EP3152344A1 - Verfahren zur verhinderung von interferenzfarben auf dünn beschichteten metalloberflächen - Google Patents

Verfahren zur verhinderung von interferenzfarben auf dünn beschichteten metalloberflächen

Info

Publication number
EP3152344A1
EP3152344A1 EP15731525.0A EP15731525A EP3152344A1 EP 3152344 A1 EP3152344 A1 EP 3152344A1 EP 15731525 A EP15731525 A EP 15731525A EP 3152344 A1 EP3152344 A1 EP 3152344A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
intermediate layer
component
coating
transparent functional
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP15731525.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank JÖRDENS
Jürgen Salomon
Philipp Schaller
Gerhard Schmidmayer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Hausgeraete GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BSH Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Hausgeraete GmbH
Publication of EP3152344A1 publication Critical patent/EP3152344A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C14/024—Deposition of sublayers, e.g. to promote adhesion of the coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C16/0272—Deposition of sub-layers, e.g. to promote the adhesion of the main coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/34—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates
    • C23C28/345—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one oxide layer

Definitions

  • the present invention relates to methods for coating or
  • the present invention relates to components with metallic surfaces, which have the aforementioned coatings.
  • Frictional properties, diffusion-inhibiting effect, biocompatibility, wettability, electrical properties) are provided with a thin transparent coating, which is referred to below as "functional coating.”
  • a thin transparent coating which is referred to below as "functional coating.”
  • stainless steel oven trays are obtained through a thin Si0 2 layer (e.g. PECVD method) increased resistance to high temperatures and chemicals (eg pyrolysis), but if the layer thickness of the applied coating in a similar order of magnitude as the wavelength of visible light (ie about 100-1000 nm), so comes it interferes with the effects of interfering colors (“rainbow colors”).
  • the metallic component no longer appears homogeneous metallic shiny, but shows - depending on the viewing angle - yellow, red, blue or green
  • Coating times in the CVD / PVD process is undesirable or impractical due to the mechanical properties caused thereby (eg.
  • DE 100 64 134 A1 discloses a method in which the
  • Interference phenomena are suppressed by a mechanical and / or chemical and / or physical roughening of the metallic surface.
  • physical roughening is understood to mean the (physical) introduction of secondary phases (such as particles or pores that scatter light), as well as grinding or blasting, in particular sand or shot blasting.
  • chemical roughening is the etching, z. B. with acids such as phosphoric, sulfuric or hydrochloric acid for generating a microstructure in the surface to be treated called.
  • DE 10 2008 01 1 298 A1 further discloses a method for treating the surface of aluminum components, which provides for the production of an anodized surface with comb or pore structure, the introduction and oxidation of pigmented substances into the pores or depressions, and the application of a pigmented topcoat.
  • optical interference is suppressed by the pigmentation in the pores or cover layer and the coloring by the oxidized substances.
  • EP 1 652 963 A1 discloses a combination of the abovementioned approaches for avoiding unwanted reflections.
  • EP 1 652 963 A1 relates to metallic base bodies which are provided with a surface structure at least on a surface section which has a mean roughness value R A of greater than 0.4 ⁇ m having.
  • a surface structure mentioned is plasma-assisted PVD method a double layer consisting of a high-density fine-crystalline
  • a disadvantage of the above-mentioned methods is generally that roughening process can not provide high-gloss reflecting metal surfaces, and thus the design possibilities of the metallic components are limited.
  • functional layers predominantly chemical (CVD) or
  • a further object of the present invention is also to provide components with metallic surfaces, which have been refined by the aforementioned method.
  • the reflection properties of metallic surfaces can advantageously be changed by applying an additional intermediate layer between the functional layer and the metallic surface, so that the color effect can be significantly attenuated or suppressed by interference, without increase the thickness of the functional layer and thus increase its susceptibility to embrittlement and cracking.
  • the present invention provides a method for refining metallic surfaces of components, which is characterized in that it comprises the coating of the metallic surface of a base body contained in the component with an intermediate layer, and
  • the transparent functional layer has a layer thickness in the range of 100 to 1000 nm.
  • components produced by the present invention according to the described method are provided, which are characterized in particular by an appealing homogeneous (metallic) appearance without the formation of interference colors.
  • Fig. 1 schematically illustrates the layer structure provided by the method according to the present invention.
  • the base body (1) of the component to be treated is not particularly limited. Therefore, the base material (1 a) z. B. be formed of solid metal, metal alloys, ceramics or polymers. In one embodiment of the invention that exist
  • Base material (1 a) and the metallic surface (1 b) of the base body (1) of the same material ie a metal or a metal alloy.
  • the metallic surface (1 b) thus represents the surface of a metal or a metal alloy.
  • metallic surfaces (1 b) to those of stainless steels, in particular to surfaces of steel grades 1 .4301 and 1 .4016 (chromium-nickel or chromium steel), particularly preferably to the steel grade 1 .4016.
  • the order of the interference color suppressing occurs
  • the intermediate layer (2) on the metallic surface (1 b) of the main body (1).
  • the intermediate layer (2) preferably has a thickness of less than 100 nm, more preferably a thickness in the range of 2 nm to 90 nm.
  • the intermediate layer (2) preferably represents a solid layer deposited over the entire surface of the metallic surface (1b), whereby it is significantly dependent on individual particles or island-like particles introduced for roughening purposes
  • any material may be selected which, for a given layer thickness, has a refractive index (n) and absorption coefficient (k) suitable for interference minimization.
  • n refractive index
  • k absorption coefficient
  • Ag, Al, Ti and / or their compounds are used as materials for the intermediate layer (2), more preferably Ag, Al and Ti0 2 .
  • Layer thickness selection in addition to the prevention of interference colors and other functions (such as a smoothing and / or adhesion-promoting effect) can meet.
  • Layer thickness selection can be varied specifically.
  • the intermediate layer (2) also has the advantage over the known methods that the component does not have to be completely manufactured from the material preventing the interference colors or that the base material for the production of the component can be saved, whereby the production costs can be minimized.
  • the application of the intermediate layer (2) on the metallic surface can be done by several known methods.
  • the coating by means of chemical (CVD) or physical (PVD) vapor deposition (eg sputtering), galvanic process or sol-gel process is advantageous.
  • CVD chemical
  • PVD physical vapor deposition
  • sol-gel process sol-gel process
  • the transparent functional coating (3) applied to the intermediate layer (2) has a thickness in the nanometer range.
  • the thickness of the functional coating (3) is 100 nm or more and less than 1000 nm to prevent and prolong the risk of cracking and material embrittlement
  • Particularly preferred is a layer thickness in a range of 300 to 800 nm.
  • the functional coating (3) can be any known coating
  • the functional coating (3) may also have a multilayer structure.
  • the functional coating (3) As preferred materials for use for the functional coating (3) are Si, Ti, Al, Zr and / or B compounds called, such as, for. TiN, TiBN, TiBC, Si0 2 , or Si 3 N 4 . In a preferred embodiment, Si0 2 is used for the functional coating (3).
  • the intermediate layer (2) such as. B. by dipping, spinning, spraying, flooding or rubbing. Since the respective Coating processes can be selected from a wide range, it is possible to considerably facilitate and accelerate the surface finishing process by suitable coordination, since the application of the interference-reducing intermediate layer (2) and the functional coating (3) can be carried out serially in the same coating system. Thus arise over the known
  • PECVD Plasma coating process
  • the method according to the invention not least because of the layer properties that can be generated in a simple manner, enables an effective and, above all, comparatively inexpensive and efficient solution of the problems described in the introduction.
  • the component is a home appliance component, particularly preferably a thermally stressed under use conditions home appliance component such. B. a Garellabauteil.
  • the component is an oven extract.
  • the components mentioned are characterized in that they have a layer structure produced according to the methods described above. Specifically, these contain a base body (1) consisting of a base material and the metallic surface (1 b), one on the metallic surface
  • the transparent functional layer (3) has a layer thickness in the range of 100 to 1000 nm.
  • the intermediate layer (2) has a layer thickness of less than 100 nm.
  • the transparent functional layer (3) is formed from Si, Ti, Al, Zr and / or B compounds, more preferably Si0 2 .
  • the intermediate layer (2) is preferably formed from a material selected from Ag, Al, Ti and their compounds, particularly preferably from Ag, Al or TiO 2 .
  • the main body (1) with the metallic surface (1 b) is preferably made
  • Stainless steel particularly preferably a stainless steel with the material number 1 .4016 formed.
  • the components mentioned are advantageously characterized by a completely uniform metallic appearance and the absence of optical interference effects, without the function and the physical properties of the transparent functional

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Veredelung metallischer Oberflächen von Bauteilen, gekennzeichnet dadurch, dass das Verfahren die Beschichtung der metallischen Oberfläche eines im Bauteil enthaltenen Grundkörpers mit einer Zwischenschicht, sowie das Aufbringen einer transparenten funktionellen Schicht auf die Zwischenschicht umfasst, wobei die transparente funktionelle Schicht eine Schichtdicke im Bereich von 0 bis 1000 nm aufweist. Zudem stellt die vorliegende Erfindung nach dem vorstehend genannten Verfahren hergestellte Bauteile bereit, welche sich insbesondere durch ein ansprechendes homogenes Erscheinungsbild ohne Ausbildung von Interferenzfarben auszeichnen.

Description

VERFAHREN ZUR VERHINDERUNG VON INTERFERENZFARBEN AUF DÜNN BESCHICHTETEN MET ALLOBERFLÄCHEN
BESCHREIBUNG
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Beschichtung bzw.
Oberflächenveredelung von Bauteilen mit metallischen Oberflächen, insbesondere Beschichtungen zur Verhinderung bzw. Verminderung von Interferenzfarben bei dünnen und transparenten funktionellen Beschichtungen auf metallischen Bauteilen für z. B. Haushaltsgeräte.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung Bauteile mit metallischen Oberflächen, welche die vorstehend genannten Beschichtungen aufweisen.
Stand der Technik
Viele metallische Bauteile bei Hausgeräten werden zur Verbesserung ihrer
Gebrauchseigenschaften (z. B. Wisch- und Kratzfestigkeit, Korrosionschutz,
Reibungseigenschaften, diffusionshemmende Wirkung, Biokompatibilität, Benetzbarkeit, elektrische Eigenschaften) mit einer dünnen transparenten Beschichtung versehen, welche im Folgenden als„funktionelle Beschichtung" bezeichnet wird. Zum Beispiel erhalten Backofenauszüge aus Edelstahl durch eine dünne Si02-Schicht (die z. B. im PECVD-Verfahren erzeugt wird) eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegenüber hohen Temperaturen und Chemikalien (z. B. Pyrolysefestigkeit). Liegt jedoch die Schichtstärke der aufgebrachten Beschichtung in ähnlicher Größenordnung wie die Wellenlänge des sichtbaren Lichts (also ca. 100-1000 nm), so kommt es durch Interferenzeffekte zu einer als störend empfundenen Ausbildung von Interferenzfarben („Regenbogenfarben"). Dadurch erscheint das metallische Bauteil nicht mehr homogen metallisch glänzend, sondern zeigt - je nach Betrachtungswinkel - gelbe, rote, blaue oder grüne
Verfärbungen.
Diesen Farberscheinungen kann durch Erhöhung der Schichtdicke der transparenten Beschichtung auf über 2000 nm entgegengewirkt werden, was allerdings aus Kostengründen (durch z. B. erhöhten Materialaufwand oder deutlich verlängerte
Beschichtungszeiten im CVD/PVD-Verfahren) unerwünscht ist oder aufgrund der dadurch hervorgerufenen mechanischen Eigenschaften nicht praktikabel ist (z. B.
Versprödung der Schicht oder Erhöhung der Rissanfälligkeit, welche zum
Funktionsverlust führen können).
Die Modifikation der Rauheit metallischer Oberflächen zur Minimierung von
Interferenzphänomenen gilt bekanntermaßen als Alternative zur Erhöhung der Dicke der funktionalen Beschichtung.
So ist in der DE 100 64 134 A1 ein Verfahren offenbart, worin die
Interferenzerscheinungen durch eine mechanische und/oder chemische und/oder physikalische Aufrauhung der metallischen Oberfläche unterdrückt werden. In diesem Zusammenhang wird unter physikalischer Aufrauhung das (physikalische) Einbringen von Zweitphasen (wie von Licht streuenden Teilchen oder Poren) verstanden, sowie das Schleifen oder Strahlen, insbesondere Sand- oder Kugelstrahlen. Beispielhaft für die chemische Aufrauhung sei das Ätzen, z. B. mit Säuren wie Phosphor-, Schwefel- oder Salzsäure zur Erzeugung einer Mikrostruktur in der zu behandelnden Oberfläche genannt.
Zudem kann die physikalische Aufrauhung durch Zugabe von Licht streuenden Teilchen wie etwa Ti02, Al203, Zr02 oder Si02 im Rahmen eines Sol-Gel-Prozesses erfolgen.
DE 10 2008 01 1 298 A1 offenbart ferner ein Verfahren zum Behandeln der Oberfläche von Aluminiumbauteilen, welches die Erzeugung einer eloxierten Oberfläche mit Kammoder Porenstruktur, die Einbringung und Oxidation pigmentierter Substanzen in die Poren oder Vertiefungen, sowie die Aufbringung einer pigmentierten Deckschicht vorsieht. Hierbei werden optische Interferenzen durch die Pigmentierungen in Poren bzw. Deckschicht sowie die Farbgebung durch die oxidierten Substanzen unterdrückt.
Die EP 1 652 963 A1 offenbart eine Kombination der oben genannten Ansätze zur Vermeidung ungewünschter Reflexionen. Im Einzelnen betrifft die EP 1 652 963 A1 metallische Grundkörper, die zumindest auf einem Oberflächenabschnitt mit einer Oberflächenstruktur versehen sind, die einen Mittenrauheitswert RA grösser als 0,4 μηη aufweist. Auf die genannte Oberflächenstruktur wird über plasmagestützte PVD- Verfahren eine Doppelschicht bestehend aus einer hochdichten feinkristallinen
Titanschicht mit einer Dicke von 1 μηη und einer darüberliegenden Titandioxidschicht, deren Dicke zur Vermeidung interferenzbedingter Farberscheinungen auf mindestens 2 μηη eingestellt ist, aufgebracht.
Ein Nachteil der genannten Verfahren ist generell, dass durch den Aufrauhungprozess keine hochglänzend spiegelnden Metalloberflächen bereitgestellt werden können und somit die Gestaltungsmöglichkeiten der metallischen Bauteile eingeschränkt sind. Da für die Aufbringung funktioneller Schichten überwiegend chemische (CVD) oder
physikalische (PVD) Dampfabscheidungstechniken verwendet werden, erfordern die oben genannten Prozesse zudem unterschiedliche technische Verfahren für die interferenzmindernden Maßnahmen (z. B. chemische Aufrauhung durch Sol-Gel- Prozesse) und die funktionelle Beschichtung, was einen erhöhten Zeit- und
Kostenaufwand mit sich bringt.
Aufgabe der Erfindung
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kostengünstiges und einfaches Verfahren zur Oberflächenveredelung von metallischen Bauteilen bereitzustellen, mit dessen Hilfe Lichtinterferenzen bei dünnen, transparenten funktionellen Beschichtungen vermindert bzw. verhindert werden können, ohne die Schichtdicke der funktionellen Beschichtung zu erhöhen und die Anwendung unterschiedlicher Beschichtungsverfahren notwendig zu machen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es zudem, Bauteile mit metallischen Oberflächen, welche mit dem vorstehend genannten Verfahren veredelt wurden, bereitzustellen.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Es wurde festgestellt, dass die Reflexionseigenschaften metallischer Oberflächen vorteilhaft verändert werden können, indem zwischen der funktionellen Schicht und der metallischen Oberfläche eine zusätzliche Zwischenschicht aufgetragen wird, so dass der Farbeffekt durch Interferenz deutlich abgeschwächt bzw. unterdrückt werden kann, ohne die Dicke der funktionellen Schicht zu erhöhen und somit die Anfälligkeit derselben gegenüber Versprödung und Rissbildung zu erhöhen.
Daher stellt die vorliegende Erfindung als Lösung der oben genannten Probleme ein Verfahren zur Veredelung metallischer Oberflächen von Bauteilen bereit, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass es die Beschichtung der metallischen Oberfläche eines im Bauteil enthaltenen Grundkörpers mit einer Zwischenschicht, und das
Aufbringen einer transparenten funktionellen Schicht auf die Zwischenschicht umfasst, wobei die transparente funktionelle Schicht eine Schichtdicke im Bereich von 100 bis 1000 nm aufweist.
Ferner werden durch die vorliegende Erfindung gemäß dem beschriebenen Verfahren hergestellte Bauteile bereitgestellt, die sich insbesondere durch ein ansprechendes homogenes (metallisches) Erscheinungsbild ohne Ausbildung von Interferenzfarben auszeichnen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen sowie den folgenden Ausführungen zu entnehmen. Kurze Beschreibung der Figur
Fig. 1 stellt schematisch den Schichtaufbau dar, der durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
Die Erfindung und ihre Vorteile werden nachfolgend anhand bevorzugter
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Sofern es eine metallische Oberfläche (1 b) aufweist, ist der Grundkörper (1 ) des zu behandelnden Bauteils nicht in besonderem Maße eingeschränkt. Daher kann das Grundmaterial (1 a) z. B. aus massivem Metall, Metalllegierungen, Keramik oder Polymeren gebildet sein. In einer Ausgestaltung der Erfindung bestehen das
Grundmaterial (1 a) und die metallische Oberfläche (1 b) des Grundkörpers (1 ) aus dem gleichen Material, d. h. einem Metall oder einer Metalllegierung. Die metallische Oberfläche (1 b) stellt demnach die Oberfläche eines Metalls oder einer Metalllegierung dar. Vorzugsweise handelt es sich bei den zu behandelnden
metallischen Oberflächen (1 b) um solche von rostfreien Stählen, insbesondere um Oberflächen der Stahlsorten 1 .4301 und 1 .4016 (Chrom- Nickel- bzw. Chrom-Stahl), besonders bevorzugt um die Stahlsorte 1 .4016.
Erfindungsgemäß erfolgt der Auftrag der interferenzfarbenunterdrückenden
Zwischenschicht (2) auf der metallischen Oberfläche (1 b) des Grundkörpers (1 ). Die Zwischenschicht (2) weist vorzugsweise eine Dicke von weniger als 100 nm, besonders bevorzugt eine Dicke im Bereich von 2 nm bis 90 nm auf.
Die Zwischenschicht (2) stellt vorzugsweise eine vollflächig auf der metallischen Oberfläche (1 b) abgeschiedene Feststoffschicht dar, wodurch sie sich maßgeblich von zu Aufrauhungszwecken eingebrachten Einzelpartikeln oder inselähnlichen
Ansammlungen bzw. Aggregationen von Einzelpartikeln unterscheidet.
Für den Zweck der vorliegenden Erfindung kann als Material für die Zwischenschicht (2) jedes Material ausgewählt werden, welches bei gegebener Schichtdicke einen für die Interferenzminimierung geeigneten Brechungsindex (n) und Absorptionskoeffizienten (k) aufweist. Vorzugsweise werden Ag, AI, Ti und/oder deren Verbindungen als Materialien für die Zwischenschicht (2) verwendet, besonders bevorzugt Ag, AI und Ti02.
Es sei betont, dass die Zwischenschicht (2) durch geeignete Material- und
Schichtdickenauswahl neben der Verhinderung von Interferenzfarben auch weitere Funktionen (wie beispielsweise eine glättende und/oder haftvermittelnde Wirkung) erfüllen kann.
Vorteilhaft ist ferner, dass die Metalloptik durch geeignete Material- und
Schichtdickenauswahl gezielt variiert werden kann. So sind im Gegensatz zum den im Stand der Technik bekannten Verfahren, die eine Aufrauhung der metallischen
Oberfläche (1 b) vorsehen auch Metalloberflächen mit sehr hohem Glanzgrad realisierbar. Die Zwischenschicht (2) hat ferner gegenüber den bekannten Verfahren den Vorteil, dass das Bauteil nicht komplett aus dem die Interferenzfarben verhinderndem Material hergestellt werden muss bzw. dass Grundmaterial für die Herstellung des Bauteils eingespart werden kann, wodurch die Herstellungskosten minimiert werden können.
Die Auftragung der Zwischenschicht (2) auf die metallische Oberfläche kann durch mehrere bekannte Verfahren erfolgen. So ist beispielsweise für die Bereitstellung dünner Schichtdicken von weniger als 100 nm die Beschichtung mittels chemischer (CVD) oder physikalischer (PVD) Gasphasenabscheidung (z. B. Sputtern), galvanischer Verfahren oder Sol-Gel-Verfahren vorteilhaft. Ebenso sind andere Verfahren, wie z. B.
Schmelztauchveredeln oder Plattieren denkbar, wobei auch Schichtdicken des interferenzmindernden Materials von 100 nm oder größer möglich sind.
Die auf der Zwischenschicht (2) aufgebrachte transparente funktionelle Beschichtung (3) weist eine Dicke im Nanometerbereich auf. Vorzugsweise beträgt die Dicke der funktionellen Beschichtung (3) 100 nm oder mehr und weniger als 1000 nm, um der Gefahr der Rissbildung und Materialversprödung vorzubeugen und verlängerte
Beschichtungszeiten z. B. im CVD/PVD-Verfahren zu vermeiden. Besonders bevorzugt wird eine Schichtdicke in einem Bereich von 300 bis 800 nm.
Generell kann die funktionelle Beschichtung (3) jede bekannte Beschichtung zu
Zwecken der Verbesserung z. B. der Flexibilität, der Wisch- und Kratzfestigkeit, des Korrosionschutzes, der Reibungseigenschaften, der diffusionshemmenden Wirkung, der Biokompatibilität, der Benetzbarkeit, und/oder der elektrischen Eigenschaften sein. Die funktionelle Beschichtung (3) kann ebenfalls mehrschichtig aufgebaut sein.
Als bevorzugte Materialien zur Verwendung für die funktionelle Beschichtung (3) seien Si-, Ti-, AI-, Zr- und/oder B-Verbindungen genannt, wie etwa z. B. TiN, TiBN, TiBC, Si02, oder Si3N4. In einer bevorzugten Ausführungsform wird für die funktionelle Beschichtung (3) Si02 verwendet.
Wie die Zwischenschicht (2) kann funktionelle Beschichtung (3) ebenfalls auf
verschiedene bekannte Weisen auf die Zwischenschicht (2) aufgetragen werden, wie z. B. durch Tauchen, Schleudern, Sprühen, Fluten oder Einreiben. Da die jeweiligen Beschichtungsverfahren aus einer großen Bandbreite ausgewählt werden können, ist es möglich, das Oberflächenveredelungsverfahren durch geeignete Abstimmung erheblich zu erleichtern und zu beschleunigen, da die Aufbringung der interferenzmindernden Zwischenschicht (2) und der funktionellen Beschichtung (3) seriell in der gleichen Beschichtungsanlage erfolgen kann. Somit ergeben sich gegenüber den bekannten
Verfahren zur Verhinderung von Interferenzfarben auf dünn beschichteten metallischen Oberflächen (z. B. durch physikalische oder chemische Aufrauhung) weitere Vorteile im Hinblick auf die Prozessdauer und - kosten. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt der Auftrag der funktionellen Beschichtung (3) auf der interferenzmindernden Zwischenschicht (2) mit
Plasmabeschichtungsverfahren (PECVD), welche die gezielte Bereitstellung dünner Schichten mit geringem Materialaufwand und kurzen Beschichtungszeiten ermöglichen, und sich zudem hervorragend mit weiteren Vakuumverfahren, wie z. B. Aufdampfen, Sputtern, Plasmavorbehandlung und Plasmafeinreinigung kombinieren lassen.
Folglich ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren nicht zuletzt aufgrund der auf einfache Art und Weise erzeugbaren Schichteigenschaften eine wirksame und vor allem vergleichsweise kostengünstige und effiziente Lösung der eingangs beschriebenen Probleme.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Bauteil, das mit den vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt wurde. In einer bevorzugten Ausführungsform stellt das Bauteil ein Hausgerätebauteil dar, besonders bevorzugt ein unter Gebrauchsbedingungen thermisch beanspruchtes Haushaltsgerätebauteil, wie z. B. einem Gargerätebauteil. In einer ferner bevorzugten Ausführungsform ist das Bauteil ein Backofenauszug. Die genannten Bauteile sind dadurch gekennzeichnet, dass sie ein gemäß den vorangehend beschriebenen Verfahren hergestellten Schichtaufbau aufweisen. Im Einzelnen enthalten diese einen Grundkörper (1 ) bestehend aus einem Grundmaterial und der metallischen Oberfläche (1 b), eine auf der metallischen Oberfläche
aufgebrachte Zwischenschicht (2), und eine auf die Zwischenschicht (2) aufgebrachte transparente funktionellen Schicht (3), wobei die transparente funktionelle Schicht (3) eine Schichtdicke im Bereich von 100 bis 1000 nm aufweist.
In bevorzugten Ausführungsformen weist die Zwischenschicht (2) eine Schichtdicke von weniger als 100 nm auf.
In einer ferner bevorzugten Ausführungsform ist die transparente funktionelle Schicht (3) aus Si-, Ti-, AI-, Zr- und/oder B-Verbindungen, besonders bevorzugt Si02, gebildet.
Vorzugsweise ist die Zwischenschicht (2) aus einem Material ausgewählt aus Ag, AI, Ti und deren Verbindungen, besonders bevorzugt aus Ag, AI, oder Ti02, gebildet.
Der Grundkörper (1 ) mit der metallischen Oberfläche (1 b) ist vorzugsweise aus
Edelstahl, besonders bevorzugt einem Edelstahl mit der Werkstoffnummer 1 .4016, gebildet.
Die Eigenschaften und Zusammensetzungen der einzelnen Schichten sowie deren Vorteile sind der obigen Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu entnehmen.
Die genannten Bauteile zeichnen sich vorteilhaft durch eine völlig gleichmäßige metallische Optik und das Ausbleiben optischer Interferenzeffekte aus, ohne dass die Funktion und die physikalischen Eigenschaften der transparenten funktionellen
Beschichtung beeinträchtigt wird.
Bezugszeichenliste
(1 ) Grundkörper
(1 a) Grundmaterial
(1 b) metallische Oberfläche
(2) Zwischenschicht
(3) transparente funktionelle Schicht

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Verfahren zur Veredelung metallischer Oberflächen von Bauteilen, gekennzeichnet dadurch, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- Beschichtung der metallischen Oberfläche (1 b) eines im Bauteil enthaltenen Grundkörpers (1 ) mit einer Zwischenschicht (2), und
- Aufbringen einer transparenten funktionellen Schicht (3) auf die Zwischenschicht (2), wobei die transparente funktionelle Schicht (3) eine Schichtdicke im Bereich von 100 bis 1000 nm aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (2) eine Schichtdicke von weniger als 100 nm aufweist.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente funktionelle Schicht (3) aus Si-, Ti-, AI-, Zr- und/oder B- Verbindungen gebildet ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente funktionelle Schicht (3) aus Si02 gebildet ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (2) aus einem Material ausgewählt aus Ag, AI, Ti und deren Verbindungen gebildet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (2) aus einem Material ausgewählt aus Ag, AI, oder Ti02 gebildet wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung mit der Zwischenschicht (2) und/oder das Aufbringen der transparenten funktionellen Schicht (3) durch Plasmabeschichtungsverfahren erfolgt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung mit der Zwischenschicht (2) und das Aufbringen der transparenten funktionellen Schicht (3) durch dasselbe Beschichtungsverfahren bewerkstelligt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1 ) mit der metallischen Oberfläche (1 b) aus Edelstahl, vorzugsweise einem Edelstahl mit der Werkstoff nummer 1 .4016, gebildet ist.
10. Bauteil, hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche.
1 1. Bauteil nach Anspruch 10, wobei das Bauteil ein Hausgerätebauteil ist.
12. Bauteil nach einem der Ansprüche 10 und 1 1 , wobei das Bauteil ein
Gargerätebauteil ist.
13. Bauteil nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Bauteil ein Backofenauszug ist.
EP15731525.0A 2014-06-05 2015-06-03 Verfahren zur verhinderung von interferenzfarben auf dünn beschichteten metalloberflächen Pending EP3152344A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014210671.0A DE102014210671A1 (de) 2014-06-05 2014-06-05 Verfahren zur verhinderung von interferenzfarben auf dünn beschichteten metalloberflächen
PCT/EP2015/062332 WO2015185596A1 (de) 2014-06-05 2015-06-03 Verfahren zur verhinderung von interferenzfarben auf dünn beschichteten metalloberflächen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3152344A1 true EP3152344A1 (de) 2017-04-12

Family

ID=53488294

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP15731525.0A Pending EP3152344A1 (de) 2014-06-05 2015-06-03 Verfahren zur verhinderung von interferenzfarben auf dünn beschichteten metalloberflächen

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20170107622A1 (de)
EP (1) EP3152344A1 (de)
DE (1) DE102014210671A1 (de)
WO (1) WO2015185596A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9512536B2 (en) * 2013-09-27 2016-12-06 Apple Inc. Methods for forming white anodized films by metal complex infusion

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5192410A (en) * 1988-07-28 1993-03-09 Nippon Steel Corporation Process for manufacturing multi ceramic layer-coated metal plate
JPH0765185B2 (ja) * 1990-11-27 1995-07-12 株式会社神戸製鋼所 耐食性に優れた蒸着Ａｌ系めっき鋼材
DE10064134A1 (de) 2000-12-19 2002-06-27 Bsh Bosch Siemens Hausgeraete Verfahren zum Veredeln von metallischen Oberflächen zur Vermeidung von thermischen Anlauf-Farben
BRPI0418880A (pt) * 2004-07-06 2007-12-11 Synthes Gmbh revestimento colorido de geração de interferência para implantes e instrumentos cirúrgicos
DE102004052169A1 (de) 2004-10-27 2006-05-04 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Oberflächenveredeltes Objekt, Verfahren zu dessen Herstellung sowie Verwendung des Objektes
EP1829991A1 (de) * 2006-03-02 2007-09-05 UGINE & ALZ FRANCE Rostfreies Stahlblech mit selbstreinigender Beschichtung.
DE102006035688A1 (de) * 2006-07-28 2008-01-31 Domnick, Ralph, Dr. Deckschicht auf einem Substrat aus Metall, Keramik o. dgl. und Verfahren zu deren Herstellung
DE102008011298A1 (de) 2007-03-16 2008-09-18 Süddeutsche Aluminium Manufaktur GmbH Teilpigmentierung einer Deckschicht zur Vermeidung von Interferenzen bei Aluminiumbauteilen oder Aluminium aufweisenden Bauteilen

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MARCELO M. VIANA ET AL: "Nanocrystalline titanium oxide thin films prepared by sol-gel process", BRAZILIAN JOURNAL OF PHYSICS., vol. 36, no. 3b, 1 September 2006 (2006-09-01), BR, pages 1081 - 1083, XP055577598, ISSN: 0103-9733, DOI: 10.1590/S0103-97332006000600075 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015185596A1 (de) 2015-12-10
DE102014210671A1 (de) 2015-12-17
US20170107622A1 (en) 2017-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007033338B4 (de) Hartstoffbeschichteter Glas- oder Glaskeramik-Artikel und Verfahren zu dessen Herstellung sowie Verwendung des Glas- oder Glaskeramik-Artikels
EP1032851B1 (de) Reflektor mit resistenter oberfläche
DE102010013865B4 (de) Reflektor mit hoher Resistenz gegen Witterungs- und Korrosionseinflüsse und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102012112109A1 (de) Oberflächenveredeltes Stahlblech und Verfahren zu dessen Herstellung
WO2003002269A2 (de) Artikel mit plasmapolymerer beschichtung und verfahren zu dessen herstellung
DE102011016683A1 (de) Radartransparente Beschichtung
DE102008046673A1 (de) Verbundkörper
EP3262446A1 (de) Reflektorelement und verfahren zu dessen herstellung
DE112017004063B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Dickbeschichtung mit schichtweisem Aufbau
WO2008017723A1 (de) Temperbares solar control schichtsystem und verfahren zu seiner herstellung
EP2912204B1 (de) Mit einer eingebetteten pvd-schicht beschichtetes kunststoffteil
DE102010019913A9 (de) Verbundkörper mit dekorativer Hochglanzoberfläche
Langlade et al. Characterization of titanium oxide films with Magnéli structure elaborated by a sol–gel route
EP3152344A1 (de) Verfahren zur verhinderung von interferenzfarben auf dünn beschichteten metalloberflächen
EP1652963B1 (de) Oberflächenveredeltes Objekt, Verfahren zu dessen Herstellung sowie Verwendung des Objektes
DE102016100914B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer porösen Brechzahlgradientenschicht
WO2008104389A2 (de) Schichtsystem für wischfeste reflektoren
DE102013104212A1 (de) Vogelschutzglas und Verfahren zum Herstellen eines Vogelschutzglases
EP2933354B1 (de) Haushaltgerätebaueinrichtung
DE102011080961A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Reflexionsschichtsystems für Rückseitenspiegel
DE102012215059B4 (de) Schutzschicht für ein IR-reflektierendes Schichtsystem, IR-reflektierendes Schichtsystem und Verfahren zu deren Herstellung
DE10303650A1 (de) Beschichtungsverfahren
DE102008009504A1 (de) Mehrlagig beschichtetes Substrat sowie Verfahren zu dessen Herstellung
DE102006030094A1 (de) Hochreflektierendes Schichtsystem und Verfahren zur Herstellung des Schichtsystems
DE102015005584A1 (de) Verfahren zur Beschichtung von Glasoberflächen

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20170105

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20190411