JP4495609B2 - 耐食性のある装飾的な被覆層を製造する方法及び金属から成る、自動車用のホイールのための層システム - Google Patents

Description

本発明は、耐食性のある装飾的な被覆層を製造する方法、及び金属、有利には軽金属から成る、自動車用のホイールのための層システムに関する。

鋼又は軽金属合金から成る公知の自動車ホイールに、電気めっきによる層、例えば銅−クロム−ニッケルによる層を設けることが公知である。

電気めっきプロセスでは、特に鋼ホイールの場合には、ディスクとリムベースとの間の接合範囲に、特に鋳込まれた軽金属ホイールの場合には、毛管作用により、電気めっきプロセスからの浴液が多孔部に付着したままになる。接合範囲には、さらに一貫した被覆層がもたらされない。これらのことは、後には電気めっき層の腐食現象及び部分的な破壊につながる。軽金属ホイールでは、さらに電気めっき層は、ホイールの表面の応力状態の不都合な変化の原因となり、このことは、ホイールの機能及び耐用寿命に影響を及ぼすこともあり得る。

公知の電気めっきプロセスは、不可欠な層厚さにより材料がかかり、被覆されたホイールの著しい重量増大につながってしまう。これにより、寸法８Ｊ×１７"の軽金属ホイールの重量が、表面補償のために必要とされる厚さの銅層に基づき、平均して１ｋｇだけ高められる。

ドイツ連邦共和国特許公開第１９６２１８６１号明細書が、アルミニウム合金から成る自動車リムをクロムめっきする方法を示している。この方法では、ホイール表面に、まず粉末ラッカー又は湿潤ラッカーから成る下塗り層が被着される。次いで、この下塗り層には電気めっきＡＢＳプラスチックから成る層が被着され、次いで電気めっきによりクロムめっきが施される。この被覆層の使用限界は、特に電気めっきＡＢＳプラスチックの制限された温度安定性から生じる。このことは、ホイールの熱的により強く負荷される範囲の被覆層の剥離をもたらす。

ドイツ連邦共和国特許公開第１９８０７８２３号明細書につき、耐食性の被覆層を製造する方法、及び軽金属から成るホイールのための層システムが公知になっている。この方法では、ホイールにはまず非導電性の第１の層が、ＰＶＤプロセス、ＣＶＤプロセス、ラッカー塗布、又は陽極酸化及び封孔により被着される。次いで、電流なしに第２の金属層が被着される。次いで、電気めっきにより、ニッケル及び／又は銅から成るベース層と、クロムから成るカバー層とを有するクロム層システムが被着される。

そこで本発明の課題は、冒頭で述べた形式の、金属から成る自動車用のホイールのための被覆層を製造する方法及び層システムを改良して、装飾的で耐食性のある、高い負荷可能な表面を形成することができるようにすることである。

この課題を解決した本発明の手段によれば、次の層構造がホイールに被着される、すなわち、
−表面の機械的な平滑化によりホイールの前処理を行い、
−付着層（例えばクロームめっきする）、
−ラッカー塗装により被着された層、
−後続層の前処理及び良好な付着のためのプラズマエッチングプロセスをラッカー塗装により被着された層に行い、
−プラズマエッチングプロセスが行われた層上の、後続層の前処理及び良好な付着のための酸化物又は金属から成るＰＶＤ層、
−金属又は金属合金からなるＰＶＤ層、
−例えば電気めっきにより被着される銅、ニッケル、及びクロムを備えるクロム層システム、
による層構造がホイールに被着されることが提案される。

有利な形式で、付着層により、ラッカー塗装により被着された層の付着、ひいては耐食性が著しく高められる。ラッカー塗装により被着された層により、接合箇所及び別の問題箇所が平滑化されて、例えば充填され、一貫した被覆が可能となる。軽金属リムの場合には、多孔部が閉じられ、このようにしてプロセス流体の進入が阻止されているという特別な利点が得られる。金属ホイールの表面も一般にプロセス流体の影響から保護されており、このことは材料特性の完全な保持をもたらす。

本発明の有利な発展形が従属請求項に記載されている。

層システムの本来の被着の前には、例えばドラッグフィニッシンングによる機械的な表面平滑化が行われてよい。この処理は、のちのより薄い後続被覆層を支援し、ひいてはホイール重量への影響を有している。

付着層が、有利にはクロムめっき又はリン酸処理若しくは別の環境にやさしい代用法（Ｃｒ６なし）により被着される。

ラッカーから成るベース層は、例えばＥＰラッカーから成っていてよい。このＥＰラッカーは、１８０℃〜２１０℃まで焼成され、これにより、優れた表面変化が得られる。ラッカーから成るベース層の表面は、クロム層システムの表面特性のためには決定的である。

有利には、ラッカーから成るベース層の表面は、真空中で、例えばプラズマによる処理により、化学的に活性のプロセスガスの添加下にプラズマ技術的にエッチングを施される。このような形式で前処理された表面には、プラズマ技術的な被覆、特にＰＶＤ法により、例えば金属又は酸化物フラッシュメッキにより、閉じられたフラッシュメッキ層が被着される。このためには、有利にはクロムが使用される。前記フラッシュメッキ層は、視覚的に密である必要も導電性である必要もないことにより支持層とは異なる。両方の手段、すなわち、エッチング部もフラッシュメッキ層も、後続の金属中間層の改良された付着能力のために働く。前記中間層は、有利には銅から成っていてよい、しかしニッケル又はニッケル化合物から成っていてもよい。この方法により、２０μｍの厚さまでの、表面の一様で三次元の被覆層を設けることが可能である。

このような形式で製造された電気伝導性の中間層には、いまや最終的なクロム層システムを被着することができる。

このためには、有利には従来の電気めっきプロセスが使用される。この場合、第１の層には銅又は半光沢ニッケルから成る層が、１５０μｍまでの層厚さに被着される。この層には、光沢ニッケル、微孔性ニッケル、次いでクロムを夫々有する別の層が形成される。微孔性のニッケルは、微細に分配された固体を懸濁された形で含有する、電気分解により被着されたニッケル層である。空気吹き込みにより電解液内に浮遊状態に保持されるこれらの非導電性の分子がニッケル層内に組み込まれる。続くクロムめっきでは、封入物はクロムめっきされずに、クロム層内に微孔を形成する（Metzer,W;Ott,R: Galvanotechnik61(1971), S.998 ffも参照されたい）。

択一的には、クロム層システムにおいて中間層には、銅、半光沢ニッケル又はこれらの組合せから成る電気めっきにより形成された層が被着される。電気めっきにより形成された別の層も可能である。最後には、電気めっきにより被着された層、しかし、微孔性のニッケル層が設けられる。このニッケル層には、ＰＶＤ法で、最終のクロム層が被着される。この組合せは、カバーするラッカー塗装により被着された層なしに完全に機能可能な高められた腐食防止をもたらす。

次に本発明を図示の実施例につき、さらに詳しく説明する。

アルミニウムボディ、この場合にはリム１（ホイール）が、ばり取り後にまずドラッグフィニッシングにより前処理さる。ドラッグフィニッシンングのためには、前記リムは研削ボディを有する槽に浸漬され、この槽内で運動せしめられる。ドラッグフィニッシングにより、平滑化された、しかしながら研磨されていない表面が形成される。

層構成のためには、まず付着層としてクローム層２が被着される。このクローム層２には、例えば５０〜６０μｍまでの厚さの、例えばＥＰラッカーから成るベースラッカー層３が続く。このＥＰラッカーは、１８０℃〜２１０℃までで焼成される。ベースラッカー層３は、場合によっては、特に気泡又は封入物の過剰研削のような後処理をベースラッカー層３に施すことが不可欠となった場合には、別のラッカー層４の分だけ充填することができる。

リム１は、ラッカー塗装により被着された層３，４により、電気的にもはや伝導性ではなく、流体との接触に対して保護されている。

クローム層システム５の被着の準備のためには、リム１の被覆したい表面にエッチングが施される。このためには、リム１は、プラズマを有する真空室（図示しない）内で、化学的に活性のプロセスガスの添加下に処理される。付着能力をさらに改良するためには、次いでプラズマ技術的な被覆法（例えばＰＶＤ法又はＣＶＤ法）により、クロムから成る、フラッシュを備えた金属層６が被着される。この金属層は、５〜２０ｎｍまでの厚さを有している。

別のプラズマ技術的な被覆により、次いで物理的な方法で、約０．３μｍの厚さを有する銅から成る層７が被着され、これにより、次の電気めっきプロセスのための電気伝導性の中間層が形成される。

このようにして形成されたベース層には、従来の形式でクロム層システム５が被着される。電気めっきにより形成された、２５μｍの厚さを有する銅から成る層８には、同様に電気めっきにより被着されたニッケル層９が続く。別のニッケル層１０が、微孔性に形成されており、このために望ましい封入物１１を有している。これらの封入物１１は、電気めっきプロセスにおいて、ニッケル内に、懸濁した固体、沈殿物の形で組み込まれ、電気伝導性ではない。両方のニッケル層９，１０の層厚さは、全部で１５μｍである。最終のクロム層１２は、０．３〜０．５μｍまでの厚さを有しており、クロム層システム５を終了する。電気めっきにより被着されるクロム層１２の代わりに、ＰＶＤ法によるクロム層１２を被着することも可能である。

本発明による層システムの横断面図である。

符号の説明

１ リム、 ２ クロム層、 ３ ベースラッカー層、 ４ 別のラッカー層、 ５ クロム層システム、 ６ 金属層、 ７ 銅から成る層（中間層）、 ８ 銅から成る層（第一の層）、 ９ ニッケル層（第二の層）、 １０ 微孔性ニッケル層（第二の層）、 １１ 封入物、 １２ クロム層

Claims (10)

1. 軽金属又は軽金属合金から成る、自動車用のホイール（１）に、高光沢の被覆層を形成する方法において、次のステップ、すなわち、
   −表面の機械的な平滑化によりホイール（１）の前処理を行い、
   −ホイール（１）に付着層（２）を被着し、
   −ラッカー塗装により被着されたベースラッカー層（３）及びベースラッカー層（３）上にラッカー塗装により被着された別のラッカー層（４）の内少なくともベースラッカー層（３）を有するラッカー塗装により被着された層（３，４）を設け、
   −次いで、金属層（６）の、ＰＶＤ法による被覆を行い、
   −次いで、少なくとも１つの第１の層（８）と最終層としてのクロムから成る層（１２）とを備えるクロム層システム（５）の少なくとも１つの第１の層（８）を電気めっきにより被着する
   ステップを用いることを特徴とする、自動車用のホイール（１）に高光沢の被覆層を形成する方法。
2. 付着層（２）の被着をクロムめっき又はリン酸塩処理により行う、請求項１記載の方法。
3. 金属層（６）のＰＶＤ法による被覆前に、ラッカー塗装により被着された層（３，４）をエッチングし、金属層（６）の被覆後に、ＰＶＤプロセスで、金属、金属合金又は金属酸化物から成る中間層（７）を被着する、請求項１又は２記載の方法。
4. クロム層システム（５）の被着が次のステップから成っているようにする、すなわち、
   −銅、半光沢ニッケル又はこれらの組合せから成る第１の層（８）の電気めっきによる被着を行い、
   −光沢ニッケル又は電気伝導性ではない封入物（１１）を有する微孔性のニッケル層（１０）から成る少なくとも１つの第２の層（９）の電気めっきによる被着を行い、
   −クロムから成る層（１２）の電気めっきによる被着を行う、
   ステップから成っているようにする、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. クロム層システム（５）の被着が次のステップから成っているようにする、すなわち、
   −銅、半光沢ニッケル又はこれらの組合せから成る第１の層（８）の電気めっきによる被着を行い、
   −電気伝導性ではない封入物（１１）を有する、ニッケルから成る微孔性の第２の層（１０）の電気めっきによる被着を行い、
   −クロムによるＰＶＤ被覆層（１２）を設ける、
   ステップから成っているようにする、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
6. 軽金属又は軽金属合金から成る、自動車用のホイールのための層システムであって、該層システムが、
   −軽金属又は軽金属合金から成るホイール（１）と、
   −ホイール（１）上の付着層（２）と、
   −付着層（２）上の、ラッカーから成るベース層（３）と、
   −ベース層（３）上の、ＰＶＤ法による被覆により被着された金属層（６）と、
   −金属層（６）上の、電気めっきにより被着された少なくとも１つの第１の層（８）並びに、最終層としてのクロムから成る層（１２）を備えるクロム層システム（５）
   とから成っていることを特徴とする、軽金属又は軽金属合金から成る、自動車用のホイールのための層システム。
7. 付着層（２）が、クロム又はリン酸塩から成っている、請求項６記載の層システム。
8. 金属層（６）が、金属又は金属酸化物から成っており、金属層（６）とクロム層システム（５）との間に、銅、ニッケル、又はこれらの金属の合金から成る別の中間層（７）が配置されている、請求項６又は７記載の層システム。
9. クロム層システム（５）が、
   −銅、半光沢ニッケル又はこれらの組合せから成る第１の層（８）と、
   −光沢ニッケル及び電気伝導性ではない封入物（１１）を有する微孔性のニッケル層（１０）から成る、第１の層（８）上の少なくとも１つの第２の層と、
   −前記第２の層上のクロム（１２）から成る層と、
   から成っている、請求項６から８までのいずれか１項記載の層システム。
10. クロム層システムが、
    −電気めっきにより被着された、銅、半光沢ニッケル又はこれらの組合せから成る、第１の層（８）と、
    −電気めっきにより被着された、ニッケルから成る、電気伝導性ではない封入物（１１）を有する、第１の層（８）上の微孔性の第２の層（１０）と、
    −第２の層（１０）上の、ＰＶＤ法で被着された、クロムから成る層（１２）と、
    から成っている、請求項６から８までのいずれか１項記載の層システム。

Images