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WO2001051681A2 - Leuchtende metalloberflächen - Google Patents

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WO2001051681A2
WO2001051681A2 PCT/EP2001/000232 EP0100232W WO0151681A2 WO 2001051681 A2 WO2001051681 A2 WO 2001051681A2 EP 0100232 W EP0100232 W EP 0100232W WO 0151681 A2 WO0151681 A2 WO 0151681A2
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metal
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fluorescent
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Herbert Schmidt Oberflachentechnik & Co KG GmbH
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    • C23C22/48—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 not containing phosphates, hexavalent chromium compounds, fluorides or complex fluorides, molybdates, tungstates, vanadates or oxalates
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    • C23C2222/00—Aspects relating to chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive medium
    • C23C2222/10—Use of solutions containing trivalent chromium but free of hexavalent chromium

Definitions

  • the invention relates to an object with a coated surface, the
  • Coating either consists of metal or is formed by a metal coating with a conversion layer.
  • the invention further relates to a method for producing such an object.
  • Objects made of metal would oxidize (rust) in the untreated state and thus unsuitable for use and unsightly.
  • Numerous methods are therefore known by which the surface of the metal objects is treated or coated. This changes the surface condition so that corrosion can be avoided or delayed. This also changes the color of the metal object.
  • These processes include the electroplating processes, chemical processes and oxidation processes, such as the anodization of aluminum.
  • Coatings are generally intended to change the physical or chemical surface properties of materials in a favorable sense, be it that they should only be given metallic shine for decorative purposes, or that they have technically important properties such as solderability, electrical conductivity, Resistance to abrasion and wear, corrosion resistance, etc. or a combination of these properties must be imparted.
  • the metal layers can be treated chemically.
  • a passivation solution e.g. Can contain Cr EH or Cr VI
  • the metal layers are made further corrosion-resistant.
  • Coating type of this conversion layer different surface colors appear: blue, yellow, olive and black, which are also associated with different properties.
  • Chromated zinc forms e.g. a colorable layer that can also be used for identification.
  • the anodic oxidation consists in an electrical treatment of aluminum in an acid bath, which anodizes an oxide layer.
  • the surfaces can still be sealed or painted with an organic polymer layer.
  • Numerous other coating processes are also known, such as vacuum evaporation, cathodic and anodic dip coating, etc.
  • Cathodic deposition of metals and dispersed solids for the production of composite materials is also known.
  • powdered SiC dispersed in the solution so that it coexists with the metal, e.g. Nickel, can deposit on the surface.
  • the metal e.g. Nickel
  • SiC in particular causes a higher degree of hardness Surface.
  • dyes or self-lubricating components can also be dispersed in the solution.
  • wear protection layers are e.g. in the case of uniform tools or injection molding tools, by applying an electrodeposited intermediate layer under the actual protective layer.
  • the intermediate layer contains microcapsules that are filled with fluorescent substances. Special sensors detect these substances as soon as they are ablated or the like. are released and trigger a signal.
  • the invention has for its object to improve the visibility of metal objects in the dark.
  • the object is achieved in that the surface contains visible fluorescent or phosphorescent material. This makes them shine
  • the objects with fluorescent material shine when illuminated with light of certain wavelengths.
  • the coated surface preferably contains nickel or zinc.
  • the coating can then be applied by means of an electroplating process.
  • the fluorescent or phosphorescent material can be in shape of pigments, for example based on aluminum, can be introduced into the electrolyte solution. The pigments are then stored in the surface coating during the treatment.
  • a microporous or microcracked layer can be applied to a galvanically applied layer
  • Chrome layer or noble metal layer from e.g. Gold or silver can be applied galvanically.
  • the fluorescent or phosphorescent pigments are then visible through the micropores or microcracks.
  • Conversion layer containing substances are applied. This conversion layer is usually applied chemically. Here, too, the pigments are introduced into the chemical solution and are stored in the coating.
  • the conversion layer can contain microcracks, micropores or the like, through which the phosphor is visible.
  • the coated surface can comprise the oxide of this metal, which is produced electrically.
  • the anodization of metals such as aluminum, titanium or magnesium is particularly suitable for this.
  • the pigments are introduced into the solution during the oxidation process or after the oxidation process and are stored in the coating. The layer is then sealed.
  • the coating is carried out by vacuum evaporation of the object.
  • Embodiments of the invention are the subject of the dependent claims. Some exemplary embodiments of the invention are described below. Description of the embodiments
  • a metal object is chromated.
  • the object is first cleaned and degreased so that it is free of grease and oxide.
  • anodic degreasing is finally carried out in an electrolytic degreasing bath, pickled in dilute hydrochloric acid (1:10) and then galvanized.
  • the galvanizing is done galvanically in a zinc solution. After the galvanizing, the goods are rinsed and before the actual one
  • the passivation solution contains chromium (I ⁇ I) chloride and sodium nitrate (NaNO 3 ).
  • the object At room temperature (20 ° C) the object is placed in the chromate solution for an exposure time between 60 and 120 seconds. Depending on the type of immersion of the object, a drum rotation of 6 to 12 revolutions per minute or a goods movement of 3-4 m per minute is required. However, the solution can also be kept in motion by blowing in air at 2 to 10 m 3 per hour and m 2 bath surface. Pigments of a fluorescent material are finely dispersed in the bath. These pigments, like the conversion layer, attach to the object and thus form a fluorescent surface coating of the object.
  • a brass object is coated with nickel.
  • the object is also cleaned and degreased.
  • the object is then immersed as a cathode in a nickel electrolyte.
  • a voltage of approximately 4 V is applied. This leads to the deposition of a nickel layer on the brass.
  • the phosphorescent pigments contained in the bath are embedded in the layer of nickel, causing the layer to glow in the dark.
  • the invention can be used as a function aid, for example for door handles, lock cylinders, openings for emergency exits or signs for emergency exits. It can also be used as decoration, for example in discotheques, for the housing of mobile telephones and the like.

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Abstract

Bei einem Gegenstand mit einer beschichteten Oberfläche, wobei die Beschichtung entweder aus Metall besteht oder von einer Metallbeschichtung mit einer Konversionsschicht gebildet ist, enthält die Oberfläche sichtbar fluoreszierendes oder phosphoreszierendes Material. Die beschichtete Oberfläche kann eines oder mehrere der folgenden Elemente enthalten: Nickel, Zink, Chrom, Gold, Silber, Ruthenium, Palladium, Kupfer. Sie kann aber auch Messing enthalten oder Phosphat, Nickel, Kupfer oder Gold. Die beschichtete Oberfläche kann ein Metalloxid enthalten. Das Metall kann Aluminium, Titan oder Magnesium sein. Bei einem Verfahren zur Herstellung eines solchen Gegenstandes wird die Beschichtung mittels eines galvanotechnischen Verfahrens oder chemisch aufgebracht. Die Beschichtung kann auch durch Anodisieren hergestellt werden oder durch Vakuumbedampfung aufgebracht werden. Das fluoreszierende oder phosphoreszierende Material wird in Form von Mikrokapseln in die Lösung eingebracht oder es liegt in Form von Pigmenten vor und wird als Suspension in die Lösung eingebracht.

Description

Patentanmeldung
Leuchtende Metalloberflächen
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Gegenstand mit einer beschichteten Oberfläche, wobei die
Beschichtung entweder aus Metall besteht oder von einer Metallbeschichtung mit einer Konversionsschicht gebildet ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Gegenstands.
Gegenstände aus Metall würden in unbehandeltem Zustand oxidieren (rosten) und damit gebrauchsuntauglich und unansehnlich. Es sind daher zahlreiche Verfahren bekannt, nach denen die Oberfläche der Metallgegenstände behandelt oder beschichtet wird. Dadurch wird die Oberflächenbeschaffenheit so geändert, daß Korrosion vermieden oder verzögert werden kann. Auch die Farbe des Metallgegenstandes wird dadurch geändert.
Zu diesen Verfahren gehören die galvanotechnischen Verfahren, chemische Verfahren und Oxidationsverfahren, wie etwa die Anodisierung von Aluminium.
Stand der Technik
Bei der Galvanotechnik werden metallische Schichten auf Werkstoffoberflächen durch die Reduktion der Ionen einer Elektrolytlösung abgeschieden. Mit den dabei erhaltenen Überzügen wird in der Regel beabsichtigt, die physikalischen oder chemischen Oberflächeneigenschaften von Werkstoffen in günstigem Sinn zu verändern, sei es, daß ihnen lediglich zu dekorativen Zwecken metallischer Glanz verliehen werden soll, oder aber, daß ihnen technisch wichtige Eigenschaften, wie Lötbarkeit, elektrische Leitfähigkeit, Widerstand gegen Abrieb und Verschleiß, Korrosionsbeständigkeit usw. oder eine Kombination dieser Eigenschaften vermittelt werden müssen.
In einem weiteren Schritt können die Metallschichten chemisch behandelt werden. Durch Einbringen in eine Passivierungslösung, die z.B. Cr EH oder Cr VI enthalten kann, werden die Metallschichten weiter korrosionsbeständig gemacht. Dabei können je nach
Beschichungsart dieser Konversionsschicht verschiedene Oberflächenfarben auftreten: blau, gelb, oliv und schwarz, mit denen auch unterschiedliche Eigenschaften verbunden sind. Chromati ertes Zink bildet z.B. eine einfärbbare Schicht, die auch zur Kennzeichnung verwendet werden kann.
Beim Phosphatieren werden - ebenfalls chemisch - in Wasser schwerlösliche Metallphosphatüberzüge auf Metallen hergestellt.
Die anodische Oxidation besteht im Gegensatz zu den galvanischen und chemischen Verfahren in einer elektrischen Behandlung von Aluminium in einem sauren Bade, wodurch anodisch eine Oxidschicht erzielt wird.
Die Oberflächen können weiterhin mit einer organischen Polymerschicht versiegelt oder lackiert werden. Es sind auch zahlreiche weitere Beschichtungs verfahren bekannt, wie die Vakuumbedampfung, kathodische und anodische Tauchlackierung etc.
Es ist femer die kathodische Coabscheidung von Metallen und dispergierten Feststoffen zur Herstellung von Composite- Werkstoffen bekannt. Dabei wird z.B. pulverfÖrmiges SiC in der Lösung dispergiert, so daß es sich zusammen mit dem Metall, z.B. Nickel, auf der Oberfläche abscheiden kann. Durch die Feststoffe werden die Eigenschaften der
Beschichtung verändert. So bewirkt insbesondere SiC einen höheren Härtegrad der Oberfläche. Es können auch je nach Anwendungsgebiet Farbstoffe oder selbstschmierende Komponenten in der Lösung dispergiert werden.
In einer speziellen Anwendung aus dem Stand der Technik werden Verschleißschutzschichten z.B. bei Uniformwerkzeugen oder Spritzgusswerkzeugen kontrolliert, indem unter die eigentliche Schutzschicht eine galvanisch abgeschiedene Zwischenschicht aufgebracht wird. Die Zwischenschicht enthält Mikrokapseln, die mit fluoreszierenden Stoffen gefüllt sind. Spezielle Sensoren detektieren diese Substanzen, sobald diese durch Abtrag o.a. freigesetzt werden und lösen ein Signal aus.
Es sind viele Anwendungen bekannt, bei denen Metallgegenstände im Dunkeln verwendet werden und ertastet werden müssen, wenn eine entsprechende Beleuchtung nicht vorgesehen ist. Eine solche Beleuchtung ist aufwendig und nicht immer zweckmäßig. Zu solchen Anwendungen gehören z.B. Türgriffe, Schließzylinder für Türschlösser, Gehäuse für Mobiltelefone, Anzeigen für Notausgänge und dergleichen. Es gibt weiterhin Anwendungen, bei denen dekorative Gegenstände auch im Dunkeln sichtbar bleiben sollen, wie z.B. in Discotheken oder an Fahrzeugen.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Sichtbarkeit von Metallgegenständen im Dunkeln zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß, die Oberfläche sichtbar fluoreszierendes oder phosphoreszierendes Material enthält. Dadurch leuchten die
Gegenstände mit phosphoreszierendem Material im Dunkeln und können auf diese Weise ohne zusätzliche Beleuchtung gesehen werden. Die Gegenstände mit fluoreszierendem Material leuchten bei Beleuchtung mit Licht bestimmter Wellenlängen.
Je nach Beschichtungsverfahren enthält die beschichtete Oberfläche vorzugsweise Nickel oder Zink. Die Beschichtung kann dann mittels eines galvanotechnischen Verfahrens aufgebracht werden. Das fluoreszierende oder phosphoreszierende Material kann in Form von Pigmenten z.B. auf Aluminium-Basis in die Elektrolytlösung eingebracht werden. Die Pigmente lagern sich dann während der Behandlung in der Oberflächenbeschichtung ein.
Auf eine galvanisch aufgebrachte Schicht kann noch eine mikroporige oder mikrorissige
Chromschicht oder Edelmetall-Schicht aus z.B. Gold oder Silber galvanisch aufgebracht werden. Durch die Mikroporen oder Mikrorisse sind dann die fluoreszierenden oder phosphoreszierenden Pigmente sichtbar.
Durch Passivierung oder Chromatieren kann eine Chrom, Phosphat oder vergleichbare
Substanzen enthaltende Konversionsschicht aufgebracht werden. Diese Konversionsschicht wird üblicherweise chemisch aufgebracht. Auch hier werden die Pigmente in die chemische Lösung eingebracht und lagern sich in die Beschichtung ein.
Wird eine solche Konversionsschicht auf eine galvanisch hergestellte Schicht aufgebracht, in welcher der fluoreszierende oder phosphoreszierende Stoff enthalten ist, so kann die Konversionsschicht Microrisse, Mikroporen oder dergleichen enthalten, durch welche der Leuchtstoff sichtbar wird.
Bei metallischen Gegenständen kann die beschichtete Oberfläche das Oxid dieses Metalls umfassen, welches elektrisch hergestellt wird. Hierfür eignet sich besonders die Anodisierung von Metallen wie Aluminium, Titan oder Magnesium. Die Pigmente werden während des Oxidationsprozesses oder nach dem Oxidationsprozess in die Lösung eingebracht und lagern sich in die Beschichtung ein. Die Schicht wird dann versiegelt.
In einer weiteren Aus führungs form der Erfindung erfolgt die Beschichtung durch Vakuumbedampfung des Gegenstandes.
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Nachstehend sind einige Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In einem ersten Ausführungsbeispiel wird ein Metallgegenstand chromatiert. Dazu wird der Gegenstand zunächst gereinigt und entfettet, damit er fett- und oxidfrei ist. Nach dem Abkoch- und/oder Beizentfetten in den entsprechenden Bädem wird in einem elektrolytischen Entfettungsbad zuletzt anodisch entfettet, in verdünnter Salzsäure (1 :10) dekapiert und hiernach verzinkt. Die Verzinkung erfolgt galvanisch in einer Zink- Lösung. Nach der Verzinkung wird die Ware gespült und vor dem eigentlichen
Chromatieren in eine 0,3%ige Salpeterlösung getaucht. Der pH- Wert von 1,8 bis 2,2 wird mittels pH-Meter oder mit geeigneten Indikatorstäbchen gemessen und mit Salpetersäure nach tiefen und Natronlauge nach hohen Werten eingestellt.
Die Passivierungslösung enthält Chrom (IΙI)-Chlorid und Natriumnitrat (NaNO3). Bei
Raumtemperatur (20°C) wird der Gegenstand für eine Expositionszeit zwischen 60 und 120 Sekunden in die Chromatlösung eingebracht. Je nach Eintauchart des Gegenstands ist eine Trommelumdrehung von 6 bis 12 Umdrehungen pro Minute oder eine Warenbewegung von 3-4m pro Minute erforderlich. Die Lösung kann aber auch mittels Lufteinblasung mit 2 bis 10 m3 pro Stunde und m2 Badoberfläche in Bewegung gehalten werden. In dem Bad sind Pigmente eines fluoreszierenden Materials fein dispergiert. Diese Pigmente lagern sich ebenso wie die Konversionsschicht an dem Gegenstand an und bilden somit eine fluoreszierende Oberflächenbeschichtung des Gegenstands.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein Messinggegenstand mit Nickel beschichtet. Dazu wird der Gegenstand ebenfalls gereinigt und entfettet. Der Gegenstand wird dann als Kathode in einen Nickel-Elektrolyten getaucht. Es wird eine Spannung von etwa 4 V angelegt. Dieses führt zum Abscheiden einer Nickelschicht auf dem Messing. Die im Bad enthaltenen phosphoreszierenden Pigmente lagern sich in der Schicht aus Nickel ein und bewirken so ein Leuchten der Schicht im Dunkeln. Die Erfindung läßt sich anwenden als Funktionshilfe z.B. für Türklinken, Schließzylinder, Öffnungen für Notausgänge oder Hinweiszeichen für Notausgänge. Sie lässt sich weiterhin anwenden als Dekoration z.B. in Discotheken, für Gehäuse von Mobiltelefonen und dergleichen.

Claims

Patentansprüche
1. Gegenstand mit einer beschichteten Oberfläche, wobei die Beschichtung entweder aus Metall besteht oder von einer Metallbeschichtung mit einer Konversionsschicht gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche sichtbar fluoreszierendes oder phosphoreszierendes Material enthält.
2. Gegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beschichtete Oberfläche eines oder mehrere der folgenden Elemente enthält: Nickel, Zink, Chrom, Gold, Silber, Ruthenium, Palladium, Kupfer.
3. Gegenstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beschichtete Oberfläche Messing enthält.
4. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beschichtete Oberfläche Phosphat, Nickel, Kupfer oder Gold enthält.
5. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand aus Metall besteht und die beschichtete Oberfläche ein Metalloxid enthält.
6. Gegenstand nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall Aluminium, Titan oder Magnesium ist.
7. Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung mittels eines galvanotechnischen Verfahrens aufgebracht wird.
8. Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung chemisch aufgebracht wird.
9. Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung durch Anodisieren hergestellt wird.
10. Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung durch Vakuumbedampfung aufgebracht wird.
1 1. Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das fluoreszierendes oder phosphoreszierendes Material in Form von Mikrokapseln in die Lösung eingebracht wird.
12. Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das fluoreszierendes oder phosphoreszierendes Material in Form von Pigmenten vorliegt und als Suspension in die Lösung eingebracht wird.
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