WO2012075992A2 - Process and apparatus for applying layers to a component - Google Patents

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Dirk Kiesel
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Dr. Laure Plasmatechnologie Gmbh
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    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • the invention is based on a method and a device for applying at least two layers to a component, wherein at least one of the two layers is applied by plasma coating.
  • a plasma is produced by means of a plasma generator and a coating material is optionally introduced into the plasma with the addition of a process gas.
  • the coating substance or reaction products of the coating material which are formed in the plasma are deposited on the component.
  • the deposition and the application of the coating substance to the component in the plasma always means both the deposition of the coating material itself and the deposition of reaction products of the coating material which are formed in the plasma.
  • a first layer When two or more layers are applied to a component, processing or treatment of a first layer is often necessary before a second layer is applied to the second layer.
  • a first layer is a paint, it must first be cured.
  • a treatment may also mean activation or etching of the first layer.
  • a treatment of the first layer may also improve the physical
  • CONFIRMATION COPY or chemical properties of the first layer. These include, for example, an improvement in scratch resistance, corrosion protection, UV protection or biological protection.
  • the first layer may also be a barrier layer that prevents reaction between a second layer and the component. A treatment of the first
  • Layer before the application of the second layer in addition to the improvement of the physical properties, for example, also serve to improve the chemical purity of the first layer. This is especially true when depositing the first layer on the component not only the desired atoms or molecules are deposited, but also undesirable compounds.
  • a disadvantage is that the processing or treatment of the first layer delays the order of the second layer.
  • the invention has for its object to provide a method and an apparatus available, in which the processing and treatment of the first layer does not delay the order of the second layer. This object is achieved by a method according to claim 1.
  • a method is characterized in that first a first layer of a first coating material is applied to the component and then a second layer of a second coating material by plasma coating on the first layer is applied, wherein the second coating material optionally together with a process gas in a
  • Plasma is initiated and thereby creates a UV radiation.
  • the coating material by the process gas or by the mixture of coating material and process gas, the wavelength range of the electromagnetic radiation generated in the plasma is influenced such that UV radiation is formed.
  • a process gas is used in particular when no plasma can be generated by the second coating material alone in the plasma generator, or when the coating material in the plasma with the Process gas or under the influence of the process gas reacts and the reaction product is deposited as a layer.
  • Plasma and generating a UV radiation occur simultaneously.
  • the UV radiation thus arises simultaneously with the deposition of the second layer.
  • the UV radiation released in the plasma when the second layer is applied ensures treatment or processing of the first layer.
  • treatment and / or processing of the first layer with UV radiation takes place at the same time.
  • a further advantage of the method according to the invention is that an improved connection of the second to the first layer is achieved by the simultaneous irradiation of the first layer with UV radiation and the layer application of the second layer.
  • the UV radiation supports an interaction of the coating materials.
  • the plasma is preferably by an electromagnetic
  • the frequency is preferably in the high frequency range.
  • the component is coupled into the high frequency resonant circuit.
  • the component is connected to the resonant circuit either through one connection or through two connections.
  • the component is capacitively connected to the resonant circuit, in the second case, inductively.
  • the inductance and the capacity of the high-frequency resonant circuit is adapted to the component.
  • the conditions in the plasma are determined by the second coating material, optionally the process gas, the pressure, the plasma power and the
  • the pressure can be between 1 Pa and 10,000 Pa.
  • the component is arranged for plasma coating in a vacuum chamber.
  • the vacuum chamber is evacuated and the pressure adjusted to the value necessary and appropriate for plasma coating and first layer processing.
  • UV radiation having a wavelength between 100 nm and 400 nm is generated in the plasma by the second coating material, the working gas or the mixture of second coating material and process gas.
  • the wavelength is influenced by the coating material, if appropriate, the process gas and the plasma parameters. The one for the desired
  • Treatment of the first layer necessary wavelength or the wavelength range is adjusted based on the substances and parameters mentioned.
  • first and second layers can be repeated as often as desired, so that a layer sequence of first and second layers is formed.
  • the first layers may consist of the same or of different coating materials.
  • the second layer may be a first layer in the sense of the above description.
  • the second layer which in a further coating plays the same role as the above-mentioned first layer, undergoes a treatment and / or processing when the further layer is applied to this second layer.
  • Plasma parameters can be chosen arbitrarily and varied from layer to layer.
  • a second second layer can be applied to a second layer, upon whose deposition UV radiation is again formed which serves to treat the previously applied second layer.
  • a first layer can be applied to the second layer again.
  • An alternating order of first and second layers is also referred to as cyclic layering.
  • the first layer is already deposited on one or more layers, wherein the preceding layers are produced without generation of UV radiation.
  • further layers are deposited on the second layer, whose
  • Deposition is not coupled to the generation of UV radiation.
  • the components may be, for example, vehicle parts, parts of ships or aircraft, parts of buildings, mirrors for solar thermal devices or medical devices.
  • the surface to be coated of the components may be, for example, vehicle parts, parts of ships or aircraft, parts of buildings, mirrors for solar thermal devices or medical devices.
  • Component on which a first layer is deposited may for example consist of metal, plastic, ceramic, wood or glass.
  • the application of the first coating material is continued during the application of the second layer.
  • the first coating material or the plasma-yielding reaction product of the first coating material is embedded in the second coating material or in the plasma-yielding reaction product of the second coating material.
  • the transition between the first and the second layer can be designed with it.
  • UV radiation is generated before applying the second layer by means of the plasma generator and a process gas, which causes a pretreatment of the first layer before applying the second layer.
  • This pretreatment is preferably carried out with a UV radiation of a different wavelength than the UV radiation generated during the layer application of the second layer. It may be, for example, a curing of the first layer with a long-wave UV radiation, the lower regions of the first
  • long-wave UV radiation is generated, which causes a deep hardening of the first layer.
  • the wavelength of this long-wave UV radiation is for example preferably between 300 and 400 nm.
  • short-wave UV radiation is generated, which causes a hardening in a near-surface region of the first layer.
  • the wavelength of this long-wave UV radiation is for example preferably between 100 and 300 nm.
  • a UV-curing BeSchichtung is applied to the component as the first layer.
  • This may be, for example, a UV-curing lacquer.
  • the wavelength necessary for the UV curing and crosslinking of the paint depends on the photoinitiators contained in the paint.
  • a photoinitiator is an organic substance which decomposes under the action of UV radiation and triggers a chain reaction in the paint, which in turn causes crosslinking and curing of the paint.
  • the second layer provides in this case preferably for a refinement of the paint. The application of the second layer and the associated generation of UV radiation is begun before the paint is completely cured and crosslinked.
  • the UV-curing coating Since the UV-curing coating has not yet cured, a chemical bonding of the second layer to the UV-curing first layer and optionally a crosslinking of the two layers takes place. Thus, the curing of the UV-curing layer and the application of a second layer in one step.
  • the inventive method is therefore less time consuming than known methods. Furthermore, the coating improved in terms of their properties, since a cross-linking of the two coatings takes place.
  • pre-curing by means of UV radiation and the application of a second layer may optionally be carried out cyclically, with alternating pre-curing and layer application. The process steps can be repeated as often as desired.
  • alumina silica or titanium dioxide.
  • Silica ensures good corrosion protection.
  • Titanium dioxide ensures good UV protection.
  • catalytic effects can occur with titanium dioxide, which may lead to self-cleaning of the surface in question.
  • a ceramic layer based on aluminum, chromium, silicon, titanium, zirconium, tungsten, tantalum or another metal is applied as first or second layer.
  • These layers have the advantage that they have a high hardness. Depending on a process gas, these substances can react in the plasma to oxides, nitrides or carbides and deposited in this form as a layer.
  • a first layer is applied, which prevents the corrosion of the silver or copper of the second layer.
  • silicon dioxide or titanium dioxide is preferably applied for this purpose. This forms a dense barrier between the device and the silver or copper layer so that electrocorrosion of the silver or copper is prevented.
  • the UV radiation generated when applying the silver or copper layer can contribute, for example, to improving the chemical purity and to curing the silicon dioxide or titanium dioxide layer.
  • additives are added to the process gas or special process gases additionally introduced into the plasma, which generate radiation of specific wavelengths in the UV range.
  • the addition widens the spectrum of the electromagnetic radiation emitted in the plasma.
  • the emitted radiation is limited to a particular wavelength or a narrow wavelength range.
  • Wavelength deviates, so additives are added to the process gas.
  • the wavelengths of the electromagnetic radiation generated in the plasma are also referred to as complementary wavelengths. According to a further advantageous embodiment of the invention is a
  • Precursor or an additional process gas used, which enhance the emission of UV radiation which enhance the emission of UV radiation.
  • the component is only after application of the first layer in the vacuum chamber of a
  • Plasma generator introduced.
  • the order of the first layer is thus outside the vacuum chamber.
  • the component is removed after the application of a first or second coating from the vacuum chamber.
  • a UV-curing intermediate coating is applied to the component before the component is again introduced into the vacuum chamber and a further second coating is applied.
  • the component inductively or capacitively coupled into the resonant circuit of a high-frequency generator of the plasma generator.
  • the component is connected via two electrically conductive connections to the high frequency resonant circuit.
  • the component is connected to the high-frequency resonant circuit via an electrically conductive connection.
  • the plasma conditions can be influenced.
  • the second connection is connected to the component during the application of the second layer or detached from the component. This allows the plasma to be varied during the application of the second layer.
  • the device according to the invention with the features of claim 19 is characterized in that it is equipped with a plasma generator with high-frequency resonant circuit, with a device for introducing a coating material and optionally a process gas into the plasma of the plasma generator and with two terminals of the high frequency resonant circuit via which the Component inductively or capacitively coupled to the high-frequency resonant circuit.
  • the plasma generator serves to apply a second layer to a component provided with a first layer.
  • the coating material of the second layer is referred to as the second coating material in order to distinguish it from the first coating material of the first layer.
  • About the means for introducing the coating material of the second layer is supplied to the plasma. this happens optionally together with a process gas.
  • the second layer is deposited on the first layer of the component and UV radiation is produced, which is emitted by the plasma under the influence of the second coating substance and / or optionally by the process gas.
  • the device is used in particular for carrying out the invention
  • At least one of the two terminals of the high frequency resonant circuit is movably arranged and connected to a movement of the terminal triggering drive.
  • the movably arranged connection can be released from the component or connected to the component during the application of the first or second layer. In this way, the plasma parameters are varied.
  • Figure 1 first embodiment of a device for applying
  • Figure 2 second embodiment of a device for applying
  • FIG. 3 first exemplary embodiment of a component with layer structure
  • Figure 4 second embodiment of a component with layer structure.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a device for applying layers to a component 1.
  • the layer structure produced by the device is shown in FIG.
  • the component 1 is a vehicle body.
  • the component is arranged on a holder 2 in a vacuum chamber 3.
  • the component is connected via a first terminal 4 and a second terminal 5 to a high frequency resonant circuit of a high frequency generator 6.
  • Terminals 4 and 5 are plates that are pressed to the surface of the body.
  • the electrically conductive connection is established between the surface of the component 1 and the surfaces of the terminals 4 and 5 formed as plates.
  • the high-frequency generator 6 is equipped with an adjustable inductance and an adjustable capacitance to allow adaptation to the component 1.
  • the high frequency generator is via a coaxial cable
  • the outer conductor of the coaxial cable is connected to ground.
  • the mass is marked with A.
  • the one or more coating materials and the process gases or the process gases are introduced via leads 8 and 9 in the vacuum chamber 3.
  • the supply line 8 is connected to a container 10 which is filled with a process gas or a gaseous coating material.
  • a container 10 which is filled with a process gas or a gaseous coating material.
  • several containers for coating materials and process gases may be connected to provide different coating materials and process gases available. In addition, with several containers, each individual can
  • the Container should be equipped with its own supply line.
  • the supply line 9 is connected to an evaporator 1 1, in which a liquid Coating material is evaporated.
  • the steam is then introduced via the supply line 9 into the vacuum chamber 3.
  • a UV-curing lacquer is first applied outside the vacuum chamber 3 as the first layer 12.
  • the application of this first layer is not shown in the drawing.
  • the component 1 is introduced into the vacuum chamber 3.
  • the vacuum chamber is evacuated so that the pressure required in the vacuum chamber for the subsequent treatment of the first layer 12 and the application of a second layer is established.
  • the component is connected via the terminals 4 and 5 to the high frequency resonant circuit of the high frequency generator 6. Subsequently, nitrogen is introduced via the feed line 8 into the vacuum chamber as the process gas and a plasma is ignited.
  • H DSO hexamethyl disiloxane
  • HMDSO hexamethyl disiloxane
  • nitrogen oxides can be introduced into the plasma, which provide for an additional emission of electromagnetic radiation in the short-wave UV range and for an amplification of the already existing radiation.
  • the first layer consisting of UV-curing lacquer cures and crosslinks under the action of UV radiation. In this case, the wavelength of the UV radiation can be influenced and adjusted by the process gases.
  • the coating material HMDSO reacts in the plasma and precipitates as a silicon-containing layer on the first layer consisting of UV-curing lacquer.
  • the supply of nitrogen is stopped gradually or gradually. Instead, oxygen is introduced into the plasma.
  • HMDSO and oxygen react in the plasma, so that silicon dioxide is deposited on the component as a second layer.
  • tetraethyl orthosilicate abbreviated to TEOS, as coating material for producing a second layer of silicon dioxide into the plasma.
  • TEOS tetraethyl orthosilicate
  • Layer 14 are deposited from silver. This is done by the decomposition of silver nitrate in the plasma optionally under the action of UV radiation. For this purpose, the silver nitrate is introduced as a coating material in the plasma. The released silver atoms are deposited on the layer 13 of silicon dioxide. The layer 14 of silver provides for a reflection improvement and a sterilization of the surface of the component 1. On the layer 14 of silver, a further layer 15 of silicon dioxide is deposited. The deposition takes place as described above. On the layer 15 of silicon dioxide, a further layer of a UV-curing coating and in turn a layer of titanium dioxide are applied.
  • the additional layer of a UV-curing coating provides for embedding the layers 13, 14 and 15 arranged between the two UV-curing coatings.
  • the layer of titanium dioxide provides catalytic effects on the surface.
  • the component is removed from the vacuum chamber.
  • FIG. 3 shows the layer structure of the layers 12, 13, 14 and 15 on the schematically represented component 1.
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of a device for applying layers to a component.
  • the component 1 is identical to the component 1 of the first embodiment. It is also a vehicle body. Further, the holder 2, the vacuum chamber 3, the leads 8, 9, the container 10 and the evaporator device 1 1 are the same as in the first embodiment. For simplicity, the vacuum chamber 3, the supply lines 8, 9, the container 10 and the evaporator device 1 1 in FIG 2 not shown.
  • Two terminals 18 and 19 are used for electrically conductive connection of the component 1 with the high frequency resonant circuit of the high frequency generator 20. In this case, the second terminal 19 differs from the second terminal 5 of the first embodiment in that it is coupled to a drive, not shown in the drawing, the one for one
  • the component 1 can be coupled during its stay in the vacuum chamber optionally with two terminals 18 and 19 or only with a terminal 18 to the high frequency resonant circuit of the high frequency generator 20.
  • the terminal 18 is connected via a coaxial cable 21 to the high-frequency generator 20 as in the first embodiment.
  • Terminal 19 is connected to ground as in the first embodiment. If the second terminal 19 is electrically conductively connected to the component 1, the circuit diagram essentially corresponds to the first exemplary embodiment.
  • an electrode 22 is arranged in the vacuum chamber 3, which is connected via a coaxial cable 23 to the high frequency resonant circuit of the high frequency generator. It is located above the component 1 in the vacuum chamber 3.
  • the electrode 23 is formed as a flat plate or screen. It ensures additional Piasmaein- coupling and favors a uniform layer growth over the entire surface of the component.
  • a plasma on the surface of the entire component 1 and in columns and Undercuts of the component are generated.
  • the device of the second embodiment according to FIG. 1 additionally enables the generation of a plasma in the volume surrounding the component. Which of the two devices is suitable depends on the particular application, the component of the layers to be produced, the coating materials used and the process gas.
  • a component 24 in the form of an aluminum mirror for a solar thermal device can be introduced into the devices according to FIGS. 1 and 2. From this component, a layer sequence as shown in Figure 4 is generated.
  • the component 24 is connected via the terminals 4 and 5 to the high-frequency resonant circuit of the high-frequency generator 6 according to FIG.
  • An oxygen plasma is generated and the surface of the component 24 is activated.
  • the above-indicated coating materials and process gases are introduced into the plasma to produce a first layer 25 of silicon dioxide. It is essential here that a dense layer 25 of silicon dioxide is applied. While the formation of the first layer 25 of silicon dioxide continues, silver nitrate is introduced into the plasma to produce a second layer 26 of silver.
  • the silver atoms released from the silver nitrate in the plasma deposit on the component 24 and are embedded in the first layer 25 of silicon dioxide. Furthermore, nitrogen is introduced into the plasma as the process gas, which ensures the emission of UV radiation in the plasma. This UV radiation promotes the deposition of a pure silicon dioxide layer.
  • the first layer 25 forms a barrier or protective layer and prevents corrosion of the second layer 26 of silver.
  • a further layer 27 of silicon dioxide is deposited, which serves as a cover layer for protecting the second layer 26 of silver. All features of the invention may be essential to the invention both individually and in any combination with each other.

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Abstract

What are proposed are a process and an apparatus for applying layers to a component. In this case, first of all a first layer (12, 25) of a first coating substance is applied to the component (1, 24). Then, a second layer (13, 26) is applied to the first layer (12, 25) by means of a plasma generator by introducing a second coating substance or a mixture of a second coating substance and a process gas into the plasma generated by means of the plasma generator. A UV radiation with which the first layer (12, 25) is treated and/or processed is generated in the plasma by the coating substance or by the mixture of coating substance and process gas.

Description

Titel: Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen von Schichten auf ein Bauteil  Title: Method and apparatus for applying coatings to a component
B E S C H R E I B U N G DESCRIPTION
Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbringen von Schichten auf ein Bauteil vorgeschlagen. A method and an apparatus for applying layers to a component are proposed.
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Auftragen von mindestens zwei Schichten auf ein Bauteil, wobei mindestens eine der beiden Schichten durch Plasmabeschichtung aufgetragen wird. Hierzu wird mittels eines Plasmagenerators ein Plasma erzeugt und in das Plasma ein Beschichtungsstoff gegebenenfalls unter Zugabe eines Prozessgases eingeleitet Der Beschichtungsstoff oder Reaktionsprodukte des Beschich- tungsstoffs, welche im Plasma entstehen, werden auf dem Bauteil abgeschieden. Im folgenden sind mit der Abscheidung und dem Aufbringen des Beschichtungsstoffs auf das Bauteil im Plasma stets sowohl die Abscheidung des Beschichtungsstoffs selbst als auch die Abscheidung von Reaktionsprodukten des Beschichtungsstoffs, welche im Plasma entstehen, gemeint. The invention is based on a method and a device for applying at least two layers to a component, wherein at least one of the two layers is applied by plasma coating. For this purpose, a plasma is produced by means of a plasma generator and a coating material is optionally introduced into the plasma with the addition of a process gas. The coating substance or reaction products of the coating material which are formed in the plasma are deposited on the component. In the following, the deposition and the application of the coating substance to the component in the plasma always means both the deposition of the coating material itself and the deposition of reaction products of the coating material which are formed in the plasma.
Werden zwei oder mehr Schichten auf ein Bauteil aufgebracht, so ist häufig eine Bearbeitung oder Behandlung einer ersten Schicht notwendig, bevor eine zweite Schicht auf die zweite Schicht aufgebracht wird. Handelt es sich beispielsweise bei der ersten Schicht um einen Lack, so muss dieser zunächst gehärtet werden. Neben dem Härten der ersten Schicht kann eine Behandlung auch eine Aktivierung oder ein Ätzen der ersten Schicht bedeuten. Ferner kann eine Behandlung der ersten Schicht auch der Verbesserung der physikalischen When two or more layers are applied to a component, processing or treatment of a first layer is often necessary before a second layer is applied to the second layer. For example, if the first layer is a paint, it must first be cured. In addition to curing the first layer, a treatment may also mean activation or etching of the first layer. Furthermore, a treatment of the first layer may also improve the physical
BESTÄTIGUNGSKOPIE oder chemischen Eigenschaften der ersten Schicht dienen. Hierzu zählt beispielsweise eine Verbesserung der Kratzfestigkeit, ein Korrosionsschutz, ein UV-Schutz oder ein biologischer Schutz. Bei der ersten Schicht kann es sich auch um eine Barriereschicht handeln, die eine Reaktion zwischen einer zweiten Schicht und dem Bauteil verhindert. Eine Behandlung der erstenCONFIRMATION COPY or chemical properties of the first layer. These include, for example, an improvement in scratch resistance, corrosion protection, UV protection or biological protection. The first layer may also be a barrier layer that prevents reaction between a second layer and the component. A treatment of the first
Schicht vor dem Auftrag der zweiten Schicht kann neben der Verbesserung der physikalischen Eigenschaften beispielsweise auch einer Verbesserung der chemischen Reinheit der ersten Schicht dienen. Dies gilt insbesondere dann, wenn beim Aufbringen der ersten Schicht auf das Bauteil nicht nur die erwünschten Atome oder Moleküle abgeschieden werden, sondern zusätzlich unerwünschte Verbindungen. Layer before the application of the second layer, in addition to the improvement of the physical properties, for example, also serve to improve the chemical purity of the first layer. This is especially true when depositing the first layer on the component not only the desired atoms or molecules are deposited, but also undesirable compounds.
Als nachteilig erweist sich, dass die Bearbeitung oder Behandlung der ersten Schicht den Auftrag der zweiten Schicht verzögert. A disadvantage is that the processing or treatment of the first layer delays the order of the second layer.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei denen die Bearbeitung und Behandlung der ersten Schicht den Auftrag der zweiten Schicht nicht verzögert. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. DasThe invention has for its object to provide a method and an apparatus available, in which the processing and treatment of the first layer does not delay the order of the second layer. This object is achieved by a method according to claim 1. The
Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass zunächst eine erste Schicht aus einem ersten Beschichtungsstoff auf das Bauteil aufgebracht wird und anschließend eine zweite Schicht eines zweiten Beschichtungsstoffs durch Plasmabesch ichtung auf die erste Schicht aufgebracht wird, wobei der zweite Beschichtungsstoff gegebenenfalls gemeinsam mit einem Prozessgas in einA method is characterized in that first a first layer of a first coating material is applied to the component and then a second layer of a second coating material by plasma coating on the first layer is applied, wherein the second coating material optionally together with a process gas in a
Plasma eingeleitet wird und dabei eine UV-Strahlung entsteht. Durch den Beschichtungsstoff, durch das Prozessgas oder durch die Mischung aus Beschichtungsstoff und Prozessgas wird der Wellenlängenbereich der im Plasma erzeugten elektromagnetischen Strahlung derart beeinflusst, dass UV- Strahlung entsteht. Ein Prozessgas wird insbesondere dann eingesetzt, wenn durch den zweiten Beschichtungsstoff alleine im Plasmagenerator kein Plasma erzeugt werden kann, oder wenn der Beschichtungsstoff im Plasma mit dem Prozessgas oder unter dem Einfluss des Prozessgases reagiert und das Reaktionsprodukt als Schicht abgeschieden wird. Es erfolgt ein Erzeugen einer UV-Strahlung entweder durch den zweiten Beschichtungswerkstoff, durch ein Prozessgas der durch ein Gemisch aus zweitem Beschichtungsstoff und Prozessgas im Plasma, wobei das Einleiten des Beschichtungsstoffs in dasPlasma is initiated and thereby creates a UV radiation. By the coating material, by the process gas or by the mixture of coating material and process gas, the wavelength range of the electromagnetic radiation generated in the plasma is influenced such that UV radiation is formed. A process gas is used in particular when no plasma can be generated by the second coating material alone in the plasma generator, or when the coating material in the plasma with the Process gas or under the influence of the process gas reacts and the reaction product is deposited as a layer. There is a generation of UV radiation either through the second coating material, by a process gas through a mixture of second coating material and process gas in the plasma, wherein the introduction of the coating material in the
Plasma und das Erzeugen einer UV-Strahlung gleichzeitig erfolgen. Die UV- Strahlung entsteht damit gleichzeitig mit dem Abscheiden der zweiten Schicht. Die beim Auftragen der zweiten Schicht im Plasma freigesetzte UV-Strahlung sorgt für eine Behandlung oder Bearbeitung der ersten Schicht. Es erfolgt daher zeitgleich eine Behandlung und/ oder Bearbeitung der ersten Schicht mit UV-Plasma and generating a UV radiation occur simultaneously. The UV radiation thus arises simultaneously with the deposition of the second layer. The UV radiation released in the plasma when the second layer is applied ensures treatment or processing of the first layer. At the same time, treatment and / or processing of the first layer with UV radiation takes place at the same time.
Strahlung und ein Auftrag einer zweiten Schicht. Die Bearbeitung der ersten Schicht mit UV-Strahlung verzögert somit den Auftrag der zweiten Schicht nicht. Radiation and an order of a second layer. The processing of the first layer with UV radiation thus does not delay the application of the second layer.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass durch die gleichzeitige Bestrahlung der ersten Schicht mit UV-Strahlung und dem Schichtauftrag der zweiten Schicht eine verbesserte Anbindung der zweiten an die erste Schicht erreicht wird. Durch die UV-Strahlung wird eine Wechselwirkung der Besch ichtungsstoffe unterstützt. Das Plasma wird in bevorzugter Weise durch ein elektromagnetischesA further advantage of the method according to the invention is that an improved connection of the second to the first layer is achieved by the simultaneous irradiation of the first layer with UV radiation and the layer application of the second layer. The UV radiation supports an interaction of the coating materials. The plasma is preferably by an electromagnetic
Wechselfeld erzeugt, wobei die Frequenz bevorzugt im Hochfrequenzbereich liegt. Vorzugsweise wird das Bauteil in den Hochfrequenzschwingkreis eingekoppelt. Die Anbindung des Bauteils an den Schwingkreis erfolgt entweder durch einen Anschluss oder durch zwei Anschlüsse. Im ersten Fall ist das Bauteil kapazitiv an den Schwingkreis angeschlossen, im zweiten Fall induktiv. Die Induktivität und die Kapazität des Hochfrequenzschwingkreises wird an das Bauteil angepasst. Generated alternating field, the frequency is preferably in the high frequency range. Preferably, the component is coupled into the high frequency resonant circuit. The component is connected to the resonant circuit either through one connection or through two connections. In the first case, the component is capacitively connected to the resonant circuit, in the second case, inductively. The inductance and the capacity of the high-frequency resonant circuit is adapted to the component.
Die Bedingungen im Plasma werden durch den zweiten Beschichtungsstoff, gegebenenfalls das Prozessgas, den Druck, die Plasmaleistung und dieThe conditions in the plasma are determined by the second coating material, optionally the process gas, the pressure, the plasma power and the
Ankopplung des Bauteils an einen Hochfrequenzschwingkreis des Plasmagenerators beeinflusst. Der Druck kann zwischen 1 Pa und 10.000 Pa betragen. In bevorzugter Weise wird das Bauteil zur Plasmabeschichtung in einer Vakuumkammer angeordnet. Die Vakuumkammer wird evakuiert und der Druck auf den für die Plasmabeschichtung und die Bearbeitung der ersten Schicht notwendigen und geeigneten Wert eingestellt. Coupling of the component to a high frequency resonant circuit of the plasma generator influenced. The pressure can be between 1 Pa and 10,000 Pa. In Preferably, the component is arranged for plasma coating in a vacuum chamber. The vacuum chamber is evacuated and the pressure adjusted to the value necessary and appropriate for plasma coating and first layer processing.
Vorzugsweise wird im Plasma durch den zweiten Beschichtungsstoff, das Arbeitgas oder die Mischung aus zweitem Beschichtungsstoff und Prozessgas eine UV-Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 100 nm und 400 nm erzeugt. Die Wellenlänge wird durch den Beschichtungsstoff gegebenenfalls das Prozessgas und die Plasmaparameter beeinflusst. Die für die gewünschtePreferably, UV radiation having a wavelength between 100 nm and 400 nm is generated in the plasma by the second coating material, the working gas or the mixture of second coating material and process gas. The wavelength is influenced by the coating material, if appropriate, the process gas and the plasma parameters. The one for the desired
Behandlung der ersten Schicht notwendige Wellenlänge oder der Wellenlängenbereich wird anhand der genannten Stoffe und Parameter eingestellt. Treatment of the first layer necessary wavelength or the wavelength range is adjusted based on the substances and parameters mentioned.
Der Auftrag erster und zweiter Schichten kann beliebig oft wiederholt werden, so dass eine Schichtfolge von ersten und zweiten Schichten entsteht. Dabei können die ersten Schichten aus den gleichen oder aus unterschiedlichen Beschichtungsstoffen bestehen. Entsprechendes gilt für die zweiten Schichten. Bei einem Schichtauftrag auf eine zweite Schicht kann die zweite Schicht eine erste Schicht im Sinne der obigen Beschreibung sein. In diesem Fall erfährt die zweite Schicht, die bei einer weiteren Beschichtung die gleiche Rolle spielt wie die oben genannte erste Schicht, eine Behandlung und/ oder Bearbeitung beim Auftrag der weiteren Schicht auf diese zweite Schicht. Es kann jedoch auch erneut eine erste Schicht auf zweite Schicht aufgetragen werden. Die aus der Beschichtungsdauer resultierende Schichtdicke und dieThe application of first and second layers can be repeated as often as desired, so that a layer sequence of first and second layers is formed. The first layers may consist of the same or of different coating materials. The same applies to the second layers. In a layer application to a second layer, the second layer may be a first layer in the sense of the above description. In this case, the second layer, which in a further coating plays the same role as the above-mentioned first layer, undergoes a treatment and / or processing when the further layer is applied to this second layer. However, it is also possible to apply a first layer to the second layer again. The resulting from the coating duration layer thickness and the
Plasmaparameter können beliebig gewählt und von Schicht zu Schicht variiert werden. Dabei kann auf eine zweite Schicht eine weitere zweite Schicht aufgebracht werden, bei deren Abscheidung wiederum UV-Strahlung entsteht, die einer Behandlung der zuvor aufgetragenen zweiten Schicht dient. Ferner kann auf die zweite Schicht erneut eine erste Schicht aufgetragen werden. Ein wechselnder Auftrag von ersten und zweiten Schichten wird auch als zyklischer Schichtauftrag bezeichnet. Darüber hinaus ist es möglich, dass die erste Schicht bereits auf einer oder mehreren Schichten abgeschieden wird, wobei die vorhergehenden Schichten ohne Erzeugung von UV-Strahlung erzeugt werden. Ferner ist es möglich, dass auf der zweiten Schicht weitere Schichten abgeschieden werden, derenPlasma parameters can be chosen arbitrarily and varied from layer to layer. In this case, a second second layer can be applied to a second layer, upon whose deposition UV radiation is again formed which serves to treat the previously applied second layer. Furthermore, a first layer can be applied to the second layer again. An alternating order of first and second layers is also referred to as cyclic layering. In addition, it is possible that the first layer is already deposited on one or more layers, wherein the preceding layers are produced without generation of UV radiation. Furthermore, it is possible that further layers are deposited on the second layer, whose
Abscheidung nicht an die Erzeugung von UV-Strahlung gekoppelt ist. Deposition is not coupled to the generation of UV radiation.
Bei den Bauteilen kann es sich beispielsweise Fahrzeugteile, Teile von Schiffen oder Flugzeugen, Gebäudeteile, Spiegel für solarthermische Vorrichtungen oder medizinische Geräte handeln. Die zu beschichtende Oberfläche desThe components may be, for example, vehicle parts, parts of ships or aircraft, parts of buildings, mirrors for solar thermal devices or medical devices. The surface to be coated of the
Bauteils, auf welcher eine erste Schicht abgeschieden wird, kann dabei beispielsweise aus Metall, Kunststoff, Keramik, Holz oder Glas bestehen. Component on which a first layer is deposited, it may for example consist of metal, plastic, ceramic, wood or glass.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Aufbringen des ersten Beschichtungsstoffs während des Aufbringens der zweiten Schicht fortgesetzt. Auf diese Weise kommt es zu einer Einbettung des ersten Beschichtungsstoffs oder des sich im Plasma ergebenden Reaktionsprodukts des ersten Beschichtungsstoffs in den zweiten Beschichtungsstoff oder des sich im Plasma ergebenden Reaktionsprodukt des zweiten Beschichtungsstoffs. Der Übergang zwischen der ersten und der zweiten Schicht kann damit gestaltet werden. According to an advantageous embodiment of the invention, the application of the first coating material is continued during the application of the second layer. In this way, the first coating material or the plasma-yielding reaction product of the first coating material is embedded in the second coating material or in the plasma-yielding reaction product of the second coating material. The transition between the first and the second layer can be designed with it.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vor dem Aufbringen der zweiten Schicht mittels des Plasmagenerators und eines Prozessgases eine UV-Strahlung erzeugt, welche vor dem Aufbringen der zweiten Schicht eine Vorbehandlung der ersten Schicht bewirkt. Diese Vorbehandlung erfolgt vorzugsweise mit einer UV-Strahlung einer anderen Wellenlänge als die beim Schichtauftrag der zweiten Schicht erzeugten UV- Strahlung. Es kann sich beispielsweise um eine Härtung der ersten Schicht mit einer langwelligen UV-Strahlung handeln, die tiefere Bereiche der erstenAccording to a further advantageous embodiment of the invention, UV radiation is generated before applying the second layer by means of the plasma generator and a process gas, which causes a pretreatment of the first layer before applying the second layer. This pretreatment is preferably carried out with a UV radiation of a different wavelength than the UV radiation generated during the layer application of the second layer. It may be, for example, a curing of the first layer with a long-wave UV radiation, the lower regions of the first
Schicht erreicht. Bei dem Auftrag der zweiten Schicht wird anschließend UV- Strahlung einer kürzeren Wellenlänge erzeugt. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden als Prozessgas Stickstoff, Stickoxide, Argon, Xenon, Deuterium und/ oder Ammoniak eingeleitet. Layer reached. In the application of the second layer of UV radiation of a shorter wavelength is then generated. According to a further advantageous embodiment of the invention, nitrogen, nitrogen oxides, argon, xenon, deuterium and / or ammonia are introduced as the process gas.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird langwellige UV-Strahlung erzeugt, welche eine Tiefenhärtung der ersten Schicht bewirkt. Die Wellenlänge dieser langwelligen UV-Strahlung liegt beispielsweise bevorzugt zwischen 300 und 400 nm. According to a further advantageous embodiment of the invention, long-wave UV radiation is generated, which causes a deep hardening of the first layer. The wavelength of this long-wave UV radiation is for example preferably between 300 and 400 nm.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird kurzwellige UV-Strahlung erzeugt, welche eine Härtung in einem oberflächennahen Bereich der ersten Schicht bewirkt. Die Wellenlänge dieser langwelligen UV-Strahlung liegt beispielsweise bevorzugt zwischen 100 und 300 nm. According to a further advantageous embodiment of the invention, short-wave UV radiation is generated, which causes a hardening in a near-surface region of the first layer. The wavelength of this long-wave UV radiation is for example preferably between 100 and 300 nm.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird als erste Schicht eine UV-härtende BeSchichtung auf das Bauteil aufgebracht. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen UV-härtenden Lack handeln. Die für die UV-Härtung und Vernetzung des Lacks notwendige Wellenlänge hängt von den in dem Lack enthaltenen Photoinitiatoren ab. Bei einem Photoinitiator handelt es sich um einen organischen Stoff, der unter Einwirkung von UV-Strahlung zerfällt und in dem Lack eine Kettenreaktion auslöst, welche wiederum eine Vernetzung und Härtung des Lacks bewirkt. Die zweite Schicht sorgt in diesem Fall bevorzugt für eine Veredelung des Lacks. Mit dem Auftrag der zweiten Schicht und der damit verbundenen Erzeugung von UV-Strahlung wird begonnen, bevor der Lack vollständig ausgehärtet und vernetzt ist. Da die UV- härtende Beschichtung noch nicht ausgehärtet ist, findet eine chemische Anbindung der zweiten Schicht an die UV-härtende erste Schicht und gegebenenfalls eine Vernetzung der beiden Schichten statt. Damit erfolgen die Aushärtung der UV-härtenden Schicht und das Aufbringen einer zweiten Schicht in einem Arbeitsschritt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist daher weniger zeitaufwendig als bekannte Verfahren. Ferner werden die Beschich- tungen hinsichtlich ihrer Eigenschaften verbessert, da eine Vernetzung der beiden Beschichtungen stattfindet. According to a further advantageous embodiment of the invention, a UV-curing BeSchichtung is applied to the component as the first layer. This may be, for example, a UV-curing lacquer. The wavelength necessary for the UV curing and crosslinking of the paint depends on the photoinitiators contained in the paint. A photoinitiator is an organic substance which decomposes under the action of UV radiation and triggers a chain reaction in the paint, which in turn causes crosslinking and curing of the paint. The second layer provides in this case preferably for a refinement of the paint. The application of the second layer and the associated generation of UV radiation is begun before the paint is completely cured and crosslinked. Since the UV-curing coating has not yet cured, a chemical bonding of the second layer to the UV-curing first layer and optionally a crosslinking of the two layers takes place. Thus, the curing of the UV-curing layer and the application of a second layer in one step. The inventive method is therefore less time consuming than known methods. Furthermore, the coating improved in terms of their properties, since a cross-linking of the two coatings takes place.
Handelt es sich bei der ersten Schicht um eine UV-härtende Beschichtung, so können gegebenenfalls ein Vorhärten mittels UV-Strahlung und die Aufbringung einer zweiten Schicht zyklisch erfolgen, wobei abwechselnd ein Vorhärten und ein Schichtauftrag erfolgt. Die Verfahrensschritte können beliebig oft wiederholt werden. If the first layer is a UV-curing coating, pre-curing by means of UV radiation and the application of a second layer may optionally be carried out cyclically, with alternating pre-curing and layer application. The process steps can be repeated as often as desired.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird als erste oder zweite Schicht Aluminiumoxid, Siliziumdioxid oder Titandioxid aufgetragen. Siliziumdioxid sorgt für einen guten Korrosionsschutz. Titandioxid sorgt für einen guten UV-Schutz. Darüber hinaus können bei Titandioxid katalytische Effekte auftreten, die gegebenenfalls zu einer Selbstreinigung der betreffenden Oberfläche führen. According to a further advantageous embodiment of the invention is applied as the first or second layer of alumina, silica or titanium dioxide. Silica ensures good corrosion protection. Titanium dioxide ensures good UV protection. In addition, catalytic effects can occur with titanium dioxide, which may lead to self-cleaning of the surface in question.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird als erste oder zweite Schicht eine keramische Schicht auf der Basis von Aluminium, Chrom, Silizium, Titan, Zirkonium, Wolfram, Tantal oder eines anderen Metalls aufgetragen. Diese Schichten haben den Vorteil, dass sie eine große Härte aufweisen. In Abhängigkeit von einem Prozessgas können diese Stoffe im Plasma zu Oxiden, Nitriden oder Karbiden reagieren und in dieser Form als Schicht abgeschieden werden. According to a further advantageous embodiment of the invention, a ceramic layer based on aluminum, chromium, silicon, titanium, zirconium, tungsten, tantalum or another metal is applied as first or second layer. These layers have the advantage that they have a high hardness. Depending on a process gas, these substances can react in the plasma to oxides, nitrides or carbides and deposited in this form as a layer.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird als erste oder zweite Schicht Silber oder Kupfer aufgetragen. Silberschichten reflektieren das Sonnenlicht. Sie können daher bei Spiegeln für solarthermische Vorrichtungen eingesetzt werden. Darüber hinaus haben Silber und Kupfer eine desinfizierende Wirkung. Sie verhindern das Zellwachstum. Silber- oder Kupferschichten an Oberflächen haben daher den Vorteil, dass sie ein unerwünschtes Ansiedeln von Pflanzen und Organismen verhindern. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird eine erste Schicht aufgetragen, welche die Korrosion des Silbers oder Kupfers der zweiten Schicht verhindert. Als erste Schicht wird hierzu bevorzugt Siliziumdioxid oder Titandioxid aufgetragen. Dieses bildet eine dichte Barriere zwischen dem Bauteil und der Silber- oder Kupferschicht aus, so dass eine Elektrokorrosion des Silbers oder Kupfers verhindert wird. Die beim Auftragen der Silber- oder Kupferschicht erzeugte UV-Strahlung kann beispielsweise zur Verbesserung der chemischen Reinheit und zur Härtung der Siliziumdioxid oder Titandioxidschicht beitragen. According to a further advantageous embodiment of the invention is applied as the first or second layer of silver or copper. Silver layers reflect the sunlight. They can therefore be used in mirrors for solar thermal devices. In addition, silver and copper have a disinfecting effect. They prevent cell growth. Silver or copper layers on surfaces therefore have the advantage that they prevent unwanted settling of plants and organisms. According to a further advantageous embodiment of the invention, a first layer is applied, which prevents the corrosion of the silver or copper of the second layer. As the first layer, silicon dioxide or titanium dioxide is preferably applied for this purpose. This forms a dense barrier between the device and the silver or copper layer so that electrocorrosion of the silver or copper is prevented. The UV radiation generated when applying the silver or copper layer can contribute, for example, to improving the chemical purity and to curing the silicon dioxide or titanium dioxide layer.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden dem Prozessgas Zusätze zugegeben oder spezielle Prozessgase zusätzlich in das Plasma eingeleitet, welche Strahlung bestimmter Wellenlängen im UV-Bereich erzeugen. Durch die Zugabe wird das Spektrum der im Plasma emittierten elektromagnetischen Strahlung verbreitert. Bei manchen Besch ichtungsstoffen oder Prozessgasen ist die emittierte Strahlung auf eine bestimmte Wellenlänge oder einen schmalen Wellenlängenbereich beschränkt. Ist für die Behandlung oder die Bearbeitung einer ersten Schicht eine Wellenlänge oder ein Wellenlängenbereich notwendig, der von der durch den Beschichtungsstoff oder dem Prozessgas im Plasma erzeugten Strahlung und der zugehörigenAccording to a further advantageous embodiment of the invention, additives are added to the process gas or special process gases additionally introduced into the plasma, which generate radiation of specific wavelengths in the UV range. The addition widens the spectrum of the electromagnetic radiation emitted in the plasma. For some coating materials or process gases, the emitted radiation is limited to a particular wavelength or a narrow wavelength range. For the treatment or the processing of a first layer, it is necessary to have a wavelength or a wavelength range which depends on the radiation generated by the coating substance or the process gas in the plasma and the associated radiation
Wellenlänge abweicht, so werden Zusätze zu dem Prozessgas gegeben. Die Wellenlängen der dabei im Plasma erzeugten elektromagnetischen Strahlung werden auch als komplementäre Wellenlängen bezeichnet. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird einWavelength deviates, so additives are added to the process gas. The wavelengths of the electromagnetic radiation generated in the plasma are also referred to as complementary wavelengths. According to a further advantageous embodiment of the invention is a
Precursor oder ein zusätzliches Prozessgas eingesetzt, welche die Emission der UV-Strahlung verstärken. Precursor or an additional process gas used, which enhance the emission of UV radiation.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Bauteil erst nach Auftragen der ersten Schicht in die Vakuumkammer einesAccording to a further advantageous embodiment of the invention, the component is only after application of the first layer in the vacuum chamber of a
Plasmagenerators eingebracht. Der Auftrag der ersten Schicht erfolgt damit außerhalb der Vakuumkammer. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestal- tung der Erfindung wird das Bauteil nach dem Aufbringen einer ersten oder zweiten Beschichtung aus der Vakuumkammer entnommen. Es wird eine UV- härtende Zwischenbeschichtung auf das Bauteil aufgebracht, bevor das Bauteil erneut in die Vakuumkammer eingebracht und eine weitere zweite Beschichtung aufgebracht wird. Plasma generator introduced. The order of the first layer is thus outside the vacuum chamber. According to a further advantageous embodiment tion of the invention, the component is removed after the application of a first or second coating from the vacuum chamber. A UV-curing intermediate coating is applied to the component before the component is again introduced into the vacuum chamber and a further second coating is applied.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Bauteil induktiv oder kapazitiv in den Schwingkreis eines Hochfrequenzgenerators des Plasmagenerators eingekoppelt. Bei einer induktiven Kopplung wird das Bauteil über zwei elektrisch leitende Anschlüsse mit dem Hochfrequenzschwingkreis verbunden. Bei einer kapazitiven Kopplung wird das Bauteil über einen elektrisch leitenden Anschluss mit dem Hochfrequenzschwingkreis verbunden. Über die Art der Ankopplung des Bauteils an den Hochfrequenzschwingkreis können die Plasmabedingungen beeinflusst werden. According to a further advantageous embodiment of the invention, the component inductively or capacitively coupled into the resonant circuit of a high-frequency generator of the plasma generator. In an inductive coupling, the component is connected via two electrically conductive connections to the high frequency resonant circuit. In the case of a capacitive coupling, the component is connected to the high-frequency resonant circuit via an electrically conductive connection. About the type of coupling of the component to the high frequency resonant circuit, the plasma conditions can be influenced.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der zweite Anschluss während des Auftrags der zweiten Schicht mit dem Bauteil verbunden oder von dem Bauteil gelöst. Dadurch kann das Plasma während des Auftrags der zweiten Schicht variiert werden. According to a further advantageous embodiment of the invention, the second connection is connected to the component during the application of the second layer or detached from the component. This allows the plasma to be varied during the application of the second layer.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 19 zeichnet sich dadurch aus, dass sie mit einem Plasmagenerator mit Hochfrequenzschwingkreis, mit einer Einrichtung zum Einleiten eines Beschichtungsstoffs und gegebenenfalls eines Prozessgases in das Plasma des Plasmagenerators und mit zwei Anschlüssen des Hochfrequenzschwingkreises ausgestattet ist, über welche das Bauteil induktiv oder kapazitiv an den Hochfrequenzschwingkreis koppelbar ist. Dabei dient der Plasmagenerator dem Aufbringen einer zweiten Schicht auf ein mit einer ersten Schicht versehenes Bauteil. Der Beschichtungsstoff der zweiten Schicht wird dabei als zweiter Beschichtungsstoff bezeichnet um diesen von dem ersten Beschichtungsstoff der ersten Schicht zu unterscheiden. Über die Einrichtung zum Einleiten wird der Beschichtungsstoff der zweiten Schicht dem Plasma zugeführt. Dies erfolgt gegebenenfalls gemeinsam mit einem Prozessgas. Dabei scheidet sich die zweite Schicht an der ersten Schicht des Bauteils ab und es entsteht eine UV- Strahlung, die durch das Plasma unter dem Einfluss des zweiten Beschich- tungssstoffs und/ oder gegebenenfalls durch das Prozessgas emittiert wird. Die Vorrichtung dient insbesondere der Durchführung des erfindungsgemäßenThe device according to the invention with the features of claim 19 is characterized in that it is equipped with a plasma generator with high-frequency resonant circuit, with a device for introducing a coating material and optionally a process gas into the plasma of the plasma generator and with two terminals of the high frequency resonant circuit via which the Component inductively or capacitively coupled to the high-frequency resonant circuit. The plasma generator serves to apply a second layer to a component provided with a first layer. The coating material of the second layer is referred to as the second coating material in order to distinguish it from the first coating material of the first layer. About the means for introducing the coating material of the second layer is supplied to the plasma. this happens optionally together with a process gas. In this case, the second layer is deposited on the first layer of the component and UV radiation is produced, which is emitted by the plasma under the influence of the second coating substance and / or optionally by the process gas. The device is used in particular for carrying out the invention
Verfahrens. Process.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist mindestens einer der beiden Anschlüsse des Hochfrequenzschwingkreises beweglich angeordnet und mit einem eine Bewegung des Anschlusses auslösenden Antrieb verbunden. Auf diese Weise kann der beweglich angeordnete Anschluss während des Aufbringens der ersten oder zweiten Schicht von dem Bauteil gelöst oder mit dem Bauteil verbunden werden. Auf diese Weise werden die Plasmaparameter variiert. According to an advantageous embodiment of the device according to the invention at least one of the two terminals of the high frequency resonant circuit is movably arranged and connected to a movement of the terminal triggering drive. In this way, the movably arranged connection can be released from the component or connected to the component during the application of the first or second layer. In this way, the plasma parameters are varied.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar. Further advantages and advantageous embodiments of the invention are the following description, the drawings and claims removed.
Zeichnung drawing
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen: In the drawings, embodiments of the invention are shown. Show it:
Figur 1 erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Aufbringen von Figure 1 first embodiment of a device for applying
Schichten auf ein Bauteil,  Layers on a component,
Figur 2 zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Aufbringen von Figure 2 second embodiment of a device for applying
Schichten auf ein Bauteil,  Layers on a component,
Figur 3 erstes Ausführungsbeispiel eines Bauteils mit Schichtaufbau, Figur 4 zweites Ausführungsbeispiel eines Bauteils mit Schichtaufbau. FIG. 3 first exemplary embodiment of a component with layer structure, Figure 4 second embodiment of a component with layer structure.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele Description of the embodiments
In Figur 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Aufbringen von Schichten auf ein Bauteil 1 dargestellt. Der mit der Vorrichtung erzeugte Schichtaufbau ist in Figur 3 dargestellt. Bei dem Bauteil 1 handelt es sich um eine Fahrzeugkarosserie. Das Bauteil ist auf einer Halterung 2 in einer Vakuumkammer 3 angeordnet. Das Bauteil ist über einen ersten Anschluss 4 und einen zweiten Anschluss 5 mit einem Hochfrequenzschwingkreis eines Hochfrequenzgenerators 6 verbunden. Bei den Anschlüssen 4 und 5 handelt es sich um Platten, die an die Oberfläche der Karosserie gepresst werden. Die elektrisch leitende Verbindung kommt zwischen der Oberfläche des Bauteils 1 und den Oberflächen der als Platten ausgebildeten Anschlüsse 4 und 5 zustande. Der Hochfrequenzgenerator 6 ist mit einer einstellbaren Induktivität und einer einstellbaren Kapazität ausgestattet, um eine Anpassung an das Bauteil 1 zu ermöglichen. Der Hochfrequenzgenerator ist über ein KoaxialkabelFIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a device for applying layers to a component 1. The layer structure produced by the device is shown in FIG. The component 1 is a vehicle body. The component is arranged on a holder 2 in a vacuum chamber 3. The component is connected via a first terminal 4 and a second terminal 5 to a high frequency resonant circuit of a high frequency generator 6. Terminals 4 and 5 are plates that are pressed to the surface of the body. The electrically conductive connection is established between the surface of the component 1 and the surfaces of the terminals 4 and 5 formed as plates. The high-frequency generator 6 is equipped with an adjustable inductance and an adjustable capacitance to allow adaptation to the component 1. The high frequency generator is via a coaxial cable
7 mit dem Anschluss 4 verbunden. Der Außenleiter des Koaxialkabels ist mit der Masse verbunden. Die Masse ist mit A gekennzeichnet. 7 connected to the terminal 4. The outer conductor of the coaxial cable is connected to ground. The mass is marked with A.
Der oder die Beschichtungsstoffe sowie das oder die Prozessgase werden über Zuleitungen 8 und 9 in die Vakuumkammer 3 eingeleitet. Die Zuleitung 8 ist mit einem Behälter 10 verbunden, welcher mit einem Prozessgas oder einem gasförmigen Besch ichtungsstoff gefüllt ist. An die Zuleitung 8 können auch mehrere Behälter für Beschichtungsstoffe und Prozessgase angeschlossen sein, um verschiedene Beschichtungsstoffe und Prozessgase zur Verfügung zu stellen. Darüber hinaus kann bei mehreren Behältern auch jeder einzelneThe one or more coating materials and the process gases or the process gases are introduced via leads 8 and 9 in the vacuum chamber 3. The supply line 8 is connected to a container 10 which is filled with a process gas or a gaseous coating material. To the supply line 8, several containers for coating materials and process gases may be connected to provide different coating materials and process gases available. In addition, with several containers, each individual can
Behälter mit einer eigenen Zuleitung ausgestattet sein. Die Zuleitung 9 ist mit einer Verdampfereinrichtung 1 1 verbunden, in welcher ein flüssiger Beschichtungsstoff verdampft wird. Der Dampf wird anschließend über die Zuleitung 9 in die Vakuumkammer 3 eingeleitet. Container should be equipped with its own supply line. The supply line 9 is connected to an evaporator 1 1, in which a liquid Coating material is evaporated. The steam is then introduced via the supply line 9 into the vacuum chamber 3.
Auf das Bauteil 1 wird zunächst als erste Schicht 12 ein UV-härtender Lack außerhalb der Vakuumkammer 3 aufgebracht. Das Aufbringen dieser ersten Schicht ist in der Zeichnung nicht dargestellt- Bevor der Lack aushärtet, wird das Bauteil 1 in die Vakuumkammer 3 eingebracht. Die Vakuumkammer wird evakuiert, so dass sich der für die folgende Behandlung der ersten Schicht 12 und den Auftrag einer zweiten Schicht notwendige Druck in der Vakuumkammer einstellt. Ferner wird das Bauteil über die Anschlüsse 4 und 5 mit dem Hochfrequenzschwingkreis des Hochfrequenzgenerators 6 verbunden. Anschließend wird als Prozessgas Stickstoff über die Zuleitung 8 in die Vakuumkammer eingeleitet und ein Plasma gezündet. Dann wird Hexamethyl- disiloxan, abgekürzt H DSO, in der Verdampfereinrichtung 1 1 verdampft und über die Zuleitung 9 in die Vakuumkammer 3 als Beschichtungsstoff eingeleitet. Stickstoff sorgt im Plasma verstärkt für die Emission von elektromagnetischer Strahlung im kurzwelligen UV-Bereich. HMDSO sorgt im Plasma für eine Verstärkung der Emission von elektromagnetischer Strahlung im langwelligen Bereich. Darüber hinaus können als weitere Prozessgase Stickstoffoxide in das Plasma eingeleitet werden, welche für eine zusätzliche Emission von elektromagnetischer Strahlung im kurzwelligen UV-Bereich und für eine Verstärkung der bereits vorhandenen Strahlung sorgen. Die aus UV-härtendem Lack bestehende erste Schicht härtet unter der Einwirkung der UV-Strahlung aus und vernetzt. Dabei kann die Wellenlänge der UV-Strahlung durch die Prozessgase beeinflusst und eingestellt werden. Der Beschichtungsstoff HMDSO reagiert im Plasma und scheidet sich als Silizium-haltige Schicht auf der aus UV-härtendem Lack bestehenden ersten Schicht ab. Die Zufuhr von Stickstoff wird schrittweise oder stufenweise unterbunden. Stattdessen wird Sauerstoff in das Plasma eingeleitet. HMDSO und Sauerstoff reagieren im Plasma, so dass sich Siliziumdioxid an dem Bauteil als zweite Schicht abscheidet. Anstelle von HMDSO kann auch Tetraethylorthosilicat, abgekürzt TEOS, als Beschichtungsstoff zum Erzeugen einer zweiten Schicht aus Siliziumdioxid in das Plasma eingeleitet werden. Auf der zweiten Schicht 13 aus Siliziumdioxid kann anschließend eine weitereOn the component 1, a UV-curing lacquer is first applied outside the vacuum chamber 3 as the first layer 12. The application of this first layer is not shown in the drawing. Before the lacquer cures, the component 1 is introduced into the vacuum chamber 3. The vacuum chamber is evacuated so that the pressure required in the vacuum chamber for the subsequent treatment of the first layer 12 and the application of a second layer is established. Further, the component is connected via the terminals 4 and 5 to the high frequency resonant circuit of the high frequency generator 6. Subsequently, nitrogen is introduced via the feed line 8 into the vacuum chamber as the process gas and a plasma is ignited. Then hexamethyl disiloxane, abbreviated H DSO, evaporated in the evaporator 1 1 and introduced via the supply line 9 in the vacuum chamber 3 as a coating material. Nitrogen in the plasma intensifies the emission of electromagnetic radiation in the short-wave UV range. HMDSO enhances the emission of electromagnetic radiation in the long-wave range in the plasma. In addition, as further process gases nitrogen oxides can be introduced into the plasma, which provide for an additional emission of electromagnetic radiation in the short-wave UV range and for an amplification of the already existing radiation. The first layer consisting of UV-curing lacquer cures and crosslinks under the action of UV radiation. In this case, the wavelength of the UV radiation can be influenced and adjusted by the process gases. The coating material HMDSO reacts in the plasma and precipitates as a silicon-containing layer on the first layer consisting of UV-curing lacquer. The supply of nitrogen is stopped gradually or gradually. Instead, oxygen is introduced into the plasma. HMDSO and oxygen react in the plasma, so that silicon dioxide is deposited on the component as a second layer. Instead of HMDSO, it is also possible to introduce tetraethyl orthosilicate, abbreviated to TEOS, as coating material for producing a second layer of silicon dioxide into the plasma. On the second layer 13 of silicon dioxide can then another
Schicht 14 aus Silber abgeschieden werden. Dies erfolgt durch die Zersetzung von Silbernitrat im Plasma gegebenenfalls unter Einwirkung von UV-Strahlung. Hierzu wird das Silbernitrat als Beschichtungsstoff in das Plasma eingeleitet. Die dabei frei gesetzten Silberatome lagern sich an der Schicht 13 aus Siliziumdioxid an. Die Schicht 14 aus Silber sorgt für eine Reflexionsverbesserung und eine Entkeimung der Oberfläche des Bauteils 1. Auf der Schicht 14 aus Silber wird eine weitere Schicht 15 aus Siliziumdioxid abgeschieden. Die Abscheidung erfolgt dabei wie oben beschrieben. Auf die Schicht 15 aus Siliziumdioxid kann eine weitere Schicht aus einer UV-härtenden Beschichtung und auf diese wiederum eine Schicht aus Titandioxid aufgetragen werden.Layer 14 are deposited from silver. This is done by the decomposition of silver nitrate in the plasma optionally under the action of UV radiation. For this purpose, the silver nitrate is introduced as a coating material in the plasma. The released silver atoms are deposited on the layer 13 of silicon dioxide. The layer 14 of silver provides for a reflection improvement and a sterilization of the surface of the component 1. On the layer 14 of silver, a further layer 15 of silicon dioxide is deposited. The deposition takes place as described above. On the layer 15 of silicon dioxide, a further layer of a UV-curing coating and in turn a layer of titanium dioxide are applied.
Diese beiden letzten Schichten sind in Figur 3 nicht dargestellt. Die zusätzliche Schicht aus einer UV-härtenden Beschichtung sorgt für eine Einbettung der zwischen den beiden UV-härtenden Beschichtungen angeordneten Schichten 13, 14 und 15. Die Schicht aus Titandioxid sorgt für katalytische Effekte an der Oberfläche. Zum Auftrag der Schicht aus einer UV-härtenden Beschichtung wird das Bauteil aus der Vakuumkammer entnommen. These last two layers are not shown in FIG. The additional layer of a UV-curing coating provides for embedding the layers 13, 14 and 15 arranged between the two UV-curing coatings. The layer of titanium dioxide provides catalytic effects on the surface. To apply the layer of a UV-curing coating, the component is removed from the vacuum chamber.
In Figur 3 ist der Schichtaufbau der Schichten 12, 13, 14 und 15 auf dem schematisch dargestellten Bauteil 1 dargestellt. FIG. 3 shows the layer structure of the layers 12, 13, 14 and 15 on the schematically represented component 1.
Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Aufbringen von Schichten auf ein Bauteil. Das Bauteil 1 stimmt mit dem Bauteil 1 des ersten Ausführungsbeispiels überein. Es handelt sich ebenfalls um eine Fahrzeugkarosserie. Ferner sind die Halterung 2, die Vakuumkammer 3, die Zuleitungen 8, 9, der Behälter 10 und die Verdampfereinrichtung 1 1 gleich wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Zu Vereinfachung sind die Vakuumkammer 3, die Zuleitungen 8, 9, der Behälter 10 und die Verdampfereinrichtung 1 1 in Figur 2 nicht dargestellt. Zwei Anschlüsse 18 und 19 dienen zum elektrisch leitenden Verbinden des Bauteils 1 mit dem Hochfrequenzschwingkreis des Hochfrequenzgenerators 20. Dabei unterscheidet sich der zweite Anschluss 19 von dem zweiten Anschluss 5 des ersten Ausführungsbeispiels dadurch, dass er an einen in der Zeichnung nicht dargestellten Antrieb gekoppelt ist, der für einFIG. 2 shows a second exemplary embodiment of a device for applying layers to a component. The component 1 is identical to the component 1 of the first embodiment. It is also a vehicle body. Further, the holder 2, the vacuum chamber 3, the leads 8, 9, the container 10 and the evaporator device 1 1 are the same as in the first embodiment. For simplicity, the vacuum chamber 3, the supply lines 8, 9, the container 10 and the evaporator device 1 1 in FIG 2 not shown. Two terminals 18 and 19 are used for electrically conductive connection of the component 1 with the high frequency resonant circuit of the high frequency generator 20. In this case, the second terminal 19 differs from the second terminal 5 of the first embodiment in that it is coupled to a drive, not shown in the drawing, the one for one
Verschieben des Anschlusses 19 sorgt. Verschiebeweg und Verschieberichtung sind in Figur 2 durch einen Pfeil dargestellt. Das Bauteil 1 kann während seines Aufenthaltes in der Vakuumkammer wahlweise mit beiden Anschlüssen 18 und 19 oder nur mit einem Anschluss 18 an den Hochfrequenzschwingkreis des Hochfrequenzgenerators 20 gekoppelt werden. Somit kann während derMoving the terminal 19 provides. Displacement and displacement direction are shown in Figure 2 by an arrow. The component 1 can be coupled during its stay in the vacuum chamber optionally with two terminals 18 and 19 or only with a terminal 18 to the high frequency resonant circuit of the high frequency generator 20. Thus, during the
Besch ichtung zwischen einer induktiven und einer kapazitiven Kopplung des Bauteils 1 an den Hochfrequenzschwingkreis gewechselt werden, ohne dass hierzu die Vakuumkammer 3 belüftet und anschließend wieder abgepumpt werden muss. Der Anschluss 18 ist wie beim ersten Ausführungsbeispiel über ein Koaxialkabel 21 mit dem Hochfrequenzgenerator 20 verbunden. Der zweiteComplaint between an inductive and a capacitive coupling of the component 1 to the high-frequency resonant circuit can be changed without for this purpose the vacuum chamber 3 must be vented and then pumped out again. The terminal 18 is connected via a coaxial cable 21 to the high-frequency generator 20 as in the first embodiment. The second
Anschluss 19 ist wie beim ersten Ausführungsbeispiel mit Masse verbunden. Ist der zweite Anschluss 19 elektrisch leitend mit dem Bauteil 1 verbunden, so entspricht der Schaltplan im wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel. Zusätzlich zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist in der Vakuumkammer 3 eine Elektrode 22 angeordnet, die über ein Koaxialkabel 23 an den Hochfrequenzschwingkreis des Hochfrequenzgenerators angeschlossen ist. Sie befindet sich über dem Bauteil 1 in der Vakuumkammer 3. Die Elektrode 23 ist als flächige Platte oder Schirm ausgebildet. Sie sorgt für eine zusätzliche Piasmaein- kopplung und begünstigt ein gleichmäßiges Schichtwachstum über die gesamte Oberfläche des Bauteils. Terminal 19 is connected to ground as in the first embodiment. If the second terminal 19 is electrically conductively connected to the component 1, the circuit diagram essentially corresponds to the first exemplary embodiment. In addition to the first embodiment, an electrode 22 is arranged in the vacuum chamber 3, which is connected via a coaxial cable 23 to the high frequency resonant circuit of the high frequency generator. It is located above the component 1 in the vacuum chamber 3. The electrode 23 is formed as a flat plate or screen. It ensures additional Piasmaein- coupling and favors a uniform layer growth over the entire surface of the component.
Es besteht ferner die Möglichkeit, beide Anschlüsse 18 und 19 von dem Bauteil 1 zu lösen und ein Plasma zwischen den beiden in diesem Fall als Elektroden ausgebildeten Anschlüssen zu erzeugen, It is also possible to detach both terminals 18 and 19 from the component 1 and to generate a plasma between the two terminals which in this case are in the form of electrodes,
Mit der Vorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels gemäß Figur 1 kann ein Plasma an der Oberfläche des gesamten Bauteils 1 sowie in Spalten und Hinterschneidungen des Bauteils erzeugt werden. Die Vorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß Figur 1 ermöglich zusätzlich die Erzeugung eines Plasmas in dem das Bauteil umgebenden Volumen. Welche der beiden Vorrichtungen geeignet ist, hängt vom jeweiligen Anwendungsfall, dem Bauteil den zu erzeugenden Schichten, den verwendeten Beschichtungsstoffen und dem Prozessgas ab. With the device of the first embodiment of Figure 1, a plasma on the surface of the entire component 1 and in columns and Undercuts of the component are generated. The device of the second embodiment according to FIG. 1 additionally enables the generation of a plasma in the volume surrounding the component. Which of the two devices is suitable depends on the particular application, the component of the layers to be produced, the coating materials used and the process gas.
Anstelle eines Bauteils 1 in Form einer Fahrzeugkarosserie kann in die Vorrichtungen gemäß Figur 1 und 2 auch ein Bauteil 24 in Form eines Aluminiumspiegels für eine solarthermische Vorrichtung eingebracht werden. Aus diesem Bauteil wird eine Schichtfolge wie in Figur 4 dargestellt erzeugt. Das Bauteil 24 wird über die Anschlüsse 4 und 5 mit dem Hochfrequenzschwingkreis des Hochfrequenzgenerators 6 gemäß Figur 1 verbunden. Es wird ein Sauerstoff-Plasma erzeugt und die Oberfläche des Bauteils 24 aktiviert. Dann werden die oben angegebenen Beschichtungsstoffe und Prozessgase zur Erzeugung einer ersten Schicht 25 aus Siliziumdioxid in das Plasma eingeleitet. Wesentlich ist hierbei, dass eine dichte Schicht 25 aus Siliziumdioxid aufgetragen wird. Noch während die Erzeugung der ersten Schicht 25 aus Siliziumdioxid andauert, wird in das Plasma Silbernitrat zur Erzeugung einer zweiten Schicht 26 aus Silber eingeleitet. Die im Plasma aus dem Silbernitrat frei gesetzten Silberatome scheiden sich an dem Bauteil 24 ab und werden in die erste Schicht 25 aus Siliziumdioxid eingebettet. Femer wird als Prozessgas Stickstoff in das Plasma eingeleitet, welches für die Emission von UV-Strahlung im Plasma sorgt. Diese UV-Strahlung begünstigt die Abscheidung einer reinen Siliziumdioxidschicht. Instead of a component 1 in the form of a vehicle body, a component 24 in the form of an aluminum mirror for a solar thermal device can be introduced into the devices according to FIGS. 1 and 2. From this component, a layer sequence as shown in Figure 4 is generated. The component 24 is connected via the terminals 4 and 5 to the high-frequency resonant circuit of the high-frequency generator 6 according to FIG. An oxygen plasma is generated and the surface of the component 24 is activated. Then, the above-indicated coating materials and process gases are introduced into the plasma to produce a first layer 25 of silicon dioxide. It is essential here that a dense layer 25 of silicon dioxide is applied. While the formation of the first layer 25 of silicon dioxide continues, silver nitrate is introduced into the plasma to produce a second layer 26 of silver. The silver atoms released from the silver nitrate in the plasma deposit on the component 24 and are embedded in the first layer 25 of silicon dioxide. Furthermore, nitrogen is introduced into the plasma as the process gas, which ensures the emission of UV radiation in the plasma. This UV radiation promotes the deposition of a pure silicon dioxide layer.
Die erste Schicht 25 bildet eine Barriere- oder Schutzschicht und verhindert eine Korrosion der zweiten Schicht 26 aus Silber. The first layer 25 forms a barrier or protective layer and prevents corrosion of the second layer 26 of silver.
Auf der zweiten Schicht 26 wird eine weitere Schicht 27 aus Siliziumdioxid abgeschieden, welche als Deckschicht zum Schutz der zweiten Schicht 26 aus Silber dient. Sämtliche Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein. On the second layer 26, a further layer 27 of silicon dioxide is deposited, which serves as a cover layer for protecting the second layer 26 of silver. All features of the invention may be essential to the invention both individually and in any combination with each other.
Bezugszahlen reference numerals
1 Bauteil 1 component
2 Halterung  2 bracket
3 Vakuumkammer  3 vacuum chamber
4 erster Anschluss  4 first connection
5 zweiter Anschluss  5 second connection
6 Hochfrequenzgenerator  6 high frequency generator
7 Koaxialkabel  7 coaxial cables
8 Zuleitung für Beschichtungsstoff und/ oder Prozessgas 8 supply line for coating material and / or process gas
9 Zuleitung für Beschichtungsstoff 9 supply line for coating material
10 Behälter für Beschichtungsstoff und/ oder Prozessgas 10 containers for coating material and / or process gas
11 Verdampfereinrichtung 11 evaporator device
12 erste Schicht aus einem UV-härtenden Lack  12 first layer of a UV-curing lacquer
13 zweite Schicht aus Siliziumdioxid  13 second layer of silicon dioxide
14 Schicht aus Silber  14 layer of silver
15 Schicht aus Siliziumdioxid  15 layer of silicon dioxide
16  16
17  17
18 erster Anschluss  18 first connection
19 zweiter Anschluss  19 second connection
20 Hochfrequenzgenerator  20 high frequency generator
21 Koaxialkabel  21 coaxial cable
22 Elektrode  22 electrode
23 Koaxialkabel  23 coaxial cables
24 Bauteil  24 component
25 erste Schicht aus Siliziumdioxid  25 first layer of silicon dioxide
26 zweite Schicht aus Silber  26 second layer of silver
27 Schicht aus Siliziumdioxid  27 layer of silicon dioxide

Claims

A N S P R Ü C H E
Verfahren zum Aufbringen von Schichten auf ein Bauteil mit folgenden Verfahrensschritten: Method for applying layers to a component with the following method steps:
Aufbringen einer ersten Schicht (12, 25) aus einem ersten Beschichtungs- stoff auf das Bauteil (1 , 24),  Applying a first layer (12, 25) of a first coating material to the component (1, 24),
Aufbringen einer zweiten Schicht (13, 26) auf die erste Schicht (12, 25) mittels eines Plasmagenerators durch Einleiten eines zweiten Beschich- tungsstoffs oder eines Gemischs aus einem zweiten Beschichtungsstoff und einem Prozessgas in das mittels des Plasmagenerators erzeugte Plasma,  Applying a second layer (13, 26) to the first layer (12, 25) by means of a plasma generator by introducing a second coating material or a mixture of a second coating material and a process gas into the plasma generated by the plasma generator,
Erzeugen einer UV-Strahlung in dem Plasma durch den Beschichtungsstoff oder das Gemisch aus Beschichtungsstoff und Prozessgas,  Generating a UV radiation in the plasma through the coating material or the mixture of coating material and process gas,
Behandeln und/ oder Bearbeiten der ersten Schicht (12, 25) mit der erzeugten UV-Strahtung. Treating and / or processing the first layer (12, 25) with the UV radiation produced.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass während des Aufbringens der zweiten Schicht (13, 26) das Aufbringen des ersten Beschichtungsstoffs fortgesetzt wird. A method according to claim 1, characterized in that during the application of the second layer (13, 26), the application of the first coating material is continued.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufbringen der zweiten Schicht (13, 26) mittels des Plasmagenerators und eines Prozessgases eine UV-Strahlung erzeugt wird, welche vor dem Aufbringen der zweiten Schicht (13, 26) eine Vorbehandlung der ersten Schicht (12, 25) bewirkt. A method according to claim 1 or 2, characterized in that prior to the application of the second layer (13, 26) by means of the plasma generator and a process gas, a UV radiation is generated, which prior to the application of the second layer (13, 26), a pretreatment of first layer (12, 25) causes.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Prozessgas Stickstoff, Stickoxide, Argon, Xenon, Deuterium und/ oder Ammoniak eingeleitet werden. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch Method according to one of the preceding claims, characterized in that nitrogen, nitrogen oxides, argon, xenon, deuterium and / or ammonia are introduced as the process gas. Method according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass langwellige UV-Strahlung erzeugt wird, welche Tiefenhärtung der ersten Schicht {12, 25) bewirkt.  characterized in that long-wave UV radiation is generated, which causes deep hardening of the first layer {12, 25).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass kurzwellige UV-Strahlung erzeugt wird, welche eine Härten in einem oberflächennahen Bereich der ersten Schicht (12, 25) bewirkt. Method according to one of the preceding claims, characterized in that short-wave UV radiation is generated, which causes a hardening in a near-surface region of the first layer (12, 25).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als erste Schicht (12, 25) eine UV-härtende Be- schichtung auf das Bauteil aufgebracht wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a UV-curing coating is applied to the component as the first layer (12, 25).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als erste oder zweite Schicht (12, 25) Aluminiumoxid, Siliziumdioxid oder Titandioxid aufgetragen wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that as the first or second layer (12, 25) aluminum oxide, silicon dioxide or titanium dioxide is applied.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als erste oder zweite Schicht (12, 13, 25, 26) eine keramische Schicht auf der Basis von Aluminium, Chrom, Silizium, Titan, Zirkonium, Wolfram oder Tantal aufgetragen wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a ceramic layer based on aluminum, chromium, silicon, titanium, zirconium, tungsten or tantalum is applied as first or second layer (12, 13, 25, 26).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als zweite Schicht (13, 26) Silber oder Kupfer aufgetragen wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that silver or copper is applied as the second layer (13, 26).
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als erste Schicht (12, 25) eine die Korrosion des Silbers oder Kupfers der zweiten Schicht (13, 26) verhindernde Schicht aufgetragen wird. 11. The method according to claim 10, characterized in that as a first layer (12, 25) a corrosion of the silver or copper of the second layer (13, 26) preventing layer is applied.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als erste Schicht (12, 25) Siliziumdioxid oder Titandioxid aufgetragen wird. 12. The method according to claim 1 1, characterized in that as the first layer (12, 25) silicon dioxide or titanium dioxide is applied.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Prozessgas Zusätze zugegeben werden, welche Strahlung komplementärer Wellenlängen im UV-Bereich erzeugen. 13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the process gas additives are added which generate radiation of complementary wavelengths in the UV range.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Precursor eingesetzt wird, der die Emission von UV-Strahlung verstärkt. 15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere erste und zweite Schichten (12, 13, 14, 15, 25, 26, 27) in einer Schichtfolge auf das Bauteil (1 , 24) aufgebracht werden. 16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Behandeln und/ oder Bearbeiten der ersten Schicht (12, 25) das Härten, Plasma-aktivieren, Plasma-ätzen und/ oder das Verbessern der physikalischen oder chemischen Eingeschaften der ersten Schicht (12, 25) umfasst. 14. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a precursor is used, which amplifies the emission of UV radiation. 15. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a plurality of first and second layers (12, 13, 14, 15, 25, 26, 27) are applied in a layer sequence on the component (1, 24). 16. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the treatment and / or processing of the first layer (12, 25), the curing, plasma-activating, plasma etching and / or improving the physical or chemical properties of the first layer (12, 25).
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1 , 24) induktiv oder kapazitiv in den Hochfrequenzschwingkreis eines Hochfrequenzgenerators des Plasmagenerators eingekoppelt wird, und dass ein erster Anschluss {4, 18) und/ oder ein zweiter Anschluss (5, 19) des Hochfrequenzschwingkreises lösbar mit dem Bauteil (1 , 24) verbunden wird. 17. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the component (1, 24) is inductively or capacitively coupled into the high frequency resonant circuit of a high frequency generator of the plasma generator, and that a first terminal {4, 18) and / or a second terminal ( 5, 19) of the high frequency resonant circuit is releasably connected to the component (1, 24).
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Anschluss (19) während des Auftrags der zweiten Schicht (13, 26) mit dem Bauteil (1 , 24) verbunden wird oder von dem Bauteil (1 , 24) gelöst wird. Vorrichtung zum Aufbringen von Schichten auf ein Bauteil, A method according to claim 17, characterized in that the second terminal (19) during the application of the second layer (13, 26) is connected to the component (1, 24) or is released from the component (1, 24). Device for applying layers to a component,
mit einem dem Aufbringen einer zweiten Schicht (13, 26) aus einem zweiten Beschichtungsstoff auf eine erste Schicht (12, 25) eines ersten Beschichtungsstoffs des Bauteils (1 , 24) dienenden Plasmagenerator, mit einer dem Einleiten des zweiten Beschichtungsstoffs oder eines Gemischs aus dem zweiten Beschichtungsstoff und einem Prozessgas in das mittels des Plasmagenerators erzeugte Plasma dienenden Einrichtung (8, 9, 10, 1 1), with a plasma generator serving to apply a second layer (13, 26) of a second coating material to a first layer (12, 25) of a first coating material of the component (1, 24), with introduction of the second coating material or a mixture of the same second coating material and a process gas in the means of the plasma generator plasma generating means (8, 9, 10, 1 1),
mit einem Hochfrequenzschwingkreis (4, 5, 6, 7, 18, 19, 20, 21 , 22, 23) des Plasmagenerators, with a high-frequency resonant circuit (4, 5, 6, 7, 18, 19, 20, 21, 22, 23) of the plasma generator,
mit einem ersten Anschluss (4, 18) und einem zweiten Anschluss (5, 19) des Hochfrequenzschwingkreises, über die das Bauteil (1 , 24) mit dem Hochfrequenzschwingkreis (4, 5, 6, 7, 18, 19, 20, 21 , 22, 23) verbindbar äst, with a first connection (4, 18) and a second connection (5, 19) of the high-frequency resonant circuit, via which the component (1, 24) is connected to the high-frequency resonant circuit (4, 5, 6, 7, 18, 19, 20, 21, 22, 23) connectable branches,
wobei der zweite Anschluss (5, 19) beweglich angeordnet ist und während der Plasmabehandlung mit dem Bauteil (1 , 24) verbindbar oder von dem Bauteil lösbar ist. wherein the second connection (5, 19) is movably arranged and during the plasma treatment with the component (1, 24) connectable or detachable from the component.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5211995A (en) * 1991-09-30 1993-05-18 Manfred R. Kuehnle Method of protecting an organic surface by deposition of an inorganic refractory coating thereon
EP1354640A1 (en) * 2002-04-19 2003-10-22 Dürr Systems GmbH Process and apparatus for hardening a coating
CH706979B1 (en) * 2004-04-30 2014-03-31 Tel Solar Ag Method for producing a disc-shaped workpiece based on a dielectric substrate and vacuum treatment plant therefor.
DE112008000541A5 (en) * 2007-03-09 2009-12-10 Dr. Laure Plasmatechnologie Gmbh Method and device for plasma-assisted surface treatment of large-volume components

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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