[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mit einer farblich abgesetzten
Beschichtung versehenen Bauteilen, insbesondere von Zinkdruckgießbauteilen, wobei
auf eine Oberfläche eines an eine Kathode angeordneten Substrats von einer über ein
Elektrolyt in Verbindung stehende Anode ein Metallwerkstoff abgeschieden wird.
[0002] Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Herstellung von eine farblich
abgesetzte Beschichtung aufweisenden Bauteilen, insbesondere von Zinkdruckgießbauteilen,
wobei in einer galvanischen Abscheidungseinrichtung ein Metallwerkstoff auf einer
Oberfläche des mit einer Anode über ein Elektrolyt in Verbindung stehenden Substrats
abscheidbar ist.
[0003] Aus der
DE 100 42 002 B4 ist eine Vorrichtung zur galvanischen Herstellung von Bauteilen bekannt, die eine
Abscheidungseinrichtung umfasst zur galvanischen Abscheidung von einem Metallwerkstoff
auf einer Oberfläche eines in einem Galvanisierungsbehälter angeordneten Substrats.
Der Galvanisierungsbehälter ist als ein an einer Oberseite offenes Tauchbecken ausgebildet,
so dass das Substrat stets zum Galvanisieren eingetaucht werden muss.
[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Herstellung von eine farblich abgesetzte Beschichtung aufweisenden Bauteilen anzugeben,
so dass der Aufwand für die Erstellung einer farblich abgesetzten Beschichtung verringert
wird.
[0005] Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren in Verbindung mit dem
oberbegriff des Patenanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die in einem ersten
Oberflächenbereich abgedeckten Substrate unter Bildung eines Wandungsteils eines mit
einer Bearbeitungsflüssigkeit gefüllten Behälters mit einer dem Innenraum des Behälters
zugewandten Oberfläche taktweise in einer vorgegebenen Transportebene und/oder einer
vorgegebenen Transportrichtung (4) mehreren Arbeitsstationen zugeführt werden, in
denen nacheinander in einem zweiten Oberflächenbereich des Substrats eine Oberflächenschicht
mittels einer Ätzflüssigkeit entfernt wird, auf dem zweiten Oberflächenbereich durch
Galvanisieren mindestens eine Metallschicht abgeschieden wird und gegebenenfalls nach
mindestens einem der genannten Bearbeitungsschritte zumindest die Oberflächenbereiche
aufweisende Oberseite des Substrats mittels einer in dem Behälter eingeführten Waschlösung
gespült wird.
[0006] Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Ausbildung eines Bauteils mit einer
farblich abgesetzten Oberflächenbeschichtung, wobei die hierzu erforderlichen Arbeitsschritte
auf einfache Weise in einem Durchlaufverfahren des zu bearbeitenden Substrats erfolgen
kann. Dabei wird das Substrat mehreren Arbeitsstationen nacheinander zugeführt, wobei
an den jeweiligen Arbeitsstationen zur Metallbeschichtung vorbereitende, ausführende
und abschließende Bearbeitungsvorgänge durchgeführt werden. Hierbei können die Substrate
in einer vorgegebenen Bearbeitungsebene, beispielsweise durch in einer Ebene wirkende
Transportmittel zwischen den Arbeitsstationen verfahren werden. Vorteilhaft braucht
das Substrat lediglich am Anfang des Herstellungsprozesses auf einer Transporteinrichtung
platziert werden und nach Abschluss der Bearbeitungsvorgänge in den Arbeitsstationen
von derselben Transporteinrichtung zum weiteren Verbauen bzw. Montieren entnommen
werden. Vorteilhaft kann somit das zu beschichtende Substrat bis zum Abschluss des
Beschichtungsvorganges kontinuierlich bearbeitet werden.
[0007] Nach einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die
galvanische Abscheidung eines Metallwerkstoffs auf dem Substrat, während das Substrat
an einer Wandung des Galvanisierungsbehälters anliegt. Hierbei ist eine Rückseite
des Substrates durch die Kathode abgedeckt, so dass für die Beschichtung einer Oberseite
des Substrats lediglich ein erster Oberflächenbereich abgedeckt sein muss, auf den
das Metall nicht abgeschieden werden soll.
[0008] Nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Substrate synchron
einer Anzahl von ringförmig angeordneten Arbeitsstationen zugeführt, wobei in einem
ersten Ringabschnitt eine Aufnahme-Arbeitsstation und in einem zweiten Ringabschnitt
eine Entnahme-Arbeitsstation angeordnet sind. Die Substrate können somit mittels einer
Transporteinrichtung vorzugsweise in einer horizontalen Bearbeitungsebene gefördert
werden, so dass ein relativ hoher Durchsatz ermöglicht wird.
[0009] Zur Lösung der Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem oberbegriff des Patentanspruchs
4 dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidungseinrichtung einen glockenförmigen Galvanisierbehälter
umfasst, der ein trichterförmiges Wandungsteil mit einem verschließbaren Ausgang und
ein dem Ausgang gegenüberliegendes Wandungsteil aufweist, an dem das Substrat unter
flächiger Anlage einer Rückseite desselben anliegt.
[0010] Nach der Erfindung umfasst eine Abscheidungseinrichtung einen glockenförmigen Galvanisierungsbehälter,
der zum einen eine erste trichterförmige Wandung und zum anderen eine zweite ebene
Wandung aufweist, die lösbar miteinander verbunden sind. Vorteilhaft wird hierdurch
eine durchlaufende Bearbeitung der Substrate während des Galvanisierens ermöglicht,
da die ebene Wandung des Galvanisierungsbehälters zur Anlage des Substrates dient.
Während des Abscheidungsprozesses ist der Galvanisierungsbehälter vorzugsweise luftdicht
abgeschlossen. Vor und nach der galvanischen Abscheidung eines Metallwerkstoffes kann
die Zu- bzw. Abführung des Substrates durch eine Transporteinrichtung erfolgen, während
der trichterförmige Teil des Galvanisierungsbehälters, der das Elektrolyt aufweist,
in einem Abstand zu der ebenen Wandung bzw. in einem Abstand zu dem Substrat gebracht
worden ist. Die ebene Wandung bzw. das Substrat bildet somit quasi einen Deckel für
den Galvanisierungsbehälter, der in Abhängigkeit von dem Betriebszustand von der Abscheidungseinrichtung
eine unterschiedliche relative Position einnimmt. Vorteilhaft ermöglicht die Erfindung
eine partielle Galvanisierung eines Substrates, wobei die Galvanisierung in einem
geschlossenen Zustand des Galvanisierungsbehälters erfolgt. Gesundheitsgefährdende
Stoffe und Aerosole können daher nicht mit der Umgebung in Kontakt treten. Darüber
hinaus kann auch auf einen Luftabzug verzichtet werden.
[0011] Nach einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Anode in einem
Adapter integriert angeordnet, wobei der Adapter an einem Ausgang des trichterförmigen
Wandungsteils des Galvanisierbehälters lösbar befestigt ist. Vorteilhaft können hierdurch
in Abhängigkeit von dem abzuscheidenden Metallwerkstoff auf einfach Weise unterschiedliche
Anoden in den Galvanisierbehälter eingebracht werden. Zum Wechseln der Anode muss
der Galvanisierungsbehälter lediglich an dem Ausgang gelöst werden, so dass der Elektrolyt
aufgrund des Eigengewichtes abfließen kann. Nachfolgend kann eine andere Anode eingebracht
werden unter dichtender Verbindung des Adapters an dem Ausgang. Nach Füllern des trichterförmigen
Wandungsteils mit dem Elektrolyt ist der Galvanisierungsbehälter wieder einsatzfähig.
[0012] Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
[0013] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher
erläutert.
[0014] Es zeigen:
- Figur 1
- einen schematischen Längsschnitt durch eine Abscheidungseinrichtung mit einem glockenförmigen
Galvanisierbehälter,
- Figur 2
- eine Draufsicht auf ein Substrat und
- Figur 3
- eine schematische Darstellung einer Reihe von in Transportrichtung hintereinander
angeordneten Arbeitsstationen zur Herstellung einer farblich abgesetzten Beschichtung
eines Bauteils.
[0015] Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung einer farblich abgesetzten Beschichtung
von Bauteilen weist mehrere Bearbeitungseinrichtungen 1 auf, die anhand der Figur
3 näher erläutert werden. Die Bearbeitungseinrichtungen 1 sind ringförmig angeordnet
und jeweils durch eine Transporteinrichtung 2 miteinander gekoppelt, mittels derer
ein Substrat 3 in Transportrichtung 4 gefördert wird. Die Transporteinrichtung 2 ist
derart ausgebildet, dass das Substrat 3 im Wesentlichen in einer einzigen Transportebene,
vorzugsweise in einer horizontalen Transportebene, transportiert wird. Die Transportrichtung
4 stimmt vorzugsweise mit der Bearbeitungsrichtung bzw. die Transportebene mit der
Bearbeitungsebene in den einzelnen Bearbeitungseinrichtungen 1 überein.
[0016] Die Substrate 3 sind aus einem flächigen Zinkdruckgießteil hergestellt, die jeweils
mit mindestens einer Kupferschicht, einer Nickelschicht und einer sichtbaren Chromschicht
versehen sein können. Die Substrate 3 sind plattenförmig ausgebildet und weisen eine
flächige Oberseite 7 und eine parallel zu derselben verlaufende flächige Rückseite
24 auf. Die Substrate 3 werden unter Bildung einer Abdeckung in einem ersten Oberflächenbereich
6 der Oberseite 7 bereitgestellt. Die Abdeckung des ersten Oberflächenbereiches 6
kann beispielsweise mittels einer Farbe erfolgen, die durch Siebdrucken aufgebracht
worden ist. Alternativ kann die Abdeckung auch durch Aufbringen einer ätzflüssigkeitresistenten
Folie gebildet sein.
[0017] Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung können die Substrate 3 sequentiell
einer Aufnahme-Arbeitsstation 5 mittels der Transporteinrichtung 2 zugeführt werden,
wobei die Oberseite 7 der Substrate 3 jeweils einem Innenraum 25 eines Behälters 14
zugewandt angeordnet sind. Das Substrat 3 liegt mit seiner Rückseite 24 flächig auf
einem ebenen Wandungsteil 18 des Behälters 14 an. Ein Rand 22 eines trichterförmigen
Wandungsteils 17 des Behälters 14 kann direkt oder über Dichtungselemente 19 an einem
mit der Folie, der Farbe oder einem Schutzlack abgedeckten Randbereich der Oberseite
7 anliegen.
[0018] Die Substrate 3 werden den Bearbeitungseinrichtungen 1 taktweise mittels der Transporteinrichtung
2 zugeführt. Nach Integrieren des Substrats 3 in den Behälter 14 in der Aufnahme-Arbeitsstation
5 werden die Substrate 3 zusammen mit dem Behälter 14 sequentiell einer Ätz-Arbeitsstation
9 zuführt, in der die in dem freigelassenen zweiten Oberflächenbereich 8 angeordnete
Oberflächenschicht (Chromschicht) des Substrates 3 mittels einer Bearbeitungsflüssigkeit
(Ätzflüssigkeit), beispielsweise Salzsäure, entfernt wird.
[0019] Nach Beendigung des Ätzvorgange werden die Substrate 3 einer Spül-Arbeitsstation
10 zugeführt, in der zumindest die Oberseite 7 des Substrats 3 mit einer Waschlösung
gespült wird. In einem weiteren Bearbeitungsschritt werden die Substrate 3 dann mittels
der Transporteinrichtung 2 einer Galvanisier-Arbeitsstation 11 zugeleitet, in der
ein Metallmaterial, beispielsweise ein Metallwerkstoff oder eine Metalllegierung,
auf die Oberfläche 7 des zweiten Oberflächenbereiches 8 abgeschieden wird. Dieses
von einer Anode 16 des Behälters 14 abgeschiedene Metallmaterial ist im Vergleich
zu der Oberfläche des benachbarten ersten Oberflächenbereiches 6 (Chromschicht) andersfarbig
ausgestaltet. Beispielsweise kann diese Metallschicht aus einem Gold-, Platin- oder
Palladiummaterial bestehen.
[0020] In einem weiteren Bearbeitungsschritt werden die Substrate 3 dann mittels der Transporteinrichtung
2 einer Spül-Arbeitsstation 12 zugeleitet, in der zumindest die Oberseite 7 des Substrats
3 mit einer Waschlösung gespült wird.
[0021] Das Substrat 3 kann dann unter Entfernen des ebenen Wandungsteils 18 bzw. der Kathode
23 entnommen werden, so dass in einem weiteren Bearbeitungsschritt die Abdeckfolie
bzw. der Schutzlack entfernt werden kann. Es liegt nun ein fertiges Bauteil 3 vor,
das eine farblich abgesetzte Beschichtung aus zwei unterschiedlichen Farbschichten
aufweist. Beispielsweise weist das Bauteil 3 in dem ersten Oberflächenbereich 6 eine
Chromschicht und in dem zweiten Oberflächenbereich 8 eine Gold-, Platin- oder Palladiumschicht
auf. Das Bauteil kann beispielsweise zu Dekorations- oder Beschriftungszwecken als
Funktionskörper beispielsweise als Armatur oder im Automobilbereich, beispielsweise
als Griffteil, eingesetzt werden.
[0022] Nach einer ersten Ausführungsform sind die Bearbeitungseinrichtungen 1 ortsfest angeordnet,
wobei lediglich ein Träger für das Substrat 3 mittels der Transporteinrichtung 2 bewegt
wird. Das Substrat 3 ist lösbar mit diesem Träger verbunden.
[0023] Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die Bearbeitungseinrichtungen
1 zusammen mit der Transporteinrichtung 2 in Transportrichtung 4 mitbewegt werden.
Die unterschiedlichen Bearbeitungen erfolgen in diesem Fall stets in derselben Bearbeitungseinrichtung
1.
[0024] Zur galvanischen Bearbeitung des Substrats 3 ist die Galvanisier-Arbeitsstation 11
als eine Abscheidungseinrichtung ausgebildet, die einen glockenförmigen Galvanisierbehälter
14 aufweist, in dem ein Elektrolyt 15 und eine Anode 16 angeordnet sind. Wie auf Figur
1 ersichtlich ist, besteht der glockenförmige Galvanisierbehälter 14 aus einem trichterförmigen
Wandungsteil 17 und einem ebenen Wandungsteil 18, die über Dichtungselemente 19 lösbar
mithinander verbunden sind. Hierbei liegt das Dichtungselement 19 auf dem mit einem
Schutzlack versehenen ersten Oberflächenbereich 6 des Substrats 3 auf. Der trichterförmige
Wandungsteil 17 ist auf einer dem ebenen Wandungsteil 18 abgewandten Seite verjüngend
ausgebildet und weist einen verschließbaren Ausgang 20 auf, durch den das Elektrolyt
beispielsweise in der Position der Entfern-Arbeitsstation 12 ausgelassen werden kann.
Hierzu ist der Ausgang 20 mit einem Verschlussstopfen ausgestattet, der in der Schließposition
desselben ein Abfließen des Elektrolyts 15 aufgrund seines Eigengewichtes verhindert.
[0025] Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Verschließstopfen als
ein Adapter 21 ausgebildet, in dem die Anode 16 integriert angeordnet ist. Auf diese
Weise können in Abhängigkeit von dem Metallwerkstoff, der abgeschieden werden soll,
für den gleichen Galvanisierbehälter 14 unterschiedliche Verschlussstopfen mit unterschiedlichen
Anoden 16 eingesetzt werden.
[0026] Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform kann die Anode 16 auch
einstückig mit einer Innenseite des trichterförmigen Wandungsteils 17 verbunden sein
[0027] Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Galvanisierbehälter 14 in vertikaler
Richtung nach unten verjüngend ausgebildet, so dass nach Entfernen des Verschlussstopfens
21 das Elektrolyt 15 abgelassen werden kann.
[0028] In der Betriebsposition des Galvanisierbehälters 14 ist ein oberer Rand 22 des trichterförmigen
Wandungsteils 17 über das Dichtungselement 19 fest mit der Transporteinrichtung 2
und/oder dem ebenen Wandungsteil 18 und/oder einer Kathode 23 verbunden, auf der das
Substrat 3 unter flächiger Anlage einer Rückseite 24 derselben anliegt. Die Oberseite
7 des Substrats 3 ist dem Innenraum 25 des Behälters 14 zugewandt angeordnet und wird
von dem Elektrolyt 15 erfasst, so dass es bereichsweise - wie oben beschrieben - mit
einem Metallmaterial beschichtet werden kann. Die Rückseite 24 des Substrats 3 liegt
auf der Kathode 23 und/oder der Transporteinrichtung 2 an, so dass dieselbe nicht
von dem Elektrolyt 15 erfasst werden kann.
[0029] In einer Nichtbetriebsposition des Galvanisierbehälters 14 ist der trichterförmige
Wandungsteil 17 relativ zu dem Substrat 3 bzw. der Kathode 23 entfernt angeordnet,
so dass das Substrat 3 mittels der Transporteinrichtung 2 in Transportrichtung 4 weitertransportiert
werden kann. Durch diese relativ kurze Linearbewegung lässt sich mich relativ kurzem
Durchsatz ein sequentielles Beaufschlagen des Substrats 3 durch den Galvanisierungsprozess
erzielen.
[0030] Nach einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann der Verschlussstopfen
21 auch Zusatzflächen zur Abdichtung desselben aufweisen.
[0031] Das trichterförmige Wandungsteil 17 besteht vorzugsweise aus einem gegen Ätzflüssigkeit
beständigen Material, beispielsweise Kunststoff oder (gummiertem) Stahl.
[0032] Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann auch auf mindestens eine
der Spül-Arbeitsstationen 10, 12 verzichtet werden.
1. Verfahren zur Herstellung von mit einer farblich abgesetzten Beschichtung versehenen
Bauteilen, insbesondere von Zinkdruckgießbauteilen, wobei auf eine Oberfläche eines
an eine Kathode angeordneten Substrats von einer über ein Elektrolyt in Verbindung
stehende Anode ein Metallwerkstoff abgeschieden wird,
dadurch gekennzeichnet, dass die in einem ersten Oberflächenbereich (6) abgedeckten Substrate (3) unter Bildung
eines Wandungsteils eines mit einer Bearbeitungsflüssigkeit gefüllten Behälters (14)
mit einer dem Innenraum (25) des Behälters (14) zugewandten Oberfläche (7) taktweise
in einer vorgegebenen Transportebene und/oder einer vorgegebenen Transportrichtung
(4) mehreren Arbeitsstationen (1) zugeführt werden, in denen nacheinander:
- in einem zweiten Oberflächenbereich (8) des Substrats (3) eine Oberflächenschicht
mittels einer Ätzflüssigkeit entfernt wird,
- auf dem zweiten Oberflächenbereich (8) durch Galvanisieren mindestens eine Metallschicht
abgeschieden wird und
- gegebenenfalls nach mindestens einem der genannten Bearbeitungsschritte zumindest
die Oberflächenbereiche (6, 8) aufweisende Oberseite (7) des Substrats (3) mittels
einer in dem Behälter (14) eingeführten Waschlösung gespült wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate (3) unter Anlage an einer die Kathode (23) bildenden Wandung (18) eines
Galvanisierbehälters (14) galvanisiert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate (3) synchron eine Anzahl von ringförmig angeordneten Arbeitsstationen
(1) zugeführt werden, wobei in einem ersten Ringabschnitt eine Aufnahme-Arbeitsstation
(5) und in einem zweiten Ringabschnitt eine Entnahme-Arbeitsstation (12) angeordnet
sind.
4. Vorrichtung zur Herstellung von eine farblich abgesetzte Beschichtung aufweisenden
Bauteilen, insbesondere von Zinkdruckgießbauteilen, wobei in einer galvanischen Abscheidungseinrichtung
ein Metallwerkstoff auf einer Oberfläche des mit einer Anode über ein Elektrolyt in
Verbindung stehenden Substrats abscheidbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidungseinrichtung einen glockenförmigen Galvanisierbehälter (14) umfasst,
der ein trichterförmiges Wandungsteil (17) mit einem verschließbaren Ausgang (20)
und ein dem Ausgang (20) gegenüberliegendes Wandungsteil (18) aufweist, an dem das
Substrat (3) unter flächiger Anlage einer Rückseite (24) desselben anliegt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich von dem trichterförmigen Wandungsteil (17) oder von dem Ausgang (20) des trichterförmigen
Wandungsteils (17) des Galvanisierbehälters (14) eine Anode (16) in dem Raum desselben
erstreckt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das trichterförmige Wandungsteil (17) mit einem ebenen Wandungsteil (18) verbunden
ist, wobei ein Rand (22) des trichterförmigen Wandungsteils (17) in der Betriebsposition
dichtend mit dem ebenen Wandungsteil (18) verbunden ist und wobei das trichterförmige
Wandungsteil (17) in einer Nichtbetriebsposition von dem trichterförmigen Wandungsteil
(17) entfernt angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang (20) des trichterförmigen Wandungsteils (17) in vertikaler Richtung unten
angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode (16) in einem Adapter (21) integriert angeordnet ist, das an dem Ausgang
(20) des trichterförmigen Wandungsteils (17) lösbar befestigt ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das trichterförmige Wandungsteil (17) aus einem gegen Ätzflüssigkeit beständigen
Material besteht.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das trichterförmige Wandungsteil (17) einstückig ausgebildet ist.