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ERFINDUNGSGEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet Kunststoffoberflächenbehandlung und insbesondere einen Verbundartikel und ein Verfahren zu seiner Herstellung.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gegenwärtig kann ein Metallisierungsverfahren bezüglich der Oberfläche eines Kunststoffsubstrats nicht nur das Erscheinungsbild verbessern, sondern auch Mängel des Kunststoffs kompensieren. Dieses Verfahren kann dem Kunststoff die Eigenschaft von Metall vermitteln, wodurch eine einheitliche Charakteristik von Kunststoff und Metall bereitgestellt wird.
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Ferner gibt es zwei Hauptmöglichkeiten, um den Oberflächenmetallisierungsprozess bezüglich des Kunststoffsubstrats auszuführen: das herkömmliche Galvanisierungsverfahren und das physikalische Gasphasenabscheidungsverfahren. Es treten jedoch jeweils einige Mängel bei der Implementierung der Metallisierung unter Verwendung dieser beiden Verfahren auf.
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Das herkömmliche Nickelplattieren durch wässeriges Galvanisieren hat die Eigenschaften einer starken Haftung, einer hohen Bindungskraft und einer guten elektrischen Leitfähigkeit, wodurch ein stabiler und ausgereifter Vorbehandlungsprozess für die Kunststoffoberflächenbehandlung bereitgestellt werden kann. Allerdings erfordert das herkömmliche Galvanisierungsverfahren komplexe hydrophile, Vergröberungs-, Neutralisierungs-, Palladiumtränk-, Gelatinisierungs- und Nickelplattierungsprozesse, entsteht ein hoher Wasserverbrauch während der Herstellung und werden zu viele Arten zugegebener chemischer Mittel benötigt, was hinsichtlich der Schonung der Wasserressourcen und des Umweltschutzes nachteilig ist. Darüber hinaus sind aufgrund des Vorhandenseins von bei der Galvanisierung verwendetem hochgradig toxischem sechswertigen Chrom die Kosten für die Abwasserbehandlung hoch. Außerdem können die Produkte die EU-WEEE- und ROHS-Anforderungen nicht erfüllen, was zu Exportschwierigkeiten führt.
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Beim physikalischen Gasphasenabscheidungsverfahren sind aufgrund des unzureichenden Behandlungsprozesses des Kunststoffsubstrats die Haftung und die Bindungskraft der ausgebildeten Schicht nicht ausreichend, um die Anforderungen zu erfüllen. Obwohl diese Unzulänglichkeit durch Aufsprühen einer Lackschicht behoben werden kann, sind die Kosten hoch, und es ist schwierig, die Anwendung zu fördern. Wenn die Kombination aus Sprühbeschichtung und physikalischer Gasphasenabscheidung verwendet wird, sind die Kosten eines solchen Ansatzes extrem hoch und unterliegt die Massenproduktion Einschränkungen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Daher betrifft die vorliegende Erfindung einen Verbundartikel und ein Verfahren zu seiner Herstellung, der/das weniger toxisch ist und bei dem die Bindungskraft zwischen den Schichten erhöht ist.
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Ein Verbundartikel weist auf:
ein Kunststoffsubstrat;
eine physikalische Gasphasenabscheidungsschicht mit einer ersten Abscheidungsteilschicht und einer zweiten Abscheidungsteilschicht, wobei die erste Abscheidungsteilschicht am Kunststoffsubstrat befestigt ist und die zweite Abscheidungsteilschicht an einer vom Kunststoffsubstrat abgewandten Seite der ersten Abscheidungsteilschicht befestigt ist;
eine erste Plattierungsschicht, die an einer von der ersten Abscheidungsteilschicht abgewandten Seite der zweiten Abscheidungsteilschicht befestigt ist;
eine zweite Plattierungsschicht, die an einer von der zweiten Abscheidungsteilschicht abgewandten Seite der ersten Plattierungsschicht befestigt ist; und
eine dritte Plattierungsschicht, die an einer von der ersten Plattierungsschicht abgewandten Seite der zweiten Plattierungsschicht befestigt ist.
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In einer Ausführungsform ist die erste Abscheidungsteilschicht eine Titanabscheidungsschicht.
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In einer Ausführungsform ist die zweite Abscheidungsteilschicht eine Kupferabscheidungsschicht.
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In einer Ausführungsform ist die erste Plattierungsschicht eine Kupferplattierungsschicht.
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In einer Ausführungsform weist die zweite Plattierungsschicht mehrere zweite Plattierungsteilschichten auf, die aufeinanderfolgend laminiert sind.
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In einer Ausführungsform ist die zweite Plattierungsteilschicht eine glänzende Nickelplattierungsschicht, eine halbglänzende Nickelplattierungsschicht oder eine Nickelplattierungsschicht mit Perleffekt.
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In einer Ausführungsform ist die dritte Plattierungsschicht eine Plattierungsschicht aus dreiwertigem Chrom.
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In einer Ausführungsform ist das Kunststoffsubstrat aus einem Material hergestellt, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Acrylnitril-Butadien-Styrol-Kunststoff, Polycarbonat, Polycarbonat und Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer, Nylon, Polyphenylenether, Polybutylenterephthalat, glasfaserverstärktem Nylon, glasfaserverstärktem Polybutylenterephthalat, glasfaserverstärktem Polycarbonat und schlackenverstärktem Nylon.
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Ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundartikels weist die folgenden Schritte auf:
Ausbilden eines Kunststoffsubstrats durch Spritzgießen;
Vorbehandeln des Kunststoffsubstrats;
Ausführen eines physikalischen Gasphasenabscheidungsprozesses bezüglich des Kunststoffsubstrats und anschließendes Ausbilden einer ersten Abscheidungsteilschicht und einer zweiten Abscheidungsteilschicht;
Ausbilden einer ersten Plattierungsschicht durch Ausführen eines Kupfergalvanisierungsprozesses bezüglich der zweiten Abscheidungsteilschicht;
Ausbilden einer zweiten Plattierungsschicht durch Ausführen eines Nickelgalvanisierungsprozesses bezüglich der ersten Plattierungsschicht;
Ausbilden einer dritten Plattierungsschicht durch Ausführen eines Chromgalvanisierungsprozesses bezüglich der zweiten Plattierungsschicht.
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In einer Ausführungsform weist das Vorbehandeln des Kunststoffsubstrats die folgenden Schritte auf:
Ausführen eines Entfettungsprozesses durch ein Kohlenwasserstoff-Vakuum-Reinigungsmittel bezüglich des Kunststoffsubstrats;
Ausführen eines Trocknungsprozesses bezüglich des Kunststoffsubstrats; und
Ausführen eines Plasmareinigungsprozesses bezüglich des Kunststoffsubstrats.
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Der Verbundartikel weist das Kunststoffsubstrat, die physikalische Gasphasenabscheidungsschicht, die erste Plattierungsschicht, die zweite Plattierungsschicht und die dritte Plattierungsschicht auf, die in dieser Reihenfolge laminiert sind, so dass eine starke Haftung zwischen jeder der Schichten erhalten wird und während der Herstellung des Verbundartikels weniger Toxizität auftritt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Komponenten in den Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt, der Fokus wird stattdessen vielmehr auf eine deutliche Darstellung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung gelegt. Darüber hinaus bezeichnen in den Zeichnungen ähnliche Bezugszeichen in allen Ansichten sich entsprechende Teile.
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1 zeigt eine Querschnittansicht eines Verbundartikels gemäß einer Ausführungsform;
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen des Verbundartikels gemäß einer Ausführungsform.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachstehend wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, um Ausführungsformen des vorliegenden Verbundartikels und ein Verfahren zu seiner Herstellung ausführlich zu beschreiben. Es wird darauf hingewiesen, dass Bezugnahmen auf ”eine” Ausführungsform in dieser Offenbarung nicht unbedingt auf die gleiche Ausführungsform Bezug nehmen, sondern derartige Bezugnahmen sich auf mindestens eine Ausführungsform beziehen.
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Gemäß 1 weist eine Ausführungsform eines Verbundartikels 10 auf: ein Kunststoffsubstrat 100, eine physikalische Gasphasenabscheidungsschicht 200, eine erste Plattierungsschicht 300, eine zweite Plattierungsschicht 400 und eine dritte Plattierungsschicht 500, die in dieser Reihenfolge laminiert sind.
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Als ein Substrat für den Verbundartikel 10 dient das Kunststoffsubstrat 100 als ein Träger. Das Kunststoffsubstrat 100 kann aus einem beliebigen Material hergestellt sein, das z. B. ausgewählt ist aus Acrylnitril-Butadien-Styrol-Kunststoff (ABS), Polycarbonat (PC), Polycarbonat und Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (PC/ABS), Nylon (PA6/PA66), Polyphenylenether (PPO), Polybutylenterephthalat (PBT), glasfaserverstärktem Nylon, glasfaserverstärktem Polybutylenterephthalat, glasfaserverstärktem Polycarbonat und schlackenverstärktem Nylon. In einer Ausführungsform ist das Kunststoffsubstrat 100 aus ABS hergestellt, das nicht nur hervorragende Gesamteigenschaften (d. h. eine hohe strukturelle Festigkeit) besitzt, sondern auch einfach verarbeitbar und formbar ist. Außerdem kann die Oberfläche des ABS leicht erodiert werden und kann eine höhere Beschichtungshaftung erhalten werden, so dass beim Ausbilden der physikalischen Gasphasenabscheidungsschicht 200 auf dem Kunststoffsubstrat 100 durch ein physikalisches Gasphasenabscheidungs (PVD) verfahren eine große Bindungskraft zwischen dem Kunststoffsubstrat 100 und der physikalischen Gasphasenabscheidungsschicht 200 erhalten wird und keine Notwendigkeit besteht, eine Lackbeschichtung zwischen den beiden Schichten als Zwischenschicht aufzusprühen.
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Die physikalische Gasphasenabscheidungsschicht 200 weist eine erste Abscheidungsteilschicht 210 und eine zweite Abscheidungsteilschicht 220 auf. Die erste Abscheidungsteilschicht 210 ist am Kunststoffsubstrat 100 befestigt und die zweite Abscheidungsteilschicht 220 ist an einer vom Kunststoffsubstrat 100 abgewandten Seite der ersten Abscheidungsteilschicht 210 befestigt. Beispielsweise werden die erste Abscheidungsteilschicht 210 und die zweite Abscheidungsteilschicht 220 durch ein PVD-Verfahren aufeinanderfolgend auf dem Kunststoffsubstrat 100 ausgebildet. Es wird darauf hingewiesen, dass die erste Abscheidungsschicht 210 zwei Seiten hat, von denen eine am Kunststoffsubstrat 100 befestigt ist und die andere, vom Kunststoffsubstrat 100 abgewandte Seite, an der zweiten Abscheidungsteilschicht 220 befestigt ist.
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Um die Haftung zwischen der ersten Abscheidungsteilschicht 210 und dem Kunststoffsubstrat 100 und die Haftung zwischen der ersten Abscheidungsteilschicht 210 und der zweiten Abscheidungsteilschicht 220 zu erhöhen, kann in einer Ausführungsform die erste Abscheidungsteilschicht 210 eine Titanabscheidungsschicht sein, die durch ein PVD-Verfahren auf dem Kunststoffsubstrat 100 ausgebildet werden kann, und ist die zweite Abscheidungsteilschicht 220 eine Kupferabscheidungsschicht, die durch ein PVD-Verfahren auf der Titanabscheidungsschicht ausgebildet werden kann. In einer alternativen Ausführungsform kann die erste Abscheidungsteilschicht 210 eine Chromabscheidungsschicht sein, die durch ein PVD-Verfahren auf dem Kunststoffsubstrat 100 ausgebildet werden kann. Die erste Abscheidungsteilschicht 210 dient als eine Grundierungsschicht für die gesamte Metallstrukturschicht, und die zweite Abscheidungsteilschicht 220 dient als eine leitfähige Schicht, wodurch die Haftung zwischen der ersten Abscheidungsteilschicht 210 und dem Kunststoffsubstrat 100 und die Haftung zwischen der ersten Abscheidungsteilschicht 210 und der zweiten Abscheidungsteilschicht 220 erhöht wird.
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Die erste Plattierungsschicht 300 ist an einer von der ersten Abscheidungsteilschicht 210 abgewandten Seite der zweiten Abscheidungsteilschicht 220 befestigt. Beispielsweise kann die erste Plattierungsschicht 300 auf der zweiten Abscheidungsteilschicht 220 mittels eines Galvanisierungsprozesses ausgebildet werden, so dass eine starke Haftung zwischen der ersten Plattierungsschicht 300 und der zweiten Plattierungsschicht 200 erhalten werden kann.
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In einer Ausführungsform kann die erste Plattierungsschicht 300 eine Kupferplattierungsschicht sein, die auf der Kupferabscheidungsschicht durch Galvanisieren ausgebildet werden kann.
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Um die Haftung zwischen der ersten Plattierungsschicht 300 und der physikalischen Gasphasenabscheidungsschicht 200 weiter zu erhöhen, kann in einer Ausführungsform die erste Plattierungsschicht 300 eine Verbundschicht sein, die aus einer Nickelplattierungsschicht und einer Kupferplattierungsschicht besteht. Die Nickelplattierungsschicht wird durch Galvanisieren auf der zweiten Abscheidungsteilschicht 220 ausgebildet. Beispielsweise wird die Nickelplattierungsschicht auf der Kupferabscheidungsteilschicht durch Galvanisieren ausgebildet, und dann wird eine Kupferplattierungsschicht durch Galvanisieren auf der Nickelplattierungsschicht ausgebildet, wobei die Nickelplattierungsschicht und die Kupferplattierungsschicht zusammen die Verbundschicht bilden. Daher kann die Haftung zwischen der ersten Plattierungsschicht 300 und der physikalischen Gasphasenabscheidungsschicht 200 durch Einfügen der Nickelplattierungsschicht weiter erhöht werden. In einer Ausführungsform ist die Nickelplattierungsschicht eine Watts'sche Nickelplattierungsschicht, die die Haftung erhöhen kann.
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In einer Ausführungsform kann die erste Plattierungsschicht 300, um die Haftung zwischen der physikalischen Gasphasenabscheidungsschicht 200 und der ersten Plattierungsschicht 300 weiter zu erhöhen, eine Verbundschicht aus einer Nickelplattierungsschicht und einer Kupferplattierungsschicht sein. Die Nickelplattierungsschicht wird durch Galvanisieren auf der Kupferabscheidungsteilschicht ausgebildet, und dann wird eine Kupferplattierungsschicht durch Galvanisieren auf der Nickelplattierungsschicht ausgebildet, wobei ein Dickenverhältnis dazwischen 1:(25–40) beträgt, d. h., ein Verhältnis zwischen der Dicke der Nickelplattierungsschicht und der Dicke der Kupferplattierungsschicht beträgt 1:25 bis 1:40.
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Die zweite Plattierungsschicht 400 ist an einer der zweiten Abscheidungsteilschicht 220 abgewandten Seite der ersten Plattierungsschicht 300 befestigt. In einer Ausführungsform wird die zweite Plattierungsschicht 400 durch Galvanisieren auf der ersten Plattierungsschicht 300 ausgebildet, wodurch die Haftung zwischen der ersten Plattierungsschicht 300 und der zweiten Plattierungsschicht 400 erhöht wird.
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Um die Dicke und die Härte der zweiten Plattierungsschicht 400 sowie des Verbundartikels zu erhöhen, weist die zweite Plattierungsschicht 400 in einer Ausführungsform mehrere zweite Plattierungsteilschichten auf, die aufeinanderfolgend laminiert sind. Beispielsweise kann die zweite Plattierungsteilschicht eine glänzende Nickelplattierungsschicht, eine halbglänzende Nickelplattierungsschicht oder eine Nickelplattierungsschicht mit Perleffekt sein. Dadurch werden die Dicke, die Härte, die Bindungskraft und die Korrosionsbeständigkeit der zweiten Plattierungsschicht 400 verbessert und können die Gesamtdicke, die Härte, die Bindungskraft und die Korrosionsbeständigkeit des Verbundartikels verbessert werden.
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In einer Ausführungsform weisen die mehreren zweiten Plattierungsteilschichten nacheinander auf: eine halbglänzende Nickelplattierungsschicht, eine glänzende Nickelplattierungsschicht oder eine Nickelplattierungsschicht mit Perleffekt und eine geschlossene oder eine gecrackte Nickelplattierungsschicht, wobei ein Dickenverhältnis davon 30:(9–16):(9–16) beträgt. Dadurch können die Gesamtdicke, die Härte, die Haftkraft und die Korrosionsbeständigkeit des Verbundartikels verbessert werden.
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Um die Dicke und die Härte der zweiten Plattierungsschicht 400 sowie des Verbundartikels weiter zu erhöhen, weist die zweite Plattierungsschicht 400 in einer Ausführungsform sechs zweite Plattierungsteilschichten auf, die aufeinanderfolgend sind: eine glänzende Nickelplattierungsschicht, eine Nickelplattierungsschicht mit Perleffekt, eine halbglänzende Nickelplattierungsschicht, eine Nickelplattierungsschicht mit Perleffekt, eine Nickelplattierungsschicht mit Perleffekt und eine halbglänzende Nickelplattierungsschicht. Ein Dickenverhältnis der sechs Teilschichten beträgt (1–2.5):(1,6–3,5):(0,1–0,15):(2,1–2,3):(1,8–3,1):(1,6–1,8). In einer alternativen Ausführungsform beträgt das Dickenverhältnis der sechs Teilschichten 1,8:3,1:0,12:2,2:2,5:1,7. Durch die Verwendung der Teilschichten mit diesem Dickenverhältnis werden einerseits die Dicke und die Härte der zweiten Plattierungsschicht 400 erhöht, andererseits ist es aber auch möglich, die Struktur und die Materialeigenschaften jeder der zweiten Plattierungsteilschichten zu optimieren und zum Vorteil zu nutzen, wodurch die Bindungskraft dazwischen wesentlich erhöht wird.
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Die dritte Plattierungsschicht 500 ist an einer von der ersten Plattierungsschicht 300 abgewandten Seite der zweiten Plattierungsschicht 400 befestigt. Beispielsweise kann die dritte Plattierungsschicht 500 durch Galvanisieren auf der zweiten Plattierungsschicht 400 ausgebildet werden, wodurch die Haftung zwischen der dritten Plattierungsschicht 500 und der zweiten Plattierungsschicht 400 erhöht wird.
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Um die Toxizität während der Herstellung des Verbundartikels zu reduzieren und die Haftung zwischen der dritten Plattierungsschicht 500 und der zweiten Plattierungsschicht 400 zu erhöhen, ist in einer Ausführungsform die dritte Plattierungsschicht 500 eine Chromplattierungsschicht aus dreiwertigem Chrom, die durch Galvanisieren auf der zweiten Plattierungsschicht 400 ausgebildet werden kann.
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Der Verbundartikel 10 weist das Kunststoffsubstrat 100, die physikalische Gasphasenabscheidungsschicht 200, die erste Plattierungsschicht 300, die zweite Plattierungsschicht 400 und die dritte Plattierungsschicht 500 auf, die in dieser Reihenfolge laminiert sind, so dass eine starke Haftung zwischen den einzelnen Schichten erhalten wird und während der Herstellung des Verbundartikels 10 weniger Toxizität auftritt.
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Zum besseren Verständnis des vorstehend dargestellten Verbundartikels wird nachstehend eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen des Verbundartikels dargestellt, das für jeden der vorstehend beschriebenen Verbundartikel anwendbar ist.
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Gemäß 2 weist ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundartikels die folgenden Schritte auf:
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In Schritt S110 wird ein Kunststoffsubstrat durch Spritzgießen hergestellt.
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In Schritt S120 wird das Kunststoffsubstrat vorbehandelt.
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Um eine bessere Vorbehandlungswirkung und Reinigungswirkung zu erzielen, weist die Vorbehandlung des Kunststoffsubstrats in einer Ausführungsform die folgenden Schritte auf: Ausführen eines Entfettungsprozesses durch ein Kohlenwasserstoff-Vakuum-Reinigungsmittel bezüglich des Kunststoffsubstrats, Ausführen eines Trocknungsprozesses bezüglich des Kunststoffsubstrats, und Ausführen eines Plasma-Reinigungsprozesses bezüglich des Kunststoffsubstrats.
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In Schritt S130 wird ein physikalischer Gasphasenabscheidungsprozess bezüglich des Kunststoffsubstrats ausgeführt, und anschließend werden eine erste Abscheidungsteilschicht und eine zweite Abscheidungsteilschicht nacheinander ausgebildet.
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In Schritt S140 wird eine erste Plattierungsschicht durch Ausführen eines Kupfergalvanisierungsprozesses auf der zweiten Abscheidungsteilschicht ausgebildet.
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Beispielsweise wird nach der Ausführung eines Kupfer- oder Nickelgalvanisierungsprozesses auf der ersten Plattierungsschicht erneut ein Kupfergalvanisierungsprozess ausgeführt.
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In Schritt S150 wird eine zweite Plattierungsschicht durch Ausführen eines Nickelgalvanisierungsprozesses auf der ersten Plattierungsschicht ausgebildet.
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In Schritt S160 wird eine dritte Plattierungsschicht durch Ausführen eines Chromgalvanisierungsprozesses auf der zweiten Plattierungsschicht ausgebildet.
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Zum besseren Verständnis des vorstehend beschriebenen Verbundartikels wird nachstehend eine alternative Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen des Verbundartikels dargestellt, das auf jeden der vorstehend beschriebenen Verbundartikel anwendbar ist.
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Ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundartikels weist die folgenden Schritte auf:
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In Schritt S10 wird ein Spritzgießprozess ausgeführt. Es wird ein geeignetes Kunststoffmaterial bereitgestellt, das dann in einer Hochleistungs-Spritzgießvorrichtung platziert wird. Nach dem Einstellen geeigneter Einspritzparameter wird der Spritzgießprozess ausgeführt, wodurch das Kunststoffsubstrat erhalten wird. Das Kunststoffsubstrat wird für eine gewisse Zeit beiseite gelegt und ist gebrauchsfertig.
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In Schritt S20 wird das Kunststoffsubstrat vorbehandelt. Das Kunststoffsubstrat wird zum Brennen in einem Brennofen angeordnet. Die Temperatur im Ofen beträgt 75°C bis 79°C, 80°C oder 81°C bis 85°C. Die Brennzeit beträgt 55 Minuten bis 59 Minuten, 60 Minuten oder 61 Minuten bis 65 Minuten, um Feuchtigkeit auf der Oberfläche oder vom Inneren des Kunststoffsubstrats zu entfernen, wodurch vermieden wird, dass die Vakuumumgebung während des anschließenden physikalischen Gasphasenabscheidungsprozesses durch sich verflüchtigende Feuchtigkeit kontaminiert wird. Danach wird das Kunststoffsubstrat zur Zwischenfrequenz-Ionisationsreinigung in einem Ofen platziert, um Verunreinigungen, wie beispielsweise Staub, auf der Oberfläche des Kunststoffsubstrats zu entfernen, wodurch die Haftung und die Bindungskraft der anschließend ausgebildeten ersten Abscheidungsschicht weiter erhöht wird. Die Vorbehandlung ist dann abgeschlossen. Es wird darauf hingewiesen, dass nach dem Brennen weitere Prozesse ausgeführt werden können, um die Verunreinigungen zu entfernen, z. B. ein Entfettungsprozess durch ein Kohlenwasserstoff-Vakuum-Reinigungsmittel bezüglich des Kunststoffsubstrats, ein Trocknungsprozess bezüglich des Kunststoffsubstrats, und ein Plasma-Reinigungsprozess bezüglich des Kunststoffsubstrats.
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In Schritt S30 wird ein physikalischer Gasphasenabscheidungsprozess ausgeführt. Titan (Ti) oder Chrom (Cr) wird als eine erste Abscheidungsteilschicht unter Verwendung eines physikalischen Gasphasenabscheidungsverfahrens auf der Oberfläche des Kunststoffsubstrats abgeschieden. Die erste Abscheidungsteilschicht dient als eine Grundierungsschicht zum Erhöhen der Gesamtbindungskraft. Als nächstes wird Kupfer (Cu) als die zweite Abscheidungsteilschicht auf der Oberfläche der ersten Abscheidungsteilschicht abgeschieden. Anschließend wird ein Vakuumverpackungsprozess ausgeführt, um Luftoxidation zu vermeiden.
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In einer Ausführungsform kann die erste Abscheidungsteilschicht Titan (Ti) verwenden, und die zweite Abscheidungsteilschicht kann Kupfer (Cu) verwenden. Die Prozessparameter zum Ausführen der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD) der ersten Abscheidungsteilschicht und der zweiten Abscheidungsteilschicht sind in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1
| Ionisation | ZF-Tastverhältniseinstellung | ZF-Stromeinstellung | ZF-Ionisationszeit |
| 10 V | 0,7 V | 300 s |
| | Sputterspannung | Sputter-Einstellzeit | Sputter-Haltezeit |
| Titan-Target | 2,5 V | 20 s | 240 s |
| Kupfer-Target | 2,5 V | 20 s | 480 s |
| Andere Parameter | Ionisation-MFC#1-Durchatz | Sputter-MFC#1-Durchsatz | Vakuumgrad |
| 280 Sccm | 250 Sccm | 4,5 × 10–3 |
| Ionisationsgasstabilisierungszeit | Sputter-Aufbaustabilisierungszeit | |
| 40 s | 45 s |
| Aufwärmzeit | Arbeitsverzögerung | Abbauverzögerung |
| 70 s | 70 s | 30 s |
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Durch Ausführen des physikalischen Gasphasenabscheidungsprozesses unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Prozessparameter können die erste Abscheidungsteilschicht und die zweite Abscheidungsteilschicht mit ausgezeichneten Eigenschaften (z. B. verbesserte Bindungskraft oder Haftung dazwischen) erhalten werden.
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Es wird darauf hingewiesen, dass während der Untersuchungen festgestellt wurde, dass jeder der Parameter des PVD-Prozesses relevant ist, d. h. Änderungen jedes der Parameter haben einen entscheidenden Einfluss auf die Eigenschaften der PVD-Teilschichten. Beispielsweise ist es durch Verwenden der vorstehenden Parameter als die bevorzugten Parameter des PVD-Prozesses möglich, die erste Abscheidungsteilschicht und die zweite Abscheidungsteilschicht mit besseren Eigenschaften zu erhalten.
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Beispielsweise weist das Verfahren zum Auswählen der Parameter die folgenden Schritte auf:
A: Auswählen mehrerer voreingestellter PVD-Parameterbereiche;
B: Ausführen eines orthogonalen Tests für die mehreren voreingestellten PVD-Parameter. Die spezifische Designinformation des orthogonalen Tests ist in Tabelle 2 dargestellt, die sechs Faktoren, drei Stufen des orthogonalen Tests, insgesamt also 18 Gruppen von Experimenten auflistet. Tabelle 2
C: Verwenden einer SPSS-Datenanalysesoftware, um den PVD-Parameterbereich herauszufinden, der den erwarteten PVD-Prozess gemäß den Ergebnissen des orthogonalen Tests erfüllt, die in Tabelle 3, Tabelle 4 und Tabelle 5 dargestellt sind. Beispielsweise ist der Bereich der erwarteten PVD-Parameter in Tabelle 1 angegeben, und es wird der erwartete PVD-Parameterbereich gefunden, der den Behandlungsprozess nach der Anwendung des PVD-Prozesses erfüllt, um die wässrige Plattierung zu ersetzen. Tabelle 3
| Experimentgruppe | Titan-Target-Sputterspannung (V) | Kupfer-Target-Sputterspannung (V) | Sputter-Durchsatz (Sccm) | Titan-Target-Sputterzeit (s) | Kupfer-Target-Sputterzeit (s) | Hintergrundvakuum | Experimentelle Ergebnisse und Analyse |
| | | | | | | | Dicke | Widerstand (Leitfähigkeit) |
| Test 1 | 2 | 2 | 200 | 240 | 240 | 4,5 × 10–3 | 0,250 | 1,450 |
| Test 2 | 2 | 3 | 300 | 360 | 360 | 8,5 × 10–3 | 0,320 | 0,675 |
| Test 3 | 2 | 3 | 250 | 480 | 240 | 1,2 × 10–2 | 0,300 | 0,950 |
| Test 4 | 2 | 4 | 300 | 240 | 480 | 1,2 × 10–2 | 0,400 | 0,380 |
| Test 5 | 2 | 2 | 250 | 360 | 480 | 8,5 × 10–3 | 0,340 | 1,140 |
| Test 6 | 2 | 4 | 200 | 480 | 360 | 4,5 × 10–3 | 0,425 | 0,360 |
| Test 7 | 3 | 4 | 300 | 480 | 240 | 8,5 × 10–3 | 0,445 | 0,620 |
| Test 8 | 3 | 3 | 200 | 360 | 240 | 1,2 × 10–2 | 0,405 | 0,890 |
| Test 9 | 3 | 4 | 250 | 360 | 360 | 4,5 × 10–3 | 0,380 | 0,405 |
| Test 10 | 3 | 2 | 300 | 240 | 360 | 1,2 × 10–2 | 0,315 | 1,470 |
| Test 11 | 3 | 3 | 250 | 240 | 480 | 4,5 × 10–3 | 0,340 | 0,475 |
| Test 12 | 3 | 2 | 200 | 480 | 480 | 8,5 × 10–3 | 0,360 | 0,700 |
| Test 13 | 4 | 3 | 300 | 480 | 480 | 4,5 × 10–3 | 0,320 | 0,360 |
| Test 14 | 4 | 2 | 300 | 360 | 240 | 4,5 × 10–3 | 0,170 | 1,095 |
| Test 15 | 4 | 4 | 200 | 360 | 480 | 1,2 × 10–2 | 0,400 | 0,250 |
| Test 16 | 4 | 4 | 250 | 240 | 240 | 8,5 × 10–3 | 0,255 | 0,540 |
| Test 17 | 4 | 3 | 200 | 240 | 360 | 8,5 × 10–3 | 0,320 | 0,560 |
| Test 18 | 4 | 2 | 250 | 480 | 360 | 1,2 × 10–2 | 0,380 | 0,830 |
Tabelle 4
| PVDEigenschaft/Parameter |
| | Erscheinungsbild | Dicke/μm | Widerstand | Haftung zwischen PVD-Schichten |
| Gruppe 1 | OK | 0,25 | 1,45 | OK |
| Gruppe 2 | OK | 0,32 | 0,675 | OK |
| Gruppe 3 | OK | 0,3 | 0,95 | OK |
| Gruppe 4 | OK | 0,4 | 0,38 | OK |
| Gruppe 5 | OK | 0,34 | 1,14 | OK |
| Gruppe 6 | OK | 0,425 | 0,36 | OK |
| Gruppe 7 | OK | 0,445 | 0,62 | OK |
| Gruppe 8 | OK | 0,405 | 0,89 | OK |
| Gruppe 9 | OK | 0,38 | 0,405 | NG |
| Gruppe 10 | OK | 0,315 | 1,47 | OK |
| Gruppe 11 | OK | 0,34 | 0,475 | OK |
| Gruppe 12 | OK | 0,36 | 0,7 | OK |
| Gruppe 13 | OK | 0,32 | 0,36 | OK |
| Gruppe 14 | OK | 0,17 | 1,095 | OK |
| Gruppe 15 | OK | 0,4 | 0,25 | 1 Teil NG |
| Gruppe 16 | OK | 0,255 | 0,54 | OK |
| Gruppe 17 | OK | 0,32 | 0,56 | OK |
| Gruppe 18 | OK | 0,38 | 0,83 | OK |
Tabelle 5
| | Eigenschaften nach wässriger Plattierung (es werden jeweils 4 Teile getestet) |
| | Erscheinungsbild nach wässriger Plattierung | Gitter schnittverfahren | 110°C/6 h | CASS/24 h | PV1200 | PV1200 + N SS/240H | 90°C/500 h | Bemerkungen |
| Gruppe 1 | Manuelle Drahtplattierung | OK | 3 Teile zeigten Abschälung nach Gitterschnitt, 1 Teil OK | OK | 2 Teile zeigten Blasenbildung, 4 Teile zeigten Abschälung nach Gitterschnitt | OK (1 Teil schrumpfte erheblich) | OK | Die Blasenbildung tritt zwischen der PVD-Schicht und dem Material auf |
| Gruppe 2 | Manuelle Drahtplattierung | OK | OK | OK | OK | OK | OK |
| Gruppe 3 | Manuelle Drahtplattierung | OK | OK | OK | 1 Teil zeigte Blasenbildung, 3 | OK | OK |
| Gruppe 4 | Manuelle Drahtplattierung | OK | OK | OK | OK | OK | OK |
| Gruppe 5 | Manuelle Drahtplattierung | OK | OK | OK | OK | OK | OK |
| Gruppe 6 | Manuelle Drahtplattierung | OK | OK | OK | OK | OK | OK |
| Gruppe 7 | Manuelle Drahtplattierung | OK | OK | OK | OK | OK | OK |
| Gruppe 8 | Drahtplattierung | OK | OK | OK | OK | 1 Teil zeigte Rissbildung nach NSS-Test | OK |
| Gruppe 9 | Manuelle Drahtplattierung | OK | OK | OK | OK | OK | OK |
| Gruppe 10 | Manuelle Drahtplattierung | OK | OK | OK | OK | 3 Teile OK, 1 Teil zeigte Blasenbildung | OK |
| Gruppe 11 | Manuelle Drahtplattierung | OK | OK | OK | OK | OK (1 Teil schrumpfte nach PV200) | OK |
| Gruppe 12 | Manuelle Drahtplattierung | OK | OK | OK | OK | OK | OK |
| Gruppe 13 | Manuelle Drahtplattierung | OK | OK | OK | OK | OK | OK |
| Gruppe 14 | Manuelle Drahtplattierung | OK | OK (1 Teil schrumpfte nach Hochtemperaturtest) | OK | OK | OK | OK |
| Gruppe 15 | Manuelle Drahtplattierung | OK | OK | OK | OK (1 Teil schrumpfte nach Klimatest) | OK | OK |
| Gruppe 16 | Manuelle Drahtplattierung | OK | OK (2 Teile schrumpften nach Hochtemperaturtest) | OK | OK | OK | OK |
| Gruppe 17 | Manuelle Drahtplattierung | OK | OK | OK | OK | OK | OK |
| Gruppe 18 | Manuelle Drahtplattierung | OK | OK | 3 Teile OK, 1 Teil schrumpfte mit Korrosionspunkt | OK (1 Teil schrumpfte nach Klimatest) | OK | OK |
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Die Prozessparameter des PVD-Prozesses werden unter Verwendung der vorstehend erwähnten Parameter und einer SPSS-Datenanalyse-Software erhalten, die in Tabelle 1 dargestellt sind. Wenn der PVD-Prozess unter Verwendung der in Tabelle 1 dargestellten Parameter ausgeführt wird, ist es möglich, die erste Abscheidungsteilschicht und die zweite Abscheidungsteilschicht mit besseren Eigenschaften zu erhalten.
D: der Galvanisierungsprozess wird ausgeführt.
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Zunächst wird das Kunststoffsubstrat, auf dem die erste Abscheidungsteilschicht und die zweite Abscheidungsteilschicht abgeschieden sind, aktiviert. Als nächstes wird der Kupfergalvanisierungsprozess ausgeführt, um die erste Plattierungsschicht auszubilden, oder nach einer Kupfer- oder Nickelplattierung, und dann wird ein Kupferplattierungsprozess ausgeführt, um die erste Plattierungsschicht auszubilden. Danach werden mehrere Nickelplattierungsprozesse wiederholt ausgeführt. Beispielsweise weist der Nickelplattierungsprozess einen Nickelplattierungsprozess zum Ausbilden einer glänzenden Nickelschicht, einen Nickelplattierungsprozess zum Ausbilden einer halbglänzenden Nickelschicht, oder einen Nickelplattierungsprozess zum Ausbilden einer Nickelschicht mit Perleffekt auf, um die zweite Plattierungsschicht auszubilden. Schließlich wird ein Chromplattierungsprozess zum Ausbilden einer Schicht aus dreiwertigem Chrom ausgeführt, um eine dritte Plattierungsschicht auszubilden.
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Das Verfahren zum Herstellen des Verbundartikels ist weniger toxisch und der gemäß dem Herstellungsverfahren hergestellte Verbundartikel hat die Vorteile einer guten Haftung und Bindungskraft zwischen den Schichten.
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Obwohl die jeweiligen Ausführungsformen einzeln beschrieben worden sind, ist klar, dass die jeweiligen Ausführungsformen nicht getrennt betrachtet werden sollen. Für Fachleute ist anhand der Offenbarung dieser Anmeldung offensichtlich, dass die in den jeweiligen Ausführungsformen enthaltenen jeweiligen technischen Merkmale beliebig kombinierbar sind, so lange sie nicht im Widersprich miteinander stehen. Selbstverständlich können die in der gleichen Ausführungsform erwähnten technischen Merkmale auch beliebig kombiniert werden, solange sie nicht im Widerspruch miteinander stehen.