
den Korrosionsschutz dadurch dramatisch verbessern lässt, dass die galvanischen
Schichten auf einer elektrophoretischen Lackschicht aufgebracht werden.
Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass die elektrophoretische
Lackschicht der späteren galvanischen Beschichtung der Leichtmetalllegierungsteile
nicht grundsätzlich im Wege steht und die Vorteile dieser Verfahren
daher miteinander kombiniert werden können.
Insbesondere hat die elektrophoretische Lackierung den Vorteil, sehr dichte und
stabile Schichten zu erzeugen, die damit einen guten Korrosionsschutz bieten.
Außerdem haben die elektrophoretischen Lackschichten eine gute einebnende
Wirkung und stellen damit auch bei vergleichsweise rauhen Originaloberflächen
der Leichtmetalllegierung eine geglättete Unterlage für die nachfolgende galvanische
Schicht zur Verfügung. Dies kommt der optischen Qualität zugute.
Andererseits hat die galvanische Beschichtung den Vorteil einer überragenden
Flexibilität im Hinblick auf Schichtaufbau, Materialauswahl und Schichtdicke, so
dass auf die unterschiedlichsten Anforderungen in technischer Hinsicht, wie
Rauhigkeit, Abriebfestigkeit, Härte, Leitfähigkeit, und auch ästhetischen Anforderungen
eingegangen werden kann.
Im übrigen ist das erfindungsgemäße Verfahren auch im Hinblick auf Größe
und Geometrie der zu behandelnden Teile sehr flexibel.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die elektrophoretisch lackierte Oberfläche
vor der galvanischen Beschichtung zu aktivieren. Dazu können die klassischen
Aktivierungsschritte aus der Kunststoffgalvanik verwendet werden. Vorzugsweise
kommen eine Sulfonierung (SO3-Atmosphäre) oder eine Behandlung
mit Chromsäure oder einer anderen Lösung von sechswertigem Chrom in Frage.
Beide Behandlungen führen zu einer chemischen Veränderung der lackierten
Oberfläche, die die Möglichkeiten der Abscheidung der galvanischen
Schicht verbessern.
Außerdem verbessern sich die Schichteigenschaften, wenn die elektrophoretische
Lackschicht chemisch metallisiert wird, beispielsweise mit einer chemischen
Ni-Schicht oder einer chemischen Cu-Schicht versehen wird. Bei gleichzeitiger
Verwendung der Oberflächenaktivierung und der chemischen Metallisierung
erfolgt die Metallisierung nach der Aktivierung.
Ferner kann der chemischen Metallisierung eine Metallbekeimung, insbesondere
Pd-Aktivierung, vorausgehen, etwa eine Behandlung in PdCl-Lösung. Auch
dieser Schritt schließt sich an die optionale Aktivierung der lackierten Oberfläche
an. Zwischen der Pd-Aktivierung und der chemischen Metallisierung kann
ein Reduktionsschritt zur Erzeugung von metallischem Pd vorgesehen sein.
Die für die Erfindung charakteristische elektrophoretische Lackierung kann eine
kathodische oder anodische Tauchlackierung sein, wobei die kathodische
Tauchlackierung bei hohen Anforderungen an die Korrosionsfestigkeit besonders
bevorzugt ist. Im übrigen ist der Schritt der elektrophoretischen Lackierung
an sich betrachtet konventionell und wird mit den üblichen Materialien und Verfahren
durchgeführt.
Bei der Erfindung ist es jedoch bevorzugt, zwischen der elektrophoretischen
Lackschicht und der Leichtmetalllegierungsoberfläche eine haftvermittelnde
Schicht vorzusehen, der elektrophoretischen Lackierung also einen entsprechenden
Beschichtungsschritt vorauszuschicken. Als Haftvermittlungsschichten
kommen insbesondere Chromatschichten, Behandlungen mit Zr-Fluoridlösungen
oder ZrTi-Fluoridlösungen oder andere Konversionsschichten in Betracht.
Besonders bevorzugt sind hier allerdings oxidische Schichten, wobei die
oxidischen Schichten auch Phosphate enthalten oder aus Phosphaten bestehen
können. Insbesondere ist vorgesehen, die elektrophoretische Lackierung
auf einer anodischen Schicht auf der Leichtmetalllegierungsoberfläche vorzusehen,
die Oxide und/oder Phosphate der Legierungskomponenten, also insbesondere
von Al und/oder Mg, aufweist.
Besonders gute Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn die bei der
elektrophoretischen Lackierung verwendete Spannung höher gewählt wird als
die bei der anodischen Haftvermittlungsschicht verwendete Spannung. Die
Spannung kann insbesondere um 10% oder mehr über der Spannung bei der
anodischen Haftvermittlungsbeschichtung liegen.
Bevorzugte Anwendung findet die Erfindung bei Leichtmetalllegierungsgussteilen,
denen die elektrophoretische Lackierung bei Bedarf eine hohe Einebnung
und Glättung erzeugt, so daß bei der nachfolgenden galvanischen Beschichtung
ein hoher Glanzgrad erzielt werden kann. Wenn diese glatte Oberfläche
beispielsweise verchromt ist, ergibt sich eine sehr hochwertige optische Wirkung.
Bevorzugte Anwendungsgebiete sind Gehäuseteile von Mobiltelefonen und anderen
tragbaren elektronischen Geräten wie Laptops, PDAs und dergleichen,
oder von Kameras, Ferngläsern oder anderen optischen Geräten. Außerdem
finden Leichtmetalllegierungen zunehmend im Kraftfahrzeugbereich Anwendung.
Häufig ist dabei eine klassischen Verchromungen oder anderen hochwertigen
Metalloberflächen ähnelnde Optik erwünscht. Beispiele sind Türgriffe und
andere Beschlagteile sowie Felgen.
Die Erfindung ist von besonderem Vorteil bei Leichtmetalllegierungen mit höherem
Mg-Anteil, weil bei diesen besonders starke Korrosionsprobleme auftreten.
Andererseits sind diese Legierungen wegen ihres besonders niedrigen spezifischen
Gewichts technisch sehr interessant. Einen bevorzugten Anwendungsfall
bilden somit Leichtmetalllegierungen mit einem Mg-Anteil von 50 Gew.-% und
darüber.
Als Ausführungsbeispiel kann ein Gehäuseteil eines Mobiltelefons aus einer
Mg-Legierung dienen, welches den Rahmen zwischen zwei Kunststoffschalen
bildet und für die mechanische Stabilität des Mobiltelefongehäuses verantwortlich
ist. Dabei handelt sich um ein Gussteil, das an sich zunächst eine rauhe
Oberfläche mit ungünstigen optischen Eigenschaften zeigt.
Dieses Gehäuseteil wird zunächst mit einer unter dem Handelsnamen "Anomag"
angebotenen anodischen Oxidations-/Phosphatierungsschicht von 3-5µm
Stärke versehen, die von der Magnesium Technology Licensing Ltd. (Auckland,
Neuseeland) und deren Vertragspartnern angeboten wird. Es kann aber auch
eine konventionelle Zr-Fluoridbehandlung oder Chromatierung erfolgen (z.B.
von 0,5-2µm). Daraufhin wird das Telefongehäuseteil mit einer üblichen kathodischen
Tauchlackierung mit etwa 10 µm Schichtdicke in einem Reaktor versehen,
die in einer SO3-Atmosphäre aktiviert wird. Damit ist die Oberfläche des
Gussteils eingeebnet. Der verwendete Lack ist Freiotherm KTL spezial.
Nach einer Pd-Bekeimung, einem Reduktionsschritt in Aminoboran und der Abscheidung
einer konventionellen chemischen Ni-Schicht von 0,5-1 µm Stärke
erfolgt eine galvanische Vernickelung (10µm) und dann Verchromung (1µm),
die eine mit verchromten Stahlteilen direkt vergleichbare Oberflächenqualität
und Dauerhaftigkeit ergibt.
Andererseits hat das Telefongehäuseteil des Mobiltelefons infolge der Verwendung
der Mg-Legierung ein außerordentlich geringes Gewicht und eine gute
mechanische Belastbarkeit. Bei Tests haben solche Teile Korrosionsfestigkeiten
mit Werten über 500 Stunden Salzsprühtest gezeigt.
Claims (13)
- Verfahren zum Beschichten von Leichtmetalllegierungsoberflächen mit den Schritten:elektrophoretische Lackierung der Leichtmetalllegierungsoberfläche undgalvanische Beschichtung der elektrophoretisch lackierten Oberfläche.
- Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die elektrophoretisch lackierte Oberfläche vor der galvanischen Beschichtung aktiviert wird.
- Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Aktivierung einen Sulfonierschritt aufweist.
- Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Aktivierung eine Behandlung mit sechswertigem Chrom aufweist.
- Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die elektrophoretisch lackierte Oberfläche, ggfs. nach der Aktivierung, chemisch metallisiert wird.
- Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Oberfläche vor der chemischen Metallisierung und ggfs. nach der Aktivierung metallbekeimt wird.
- Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die elektrophoretische Lackierung eine kathodische Tauchlackierung ist.
- Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Leichtmetalllegierungsoberfläche vor der elektrophoretischen Lackierung mit einer Haftvermittlungsschicht beschichtet wird.
- Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Haftvermittlungsschicht eine anodische Oxid- und/oder Phosphatschicht ist.
- Verfahren nach Anspruch 9, bei dem bei dem Aufbringen der elektrophoretischen Lackierung eine höhere Spannung als bei dem Aufbringen der anodischen Oxid- und/oder Phosphatschicht eingesetzt wird.
- Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Spannung beim Aufbringen der elektrophoretischen Lackierung um mindestens 10% höher als die Spannung beim Aufbringen der anodischen Oxid- und/oder Phosphatschicht ist.
- Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Leichtmetalllegierungsoberfläche die Oberfläche eines Leichtmetallgussteils ist.
- Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem eine Legierung mit einem Mg-Anteil von über 50 Gew.-% beschichtet wird.
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