ES2098728T5 - Procedimiento para el recubrimiento de un substrato con un material que provoca un efecto de brillo. - Google Patents

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.

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.

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.