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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mit einer farblich abgesetzten Beschichtung versehenen Bauteilen, insbesondere von Zinkdruckgießbauteilen, wobei auf eine Oberfläche eines an eine Kathode angeordneten Substrats von einer über ein Elektrolyt in Verbindung stehende Anode ein Metallwerkstoff abgeschieden wird.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Herstellung von eine farblich abgesetzte Beschichtung aufweisenden Bauteilen, insbesondere von Zinkdruckgießbauteilen, wobei in einer galvanischen Abscheidungseinrichtung ein Metallwerkstoff auf einer Oberfläche des mit einer Anode über ein Elektrolyt in Verbindung stehenden Substrats abscheidbar ist.
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Aus der
DE 100 42 002 B4 ist eine Vorrichtung zur galvanischen Herstellung von Bauteilen bekannt, die eine Abscheidungseinrichtung umfasst zur galvanischen Abscheidung von einem Metallwerkstoff auf einer Oberfläche eines in einem Galvanisierungsbehälter angeordneten Substrats. Der Galvanisierungsbehälter ist als ein an einer Oberseite offenes Tauchbecken ausgebildet, so dass das Substrat stets zum Galvanisieren eingetaucht werden muss.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von eine farblich abgesetzte Beschichtung aufweisenden Bauteilen anzugeben, so dass der Aufwand für die Erstellung einer farblich abgesetzten Beschichtung verringert wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren in Verbindung mit dem oberbegriff des Patenanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die in einem ersten Oberflächenbereich abgedeckten Substrate unter Bildung eines Wandungsteils eines mit einer Bearbeitungsflüssigkeit gefüllten Behälters mit einer dem Innenraum des Behälters zugewandten Oberfläche taktweise in einer vorgegebenen Transportebene und/oder einer vorgegebenen Transportrichtung (4) mehreren Arbeitsstationen zugeführt werden, in denen nacheinander in einem zweiten Oberflächenbereich des Substrats eine Oberflächenschicht mittels einer Ätzflüssigkeit entfernt wird, auf dem zweiten Oberflächenbereich durch Galvanisieren mindestens eine Metallschicht abgeschieden wird und gegebenenfalls nach mindestens einem der genannten Bearbeitungsschritte zumindest die Oberflächenbereiche aufweisende Oberseite des Substrats mittels einer in dem Behälter eingeführten Waschlösung gespült wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Ausbildung eines Bauteils mit einer farblich abgesetzten Oberflächenbeschichtung, wobei die hierzu erforderlichen Arbeitsschritte auf einfache Weise in einem Durchlaufverfahren des zu bearbeitenden Substrats erfolgen kann. Dabei wird das Substrat mehreren Arbeitsstationen nacheinander zugeführt, wobei an den jeweiligen Arbeitsstationen zur Metallbeschichtung vorbereitende, ausführende und abschließende Bearbeitungsvorgänge durchgeführt werden. Hierbei können die Substrate in einer vorgegebenen Bearbeitungsebene, beispielsweise durch in einer Ebene wirkende Transportmittel zwischen den Arbeitsstationen verfahren werden. Vorteilhaft braucht das Substrat lediglich am Anfang des Herstellungsprozesses auf einer Transporteinrichtung platziert werden und nach Abschluss der Bearbeitungsvorgänge in den Arbeitsstationen von derselben Transporteinrichtung zum weiteren Verbauen bzw. Montieren entnommen werden. Vorteilhaft kann somit das zu beschichtende Substrat bis zum Abschluss des Beschichtungsvorganges kontinuierlich bearbeitet werden.
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Nach einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die galvanische Abscheidung eines Metallwerkstoffs auf dem Substrat, während das Substrat an einer Wandung des Galvanisierungsbehälters anliegt. Hierbei ist eine Rückseite des Substrates durch die Kathode abgedeckt, so dass für die Beschichtung einer Oberseite des Substrats lediglich ein erster Oberflächenbereich abgedeckt sein muss, auf den das Metall nicht abgeschieden werden soll.
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Nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Substrate synchron einer Anzahl von ringförmig angeordneten Arbeitsstationen zugeführt, wobei in einem ersten Ringabschnitt eine Aufnahme-Arbeitsstation und in einem zweiten Ringabschnitt eine Entnahme-Arbeitsstation angeordnet sind. Die Substrate können somit mittels einer Transporteinrichtung vorzugsweise in einer horizontalen Bearbeitungsebene gefördert werden, so dass ein relativ hoher Durchsatz ermöglicht wird.
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Zur Lösung der Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem oberbegriff des Patentanspruchs 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidungseinrichtung einen glockenförmigen Galvanisierbehälter umfasst, der ein trichterförmiges Wandungsteil mit einem verschließbaren Ausgang und ein dem Ausgang gegenüberliegendes Wandungsteil aufweist, an dem das Substrat unter flächiger Anlage einer Rückseite desselben anliegt.
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Nach der Erfindung umfasst eine Abscheidungseinrichtung einen glockenförmigen Galvanisierungsbehälter, der zum einen eine erste trichterförmige Wandung und zum anderen eine zweite ebene Wandung aufweist, die lösbar miteinander verbunden sind. Vorteilhaft wird hierdurch eine durchlaufende Bearbeitung der Substrate während des Galvanisierens ermöglicht, da die ebene Wandung des Galvanisierungsbehälters zur Anlage des Substrates dient. Während des Abscheidungsprozesses ist der Galvanisierungsbehälter vorzugsweise luftdicht abgeschlossen. Vor und nach der galvanischen Abscheidung eines Metallwerkstoffes kann die Zu- bzw. Abführung des Substrates durch eine Transporteinrichtung erfolgen, während der trichterförmige Teil des Galvanisierungsbehälters, der das Elektrolyt aufweist, in einem Abstand zu der ebenen Wandung bzw. in einem Abstand zu dem Substrat gebracht worden ist. Die ebene Wandung bzw. das Substrat bildet somit quasi einen Deckel für den Galvanisierungsbehälter, der in Abhängigkeit von dem Betriebszustand von der Abscheidungseinrichtung eine unterschiedliche relative Position einnimmt. Vorteilhaft ermöglicht die Erfindung eine partielle Galvanisierung eines Substrates, wobei die Galvanisierung in einem geschlossenen Zustand des Galvanisierungsbehälters erfolgt. Gesundheitsgefährdende Stoffe und Aerosole können daher nicht mit der Umgebung in Kontakt treten. Darüber hinaus kann auch auf einen Luftabzug verzichtet werden.
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Nach einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Anode in einem Adapter integriert angeordnet, wobei der Adapter an einem Ausgang des trichterförmigen Wandungsteils des Galvanisierbehälters lösbar befestigt ist. Vorteilhaft können hierdurch in Abhängigkeit von dem abzuscheidenden Metallwerkstoff auf einfach Weise unterschiedliche Anoden in den Galvanisierbehälter eingebracht werden. Zum Wechseln der Anode muss der Galvanisierungsbehälter lediglich an dem Ausgang gelöst werden, so dass der Elektrolyt aufgrund des Eigengewichtes abfließen kann. Nachfolgend kann eine andere Anode eingebracht werden unter dichtender Verbindung des Adapters an dem Ausgang. Nach Füllern des trichterförmigen Wandungsteils mit dem Elektrolyt ist der Galvanisierungsbehälter wieder einsatzfähig.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
- Figur 1
- einen schematischen Längsschnitt durch eine Abscheidungseinrichtung mit einem glockenförmigen Galvanisierbehälter,
- Figur 2
- eine Draufsicht auf ein Substrat und
- Figur 3
- eine schematische Darstellung einer Reihe von in Transportrichtung hintereinander angeordneten Arbeitsstationen zur Herstellung einer farblich abgesetzten Beschichtung eines Bauteils.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung einer farblich abgesetzten Beschichtung von Bauteilen weist mehrere Bearbeitungseinrichtungen 1 auf, die anhand der Figur 3 näher erläutert werden. Die Bearbeitungseinrichtungen 1 sind ringförmig angeordnet und jeweils durch eine Transporteinrichtung 2 miteinander gekoppelt, mittels derer ein Substrat 3 in Transportrichtung 4 gefördert wird. Die Transporteinrichtung 2 ist derart ausgebildet, dass das Substrat 3 im Wesentlichen in einer einzigen Transportebene, vorzugsweise in einer horizontalen Transportebene, transportiert wird. Die Transportrichtung 4 stimmt vorzugsweise mit der Bearbeitungsrichtung bzw. die Transportebene mit der Bearbeitungsebene in den einzelnen Bearbeitungseinrichtungen 1 überein.
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Die Substrate 3 sind aus einem flächigen Zinkdruckgießteil hergestellt, die jeweils mit mindestens einer Kupferschicht, einer Nickelschicht und einer sichtbaren Chromschicht versehen sein können. Die Substrate 3 sind plattenförmig ausgebildet und weisen eine flächige Oberseite 7 und eine parallel zu derselben verlaufende flächige Rückseite 24 auf. Die Substrate 3 werden unter Bildung einer Abdeckung in einem ersten Oberflächenbereich 6 der Oberseite 7 bereitgestellt. Die Abdeckung des ersten Oberflächenbereiches 6 kann beispielsweise mittels einer Farbe erfolgen, die durch Siebdrucken aufgebracht worden ist. Alternativ kann die Abdeckung auch durch Aufbringen einer ätzflüssigkeitresistenten Folie gebildet sein.
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Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung können die Substrate 3 sequentiell einer Aufnahme-Arbeitsstation 5 mittels der Transporteinrichtung 2 zugeführt werden, wobei die Oberseite 7 der Substrate 3 jeweils einem Innenraum 25 eines Behälters 14 zugewandt angeordnet sind. Das Substrat 3 liegt mit seiner Rückseite 24 flächig auf einem ebenen Wandungsteil 18 des Behälters 14 an. Ein Rand 22 eines trichterförmigen Wandungsteils 17 des Behälters 14 kann direkt oder über Dichtungselemente 19 an einem mit der Folie, der Farbe oder einem Schutzlack abgedeckten Randbereich der Oberseite 7 anliegen.
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Die Substrate 3 werden den Bearbeitungseinrichtungen 1 taktweise mittels der Transporteinrichtung 2 zugeführt. Nach Integrieren des Substrats 3 in den Behälter 14 in der Aufnahme-Arbeitsstation 5 werden die Substrate 3 zusammen mit dem Behälter 14 sequentiell einer Ätz-Arbeitsstation 9 zuführt, in der die in dem freigelassenen zweiten Oberflächenbereich 8 angeordnete Oberflächenschicht (Chromschicht) des Substrates 3 mittels einer Bearbeitungsflüssigkeit (Ätzflüssigkeit), beispielsweise Salzsäure, entfernt wird.
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Nach Beendigung des Ätzvorgange werden die Substrate 3 einer Spül-Arbeitsstation 10 zugeführt, in der zumindest die Oberseite 7 des Substrats 3 mit einer Waschlösung gespült wird. In einem weiteren Bearbeitungsschritt werden die Substrate 3 dann mittels der Transporteinrichtung 2 einer Galvanisier-Arbeitsstation 11 zugeleitet, in der ein Metallmaterial, beispielsweise ein Metallwerkstoff oder eine Metalllegierung, auf die Oberfläche 7 des zweiten Oberflächenbereiches 8 abgeschieden wird. Dieses von einer Anode 16 des Behälters 14 abgeschiedene Metallmaterial ist im Vergleich zu der Oberfläche des benachbarten ersten Oberflächenbereiches 6 (Chromschicht) andersfarbig ausgestaltet. Beispielsweise kann diese Metallschicht aus einem Gold-, Platin- oder Palladiummaterial bestehen.
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In einem weiteren Bearbeitungsschritt werden die Substrate 3 dann mittels der Transporteinrichtung 2 einer Spül-Arbeitsstation 12 zugeleitet, in der zumindest die Oberseite 7 des Substrats 3 mit einer Waschlösung gespült wird.
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Das Substrat 3 kann dann unter Entfernen des ebenen Wandungsteils 18 bzw. der Kathode 23 entnommen werden, so dass in einem weiteren Bearbeitungsschritt die Abdeckfolie bzw. der Schutzlack entfernt werden kann. Es liegt nun ein fertiges Bauteil 3 vor, das eine farblich abgesetzte Beschichtung aus zwei unterschiedlichen Farbschichten aufweist. Beispielsweise weist das Bauteil 3 in dem ersten Oberflächenbereich 6 eine Chromschicht und in dem zweiten Oberflächenbereich 8 eine Gold-, Platin- oder Palladiumschicht auf. Das Bauteil kann beispielsweise zu Dekorations- oder Beschriftungszwecken als Funktionskörper beispielsweise als Armatur oder im Automobilbereich, beispielsweise als Griffteil, eingesetzt werden.
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Nach einer ersten Ausführungsform sind die Bearbeitungseinrichtungen 1 ortsfest angeordnet, wobei lediglich ein Träger für das Substrat 3 mittels der Transporteinrichtung 2 bewegt wird. Das Substrat 3 ist lösbar mit diesem Träger verbunden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die Bearbeitungseinrichtungen 1 zusammen mit der Transporteinrichtung 2 in Transportrichtung 4 mitbewegt werden. Die unterschiedlichen Bearbeitungen erfolgen in diesem Fall stets in derselben Bearbeitungseinrichtung 1.
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Zur galvanischen Bearbeitung des Substrats 3 ist die Galvanisier-Arbeitsstation 11 als eine Abscheidungseinrichtung ausgebildet, die einen glockenförmigen Galvanisierbehälter 14 aufweist, in dem ein Elektrolyt 15 und eine Anode 16 angeordnet sind. Wie auf Figur 1 ersichtlich ist, besteht der glockenförmige Galvanisierbehälter 14 aus einem trichterförmigen Wandungsteil 17 und einem ebenen Wandungsteil 18, die über Dichtungselemente 19 lösbar mithinander verbunden sind. Hierbei liegt das Dichtungselement 19 auf dem mit einem Schutzlack versehenen ersten Oberflächenbereich 6 des Substrats 3 auf. Der trichterförmige Wandungsteil 17 ist auf einer dem ebenen Wandungsteil 18 abgewandten Seite verjüngend ausgebildet und weist einen verschließbaren Ausgang 20 auf, durch den das Elektrolyt beispielsweise in der Position der Entfern-Arbeitsstation 12 ausgelassen werden kann. Hierzu ist der Ausgang 20 mit einem Verschlussstopfen ausgestattet, der in der Schließposition desselben ein Abfließen des Elektrolyts 15 aufgrund seines Eigengewichtes verhindert.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Verschließstopfen als ein Adapter 21 ausgebildet, in dem die Anode 16 integriert angeordnet ist. Auf diese Weise können in Abhängigkeit von dem Metallwerkstoff, der abgeschieden werden soll, für den gleichen Galvanisierbehälter 14 unterschiedliche Verschlussstopfen mit unterschiedlichen Anoden 16 eingesetzt werden.
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Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform kann die Anode 16 auch einstückig mit einer Innenseite des trichterförmigen Wandungsteils 17 verbunden sein
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Galvanisierbehälter 14 in vertikaler Richtung nach unten verjüngend ausgebildet, so dass nach Entfernen des Verschlussstopfens 21 das Elektrolyt 15 abgelassen werden kann.
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In der Betriebsposition des Galvanisierbehälters 14 ist ein oberer Rand 22 des trichterförmigen Wandungsteils 17 über das Dichtungselement 19 fest mit der Transporteinrichtung 2 und/oder dem ebenen Wandungsteil 18 und/oder einer Kathode 23 verbunden, auf der das Substrat 3 unter flächiger Anlage einer Rückseite 24 derselben anliegt. Die Oberseite 7 des Substrats 3 ist dem Innenraum 25 des Behälters 14 zugewandt angeordnet und wird von dem Elektrolyt 15 erfasst, so dass es bereichsweise - wie oben beschrieben - mit einem Metallmaterial beschichtet werden kann. Die Rückseite 24 des Substrats 3 liegt auf der Kathode 23 und/oder der Transporteinrichtung 2 an, so dass dieselbe nicht von dem Elektrolyt 15 erfasst werden kann.
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In einer Nichtbetriebsposition des Galvanisierbehälters 14 ist der trichterförmige Wandungsteil 17 relativ zu dem Substrat 3 bzw. der Kathode 23 entfernt angeordnet, so dass das Substrat 3 mittels der Transporteinrichtung 2 in Transportrichtung 4 weitertransportiert werden kann. Durch diese relativ kurze Linearbewegung lässt sich mich relativ kurzem Durchsatz ein sequentielles Beaufschlagen des Substrats 3 durch den Galvanisierungsprozess erzielen.
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Nach einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann der Verschlussstopfen 21 auch Zusatzflächen zur Abdichtung desselben aufweisen.
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Das trichterförmige Wandungsteil 17 besteht vorzugsweise aus einem gegen Ätzflüssigkeit beständigen Material, beispielsweise Kunststoff oder (gummiertem) Stahl.
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Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann auch auf mindestens eine der Spül-Arbeitsstationen 10, 12 verzichtet werden.
