ES2098728T5 - Procedimiento para el recubrimiento de un substrato con un material que provoca un efecto de brillo. - Google Patents
Procedimiento para el recubrimiento de un substrato con un material que provoca un efecto de brillo.Info
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Abstract
PARA EQUIPAR LOS OBJETOS CON UNA METALIZACION DE ALTO BRILLO, SE PROPONE QUE LOS OBJETOS ESTEN PROVISTOS CON UNA CAPA BASICA, UNA CAPA INTERMEDIA PREDOMINANTE DE METALIZACION DE ALTO BRILLO ASI COMO UNA CAPA DE CUBIERTA, CON LO CUAL LA CAPA INTERMEDIA SE APLICA SEGUN UN PROCESO DE PLASMA.
Description
Procedimiento para el recubrimiento de un
substrato con un material que provoca un efecto de brillo.
La invención se refiere a un procedimiento para
el recubrimiento de un substrato con un material que provoca en
efecto de brillo tal como metal, estando constituido el substrato
por un material adecuado, que es geométricamente estable hasta al
menos
120ºC.
120ºC.
Con el fin de conseguir un efecto de alto brillo
sobre objetos, se lleva a cabo, según el estado de la técnica, por
ejemplo un cromado galvánico, un niquelado o una anodización. En
este caso se requieren tratamientos previos costosos del material de
base tales como, por ejemplo, pulido de la superficie, para
conseguir el efecto de alto brillo deseado. Además ciertos
materiales no pueden dotarse, de manera duradera, con un alto
brillo, tal como por ejemplo en el caso del cromo sobre el aluminio.
Procedimientos correspondientes muestran, además, el inconveniente
de que conducen a una elevada carga para el medio ambiente.
Se conoce también la forma con conseguir un
metalizado por medio de procedimientos PVD o CVD en combinación con
una tecnología de barnizado en húmedo, no consiguiéndose, sin
embargo, la conservación necesaria en zonas amenazadas por la
corrosión. La resistencia mecánica y química de los barnices en
húmedo no es suficiente para los recubrimiento de piezas sometidas
de fuertes tensiones. La protección contra la corrosión deja muchas
veces que desear. Igualmente se produce una carga indeseable para el
medio ambiente debido a la tecnología de barnizado en húmedo.
Se conoce por la DE 33 33 381 A1 un procedimiento
para la obtención de una capa metálica sobre una capa de base
altamente resistente a la intemperie constituida por un
recubrimiento de poliuretano de dos componentes o por un
recubrimiento endurecible por medio de UV mediante plaqueado en
seco, tal como el bombardeo electrónico o el plaqueado iónico y
generación de una capa de cobertura mediante la aplicación de un
barniz de poliuretano de dos componentes o de un barniz endurecible
por medio de UV con elevada resistencia a la intemperie sobre la
capa metálica. El procedimiento se refiere únicamente a cuerpos
moldeados de resina sintética. Para la aplicación del brillo
metálico es obligatoriamente necesario aplicar sobre la superficie
una capa de base constituida por un recubrimiento de poliuretano de
dos componentes o un recubrimiento endurecible por medio de UV. En
este caso se genera un coloreado bien por medio del propio cuerpo o
por medio de la capa de
base.
base.
La presente invención se base en el problema de
poner a disposición un procedimiento del tipo citado al principio,
con el que pueden conseguirse, por un lado, un metalizado de alto
brillo, sin carga para el medio ambiente, básicamente de cualquier
material y, por otro lado, prácticamente cualquier geometría que se
quiera con una calidad homogénea.
El problema se resuelve por medio de las
características de la reivindicación 1.
Como capa de base se utiliza una capa de barniz
en polvo, que se cochura a una temperatura del substrato de
aproximadamente 120 hasta 240ºC. El tiempo de cochurado es
aproximadamente de 8 a 30 minutos.
Por lo tanto pueden recubrirse según la invención
substratos que no presenten una deformación en el intervalo de
temperaturas indicado. A estos materiales pertenecen, por ejemplo,
metal, cerámica, vidrio, materiales sintéticos, especialmente
materiales sintéticos reforzados con fibras, etc..
Mediante la aplicación de la capa de base se
consigue que la superficie del substrato sea lisa, es decir que
también pueden \metalizarse'' superficies rugosas sin tratamiento
mecánico; dado que la capa de barniz en polvo a ser cochurada
provoca un lubrificado de la superficie de tal manera que se cubren
las rugosidades existentes originalmente en caso dado.
El polvo está constituido preferentemente por un
compuesto de resina de poliéster, verificándose un depósito
electrostático sobre el substrato.
A continuación se aplica en el proceso de plasma
el material que provoca el efecto de brillo. Como materiales entran
en consideración, por ejemplo, aluminio, cromo, titanio, plata, oro.
En este caso se dispone el substrato en un recinto de reacción, en
el que, en primer lugar, se establece una presión de al menos
10-4 milibares, preferentemente de
10-4 milibares hasta 10-5 milibares.
De este modo se eliminan, en la cuantía necesaria, especialmente las
moléculas de oxígeno y las moléculas de nitrógeno. Seguidamente se
ventila el recinto de reacción con un gas de proceso (gas inerte o
gas reactivo), hasta que se establezca una presión comprendida entre
1 milibares y 10-3 milibares. Finalmente se enciende
una descarga en forma de eflúvios, con lo que se forma un plasma. En
este plasma se evapora a continuación el metal que provoca el efecto
metálico deseado, de manera que se deposite el metal evaporado sobre
el substrato, que se encuentra en el plasma.
El plasma necesario puede provocarse mediante el
establecimiento de un campo eléctrico entre un ánodo (recipiente) y
un cátodo (substrato) por medio de tensión continua o de alta
frecuencia (kHz - MHz, preferentemente 13,56MHz) dentro del recinto
de reacción, o también por medio de un campo de alta frecuencia
generado fuera del recinto de reacción (GHz,
micro-ondas).
En el caso en que se genere el plasma por medio
de alta frecuencia, debe tenerse en consideración que la superficie
del substrato es menor que la superficie del recipiente, con el fin
de garantizar una polarización suficiente de los electrodos.
Igualmente puede llevarse a cabo el recubrimiento por medio de un
evaporador de arco eléctrico, un evaporador por láser o por medio de
pulverizado catódico (cátodo sencillo o doble). En este tipo de
recubrimiento no es necesaria una generación especial de plasma dado
que el plasma se genera por medio del proceso de evaporación o de
pulverizado.
La capa de cobertura es comparable, desde el
punto de vista de su constitución, a la capa de base, es decir que
se deposita electrostáticamente un polvo constituido preferentemente
por un compuesto de resina de poliéster y, seguidamente, se cochura
durante un lapso de tiempo de 8 a 30 minutos en un intervalo de
temperatura comprendido entre 120ºC y 240ºC.
Finalmente puede aplicarse sobre la capa de
cobertura una capa protectora resistente a los arañazos, que está
constituida preferentemente por un compuesto carbonado.
La invención se explicará a continuación con
mayor detalle por medio de la descripción que sigue de un ejemplo de
realización preferente que puede verse en el dibujo.
Muestran.
La figura 1 una formación estratificada de un
material que provoca un efecto de brillo,
la figura 2 un esquema del procedimiento y
la figura 3 una representación de principio de
una cámara de plasma.
Sobre un substrato, que presenta una geometría
arbitraria cualquiera (10) se deposita, electrostáticamente, un
polvo constituido por un compuesto de resina de poliéster y,
seguidamente se cochura a una temperatura del substrato de
aproximadamente 120ºC hasta 240ºC durante un lapso de tiempo de 8 a
30 minutos para conseguir una capa de base (12) con un espesor
comprendido entre 25 \mum y 125 \mum. De este modo se asegura el
que se compensen las rugosidades superficiales del substrato (10),
posiblemente existentes de manera inicial. Alternativamente o de
manera complementaria puede limpiarse la superficie del
substrato.
El substrato (10) puede estar constituido por un
material básicamente arbitrario tal como metal, cerámica, vidrio o
material sintético, debiéndose cumplir evidentemente la condición
adicional de que se garantice la estabilidad geométrica necesaria a
la temperatura de cochurado empleado en la aplicación.
Seguidamente se dispone el substrato (10) con la
capa de base en un recinto de reacción que se ajusta, en primer
lugar, a una presión comprendida entre 10-4 y
10-5 milibares. De este modo se eliminan
especialmente moléculas de oxígeno y de nitrógeno, que, en otro
caso, podrán conducir a una reacción indeseable. A continuación se
inunda el recinto de reacción con un gas de proceso, preferentemente
argón, estableciéndose una presión final comprendida entre 1 y
10-3 milibares.
Con el fin de conseguir un efecto de alto brillo
sobre objetos, se lleva a cabo, según el estado de la técnica, por
ejemplo un cromado galvánico, niquelado o una anodización. En este
caso se requieren tratamientos previos costosos del material de base
tales como, por ejemplo, pulido de la superficie para conseguir el
efecto de alto brillo deseado. Además no pueden dotarse, de manera
duradera, determinados materiales con un metalizado de alto brillo,
tal como, por ejemplo cromo sobre aluminio. Los procedimientos
correspondientes muestran además el inconveniente de que conducen a
una elevada carga del medio ambiente.
En el plasma formado se evapora un metal tal como
aluminio, cromo, titanio, plata u oro, para recubrir el substrato
(10), que se encuentra en el recinto de reacción, es decir para
dotar a la capa de base (12) o bien al substrato limpiado con la
capa (14) que provoca el efecto metálico de alto brillo.
Una vez que se haya aplicado la capa (14), se
aplica, en otra etapa del procedimiento, una capa de cobertura (16)
por medio de recubrimiento electrostático con polvo, siendo
correspondiente el desarrollo del procedimiento al de la formación
de la capa de base (10). También deberá presentar la capa de
cobertura (16) un espesor comprendido entre 25 \mum y 125 \mum.
Mediante la capa de cobertura (16) se da una buena resistencia
mecánica y química.
De este modo el espesor de las capas (12), (14) y
(16) es, en total, de aproximadamente 50 \mum hasta 250
\mum.
Con el fin de variar el efecto de brillo en la
cuantía necesaria, puede emplearse como capa de base (12) o bien
como capa de cobertura (16) un barniz en polvo mate o brillante, que
debe ser transparente o translúcida al color para la capa de
cobertura (16).
En caso dado puede aplicarse una capa final, no
representada, en otra etapa del procedimiento, que esté constituida
por un compuesto carbonado y que sea altamente resistente a los
arañazos.
En la figura 2 se ha representado un esquema del
procedimiento de una instalación en continuo para el revestimiento
de cuerpos moldeados tales como, por ejemplo, llantas.
En una zona de tratamiento previa, dotada con el
número de referencia (18), se limpia y se desengrasa el cuerpo
moldeado considerado (substrato(10)), para someterlo a
continuación a un tratamiento de conversión. Seguidamente se lleva a
cabo un secado con aire caliente. A continuación se envía el cuerpo
moldeado (10) a una cabina de polvo I (20), en la que se verifica
una aplicación automática de la capa de base (12), preferentemente
de una capa de barniz en polvo. Esta aplicación de la capa de barniz
en polvo en la cabina de polvo I (20) puede llevarse a cabo de
manera electrostática.
Tras abandonar la cabina de polvo I (20), se
envía al cuerpo moldeado (10) hasta un horno I (22), en el que pasa,
en primer lugar, a través de una zona IR, para calentar el cuerpo
moldeado seguidamente hasta una temperatura del substrato, deseada,
por ejemplo en el intervalo comprendido entre 200ºC y 220ºC.
Una vez que se ha cochurado la capa de base (12),
pasa a través de una instalación continua de varias cámaras HV (24),
que está constituida, en el ejemplo de realización, por las cámaras
(26), (28) y (30). La cámara (26) representa, en este caso, un
tampón de entrada y la cámara (30) un tampón de salida. En la cámara
(28) se verifica la aplicación propiamente dicha con el material que
provoca el efecto de brillo y, concretamente, de manera preferente
mediante la evaporación de plasma.
Tras abandonar la cámara (30), el cuerpo moldeado
(10) se envía a una cabina de polvo II (32), en la que se aplica una
capa de cobertura (16) en forma de una capa de barniz en polvo,
preferentemente por depositado electrostático. Seguidamente pasa a
través de un horno II (34) con zona de infrarrojo (36) y zona de
cochurado (38), en la que se calienta el objeto (10) hasta una
temperatura deseada, por ejemplo hasta aproximadamente 200ºC -
220ºC. Seguidamente se lleva a cabo una refrigeración del objeto
(10), para ser retirado del circuito.
La instalación continua de cámaras múltiples en
alto vacío (24) está constituida, por ejemplo, por las tres cámaras
de vacío, de dimensiones idénticas, (269, (28) y (30), que están
separadas entre sí por medio de esclusas (51), (52), (53) y (54).
Los cuerpos moldeados (10) pasan, en primer lugar, a través de la
esclusa (S1) en el tampón de entrada (26). Esta se evacúa hasta la
presión que se ha ajustado en la cámara de proceso (28). Una vez que
se alcanza esta presión, se abren las esclusas S2 y S3. El cuerpo,
que se encuentra en la cámara de plasma (28), se desplaza ahora
hasta el tampón de salida (30) y el que se encuentra en el tampón de
entrada (26) hasta la cámara de proceso (28). Seguidamente se
cierran las esclusas (S2), (S3). Los tampones de entrada y de salida
(26) y (30) se ventilan ahora y, seguidamente se abren las esclusas
(S1) y (S4). El cuerpo cubierto por el vapor (10) puede sacarse
ahora del tampón de salida (30) e introducirse el cuerpo siguiente
(10) en el tampón de entrada (26). Paralelamente a esto se cubre por
evaporación el cuerpo (10) que se encuentra en la cámara de plasma
(28).
La ventaja de este sistema es un tiempo de
cadencia mas corto, dado que la cámara de proceso (28) se mantiene
siempre bajo vacío y los procesos de trabajo, tales como evacuación,
ventilación y cobertura por evaporación, pueden desarrollarse
paralelamente.
Por la figura 3 puede verse un esquema de
principio de la cámara de plasma (28). La cámara de plasma abarca
una carcasa (30), que está conectada a tierra y en la que está
dispuesto el substrato (10), que debe ser recubierto con el material
que provoca el efecto de brillo. En este caso el substrato (10) se
encuentra entre los cátodos (32), que están conectados con los polos
negativos de las fuentes de tensión continua.
Entre los cátodos (32) y el substrato (10) puede
establecerse por lo tanto un plasma.
La carcasa (30)puede estar conectada con
una bomba de vacío a través de una tubuladura (36). El propio gas de
proceso necesario se introduce a través de la conexión (38).
Claims (12)
1. Procedimiento para el recubrimiento de un
substrato (10) con un metal, que provoca un efecto de brillo,
estando constituido el substrato (10) por un material adecuado, que
es geométricamente estable al menos hasta 120ºC, que comprende las
etapas del procedimiento, que se llevan a cabo inmediatamente de
manera sucesiva entre sí
- a)
- aplicación y cochurado en el horno de una capa de barniz en polvo como capa de base (12),
- b)
- revestimiento del substrato (10), dotada con la capa de base con el metal que proporciona el efecto de brillo en una cámara de vació, en la que tiene lugar un procedimiento de plasma, y
- c)
- a continuación, aplicación de una capa de polvo como capa de cobertura (16) y cochurado de la misma.
2. Procedimiento según la reivindicación 1
caracterizado porque se cochura la capa de base (12), en
forma de una capa de barniz en polvo, a una temperatura del
substrato de aproximadamente 120ºC hasta 240ºC.
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque el cochurado de la capa de barniz en
polvo se lleva a cabo durante un lapso de tiempo de aproximadamente
8 minutos hasta 30 minutos.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
substrato (10), dotado con la capa de base (12), se dispone en un
recinto de reacción (24), en el que reina, en primer lugar, una
presión de al menos 10^{-4} milibares, porque el recinto de
reacción se inunda a continuación con gas de proceso para el
establecimiento de una presión P_{p} aproximadamente de 1 a
10^{-3} milibares y porque se lleva a cabo el proceso de plasma a
la presión P_{p}.
5. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se cochura la capa de cobertura (16) a
una temperatura del substrato de aproximadamente 120ºC hasta
240ºC.
6. Procedimiento según la reivindicación 5,
caracterizado porque el cochurado de la capa de cobertura
(16) se lleva a cabo durante un lapso de tiempo de aproximadamente 8
minutos hasta 30 minutos.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el polvo,
necesario para la capa de barniz en polvo, se aplica de manera
electrostática o mediante sinterización.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el espesor
de capa correspondiente de la capa de base (12) y/o de la capa de
cobertura (16) es aproximadamente de 25 \mum hasta 125 \mum.
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las capas
(12, 14, 16), aplicadas sobre el substrato (10) presentan un espesor
total de aproximadamente 50 \mum hasta 250 \mum.
10. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque para
generar o bien para inducir el plasma se utiliza alta frecuencia,
tensión continua, pulverizado con cátodo simple o doble, evaporación
por arco eléctrico o láser.
11. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado porque en el recinto de reacción (24) reina, en
primer lugar, una presión comprendida entre 10^{-4} y 10^{-5}
milibares.
12. Procedimiento según la reivindicación 7,
caracterizado porque el polvo se aplica en procedimiento de
sinterización por fluidificación.
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