Im Fahrzeug-Außenbereich werden verstärkt Kunststoffe eingesetzt. Zur Erfüllung der dekorativen und funktionalen Anforderungen muß eine witterungsbeständige und dadurch langlebige Beschichtung erfolgen. Voruntersuchungen zeigten, daß nur ein plasmaunterstütztes Verfahren die Anforderungen erfüllen kann. Es wurde ein Verfahren eingesetzt, bei dem in einem Vakuumbehälter ein Hochvakuum erzeugt wird. Es wird ein Lichtbogen gezündet, bei dem der Ladungsausgleich nur über den Metalldampf erfolgt. Der Lichtbogen ist ein reines Metalldampfplasma. Dies ist ein wesentlicher Unterschied zu dem plasmaunterstützten Aufdampfen bzw. Sputtern, bei denen als Arbeitsmedium z.B. Edelgase eingesetzt werden. Nachdem der Lichtbogen stabil brennt, wird eine BIAS-Spannung zwischen Quelle und Substrat angelegt. Zugleich werden die Metallionen in Richtung Substrat beschleunigt, wodurch die Haftung der Metallschicht auf dem Kunststoff erhöht wird. Nachdem die Substratoberfläche mit Metallatomen belegt ist, wird die BIAS-Spannung ausgeschaltet. Die Metallschicht wird dann durch das 'Aufdampfen' aus dem Lichtbogen verstärkt. Hat die Metallschicht die erforderliche Stärke erreicht, wird die Quelle gelöscht. Nach dem Abkühlen der Quelle wird das System belüftet. Der gesamte Prozeß läuft vollautomatisch ab. Für das Aufbringen von Kupfer oder Chrom können kommerziell erhältliche Wolframtiegel oder besser Molybdäntiegel verwendet werden. Die Kupferschmelze verhält sich inert gegenüber beiden Metallen. Da Chrom sublimiert, können ebenfalls die genannten Tiegelmaterialien eingesetzt werden. Mit der genannten Quelle lassen sich hochreine Metallschichten abscheiden. Eine Kupferschicht kann ab einer Dicke von 100 nm auf Kunststoffen bereits galvanisch verstärkt werden. Die Chromschichten sind hochglänzend und brillant, da keine Fremdatome in die Schicht eingebaut werden. In einer Prototyp-Anlage wurde ein Kühlergitter-Rahmen aus verschiedenen Kunststoffen verkupfert und anschließend galvanisch verchromt und verschiedenen Prüfungen unterzogen. Die Schicht haftet gut, ist aber nicht beständig gegen Abrasion. Die dünne Chromschicht benötigt eine Schutzschicht um gebrauchsfähig zu werden. Die Kupferschicht ist beständig gegen die chemische Vorbehandlung und kann KTL-beschichtet und anschließend decklackiert werden. Für den Einsatz in der Großserie müssen die Kunststoffe noch temperaturbeständiger werden. Aufgrund der guten Leitfähigkeit des Kupfers, selbst in dünnen Schichten, kann das Verfahren auch zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlung eingesetzt werden.
Beschichtung von dreidimensionalen Kunststoffbauteilen mit einer Metalldampfplasmaquelle - Beispiel Kupfer und Chrom
1999
12 Seiten, 9 Bilder, 4 Tabellen, 1 Quelle
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
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