WO2005054542A1 - Beschichtungsverfahren zur beschichtung eines substrates mit metall - Google Patents

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WO2005054542A1
WO2005054542A1 PCT/EP2004/013845 EP2004013845W WO2005054542A1 WO 2005054542 A1 WO2005054542 A1 WO 2005054542A1 EP 2004013845 W EP2004013845 W EP 2004013845W WO 2005054542 A1 WO2005054542 A1 WO 2005054542A1
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WO
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layer
metal
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metallic
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PCT/EP2004/013845
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Heinz Sibum
Peter Bauernfeind
Hans-Peter Hinz
Original Assignee
Deutsche Titan Gmbh
Systec System- Und Anlagentechnik Gmbh & Co. Kg
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a coating method for coating a non-metallic or metallic substrate with metal.
  • the invention has for its object to provide a coating of objects, with the help of which the properties of full metal parts can be simulated both in terms of feel and appearance.
  • a metal or metal oxide of high thermal conductivity is deposited as a base layer on an adherent, nickel-free substrate of the substrate and then mechanically or chemically surface-treated.
  • a metallic decorative layer is deposited on the base layer.
  • the base layer is produced in such a thickness and with such a surface treatment that the feel of the substrate coated with the decorative layer corresponds to that of a substrate made of metal, and its external appearance is determined by the surface treatment.
  • a transparent protective layer is applied to the decorative layer.
  • the base layer must have a certain thickness.
  • a certain thickness is also a prerequisite for the fact that their surface can be treated mechanically or chemically in order to determine the external appearance. Blasting, pickling, polishing, grinding, electropolishing, embossing and structuring are suitable for such a treatment.
  • the inventive generation of the base layer with a surface structure leads to an essentially compact, monolithic overall impression of the object, which can correspond to that of a metallic object in the essential physical properties such as heat conduction, heat capacity, electrical conductivity, roughness and external appearance.
  • the surface treatment of the base layer not only serves
  • KN / be 030600 O to influence the external appearance of the coated substrate, but also to improve the adhesion of further layers deposited thereon, in particular the decorative layer.
  • the substrate is nickel-free and adherent. If the substrate is not designed in this way, it is proposed that the adhesive substrate of the substrate be produced by deposition of metal or metal oxide vapor under vacuum (PVD).
  • PVD metal or metal oxide vapor under vacuum
  • the plasma-assisted deposition enables the metal layer to be applied in a manner adapted to the surface of the substrate in order to ensure an adhesive bond.
  • plasma parameters such as the energy of the ions, the density of the neutral particles or the degree of ionization can be set. It is also proposed that the metal or metal oxide vapor deposition be plasma-assisted.
  • a highly conductive material such as chromium, nickel, titanium, copper etc. be used for the adherent base.
  • This metallic layer is particularly suitable for the application of a further metallic layer by means of an electroplating process.
  • the substrate be made in a thickness of 20 to 15,000 nm
  • KN / be 030600WO becomes.
  • a layer thickness of 50 to 5000 nm is particularly advantageous.
  • a good connection between the substrate and the base layer is made possible by the fact that a metal with good thermal and / or electrical conductivity is used for the base layer.
  • a metal with good thermal and / or electrical conductivity is used for the base layer.
  • copper or nickel can be used in particular.
  • These metals can be applied, for example, using a galvano process or wet-chemical.
  • the fact that the base layer is electrically and thermally highly conductive improves the haptic impression.
  • the good thermal conductivity gives the user the impression of a solid metal, since the body temperature is well transmitted from the pressure point.
  • the applied base layer also serves to reinforce the layer, increases the mechanical strength and improves the current carrying capacity of the object.
  • a surface structure is created that corresponds to that of a solid metal.
  • the base layer For the application of the base layer, it is preferred that it be applied galvanically or wet-chemically. This ensures an even application of material even on complex objects.
  • the base layer preferably has a thickness of 1 to 1,000 ⁇ m. 5 to 200 ⁇ m are preferably provided. These layer thicknesses on the one hand ensure a metallic haptic overall impression and on the other hand enable the coating to be produced cost-effectively.
  • KN / be 030600 O It is also proposed that a wear protection layer be applied to the base layer, the hardness of which is many times higher than that of the base layer. Such a wear protection layer increases the overall strength of the layer structure.
  • the wear protection layer can be applied with plasma support.
  • the wear protection layer can be applied with a reactive cathodic arc.
  • the wear protection layer can be a hard material layer.
  • Titanium, tantalum or aluminum are particularly suitable as the material for the decorative layer.
  • the decorative layer is preferably anodized or anodized.
  • a transparent protective layer be applied. It is preferred here that the transparent protective layer is applied in the form of a powder coating, electro-dip coating or electrostatic spray coating.
  • the coating is preferably applied using a sol-gel process for producing inorganic-organic hybrid polymers (sol-gel technology).
  • a conventional scratch-resistant coating is also possible.
  • the preferred thickness of such a protective layer is between 0.2 and 5 ⁇ m in the sol-gel process. In the painting technology, this is between 5 and 50 ⁇ m. At Titanium
  • the multilayer coating be produced at least from the base layer and the decorative layer as a removable shell or cap on the substrate.
  • the shell or cap can also be separated from the substrate by dissolving the substrate.
  • FIG. 1 the sequence of the method according to the invention
  • Fig. 2 shows a layer structure according to the invention.
  • the method according to the invention is based on a metallic or non-metallic commodity, which often has a coating from a non-metallic surface.
  • a metallic or non-metallic commodity which often has a coating from a non-metallic surface.
  • Such objects made of plastic, glass, ceramic or metal can often have a complex structure that can only be economically produced by injection molding or extrusion. When applying layers of paint or plastic on the surfaces, the objects then have an inferior visual impression.
  • a substrate is coated with an adherent substrate in a first step 1.
  • the substrate can be applied by vacuum deposition of metal or metal oxide vapor.
  • Metal reaction products can also be deposited as a substrate.
  • the parameters of the vapor deposition can be set.
  • the ion energy, the plasma temperature, the degree of ionization and the density of the neutral particles can be set here.
  • the setting is used to create an adherent substrate on the substrate, on which a base layer can then be applied in an adherent manner.
  • the substrate can be formed from metal or metal oxides or their reaction products. For example, chrome, titanium, copper etc. are suitable in each case elementary or as a layer combination or alloy. These metals have good conductivity even on rough surfaces.
  • a layer thickness of approximately 5.0 nm - 5000 nm is preferred.
  • the second step 2 copper, nickel, zinc, silver, gold or their alloys or in a combination sequence with a layer thickness between 1 and 1000 ⁇ m is then applied in a galvano process.
  • the galvanization serves to strengthen the layer.
  • the base layer serves to improve the visual impression, the mechanical resilience, the surface structure and the current carrying capacity as well as other properties of the object.
  • the object With the aid of the electroplated base layer, the object now has the properties of an object which is formed from solid metal.
  • KN / be 030600 O
  • a surface treatment of the object is carried out in the further step 3. For example, blasting, pickling, polishing or structuring is proposed.
  • the object treated in this way is coated with a wear protection layer in the following step 4.
  • This can be a hard material layer that is applied with plasma support.
  • a reactive cathodic arc is suitable for the application.
  • the hard material layer increases the overall strength of the layer structure.
  • a further decorative layer can be applied.
  • This can be used to give the object a certain metallic effect.
  • titanium, anodically modified titanium is suitable as a decorative layer to achieve a color effect, tantalum or aluminum.
  • a transparent protective layer is applied.
  • This transparent protective layer serves to increase the scratch resistance of the object. Furthermore, the protective layer can guarantee fingerprint protection.
  • the surface of the object is treated in such a way that the object both leaves an optically high-quality impression and also has physical properties of an object formed from solid metal.
  • KN / be 030600WO Current carrying capacity and the haptic properties correspond to those of an object made of metal.
  • a substrate 10 is shown which can be a plastic, for example.
  • a substrate 11 is applied to this substrate.
  • the background can be a vapor of a metal, a metal oxide or another metal reaction product or combination sequences and can be deposited with the aid of plasma. Layer thicknesses between 20 and 15,000 nm are particularly suitable for the substrate 11.
  • a base layer 12 which is formed from metal with good thermal and / or electrical conductivity, is applied to the substrate 11. Copper, zinc, nickel, gold, silver or their alloys and reaction products should be mentioned in particular. Layer sequences in any combination of the aforementioned metals can also be applied as the base layer. A layer thickness between 1 and 1000 ⁇ m is preferred for the base layer 12.
  • the base layer 12 can first be surface-treated in order to achieve a special overall aesthetic impression.
  • the base layer 12 can be treated by blasting, pickling, polishing, electropolishing, embossing, grinding, structuring or chemical processes.
  • a decorative layer can be evaporated.
  • the decorative layer can be, for example, titanium, anodically modified titanium, tantalum, aluminum, copper, gold, silver or other metal.
  • the decorative layer can be, for example, titanium, anodically modified titanium, tantalum, aluminum, copper, gold, silver or other metal.
  • the color of the decorative layer can be changed by oxidation, for example.
  • a wear protection layer 14 can be applied to the decorative layer 13.
  • the wear protection layer 14 can be evaporated or applied by means of a galvanic process. It is preferably thin and thermally conductive.
  • the layer system of substrate 11, base layer 12, decorative layer 13, wear protection layer 14 and protective layer 15 makes it possible to give the substrate 10 an overall haptic impression of a solid metal.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Beschichtungsverfahren zur Beschichtung einer nicht-metallischen oder metallischen Oberfläche eines Substrates. Um die haptischen und physikalischen Eigenschaften der Oberfläche des Gegenstandes an die eines metallischen Gegenstandes anzupassen, schlägt die Erfindung vor, ein Metall oder Metalloxid hoher Wärmeleitfähigkeit auf einem haftfesten Untergrund des Substrates als Basisschicht in einer solchen Dicke abzuscheiden und Oberflächen zu behandeln, dass das beschichtete Substrat in der Haptik einem Substrat aus Metall entspricht, und die Oberflächenbehandlung sein äußeres Erscheinungsbild bestimmt, und anschließend eine metallische Dekorschicht auf die Basisschicht abzuscheiden und eine transparente Schutzschicht auf die Dekorschicht aufzubringen.

Description

Besc ichtungsverfahren zur Beschichtung eines Substrates mit Metall
Die Erfindung betrifft ein Beschichtungsverfahren zur Beschichtung eines nicht-metallischen oder metallischen Substrates mit Metall.
Heutzutage werden hochwertige Gebrauchsgegenstände wie Einrichtungsgegenstände, Inneneinrichtungen von Automobilen, Elektronikgeräte und deren Accessoires wie Knöpfe, Schalter und sonstige Dekorartikeln, bei denen es auf ein repräsentatives Aussehen und/oder einen hohen Gebrauchswert ankommt, aus Vollmetall oder aus mit Metall eingefassten Kunststoff, Glas oder Keramik hergestellt. Solche Gebrauchsgegenstände, die komplexe und filigrane Strukturen haben können, lassen sich wirtschaftlich nur als Spritzteile, Strangpressteile oder in ähnlicher Technik herstellen. Durch das Aufbringen von Farbschichten oder Kunststoffschichten auf die Oberflächen solcher Gegenstände ergibt sich ein minderwertiger Gesamteindruck, insbesondere bei späterer Berührung. Außerdem verschlechtern Fettflecke und Kratzer den Gesamteindruck der Gegenstände.
Ausgehend von diesen Nachteilen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Beschichtung von Gegenständen zur Verfügung zu stellen, mit deren Hilfe die Eigenschaften von Vollmetallteilen sowohl in der Haptik als auch im äußeren Erscheinungsbild nachgebildet werden können.
KN/be 030600WO Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung folgendes Verfahren vor:
a) Auf einem haftfesten, nickelfreien Untergrund des Substrates wird ein Metall oder Metalloxid hoher Wärmeleitfähigkeit als Basisschicht abgeschieden und anschließend mechanisch oder chemisch oberflächenbehandelt. b) Auf die Basisschicht wird eine metallische Dekorschicht abgeschieden. c) Die Basisschicht wird in einer solchen Dicke und mit einer solchen Oberflächenbehandlung hergestellt, dass das mit der Dekorschicht beschichtete Substrat in der Haptik demjenigen eines Substrates aus Metall entspricht sein äußeres Erscheinungsbild durch die Oberflächenbehandlung bestimmt wird. d) Abschließend wird auf die Dekorschicht eine transparente Schutzschicht aufgebracht.
Damit der Gegenstand die Haptik eines Metalls hat, muss die Basisschicht eine gewisse Dicke haben. Eine gewisse Dicke ist auch Voraussetzung dafür, dass deren Oberfläche mechanisch oder chemisch behandelt werden kann, um das äußere Erscheinungsbild zu bestimmen. Für eine solche Behandlung eignet sich das Strahlen, Beizen, Polieren, Schleifen, Elektropolieren, Prägen und Strukturieren. Die erfindungsgemäße Erzeugung der Basisschicht mit einer Oberflächenstruktur führt zu einem im Wesentlichen kompakten, monolithischen Gesamteindruck des Gegenstandes, der in den wesentlichen physikalischen Eigenschaften wie Wärmeleitung, Wärmekapazität, elektrische Leitfähigkeit, Rauhigkeit und äußeres Erscheinungsbild denen eines metallischen Gegenstandes entsprechen kann. Die Oberflächenbehandlung der Basisschicht dient nicht nur
KN/be 030600 O dazu, das äußere Erscheinungsbild des beschichteten Substrates zu beeinflussen, sondern auch dazu, die Haftung darauf abgeschiedener weiterer Schichten, insbesondere der Dekorschicht, zu verbessern.
Voraussetzung für die feste Verbindung der meisten Metalle oder Metalloxide der Basisschicht mit dem Substrat ist, dass der Untergrund nickelfrei und haftfest ist. Sofern das Substrat nicht von Hause aus so gestaltet ist, wird vorgeschlagen, dass der haftfeste Untergrund des Substrates durch Abscheidung von Metall- oder Metalloxiddampf unter Vakuum (PVD) hergestellt wird. Das plasmaunterstützte Abscheiden ermöglicht ein an die Oberfläche des Substrates angepasstes Aufbringen der Metallschicht, um eine haftfeste Verbindung zu gewährleisten. Hierbei können Plasmaparameter wie Energie der Ionen, die Dichte der Neutralteilchen oder Ionisierungsgrad eingestellt werden. Auch wird vorgeschlagen, dass die Metall- oder Metalloxiddampfabscheidung plasmaunterstützt erfolgt.
Um einen haftfesten Untergrund zu gewährleisten und außerdem das Abscheiden weiterer metallischer Schichten zu vereinfachen, wird auch vorgeschlagen, dass für den haftfesten Untergrund ein gut leitfähiges Material, wie beispielsweise Chrom, Nickel, Titan, Kupfer etc. verwendet wird. Diese metallische Schicht eignet sich insbesondere für das Aufbringen einer weiteren metallischen Schicht, durch einen Galvano-Prozess .
Zur Gewährleistung eines haftfesten Untergrundes der auch mechanischer Belastung standhält und einen guten haptischen Eindruck hinterlässt, wird vorgeschlagen, dass der Untergrund in einer Dicke von 20 bis 15.000 nm hergestellt
KN/be 030600WO wird. Besonders vorteilhaft ist eine Schichtdicke von 50 bis 5.000 nm.
Eine gute Verbindung zwischen Untergrund und Basisschicht wird dadurch ermöglicht, dass für die Basisschicht ein Metall mit guter thermischer und/oder elektrischer Leitfähigkeit eingesetzt wird. Hierbei ist insbesondere Kupfer oder Nickel einsetzbar. Diese Metalle lassen sich beispielsweise mit einem Galvano-Prozess oder nass-chemisch aufbringen.
Dadurch, dass die Basisschicht elektrisch und thermisch gut leitfähig ist, verbessert sie den haptischen Eindruck. Durch die gute thermische Leitfähigkeit entsteht für den Benutzer der Eindruck eines Vollmetalls, da die Körpertemperatur vom Druckpunkt gut fortgeleitet wird. Die aufgebrachte Basisschicht dient außerdem zur Schichtverstärkung, erhöht die mechanische Belastbarkeit und verbessert die Strombelastbarkeit des Gegenstandes. Außerdem entsteht eine Oberflächenstruktur, die dem eines Vollmetalls entspricht.
Für das Aufbringen der Basisschicht wird bevorzugt, dass diese galvanisch oder nass-chemisch aufgebracht wird. Hierdurch kann ein gleichmäßiger Materialauftrag auch auf komplexen Gegenständen gewährleistet werden.
Die Basisschicht hat vorzugsweise eine Dicke von 1 bis 1.000 μm. Vorzugsweise sind 5 bis 200 μm vorgesehen. Diese Schichtdicken gewährleisten auf der einen Seite einen metallischen haptischen Gesamteindruck und ermöglichen andererseits das kostengünstige Herstellen der Beschichtung.
KN/be 030600 O Es wird außerdem vorgeschlagen, dass auf die Basisschicht eine Verschleißschutzschicht aufgebracht wird, deren Härte um ein Vielfaches höher ist, als die der Basisschicht. Eine solche Verschleißschutzschicht erhöht die Gesamtfestigkeit des Schichtaufbaus. Die Verschleißschutzschicht kann dabei plasmaunterstützt aufgebracht werden.
Daher wird vorgeschlagen, dass das Aufbringen der
Verschleißschutzschicht durch plasmaunterstützte
Dampfabscheidung des Verschleißschutzmaterials erfolgt.
Hierbei kann beispielsweise die Verschleißschutzschicht mit einem reaktiven kathodischen Lichtbogen aufgebracht werden.
Die Verschleißschutzschicht kann eine HartstoffSchicht sein.
Als Material für die Dekorschicht eignet sich vor allem Titan, Tantal oder Aluminium. Vorzugsweise wird die Dekorschicht anodisiert oder eloxiert.
Um die Kratzfestigkeit zu erhöhen und ein Fingerprintschutz zu gewährleisten wird außerdem vorgeschlagen, dass eine transparente Schutzschicht aufgetragen wird. Hierbei wird bevorzugt, dass die transparente Schutzschicht in Form einer Pulverlackbeschichtung, Elektrotauchlackierung oder elektrostatischer Sprühlackierung aufgebracht wird. Der Überzug wird vorzugsweise mit einem Sol-Gel-Prozess zur Herstellung von anorganisch-organischen Hybrid-polymeren aufgebracht (Sol-Gel-Technologie) . Es ist jedoch auch eine herkömmliche Kratzfestlackierung möglich.
Die bevorzugte Dicke einer solchen Schutzschicht liegt zwischen 0,2 und 5 μm beim Sol-Gel-Verfahren. Bei der Lackiertechnik liegt diese zwischen 5 und 50 μm. Bei Titan
KN/be 030600 O ist insbesondere ein Fingerabdruckschutz, sowie ein Kratz- und Korrosionsschutz notwendig.
Um das Substrat beispielsweise mit verschiedenen Oberflächen zu versehen wird vorgeschlagen, dass die mehrlagige Beschichtung mindestens aus der Basisschicht und der Dekorschicht als abnehmbare Schale oder Kappe auf dem Substrat hergestellt. Um die Schale leichter vom Substrat lösen zu können, kann es vor der Beschichtung mit einem Trennmittel überzogen werden. Alternativ kann die Schale oder Kappe auch dadurch vom Substrat getrennt werden, dass das Substrat aufgelöst wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer ein Ausführungsbeispiel zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
FIG. 1 den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Schichtaufbau.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird ausgegangen von einem metallischen oder nicht-metallischen Gebrauchsgegenstand, der häufig einen Überzug aus einer nicht-metallischen Oberfläche aufweist. Solche Gegenstände aus Kunststoff, Glas, Keramik oder Metall können häufig eine komplexe Struktur aufweisen, die wirtschaftlich nur im Spritzgußoder Strangpressverfahren hergestellt werden kann. Beim Aufbringen von Farbschichten oder Kunststoffschichten auf die Oberflächen weisen die Gegenstände dann einen minderwertigen optischen Eindruck auf.
Um den optischen Eindruck solcher Gegenstände zu verbessern und die Eigenschaften an die eines vollmetallischen
KN/be 030600WO Gegenstandes anpassen zu können, wird, wie in Fig. 1 dargestellt, vorgeschlagen, dass ein Substrat in einem ersten Schritt 1 mit einem haftfesten Untergrund beschichtet wird. Der Untergrund kann durch Abscheidung von Metall- oder Metalloxiddampf im Vakuum aufgebracht werden. Auch sind Metall-Reaktionsprodukte als Untergrund abscheidbar. Je nach Material des Substrates selbst und des Materials mit welchem der Gegenstand neu beschichtet wird, lassen sich die Parameter der Dampfabscheidung einstellen. Hierbei kann die Ionenenergie, die Plasmatemperatur, der Ionisierungsgrad und die Dichte der Neutralteilchen eingestellt werden. Die Einstellung dient dazu, einen haftfesten Untergrund auf dem Substrat zu erzeugen, auf dem dann eine Basisschicht haftfest aufgetragen werden kann. Der Untergrund kann aus Metall oder Metalloxiden oder deren Reaktionsprodukte gebildet werden. Geeignet sind zum Beispiel Chrom, Titanium, Kupfer etc. jeweils elementar oder als Schichtkombination oder Legierung. Diese Metalle weisen auch bei rauen Oberflächen eine gute Leitfähigkeit auf. Bevorzugt wird eine Schichtdicke von ca. 5.0nm - 5.000nm.
Im zweiten Schritt 2 wird anschließend in einem Galvano- Prozess Kupfer, Nickel, Zink, Silber, Gold oder deren Legierungen oder in Kombinationsabfolge mit einer Schichtdicke zwischen 1 und 1000 μm aufgebracht. Die Galvanisierung dient zur Schichtverstärkung. Ferner dient die Basisschicht dazu, den optischen Eindruck, die mechanische Belastbarkeit, die Oberflächenstruktur und die Stromtragfähigkeit sowie weitere Eigenschaften des Gegenstandes zu verbessern. Mit Hilfe der aufgalvanisierten Basisschicht besitzt der Gegenstand nunmehr die Eigenschaften eines Gegenstandes, der aus Vollmetall gebildet ist.
KN/be 030600 O Um die gewünschte Endstruktur der Oberfläche zu erreichen, wird im weiteren Schritt 3 eine Oberflächenbehandlung des Gegenstandes durchgeführt. Hierzu wird beispielsweise Strahlen, Beizen, Polieren oder Strukturieren vorgeschlagen .
Der so oberflächenbehandelte Gegenstand wird im folgenden Schritt 4 mit einer Verschleißschutzschicht überzogen. Diese kann eine HartstoffSchicht sein, die plasmaunterstützt aufgetragen wird. Für den Auftrag eignet sich ein reaktiver kathodischer Lichtbogen. Die HartstoffSchicht erhöht die Gesamtfestigkeit des Schichtaufbaus .
Im anschließenden Schritt 5 kann noch eine weitere Dekorschicht aufgetragen werden. Diese kann dazu dienen, dem Gegenstand einen bestimmten metallischen Effekt zu verleihen. Als Dekorschicht eignet sich beispielsweise Titan, anodisch modifiziertes Titan zu Erzielung eines Farbeffektes, Tantal oder Aluminium.
Schließlich wird im letzten Schritt 6 eine transparente Schutzschicht aufgetragen. Diese transparente Schutzschicht dient dazu, die Kratzfestigkeit des Gegenstandes zu erhöhen. Ferner kann die Schutzschicht einen Fingerabdruckschutz gewährleisten.
Danach ist die Oberfläche des Gegenstandes derart behandelt, dass der Gegenstand sowohl einen optisch hochwertigen Eindruck hinterlässt, als auch physikalische Eigenschaften eines aus Vollmetall gebildeten Gegenstandes aufweist. Die Belastbarkeit, die Oberflächenstruktur, die
KN/be 030600WO Stromtragfähigkeit und die haptischen Eigenschaften entsprechen denen eines aus Metall gebildeten Gegenstandes.
Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Schichtaufbau. Dargestellt ist ein Substrat 10 welches beispielsweise ein Kunststoff sein kann. Auf diesem Substrat wird ein Untergrund 11 aufgetragen. Der Untergrund kann ein Dampf eines Metalls, eines Metalloxids oder eines anderen Metallreaktionsprodukts oder Kombinationsabfolgen sein und plasmaunterstützt abgeschieden werden. Für den Untergrund 11 eignen sich insbesondere Schichtdicken zwischen 20 und 15.000 nm.
Auf den Untergrund 11 wird eine Basisschicht 12 aufgebracht, die aus Metall mit guter thermischer und/oder elektrischer Leitfähigkeit gebildet ist. Hier sind insbesondere zu nennen Kupfer, Zink, Nickel, Gold, Silber oder deren Legierungen und Reaktionsprodukte. Als Basisschicht können auch Schichtfolgen in jeglicher Kombination der vorgenannten Metalle aufgebracht werden. Für die Basisschicht 12 ist eine Schichtdicke zwischen 1 und 1000 μm bevorzugt.
Die Basisschicht 12 kann zur Erzielung eines besonderen ästhetischen Gesamteindrucks zunächst oberflächenbehandelt werden. Hierbei kann die Basisschicht 12 durch Strahlen, Beizen, Polieren, Elektropolieren, Prägen, Schleifen, Strukturieren oder chemische Verfahren behandelt werden.
Nachdem die Basisschicht 12 abgeschieden und behandelt worden ist, kann eine Dekorschicht aufgedampft werden. Die Dekorschicht kann beispielsweise Titan, anodisch modifiziertes Titan, Tantal, Aluminium, Kupfer, Gold, Silber oder sonstiges Metall sein. Die Dekorschicht kann
KN/be 030600 O durch Anodisieren oder Eloxieren verändert werden und so den optischen Eindruck des Substrates verändern. Durch Oxidation kann beispielsweise die Farbe der Dekorschicht verändert werden.
Auf die Dekorschicht 13 kann eine Verschleißschutzschicht 14 aufgetragen werden. Die Verschleißschutzschicht 14 kann aufgedampft oder durch einen Galvano-Prozess aufgebracht werden. Sie ist bevorzugt dünn und wärmeleitend.
Abschließend kann auf das Substrat 10 eine Schutzschicht 15 aufgebracht werden. Die Schutzschicht 15 dient unter anderem als Kratzschutz oder Fingerprintschutz. Hierbei kann diese transparent sein und in Form von einer Pulverlackbeschichtung, einer Elektrotauchlackierung oder einer elektrostatischen Sprühlackierung aufgebracht werden. Die Schutzschicht 15 kann auch nicht-metallisch sein.
Das Schichtsystem aus Untergrund 11, Basisschicht 12, Dekorschicht 13, Verschleißschutzschicht 14 und Schutzschicht 15 ermöglichst es, dem Substrat 10 einen haptischen Gesamteindruck eines Vollmetalls zu verleihen.
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Claims

PA T E N T AN S P RÜ C H E
1. Verfahren zum gesamten oder partiellen Beschichten eines nicht-metallischen oder metallischen Substrates mit Metall, gekennzeichnet durch folgende Verfahrenschritte : a) Auf einem haftfesten, nickelfreien Untergrund des Substrates wird ein Metall oder Metalloxid hoher Wärmeleitfähigkeit als Basisschicht abgeschieden und anschließend mechanisch oder chemisch oberflächenbehandelt . b) Auf die Basisschicht wird eine metallische Dekorschicht abgeschieden. c) Die Basisschicht wird in einer solchen Dicke und mit einer solchen Oberflächenbehandlung hergestellt, dass das mit der Dekorschicht beschichtete Substrat in der Haptik demjenigen eines Substrates aus Metall entspricht sein äußeres Erscheinungsbild durch die Oberflächenbehandlung bestimmt wird. d) Abschließend wird auf die Dekorschicht eine transparente Schutzschicht aufgebracht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der haftfeste Untergrund des Substrates durch Abscheidung von Metall- oder Metalloxiddampf unter Vakuum (PVD) hergestellt wird.
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3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Metall- oder Metalloxiddampfabscheidung plasmaunterstützt erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Material für den haftfesten Untergrund ein gut wärmeleitfähiges Material, insbesondere Chrom, Titan, Kupfer verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Untergrund in einer Dicke von 20 bis 15000 nm, insbesondere 50 bis 5000 nm, hergestellt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die Basisschicht ein Metall mit guter elektrischer Leitfähigkeit, insbesondere Kupfer, eingesetzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall für die Basisschicht galvanisch oder nass-chemisch aufgebracht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisschicht in einer Dicke von 1 bis 1000 μm, insbesondere 5 bis 200 μm aufgebracht wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Basisschicht eine Verschleißschutzschicht aufgebracht wird, deren Härte um ein Vielfaches höher ist als die der Basisschicht.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der Verschleißschutzschicht durch
KN/be 030600 O plasmaunterstützte Dampfabscheidung des Verschleißschutzmaterials erfolgt .
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass für die Dekorschicht Titan, Tantal oder Aluminium verwendet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Dekorschicht anodisiert oder eloxiert wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Schutzschicht in Form einer Pulverlackbeschichtung, Elektrotauchlackierung oder elektrostatischen Sprühlackierung erfolgt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrlagige Beschichtung aus mindestens der Basisschicht und der Dekorschicht als abnehmbare Schale oder Kappe auf dem Substrat hergestellt wird oder das Substrat aufgelöst wird.
15. Verfahren nach einem der Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat vor der Beschichtung mit einem Trennmittel überzogen wird.
16. Verfahren nach einem der Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Abnehmen der Schale oder Kappe vom Substrat durch dessen Auflösen erfolgt.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007137716A1 (de) * 2006-05-29 2007-12-06 Rheinmetall Waffe Munition Gmbh Schutzschicht für bauteile einer waffe oder dergleichen

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005006459A1 (de) * 2005-02-12 2006-08-17 Preh Gmbh Metallisiertes Kunststoffbauteil mit einem Anzeigebereich und Verfahren zur Herstellung
DE102011015016B4 (de) * 2011-03-25 2019-10-24 Audi Ag Bedienelement für ein Fahrzeug
DE102022111989A1 (de) 2022-05-12 2023-11-16 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Farbanodisieren von Interieur- und Exterieurteilen

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993019219A1 (de) * 1992-03-24 1993-09-30 Thomas Schwing Verfahren zum beschichten eines substrats mit einem eine glanzwirkung hervorrufenden material
WO1998003694A1 (de) * 1996-07-23 1998-01-29 Hauzer Industries B.V. Verfahren zur beschichtung von messing mit harten und bunten schichten
US6054174A (en) * 1996-03-25 2000-04-25 Sony Corporation Method of making an electronic apparatus casing
WO2004067804A2 (de) * 2003-01-27 2004-08-12 Hansgrohe Ag Beschichtungsverfahren

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6056064A (ja) * 1983-09-06 1985-04-01 Seiko Instr & Electronics Ltd 時計用外装部品
JPS6362863A (ja) * 1986-09-02 1988-03-19 Seikosha Co Ltd 金色を呈する物品
JPS6362864A (ja) * 1986-09-02 1988-03-19 Seikosha Co Ltd 黒銀色を呈する物品
DE19949291A1 (de) * 1998-10-13 2000-05-31 Dresden Vakuumtech Gmbh Korrosionsbeständige Hartstoffbeschichtung auf Substraten sowie Verfahren und Einrichtung zur Herstellung derselben
US6143424A (en) * 1998-11-30 2000-11-07 Masco Corporation Of Indiana Coated article

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993019219A1 (de) * 1992-03-24 1993-09-30 Thomas Schwing Verfahren zum beschichten eines substrats mit einem eine glanzwirkung hervorrufenden material
US6054174A (en) * 1996-03-25 2000-04-25 Sony Corporation Method of making an electronic apparatus casing
WO1998003694A1 (de) * 1996-07-23 1998-01-29 Hauzer Industries B.V. Verfahren zur beschichtung von messing mit harten und bunten schichten
WO2004067804A2 (de) * 2003-01-27 2004-08-12 Hansgrohe Ag Beschichtungsverfahren

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JEHN H A: "PVD and ECD-competition, alternative or combination?", SURFACE AND COATINGS TECHNOLOGY ELSEVIER SWITZERLAND, vol. 112, no. 1-3, February 1999 (1999-02-01), pages 210 - 216, XP002325259, ISSN: 0257-8972 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007137716A1 (de) * 2006-05-29 2007-12-06 Rheinmetall Waffe Munition Gmbh Schutzschicht für bauteile einer waffe oder dergleichen

Also Published As

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