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DE3731686A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer korrosionsfesten schicht auf der oberflaeche von mit lack ueberzogenen werkstuecken - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer korrosionsfesten schicht auf der oberflaeche von mit lack ueberzogenen werkstuecken

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DE3731686A1
DE3731686A1 DE19873731686 DE3731686A DE3731686A1 DE 3731686 A1 DE3731686 A1 DE 3731686A1 DE 19873731686 DE19873731686 DE 19873731686 DE 3731686 A DE3731686 A DE 3731686A DE 3731686 A1 DE3731686 A1 DE 3731686A1
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DE
Germany
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layer
vacuum chamber
protective
corrosion
polymer
Prior art date
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Ceased
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DE19873731686
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Wolfgang Dr Wagner
Klemens Ruebsam
Helmut Kubik
Stefan Heimrich
Klaus Eckert
Werner Pflueger
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Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Original Assignee
Leybold AG
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Publication date
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor­ richtung zur Herstellung einer korrosionsfesten Schicht mit hohem Reflexionsverhalten auf der Ober­ fläche von Werkstücken, insbesondere von aus einem Kunststoff gebildeten Reflektoreinsätzen, in einer Vakuumkammer, mit einer Glimmkathode und einem Ver­ dampfer.
Es ist ein Verfahren zur Herstellung einer Schutz­ schicht auf der Oberfläche optischer Reflektoren, vorzugsweise aluminiumbedampfter Reflektoren, in einem Vakuum-Rezipienten, bekannt (DAS 26 45 448), bei dem die Reflektoren einem monomeren Dampf orga­ nischer Verbindungen ausgesetzt werden und bei dem die Schutzschicht durch Polymerisation aus der Dampfphase mit Hilfe der Strahlung aus einer elek­ trischen Gasentladung abgeschieden wird, wobei die Schutzschicht durch Polymerisation einer silizium­ organischen Substanz gebildet wird.
Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß die Erzeugung eines Schichtenpaketes aus einer Lackschicht, einer Aluminiumschicht und einer einzigen, aus einem Polymer gebildeten Schutzschicht, insbesondere die von der Automobilindustrie geforderte Korrosions­ festigkeit nicht erreicht.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufga­ be zugrunde, ein Schichtpaket anzugeben, das eine herausragende Korrosionsfestigkeit bei besonders gutem Reflexionsverhalten zeigt und auch die Vor­ richtung zu ihrer Herstellung zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß auf eine erste, aus einem Schutzlack bestehende Schicht in der evakuierten Vakuumkammer eine zweite Schicht aus einem Polymer, vorzugsweise aus Hexadi­ methylsilan, anschließend eine dritte Schicht aus einem Metall, vorzugsweise Aluminium, und schließ­ lich eine vierte Schicht aus einem Polymer, vor­ zugsweise aus Hexadimethylsilan, abgeschieden sind.
Vorzugsweise wird die zweite und vierte Schutz­ schicht als monomerer Dampf aus einem Vorratsbehäl­ ter in die Vakuumkammer eingelassen wird, in dem sich die polymerisierbare Substanz in flüssiger Form befindet.
Mit Vorteil wird während der Polymerisation der Schutzschicht eine dauernde Durchströmung der Vaku­ umkammer mit monomerem Dampf aufrecht erhalten.
Zweckmäßigerweise werden sowohl die Metallbedamp­ fung zur Erzeugung der Reflexionsschicht wie auch die Polymerisation der Schutzschichten auf der Re­ flexionsschicht und der Lackschicht in der gleichen Vakuumkammer in aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen durchgeführt, weshalb sich auch eine besonders ra­ tionelle und kostengünstige Arbeitsweise ergibt.
Das Aufbringen der beiden polymeren Schutzschichten und der reflektierenden Aluminiumschicht erfolgt zweckmäßigerweise in einer Vorrichtung mit einer Vakuumkammer, in der wenigstens eine thermische Verdampferquelle und eine Glimmkathode vorgesehen sind, wobei die Verdampferquelle aus einer Wolfram­ wendel gebildet ist und der zu verdampfende Alumi­ niumdraht in den von der Wendel umschlossenen Hohl­ raum einschiebbar ist und wobei die Substrate auf planetenartig in der Vakuumkammer rotierenden Trä­ gern gehalten sind.
Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausführungs­ möglichkeiten zu; eine davon ist in den anhängenden Zeichnungen näher dargestellt, die in den Fig. 1 und 2 eine Aufdampfanlage zum Metallisieren vom Scheinwerferreflektoren rein schematisch im Längs­ und im Querschnitt und in Fig. 3 einen Teilschnitt durch einen Scheinwerferreflektor mit den auf die­ sen aufgebrachten vier Schichten zeigt.
Die Aufdampfanlage besteht gemäß Fig. 1 im wesent­ lichen aus einer hohlzylindrischen Vakuumkammer 3 mit dem in dieser drehbar angeordneten Beschickungs­ käfig 4, einem abnehmbaren Deckel 5 mit einem Schau­ glas 6, der weit in die Vakuumkammer 3 hineinragen­ den, am Bodenteil gehaltenen Glimmkathode 8, einem ebenfalls am Bodenteil 7 gehaltenen Verdampfer 9, einer Pumpeinrichtung, die mit der Vakuumkammer 3 über ein Vorvakuumventil 16 und ein Hochvakuumven­ til 11 in Verbindung steht und aus der Diffusions­ pumpe 12, einer Tiefkühlfalle 13, einer Betätigungs­ einrichtung 14 für das Hochvakuumventil 11, einer Wälzkolbenpumpe 17 und einer Sperrschieberpumpe 18.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt quer durch die Vakuum­ kammer 3 und insbesondere den Beschickungskäfig 4 mit den auf diesem angeordneten Scheinwerferreflek­ toren 19, 19′, .... Der Beschickungskäfig 4 ist mit mehreren, auf seinem Umfang verteilt angeordneten Wellen 20, 20′, ... versehen, wobei jede Welle 20, 20′, ... wiederum mehrere Halterungen 21, 21′, ... zur Aufnahme der einzelnen Reflektoren 19, 19′, ... aufweist. Für den Beschickungskäfig 4 ist eine in den Zeichnungen nicht näher dargestellte Antriebsvor­ richtung mit Antriebsmotor und Getriebe vorgesehen, die dafür sorgt, daß während des Beschichtungsvor­ gangs jede einzelne Welle 20, 20′, ... sowohl um ihre eigene Längsaches rotiert, als auch gleichzei­ tig um die Längsachse der hohlzylindrischen Vakuum­ kammer 3.
Nach dem Lackieren der Reflektoren 19, 19′, ... werden diese getrocknet und anschließend in die Vakuumkammer 3 eingefahren, die anschließend evaku­ iert wird. Zum physikalischen Reinigen und zum Ver­ bessern der Haftfestigkeit kann nun vor dem Auf­ dampfen eine intensive Glimmentladung erzeugt wer­ den.
Mit Hilfe der Kathode 8 wird nun über ein sich bil­ dendes Plasma eine Polymerisation erzielt, indem das Monomer in Dampfform aus einem Vorratsbehälter in die Vakuumkammer 3 eingelassen wird, wobei sich die polymerisierbare Substanz, in diesem Falle Hexadimethylsilan (das auch unter dem Warenzeichen "Glipoxan" im Handel ist), in flüssiger Form im Vorratsbehälter (24) befindet. Um den Gaszufluß regeln zu können, ist in die Gaszufuhrleitung 25 ein Regelventil 26 eingeschaltet, das über einen nicht näher dargestellten elektrischen Schaltkreis (ebenso wie auch die übrigen Aggregate, wie bei­ spielsweise Pumpen 12, 17, 18, das Flutventil 27 und das Vorvakuumventil 16, die Betätigungseinrich­ tung 14 für das Hochvakuumventil 11, die Glimmka­ thode 8 und die Heizwendel 28 des Verdampfers 9 in diesen Schaltkreis mit einbezogen sind) gesteuert wird.
Nach dem Aufbringen der zweiten Schicht 30 wird bis zu dem zum Bedampfen erforderlichen Arbeitsvakuum weiter evakuiert und die Antriebsvorrichtung für die Rotation der Reflektoren 19, 19′, ... einge­ schaltet. Die thermischen Verdampferquellen, d.h. die Heizwendel 28 , werden nun soweit erhitzt, daß die in diese eingeschobenen Aluminiumstäbe 23 schmelzen, wobei sich das flüssige Aluminium zu­ nächst auf der Wendel 28 verteilt. Bei einer weite­ ren Aufheizung der Wendel 28 verdampft dann das Aluminium und kondensiert auf den Formteilen bzw. den Scheinwerferreflektoren 19, 19′, ... als dritte Schicht 31. Auf diese dritte Schicht 31, die die reflektierende Schicht bildet, wird nun eine vierte Schicht 32 aufgebracht, die in ihrer Zusammenset­ zung der zweiten Schicht 30 gleicht, also auch aus einer siliziumorganischen Substanz entsprechend der Formel (CH3)3 SiSi (CH3)3 besteht.
Der aus den vier Schichten 29 bis 32 bestehende Belag zeichnet sich durch eine außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit und Haftfähigkeit bei sehr gutem Reflexionsvermögen aus. Der vierschichtige Belag (29 bis 32) ist besonders gut bei Scheinwer­ ferreflektoren für Kraftfahrzeuge einsetzbar, da die Reflektoren auch bei jahrelangem Einsatz zu keinerlei Verschleiß bzw. Erblindung neigen.
Auflistung der Einzelteile:
 3 Vakuumkammer
 4 Beschickungskäfig
 5 Deckel
 6 Schauglas
 7 Bodenteil
 8 Glimmkathode
 9 Verdampfer
10 Pumpeinrichtung
11 Hochvakuumteil
12 Diffusionspumpe
13 Tiefkühlfalle
14 Betätigungseinrichtung
15 Umwegventil
16 Vorvakuumventil
17 Wälzkolbenpumpe
18 Sperrschieberpumpe
19, . . . Scheinwerferreflektoren
20, . . . Welle
21, . . . Halterung
23 Aluminiumstab
24 Vorratsbehälter
25 Gaszufuhrleitung
26 Regelventil
27 Flutventil
28 Heizwendel
29 Lackschicht
30 Polymer-Schicht
31 Aluminium-Schicht
32 Polymer-Schicht

Claims (5)

1. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer korrosionsfesten Schicht mit hohem Reflexions­ verhalten auf der Oberfläche von Werkstücken, insbesondere von aus Kunststoff gebildeten Reflektoreinsätzen (19, 19′, ...) in einer Vakuumkammer (3) mit einer Glimmkathode (8) und einem Verdampfer (9), dadurch gekennzeichnet, daß auf eine erste, aus einem Schutzlack be­ stehenden Schicht (29) in der evakuierten Vaku­ umkammer (3) eine zweite Schicht (30) aus einem Polymer, vorzugsweise aus Hexadimethylsilan, anschließend eine dritte Schicht (31) aus einem Metall, vorzugsweise Aluminium, und schließlich eine vierte Schicht (32) aus einem Polymer, vorzugsweise aus Hexadimethylsilan, abgeschie­ den ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die zweite und vierte Schutzschicht (30 bzw. 32) als monomerer Dampf aus einem Vor­ ratsbehälter (24) in die Vakuumkammer (3) ein­ gelassen wird, in dem sich die polymerisierbare Substanz in flüsiger Form befindet.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß während der Polymerisation der Schutzschichten (30 bzw. 32) eine dauernde Durchströmung der Vakuumkammer (3) mit monome­ rem Dampf aufrecht erhalten wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Metallbedampfung zur Erzeugung der Reflexions­ schicht (31) wie auch die Polymerisation der Schutzschichten (30, 32) auf der Reflexions­ schicht (31) und der Lackschicht (29) in der gleichen Vakuumkammer (3) in aufeinanderfolgen­ den Arbeitsgängen durchgeführt werden.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der Vakuumkammer (3) wenig­ stens eine thermische Verdampferquelle (9) und eine Glimmkathode (8) vorgesehen sind, wobei die Verdampferquelle aus einer Wolframwendel (28) gebildet ist und der zu verdampfende Aluminium­ draht (23) in den von der Wendel (28) umschlos­ senen Hohlraum einschiebbar ist und wobei die Substrate (19, 19′, ...) auf planetenartig in der Vakuumkammer (3) rotierenden Trägern (21, 21′, ...) gehalten sind.
DE19873731686 1987-09-21 1987-09-21 Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer korrosionsfesten schicht auf der oberflaeche von mit lack ueberzogenen werkstuecken Ceased DE3731686A1 (de)

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