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 werkstueckenInfo
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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
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.
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