WO2021115740A1 - Verfahren zur herstellung einer membran für einen ultraschallsensor und membran für einen ultraschallwandler - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer membran für einen ultraschallsensor und membran für einen ultraschallwandler Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a method for producing, in particular for coating, a vehicle component, as well as a membrane for an ultrasonic sensor.
  • a method for producing a membrane for an ultrasonic sensor is known from document DE 102009 034418 A1, in which a passivation layer is applied to an outer surface area of the membrane for improved adhesion of a transparent acrylic powder layer.
  • the invention is based on the object of developing a method for producing, in particular for coating, a vehicle component, as well as a membrane for an ultrasonic sensor, in which a larger selection of subsequent layers can be arranged on the membrane.
  • the vehicle component means a component of the vehicle which is arranged free from the external environment of the vehicle. Examples of this are decorative panels or vehicle sensors that are arranged on the outside of the vehicle.
  • the vehicle component is first provided with an outer surface made of metallic material.
  • the outer surface area of the vehicle component is then degreased.
  • the outer surface area of the vehicle component is then pickled.
  • a second passivation layer is then applied as a second layer to the outer surface area of the vehicle component.
  • a first passivation layer deposited as a first layer on the outer surface area, in particular by means of hexafluorotitanic acid.
  • the first passivation layer has an inoculating effect on the pickled outer surface and promotes the growth of the subsequently deposited second passivation layer.
  • the second passivation layer thus grows significantly faster on the first passivation layer and a passivation layer is produced overall, which is composed of the first and second passivation layers.
  • This composite passivation layer has a specific adjustment of the surface energy.
  • the composite passivation layer has a surface energy of greater than 70 m N / m.
  • the disperse and polar fractions of the surface energy are set in such a way that stable adhesion of a larger selection of subsequent layers applied directly to the passivation layer and thus excellent corrosion protection can be achieved.
  • the disperse fractions have a higher surface energy value than the polar fractions.
  • the polar fractions in particular have a surface energy of at least 25 mN / m and the disperse fractions have a surface energy of at least 45 mN / m.
  • a membrane for an ultrasonic sensor as a vehicle component is preferably produced, in particular coated. First of all, a membrane body made of metallic material, such as aluminum, is provided here. Subsequently, an outer surface area of the membrane body is degreased and the degreased, outer surface area of the membrane body is then pickled. Subsequently, in order to preactivate the subsequently applied second passivation layer, the first passivation layer is deposited as a first layer on the outer surface area. The first layer is deposited here in particular by means of hexafluorotitanic acid.
  • the pickling of the outer surface area, in particular the membrane body, and the deposition of the first passivation layer as the first layer on the outer surface area are preferably carried out at the same time, in particular during pickling passivation.
  • a primer layer is preferably applied to the second passivation layer as a third layer to protect the metallic material from corrosion.
  • a primer layer serves as a primer for subsequently applied layers, but in this context also has a protective effect against corrosion of the metallic material of the membrane body.
  • the degreased surface area is preferably treated with a chromium-free pickling which is based in particular on hydrogen fluoride and / or dihydrogen sulfate and / or trihydrogen phosphate.
  • This treatment can take place in the immersion process or, alternatively, in the spray process.
  • Such a chromium-free stain is less harmful to health.
  • a wet paint which is particularly based on polyurethane, is preferably applied to the primer layer as a fourth layer.
  • a wet paint has functional properties (e.g. chemical resistance and scratch resistance) and aesthetic properties (e.g. color tone and gloss).
  • the wet paint is, in particular, a single-layer topcoat as the end surface.
  • the wet paint can also be a basecoat with a clearcoat system applied to it.
  • a powder coating is preferably applied to the second passivation layer as the fifth layer.
  • a powder coating also has functional properties (e.g. chemical resistance and scratch resistance) and aesthetic properties (e.g. color tone and gloss).
  • a 2-component hydro paint is applied to the second passivation layer as the sixth layer.
  • Another object of the present invention is a membrane for an ultrasonic transducer with a membrane body made of metallic material.
  • the membrane is produced here in particular by means of the method described above for producing, in particular coating, a membrane for an ultrasonic sensor.
  • a first passivation layer is arranged as a first layer directly on an outer surface area of the membrane body which has previously been pickled and, in particular, also degreased.
  • the second passivation layer is arranged directly on the first passivation layer.
  • Such a passivation layer which is made up of composed of a first passivation layer and a second passivation layer offers the advantage that a larger selection of layers can be arranged directly on the composed passivation layer.
  • a primer layer is preferably arranged on the passivation layer as a third layer for corrosion protection of the metallic material.
  • a primer layer not only serves as a primer for subsequently applied layers, but in this context also has a protective effect against corrosion of the metallic material of the membrane body.
  • the primer layer is preferably based on epoxy or polyurethane. In particular, it is a 2-component system on a hydro basis.
  • the primer layer preferably has a layer thickness in a range from 30 ⁇ m to 40 ⁇ m.
  • a wet paint layer is preferably arranged as the fourth layer on the primer layer.
  • the membrane body preferably has an outside and an inside.
  • the outside is arranged in particular in the transmission direction of the ultrasonic signals of the ultrasonic sensor.
  • the inside of the membrane is arranged in particular in the direction of an interior space of a membrane pot of the ultrasonic sensor.
  • the composite passivation layer with the first and second passivation layers are in this case both on the outer surface area of the outside and the inside of the membrane.
  • the outside of the membrane body can be provided with different protective and colored layers due to the stronger adhesive effect of the composite passivation layer. Due to the stronger adhesive effect of the composite passivation layer, a piezoceramic, for example, can be attached more easily to the inside of the membrane body.
  • the second passivation layer is preferably designed as a zirconium silane compound or an organometallic compound. These connections offer a strong protection against corrosion and an adhesion promotion which is sufficient for the following layers of lacquer and / or for the adhesive of the piezo element to be glued on.
  • the first and second passivation layers when combined, preferably have a layer thickness in a range from 30 nm to 100 nm, in particular a layer thickness in a range from 45 nm to 55 nm. The faster growth of the second passivation layer on the first passivation layer thus results in a composite passivation layer to which a larger selection of subsequent layers adhere.
  • the connection to organic coatings, such as corrosion protection lacquer layers is reinforced.
  • the layer composed of the first and second passivation layers has improved corrosion protection.
  • first and second and / or third and / or fourth layers when combined, preferably have a total layer thickness of at most 120 ⁇ m. This guarantees the functioning of the ultrasonic sensor.
  • a powder coating is preferably arranged as the fifth layer on the second passivation layer, in particular directly.
  • a 2-component hydro paint is preferably arranged as the sixth layer on the second passivation layer, in particular directly.
  • the membrane body is preferably designed as a membrane pot, in particular of the ultrasonic sensor.
  • the diaphragm pot here has an oscillating diaphragm surface which in particular forms a bottom of the diaphragm pot.
  • Another object of the present invention is an ultrasonic sensor with the membrane described above.
  • the ultrasonic sensor is designed to transmit and / or receive ultrasonic signals and can in particular be used in parking aids for vehicles.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a method for producing a membrane for an ultrasonic sensor as a vehicle component.
  • FIG. 2a shows a first embodiment of a membrane for an ultrasonic transducer with a membrane body made of metallic material.
  • FIG. 2b shows a second embodiment of a membrane for an ultrasonic transducer with a membrane body made of metallic material.
  • FIG. 2c shows a third embodiment of a membrane for an ultrasonic transducer with a membrane body made of metallic material.
  • FIG. 2d shows a fourth embodiment of a membrane for an ultrasonic transducer with a membrane body made of metallic material.
  • FIG. 3 shows an embodiment of a membrane pot of an ultrasonic sensor with a membrane.
  • FIG. 1 shows, in the form of a flow chart, an embodiment of a method for producing, in particular coating, a vehicle component.
  • a membrane for an ultrasonic sensor is shown here.
  • a membrane body made of metallic material for example aluminum
  • an outer surface area of the metallic membrane body is degreased.
  • the degreasing is carried out here, for example, by treatment with an alkaline immersion degreasing. Alternatively, the degreasing can also be carried out by acid degreasing or spray degreasing.
  • the membrane body is rinsed to wash off the adhering bath solution.
  • a chrome-free pickling agent for example based on hydrogen fluoride and / or dihydrogen sulfate and / or trihydrogen phosphate, is used in particular.
  • the pickling process is carried out in particular in the dipping process or in the spraying process.
  • the defatted Surface area pickled during pickling.
  • the stain is adjusted in such a way that the alkaline, degreased surface area after the degreasing process is neutralized during the stain.
  • a first passivation layer is deposited as the first layer on the outer surface area.
  • the first passivation layer is deposited here in particular by means of hexafluorotitanic acid.
  • the membrane body is then rinsed again.
  • the first passivation layer serves to preactivate the formation of a second passivation layer applied to the first passivation layer in the following method step 50. This creates a passivation layer composed of a first and a second passivation layer.
  • the membrane body is then rinsed again and then dried. The procedure is then terminated.
  • Method step 30 and method step 40 optionally take place simultaneously, in particular in a common immersion bath in a pickling passivation step.
  • a primer layer is also applied to the second passivation layer as a third layer for corrosion protection of the metallic material of the membrane body.
  • a wet paint in particular based on polyurethane, is applied to the primer layer as a fourth layer.
  • the wet paint is, in particular, a single-layer topcoat as the end surface.
  • the wet paint can also be a basecoat with a clearcoat system applied to it.
  • FIG. 2a schematically shows a membrane 101a for an ultrasonic transducer with a membrane body 100 made of metallic material.
  • the membrane body 100 is designed as a vibratory membrane surface made of metallic material, in particular aluminum.
  • Ultrasonic signals 150a transmitted by means of membrane body 100 and ultrasonic signals 150b received are shown schematically.
  • a first passivation layer 105 is arranged on an outer, pickled surface area 106 of the membrane body 100. This first passivation layer 105 serves to pre-activate a crystal formation of a second passivation layer 110, which is arranged directly on the first passivation layer 105. This results in a passivation layer 107 composed of the first passivation layer 105 and the second passivation layer 110.
  • the second passivation layer 110 is designed here as a zirconium silane compound. Alternatively, the second passivation layer 110 can also be designed as an organometallic connection. In this exemplary embodiment, the passivation layer 107 composed of first 105 and second passivation layers 110 has a layer thickness 111 of essentially 40 nm.
  • a primer layer 120 is arranged on the second passivation layer 110 as a third layer for corrosion protection of the metallic material of the membrane body 100.
  • This primer layer is based on epoxy.
  • the primer layer can also be based on polyurethane.
  • the primer layer 120 has a layer thickness 112 in a range from 30 ⁇ m to 40 ⁇ m.
  • a wet lacquer layer 135 is applied to the primer layer 120, which is composed of a base lacquer layer 130 and a clear lacquer layer 140.
  • the basecoat layer 130 here has a layer thickness 113 in a range of 10-25 ⁇ m.
  • the clear lacquer layer 140 here has a layer thickness 114 in a range from 25-35 ⁇ m.
  • FIG. 2b shows a second exemplary embodiment of a membrane 101b for an ultrasonic transducer with a membrane body 100 made of metallic material.
  • the same layers as in the first exemplary embodiment are arranged on an outer side 109a of the membrane body 100.
  • a further first passivation layer 151 is arranged on an inner side 109b of the membrane body 100.
  • a further second passivation layer 152 is applied to the further first passivation layer 151, so that a piezoceramic 125 adheres better to the further passivation layer 108 composed of the first 151 and second passivation layer 152.
  • FIG. 2c shows a third exemplary embodiment of a membrane 101c for an ultrasonic transducer with a membrane body 100 made of metallic material.
  • a powder coating layer 160 is arranged directly on the second passivation layer 110.
  • FIG. 2d shows a fourth exemplary embodiment of a membrane 110d for an ultrasonic transducer with a membrane body 100 made of metallic material.
  • a 2-component hydro lacquer layer 170 is arranged directly on the second passivation layer 110.
  • FIG. 3 shows a membrane pot 201 as the membrane body of a membrane 200 of an ultrasonic sensor.
  • the bottom 204 of the diaphragm pot 201 here has a vibratory diaphragm surface. In the installed state on an outer paneling part of a vehicle, this vibratory membrane surface is arranged freely on the outside of the vehicle.
  • the membrane pot 201 is made of a metallic material, in particular aluminum.
  • An outer, pickled surface area 203 of an outer side 202 of the membrane pot 201 is in this case covered directly with a first passivation layer 210 as the first layer.
  • This first passivation layer 210 serves to pre-activate a second passivation layer 215 as a second layer, which in turn is deposited directly on the first passivation layer 210.
  • a primer layer 220 is in turn deposited directly on the second passivation layer 215 as a third layer for corrosion protection of the metallic material of the membrane pot 201.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Membran (101a) für einen Ultraschallsensor. Hierbei wird zunächst ein Membrankörper (100) aus metallischem Material bereitgestellt. Folgend wird ein äußerer Oberflächenbereich (106) des Membrankörpers (100) entfettet. Anschließend wird der äußere Oberflächenbereich (106) des Membrankörpers (100) gebeizt. Zur Voraktivierung der folgend aufgebrachten zweiten Passivierungsschicht (110) wird außerdem eine erste Passivierungsschicht (105) als erste Schicht auf dem äußeren Oberflächenbereich (106) abgeschieden.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Herstellung einer Membran für einen Ultraschallsensor und Membran für einen Ultraschallwandler
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung, insbesondere zur Beschichtung, einer Fahrzeugkomponente, sowie eine Membran für einen Ultraschallsensor.
Aus dem Dokument DE 102009 034418 Al ist ein Verfahren zur Herstellung einer Membran für einen Ultraschallsensor bekannt, bei dem zur verbesserten Haftung einer transparent ausgebildeten Acryl-Pulverschicht, eine Passivierungsschicht auf einem äußeren Oberflächenbereich der Membran aufgebracht wird.
Der Erfindung liegt davon ausgehend die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung, insbesondere zur Beschichtung, einer Fahrzeugkomponente, sowie eine Membran für einen Ultraschallsensor zu entwickeln, bei denen eine größere Auswahl von Folgeschichten auf der Membran angeordnet werden können.
Offenbarung der Erfindung
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zur Herstellung, insbesondere Beschichtung, einer Fahrzeugkomponente beschrieben. Insbesondere ist mit der Fahrzeugkomponente eine Komponente des Fahrzeugs gemeint, welche frei zur äußeren Umgebung des Fahrzeugs angeordnet ist. Beispiele hierfür sind Zierblenden oder am Fahrzeug außen angeordnete Sensoren des Fahrzeugs.
Bei dem Verfahren wird zunächst die Fahrzeugkomponente mit einer äußeren Oberfläche aus metallischem Material bereitgestellt. Darauf folgend wird der äußere Oberflächenbereich der Fahrzeugkomponente entfettet. Anschließend wird der äußere Oberflächenbereich der Fahrzeugkomponente gebeizt. Darauf folgend wird eine zweite Passivierungsschicht als zweite Schicht auf den äußeren Oberflächenbereich der Fahrzeugkomponente aufgebracht. Zur Voraktivierung der folgend aufgebrachten zweiten Passivierungsschicht wird eine erste Passivierungsschicht als erste Schicht auf den äußeren Oberflächenbereich, insbesondere mittels Hexafluorotitansäure, abgeschieden. Die erste Passivierungsschicht hat hierbei eine impfende Wirkung auf die gebeizte äußere Oberfläche und fördert das Wachstum der anschließend abgeschiedenen, zweiten Passivierungsschicht. Die zweite Passivierungsschicht wächst somit deutlich schneller auf der ersten Passivierungsschicht heran und es ergibt sich insgesamt eine Passivierungsschicht, die sich aus erster und zweiter Passivierungsschicht zusammensetzt. Diese zusammengesetzte Passivierungsschicht weist eine gezielte Einstellung der Oberflächenenergie auf. Insbesondere weist die zusammengesetzte Passivierungsschicht eine Oberflächenenergie von größer 70m N/m auf. Die dispersen und polaren Anteile der Oberflächenenergie sind hierbei derart eingestellt, dass eine stabile Haftung einer größeren Auswahl von unmittelbar auf der Passivierungsschicht aufgebrachten Folgeschichten und damit ein exzellenter Korrosionsschutz erzielt werden kann. Insbesondere weisen in diesem Zusammenhang die dispersen Anteile einen größeren Wert der Oberflächenenergie auf, als die polaren Anteile. Die polaren Anteile weisen in diesem Zusammenhang insbesondere eine Oberflächenenergie von wenigstens 25mN/m und die dispersen Anteile eine Oberflächenenergie von wenigstens 45mN/m auf. Vorzugsweise wird eine Membran für einen Ultraschallsensor als Fahrzeugkomponente hergestellt, insbesondere beschichtet. Zunächst wird hierbei ein Membrankörper aus metallischem Material, wie beispielsweise Aluminium, bereitgestellt. Darauf folgend wird ein äußerer Oberflächenbereich des Membrankörpers entfettet und der entfettete, äußere Oberflächenbereich des Membrankörpers anschließend gebeizt. Darauf folgend wird zur Voraktivierung der anschließend aufgebrachten zweiten Passivierungsschicht, die erste Passivierungsschicht als erste Schicht auf den äußeren Oberflächenbereich abgeschieden. Die Abscheidung der ersten Schicht erfolgt hierbei insbesondere mittels Hexafluorotitansäure.
Vorzugsweise erfolgt das Beizen des äußeren Oberflächenbereichs, insbesondere des Membrankörpers, und das Abscheiden der ersten Passivierungsschicht als erste Schicht auf den äußeren Oberflächenbereich zeitgleich, insbesondere beim Beizpassivieren.
Vorzugsweise wird eine Primerschicht als dritte Schicht zum Korrosionsschutz des metallischen Materials auf die zweite Passivierungsschicht aufgebracht. Eine solche Primerschicht dient als Grundierung für folgend aufgebrachte Schichten, weist aber in diesem Zusammenhang ebenfalls eine Schutzwirkung gegenüber Korrosion des metallischen Materials des Membrankörpers auf.
Bevorzugt wird der entfettete Oberflächenbereich bei dem Beizprozess mit einer chromfreien Beize, welche insbesondere auf Basis von Hydrogenfluorid und/oder Dihydrogensulfat und/oder Trihydrogenphosphat aufgebaut ist, behandelt. Diese Behandlung kann im Tauchprozess oder alternativ im Spritzprozess erfolgen. Eine solche chromfreie Beize ist weniger gesundheitsschädlich.
Vorzugweise wird weiterhin ein Nasslack, welcher insbesondere auf Polyurethanbasis aufgebaut ist, als vierte Schicht auf die Primerschicht aufgebracht. Ein solcher Nasslack weist funktionale Eigenschaften (z.B. Chemikalienbeständigkeit und Kratzbeständigkeit) und ästhetische Eigenschaften (z.B. Farbton und Glanz) auf. Bei dem Nasslack handelt es sich insbesondere um einen Einschichtdecklack als Endoberfläche. Alternativ kann es sich bei dem Nasslack auch um einen Basislack mit einem darauf aufgebrachten Klarlacksystem handeln.
Weiterhin vorzugsweise wird ein Pulverlack als fünfte Schicht auf die zweite Passivierungsschicht aufgebracht. Auch ein solcher Pulverlack weist funktionale Eigenschaften (z.B. Chemikalienbeständigkeit und Kratzbeständigkeit) und ästhetische Eigenschaften (z.B. Farbton und Glanz) auf. Weiterhin alternativ wird ein 2k-Hydrolack als sechste Schicht auf die zweite Passivierungsschicht aufgebracht.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Membran für einen Ultraschallwandler mit einem Membrankörper aus metallischem Material. Die Membran ist hierbei insbesondere mittels des zuvor beschriebenen Verfahrens zur Herstellung, insbesondere Beschichtung, einer Membran für einen Ultraschallsensor hergestellt. Hierbei ist zur Voraktivierung einer zweiten Passivierungsschicht eine erste Passivierungsschicht als erste Schicht unmittelbar auf einem äußeren Oberflächenbereich des Membrankörpers angeordnet, der zuvor gebeizt und insbesondere auch entfettet wurde. Zusätzlich ist die zweite Passivierungsschicht unmittelbar auf der ersten Passivierungsschicht angeordnet. Eine solche Passivierungsschicht, die sich aus einer ersten Passivierungsschicht und einer zweiten Passivierungsschicht zusammensetzt, bietet den Vorteil, dass eine größere Auswahl von Schichten unmittelbar auf der zusammengesetzten Passivierungsschicht angeordnet werden können.
Vorzugsweise ist auf der Passivierungsschicht eine Primerschicht als dritte Schicht zum Korrosionsschutz des metallischen Materials angeordnet. Eine solche Primerschicht dient nicht nur als Grundierung für folgend aufgebrachte Schichten, sondern weist in diesem Zusammenhang ebenfalls eine Schutzwirkung gegenüber Korrosion des metallischen Materials des Membrankörpers auf. Bevorzugt ist die Primerschicht in diesem Zusammenhang auf Epoxybasis oder Polyurethanbasis aufgebaut. Insbesondere handelt es sich hierbei um ein 2- Komponentensystem auf Hydrobasis. Weiterhin vorzugsweise weist die Primerschicht eine Schichtdicke in einem Bereich von 30 pm bis 40 pm auf. Auf der Primerschicht ist vorzugsweise als vierte Schicht eine Nasslackschicht angeordnet.
Bevorzugt weist der Membrankörper eine Außenseite und eine Innenseite auf. Die Außenseite ist hierbei insbesondere in Senderichtung der Ultraschallsignale des Ultraschallsensors angeordnet. Die Innenseite der Membran ist in diesem Zusammenhang insbesondere in Richtung eines Innenraums eines Membrantopfs des Ultraschallsensors angeordnet. Die zusammengesetzte Passivierungsschicht mit erster und zweiter Passivierungsschicht sind hierbei sowohl auf dem äußeren Oberflächenbereich der Außenseite und der Innenseite der Membran. Somit kann die Außenseite des Membrankörpers durch die stärkere Haftwirkung der zusammengesetzten Passivierungsschicht mit unterschiedlichen Schutz- und Farbschichten versehen werden. Durch die stärkere Haftwirkung der zusammengesetzten Passivierungsschicht kann beispielsweise eine Piezokeramik auf der Innenseite des Membrankörpers einfacher befestigt werden.
Bevorzugt ist die zweite Passivierungsschicht als Zirkonsilan -Verbindung oder Organo-Metall-Verbindung ausgebildet. Diese Verbindungen bieten einen starken Korrosionsschutz und eine für die folgenden Lackschichten und/oder für den Klebstoff des aufzuklebenden Piezoelements ausreichende Haftvermittlung. Vorzugsweise weisen die erste und die zweite Passivierungsschicht zusammengesetzt eine Schichtdicke in einem Bereich von 30nm bis lOOnm, insbesondere eine Schichtdicke in einem Bereich von 45nm bis 55nm, auf. Durch das schnellere Wachstum der zweiten Passivierungsschicht auf der ersten Passivierungsschicht ergibt sich somit eine zusammengesetzte Passivierungsschicht, an der eine größere Auswahl von Folgeschichten haftet. Insbesondere wird die Verbindung zu organischen Überzügen, wie z.B. Korrosionschutzlackschichten verstärkt. Zudem weist die aus erster und zweiter Passivierungsschicht zusammengesetzte Schicht einen verbesserten Korrosionsschutz auf.
Weiterhin vorzugsweise weisen die erste und zweite und/oder dritte und/oder vierte Schicht zusammengesetzt eine Gesamtschichtdicke von höchstens 120pm auf. Somit wird die Funktion des Ultraschallsensors gewährleistet.
Weiterhin vorzugsweise ist als fünfte Schicht ein Pulverlack auf der zweiten Passivierungsschicht, insbesondere unmittelbar, angeordnet. Alternativ hierzu ist vorzugsweise ein 2k-Hydrolack als sechste Schicht auf der zweiten Passivierungsschicht, insbesondere unmittelbar, angeordnet.
Weiterhin vorzugsweise ist der Membrankörper als Membrantopf, insbesondere des Ultraschallsensors, ausgebildet. Der Membrantopf weist hierbei eine schwingungsfähige Membranfläche auf, die insbesondere einen Boden des Membrantopfs ausbildet.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Ultraschallsensor mit der zuvor beschriebenen Membran. Der Ultraschallsensor ist dazu ausgebildet, Ultraschallsignale auszusenden und/oder zu empfangen und kann insbesondere in Einparkhilfen von Fahrzeugen verwendet werden.
Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer Membran für einen Ultraschallsensor als Fahrzeugkomponente. Figur 2a zeigt eine erste Ausführungsform einer Membran für einen Ultraschallwandler mit einem Membrankörper aus metallischem Material.
Figur 2b zeigt eine zweite Ausführungsform einer Membran für einen Ultraschallwandler mit einem Membrankörper aus metallischem Material.
Figur 2c zeigt eine dritte Ausführungsform einer Membran für einen Ultraschallwandler mit einem Membrankörper aus metallischem Material.
Figur 2d zeigt eine vierte Ausführungsform einer Membran für einen Ultraschallwandler mit einem Membrankörper aus metallischem Material.
Figur 3 zeigt eine Ausführungsform eines Membrantopfs eines Ultraschallsensors mit einer Membran.
Ausführungsbeispiele der Erfindung
Figur 1 zeigt in Form eines Ablaufdiagramms eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung, insbesondere Beschichtung, einer Fahrzeugkomponente. Zur besseren Veranschlaulichung wird hierbei die Herstellung einer Membran für einen Ultraschallsensor gezeigt. Hierbei wird in einem ersten Verfahrensschritt 10 ein Membrankörper aus metallischem Material, beispielsweise aus Aluminium, bereitgestellt. In einem folgenden Verfahrensschritt 20 wird ein äußerer Oberflächenbereich des metallischen Membrankörpers entfettet. Das Entfetten wird hierbei beispielsweise durch Behandlung mit einer alkalischen Tauchentfettung durchgeführt. Alternativ kann die Entfettung aber auch durch eine saure Entfettung oder Spritzentfettung durchgeführt werden. Im Anschluss an das Entfetten der Oberfläche wird der Membrankörper gespült, um die anhaftende Badlösung abzuwaschen. In einem folgenden Verfahrensschritt 30 wird der äußere Oberflächenbereich des Membrankörpers gebeizt und somit ein Teil des äußeren Oberflächenbereichs des Membrankörpers abgetragen. Bei dem Beizen des entfetteten Oberflächenbereichs wird insbesondere eine chromfreie Beize, beispielsweise auf Basis von Hydrogenfluorid und/oder Dihydrogensulfat und/oder Trihydrogenphosphat, verwendet. Der Beizprozess wird insbesondere im Tauchprozess oder im Spritzprozess durchgeführt. Zusätzlich wird der entfettete Oberflächenbereich bei dem Beizen dekapiert. Bei der Dekapierung wird die Beize derart eingestellt, dass der nach dem Entfettungsprozess alkalische entfettete Oberflächenbereich bei der Beize neutralisiert wird. In einem folgenden Verfahrensschritt 40 wird eine erste Passivierungsschicht als erste Schicht auf dem äußeren Oberflächenbereich abgeschieden. Die erste Passivierungsschicht wird hierbei insbesondere mittels Hexafluortitansäure abgeschieden. Im Anschluss wird der Membrankörper wieder gespült. Die erste Passivierungsschicht dient zur Voraktivierung der Bildung einer im Folgenden Verfahrensschritt 50 auf die erste Passivierungsschicht aufgetragenen zweiten Passivierungsschicht. Somit entsteht eine aus erster und zweiter Passivierungsschicht zusammengesetzte Passivierungsschicht. Im Anschluss darauf wird der Membrankörper wieder gespült und anschließend getrocknet. Daraufhin wird das Verfahren beendet.
Optional erfolgen Verfahrensschritt 30 und Verfahrensschritt 40 zeitgleich, insbesondere in einem gemeinsamen Tauchbad in einem Beizpassivierungsschritt.
In einem optionalen auf den Verfahrensschritt 50 folgenden Verfahrensschritt 60 wird weiterhin eine Primerschicht als dritte Schicht zum Korrosionsschutz des metallischen Materials des Membrankörpers auf die zweite Passivierungsschicht aufgebracht. In einem weiteren optionalen Verfahrensschritt 70 wird ein Nasslack, insbesondere auf Polyurethanbasis, als vierte Schicht auf die Primerschicht aufgebracht. Bei dem Nasslack handelt es sich insbesondere um einen Einschichtdecklack als Endoberfläche. Alternativ kann es sich bei dem Nasslack auch um einen Basislack mit einem darauf aufgebrachten Klarlacksystem handeln.
Figur 2a zeigt schematisch eine Membran 101a für einen Ultraschallwandler mit einem Membrankörper 100 aus metallischem Material. Der Membrankörper 100 ist hierbei als schwingungsfähige Membranfläche aus metallischem Material, insbesondere aus Aluminium, ausgebildet. Schematisch sind hierbei mittels des Membrankörpers 100 ausgesendete Ultraschallsignale 150a und empfangene Ultraschallsignale 150b dargestellt. Auf einem äußeren, gebeizten Oberflächenbereich 106 des Membrankörpers 100 ist eine erste Passivierungsschicht 105 angeordnet. Diese erste Passivierungsschicht 105 dient zur Voraktivierung einer Kristallbildung einer zweiten Passivierungsschicht 110, welche unmittelbar auf der ersten Passivierungsschicht 105 angeordnet ist. Dadurch ergibt sich eine aus der ersten Passivierungsschicht 105 und der zweiten Passivierungsschicht 110 zusammengesetzte Passivierungsschicht 107. Die zweite Passivierungsschicht 110 ist hierbei als Zirkonsilan-Verbindung ausgebildet. Alternativ kann die zweite Passivierungsschicht 110 auch als Organo-Metall-Verbindung ausgebildet sein. In diesem Ausführungsbeispiel weist die aus erster 105 und zweiter Passivierungsschicht 110 zusammengesetzte Passivierungsschicht 107 eine Schichtdicke 111 von im Wesentlichen 40nm auf.
In diesem ersten Ausführungsbeispiel einer Membran 101a für einen Ultraschallwandler mit einem Membrankörper 100 ist auf der zweiten Passivierungsschicht 110 eine Primerschicht 120 als dritte Schicht zum Korrosionsschutz des metallischen Materials des Membrankörpers 100 angeordnet. Diese Primerschicht ist hierbei auf Epoxybasis aufgebaut. Alternativ kann die Primerschicht aber auch auf Polyurethanbasis aufgebaut sein. Die Primerschicht 120 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Schichtdicke 112 in einem Bereich von 30 pm bis 40 pm auf.
Weiterhin ist in diesem ersten Ausführungsbeispiel eine Nasslackschicht 135 auf der Primerschicht 120 aufgetragen, welche sich aus einer Basislackschicht 130 und einer Klarlackschicht 140 zusammensetzt. Die Basislackschicht 130 weist hierbei eine Schichtdicke 113 in einem Bereich von 10-25pm auf. Die Klarlackschicht 140 weist hierbei eine Schichtdicke 114 in einem Bereich von 25- 35pm auf.
Figur 2b zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Membran 101b für einen Ultraschallwandler mit einem Membrankörper 100 aus metallischem Material. Auf einer Außenseite 109a des Membrankörpers 100 sind hierbei dieselben Schichten wie im ersten Ausführungsbeispiel angeordnet. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist hierbei eine weitere erste Passivierungsschicht 151 auf einer Innenseite 109b des Membrankörpers 100 angeordnet. Außerdem ist hierbei eine weitere zweite Passivierungsschicht 152 auf der weiteren ersten Passivierungsschicht 151 aufgebracht, sodass eine Piezokeramik 125 an der weiteren, aus erster 151 und zweiter Passivierungsschicht 152 zusammengesetzten Passivierungsschicht 108 besser haftet. Figur 2c zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer Membran 101c für einen Ultraschallwandler mit einem Membrankörper 100 aus metallischem Material. Hierbei ist im Unterschied zu den zuvorigen Ausführungsbeispielen eine Pulverlackschicht 160 unmittelbar auf der zweiten Passivierungsschicht 110 angeordnet.
Figur 2d zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel einer Membran lOld für einen Ultraschallwandler mit einem Membrankörper 100 aus metallischem Material. Hierbei ist im Unterschied zu den zuvorigen Ausführungsbeispielen eine 2k- Hydrolackschicht 170 unmittelbar auf der zweiten Passivierungsschicht 110 angeordnet.
Figur 3 zeigt einen Membrantopf 201 als Membrankörper einer Membran 200 eines Ultraschallsensors. Der Boden 204 des Membrantopfs 201 weist hierbei eine schwingungsfähige Membranfläche auf. Diese schwingungsfähige Membranfläche ist im Einbauzustand an einem Außenverkleidungsteil eines Fahrzeugs frei an der Außenseite des Fahrzeugs angeordnet.
Der Membrantopfs 201 ist aus einem metallischen Material, insbesondere Aluminium, ausgebildet. Ein äußerer, gebeizter Oberflächenbereich 203 einer Außenseite 202 des Membrantopfs 201 ist hierbei unmittelbar mit einer ersten Passivierungsschicht 210 als erste Schicht überzogen. Diese erste Passivierungsschicht 210 dient zur Voraktivierung einer zweiten Passivierungsschicht 215 als zweite Schicht, welche wiederum unmittelbar auf der ersten Passivierungsschicht 210 abgeschieden ist. Auf der zweiten Passivierungsschicht 215 wiederum ist unmittelbar eine Primerschicht 220 als dritte Schicht zum Korrosionsschutz des metallischen Werkstoffs des Membrantopfs 201 abgeschieden.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung wenigstens einer Fahrzeugkomponente, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
Bereitstellen (10) der Fahrzeugkomponente mit einer äußeren Oberfläche aus metallischem Material, und
Entfetten (20) des äußeren Oberflächenbereichs der Fahrzeugkomponente, und
Beizen (30) des äußeren Oberflächenbereichs der Fahrzeugkomponente, und
Aufbringen (50) einer zweiten Passivierungsschicht (110, 215) als zweite Schicht auf den äußeren Oberflächenbereich (106, 203) der Fahrzeugkomponente, dadurch gekennzeichnet, dass zur Voraktivierung der folgend aufgebrachten zweiten Passivierungsschicht (110, 215), eine erste Passivierungsschicht (105, 210) als erste Schicht auf den äußeren Oberflächenbereich (106, 203) abgeschieden wird (40), insbesondere mittels Hexafluorotitansäure.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Fahrzeugkomponente eine Membran (101a, 101b, 101c, lOld, 200) für einen Ultraschallsensor hergestellt, insbesondere beschichtet, wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Beizen (30) des äußeren Oberflächenbereichs (106, 203), insbesondere des Membrankörpers (100, 201), und das Abscheiden (40) der ersten Passivierungsschicht (105, 210) als erste Schicht auf den äußeren Oberflächenbereich (106, 203) zeitgleich, insbesondere bei einem Beizpassivierungsschritt, erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Primerschicht (120, 220) als dritte Schicht zum Korrosionsschutz des metallischen Materials auf die zweite Passivierungsschicht (110, 215) aufgebracht wird (60).
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der entfettete äußere Oberflächenbereich (106, 203) bei dem Beizen (30) mit einer chromfreien Beize, insbesondere auf Basis von Hydrogenfluorid und/oder Dihydrogensulfat und/oder Trihydrogenphosphat, behandelt wird, insbesondere im Tauchprozess oder im Spritzprozess.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin ein Nasslack (135), insbesondere auf Polyurethanbasis, als vierte Schicht auf die Primerschicht (120, 220) aufgebracht wird (70).
7. Membran (101a, 101b, 101c, lOld, 200) für einen Ultraschallwandler mit einem Membrankörper (100, 201) aus metallischem Material, wobei auf einem äußeren, gebeizten Oberflächenbereich (106, 203) des Membrankörpers (100,
201) eine zweite Passivierungsschicht (110, 215) als zweite Schicht angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Voraktivierung der zweiten Passivierungsschicht (110, 215) eine erste Passivierungsschicht (105, 210) als erste Schicht auf dem äußeren, gebeizten Oberflächenbereich (106, 203) angeordnet ist.
8. Membran (101a, 101b, 101c, lOld, 200) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf der zweiten Passivierungsschicht (110, 215) eine Primerschicht (120, 220) als dritte Schicht zum Korrosionsschutz des metallischen Materials angeordnet ist.
9. Membran (101a, 101b, 101c, lOld, 200) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Primerschicht (120, 220) auf Epoxybasis oder Polyurethanbasis aufgebaut ist.
10. Membran (101a, 101b, 101c, lOld 200) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Membrankörper (100, 201) eine Außenseite (109b, 202) und eine Innenseite (109a), aufweist, und die erste (105, 210) und die zweite Passivierungsschicht (110, 215) auf dem äußeren Oberflächenbereich (106, 203) der Außenseite (109b, 202) und der Innenseite (109a) des Membrankörpers (100, 201) angeordnet sind.
11. Membran (101a, 101b, 101c, lOld, 200) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Passivierungsschicht (110, 215) als Zirkonsilan-Verbindung oder Organo-Metall-Verbindung ausgebildet ist.
12. Membran (101a, 101b, 101c, lOld, 200) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (105, 210) und die zweite Passivierungsschicht (110, 215) zusammengesetzt eine Schichtdicke (111,
112) in einem Bereich von 30nm bis lOOnm aufweisen.
13. Membran (101a, 101b, 101c, lOld, 200) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Primerschicht (120, 220) eine Schichtdicke (113) in einem Bereich von 30 pm bis 40 pm aufweist.
14. Membran (101a, 101b, 101c, lOld, 200) nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass als vierte Schicht eine Nasslackschicht (135) auf der Primerschicht (120, 220) angeordnet ist.
15. Membran (101a, 101b, 101c, lOld, 200) nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Membrankörper (100, 201) als Membrantopf, insbesondere des Ultraschallsensors, ausgebildet ist, wobei der Membrantopf eine schwingungsfähige Membranfläche (204) aufweist.
16. Ultraschallsensor mit einer Membran (101a, 101b, 101c, lOld, 200) nach einem der Ansprüche 7 bis 15.
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