JPH10102245A - 部材の、好ましくは車両用部材、特に車輪の光沢被覆方法およびそれによって被覆された部材 - Google Patents

部材の、好ましくは車両用部材、特に車輪の光沢被覆方法およびそれによって被覆された部材

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JPH10102245A
JPH10102245A JP20491897A JP20491897A JPH10102245A JP H10102245 A JPH10102245 A JP H10102245A JP 20491897 A JP20491897 A JP 20491897A JP 20491897 A JP20491897 A JP 20491897A JP H10102245 A JPH10102245 A JP H10102245A
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Reinhold Separautzki
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クラウス・ゲディッケ
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 車輪は、従来任意の色調の複数の塗料層を適
用することによって被覆される。光沢顔料を添加するこ
とによって金属的色彩効果が達成される。対象物特に車
輪は、多数の異なった金属光沢色調が施されるべきであ
る。 【構成】 第１の工程において、公知の方法で腐食防止
性の、平滑化性の下塗り塗料層が適用され、その上に第
２の工程において、マグネトロン・スパッタリングによ
って付着される高光沢層が適用される。最後に第３の工
程において、透明な耐摩耗性の上塗り塗料層が公知の方
法で適用される。場合によっては、部材は、更に機械的
に前処理され、そして保護層または上塗り層が施され
る。この方法を用いることによって、金属的光沢を有す
る層を有する車両用の部材、特に車輪が豊富な色調にお
いて製造される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、部材の、好ましくは車
両用部材、特に車輪あるいはホイールリムその他の光沢
被覆方法に関する。この方法は、好ましくは、軽金属の
車輪に一種の金属光沢を生じさせるために、上記軽金属
の車輪を被覆するために用いられる。この方法は、内部
ならびに外部に使用される車両用部材にために同様に使
用されうる。更に、この方法は、、特別な光学的効果を
与えるため、または再利用性ならびに腐食防止性の改善
を達成するためにも、極めて多様な用途における再生品
（中古品）のためにも使用されうる。それは例えば、装
置類ならびに計器類のケースである。
【０００２】本発明の対象は、また上記の方法によって
製造された車両用部材、好ましくは車輪である。
【０００３】
【従来の技術】そのような物品、特に車輪に、腐食に対
して保護するために塗料からなる層系(Schichtsystem)
を施すことは公知に属する（Ｇ８１０３７５８Ｕ１参
照）。カソード析出された電泳塗装（Elektrotauchlac
k)-下塗り層(Grundierungsschicht) 上に、電子ビーム
を用いて硬化された顔料化上塗り塗料層が適用される。
この層の上に、同様に電子ビームを用いて硬化されるク
リヤーラッカーからなるもう一つの上塗り塗料層が適用
される。その際、金属光沢を有する色彩は、条件次第で
しか得られないという欠点がある。
【０００４】軽金属の車輪上に着色された層をもたらす
ことは知られている( ヨーロッパ特許出願公開第５２５
８６７号参照）。そこへ両方の層が塗料層である二層系
が適用される。第１の層は、下塗り塗料を含有する塗料
からなり、そして第２の層は、雲母顔料を含有するクリ
ヤーラッカーからなる。その場合、真正の金属光沢が得
られず、顔料化によってのみ後から形成されるという欠
点がある。
【０００５】物品に対して種々の色彩および光沢効果
を、真空成膜、特にマグネトロン・スパッタリング(Mag
netron-Zerstaeubung)によって付与することは一般に知
られている。真空室内において、被覆されるべき物品
は、付着されるべき層の材料または一つの成分からなる
１個またはそれ以上のターゲットに向けて配置される。
ターゲットと物品との間には、プラズマが形成され、そ
してターゲットの微粒子が付着されるように、ガス放電
が行われる。ターゲット材料としては、金属、金属合金
または金属化合物が使用される。しかしながら、金属化
合物は、反応性マグネトロン・スパッタリングによって
も付着され、それによって金属が付着され、そして例え
ばO2、N2のような反応性ガスが更に真空室内に導入され
る。材料を適切に選択することによって、場合によって
はプロセスガスと組み合わされて、種々の色彩を有する
層が製造されうる。
【０００６】上記のような方法で付着された層を腐食お
よび機械的な摩耗による破損に対して僅かな要求度にお
いて保護するために、物理蒸着(PVD) および化学蒸着(C
VD)法に従って、金属光沢層の上への被覆加工として硬
いそして耐摩耗性に富んだ層が付着される。そのような
方法で保護された金属光沢層の欠点は、例えば車両用の
車輪が曝されるような、比較的高い機械的なそして腐食
に対する要求に対しては上記の保護方法は不十分である
という点に存する。その上、上記の保護層の製造は、あ
まりにも高価である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、それらの表面またはその領域上に各種の異
なった金属光沢の色調を有する部材、好ましくは車両用
の部材、特に車輪を光沢被覆する方法を提供することに
ある。好ましくは、上記の車輪は、金属、特に軽金属合
金からなるものであり、そしてその際、好ましくはその
可視面が被覆されるべきである。更に、この光沢被覆
は、腐食に対して安定であり、そしてそれは例えば車輪
の場合には摩耗および石の衝突に対するものであるよう
な、高い機械的負荷に対して耐えらなければならない。
この方法およびそれに従って被覆された部材は廉価で製
造されることができ、ないしは被覆され得るべきであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記の
課題は、請求項１、２または３および１１に記載された
特徴を充足することによって解決される。更に、より有
利な実施の態様は、請求項４ないし１０および１２ない
し２１に記載されている。本発明によれば、部材、特に
車輪、好ましくは、その可視領域の光沢被覆は、複数の
層を組み合わせることによって得られる。一つの実施態
様においては第１の工程において、流展性に関して最適
化された粉末焼付け塗料またはスパッター塗料からなる
腐食防止性の光沢下塗り塗料層が公知の方法で、続いて
第２の工程において、被覆されるべき部材の上に真空室
においてマグネトロン・スパッタリングによって１０ｎ
ｍないし５μｍ、好ましくは１００ｎｍないし５００ｎ
ｍの厚さを有する高光沢層が付着される。それぞれの製
造されるべき色調に応じて、金属、金属合金または金属
化合物によって高光沢層が得られる。高光沢層の達成さ
れるべき色調および使用した被覆材料、すなわちターゲ
ット材料に応じて、適切なマグネトロン・スパッタリン
グの変法が用いられる。重要な変法は、被覆材料からな
るターゲットの、反応性ガスまたは反応性ガス混合物、
例えばO2、N2、低分子量の炭化水素類の導入による反応
性スパッタリングまたは非反応性スパッタリング、直流
スパッタリングまたはパルス- マグネトロン・スパッタ
リングであり、その際、電気的エネルギーは、パルス型
で供給される。更に、１個またはそれ以上のターゲット
が使用され、その際、複数のターゲットの場合には、こ
れらは好ましくは交互にアノードおよびカソードとして
スイッチが切り換えられる。
【０００９】その際、多成分系化合物、例えばチタン-
アルミニウム- 窒化物からなる高光沢層を製造するため
には、それ自体公知の反応性、パルス- マグネトロン-
スパッターが特に有利であり、そのために、反応性の窒
素雰囲気中で金属のチタンおよびアルミニウムの単一の
ターゲットが使用される。パルス- マグネトロン- スパ
ッターは、一方では安定な、より確実なそして再生可能
な工程の実施を可能にし、それは他の被覆方法では、し
ばしば現れる電気放電( いわゆるアーク) のゆえに可能
ではない。他方において、純粋に電気的な手段、すなわ
ち、２種の異なった金属のターゲットに対してパルスの
休止時間を調整し、層の組成および従って光沢層の色彩
が広い範囲において調整され、そして一定に保たれる。
最後の工程においては、高光沢層の上に、透明な耐摩耗
性の上塗り塗料層が公知の方法で適用される。この上塗
り塗料層は、アクリレートまたはポリウレタンまたはエ
ポキシ樹脂または有機、無機の化合物からなる基材の上
に、好ましくはオルモセル（Ormocer)からなり、０．５
μｍないし１００μｍの厚さを有する。
【００１０】塗料の塗装の、２つの工程の間の真空中で
の一つの層の付着との２つの公知の工程の組合せによっ
てのみ、視覚的印象および腐食防止に関して高い必要条
件を充足する層系が形成されることが本発明者らによっ
て見出された。光沢被覆の一つの有利な実施態様は、部
材の表面、特にその被覆されるべき領域を腐食防止性
の、平滑化性の下塗り塗料層を適用する前に機械的に平
滑化し、そしてその後でクロム酸塩層を適用することに
よって行われる。
【００１１】更に、本発明による方法の更にもう一つの
実施態様においては、クロム酸塩層の後で、そして腐食
防止性下塗り塗料層の前に、ひとつの粉末塗料層をクロ
ム酸塩層の上に施すことが有利である。本発明による方
法の一つの有利な実施態様はまた、塗料からなる表面層
（層系の最後の層としての）高光沢層の上にCVD 法によ
って適用することに存する。
【００１２】かくして、マグネトロン・スパッタリング
によって、通常の塗装法によっては色彩および光沢に関
して製造され得ないような、光学的装飾性を有する層が
製造される。より多割合で選択されて製造されうる色調
は、金属的光沢であり、すなわち、対応する顔料化によ
ってはよる金属化は得られない。色彩の範囲は、暗色お
よび明色の銀色から金色、赤褐色を経て紫色にまで及ん
でいる。チタン- アルミニウム- 窒素系が特に有利であ
ることが実証された。この系を用いるだけで多数の色調
が得られる。しかしながら、その他の系、例えばジルコ
ニウム- アルミニウム- 窒素系およびチタン- ジルコニ
ウム- 窒素系もまた、それ以上の色調を得るために使用
されうる。その他の色調は、銅または黄銅によって達成
されうる。
【００１３】その上、マグネトロン・スパッタリングを
用いる高光沢層の付着は、簡単でありしかも低廉であ
る。電子線蒸着、アーク蒸着、ボートからの蒸着または
イオンメッキ法のような他の真空付着法を用いても達成
され得ないような三次元の複雑な形状を有する部材のす
べての面にわたる被覆が達成される。更に、もう一つの
利点は、本発明による方法を用いることによって、比較
的傷つき易い高光沢層もまた大きな負荷および環境の影
響、例えばアルカリ液および酸による浸食に対して保護
されるということに存する。比較的厚い下塗り塗料層お
よび上塗り塗料層の弾力性は、実質的に、石の衝突およ
び摩耗のような高い機械的作用の際に実質的に寄与す
る。更に、下塗り塗料層によって、被覆されるべき部材
の腐食に対する保護が達成され、そして鍛造されまたは
鋳造された軽金属の車輪が有するような表面の粗さは相
殺される。それによって、高光沢層によるその後の被覆
のための平滑な表面が形成され、そしてこの層の付着力
が改善される。
【００１４】透明な上塗り塗料層への添加物質の添加に
よって、更に光沢被覆の光沢が得られ、従って審美的な
そしてモード的な要請に対応する光沢の複数の等級化が
達成される。本発明のその他の有利な実施態様は、下塗
り塗料層の適用の前に、被覆されるべき表面の機械的平
滑化が実施されるということにある。更に、高光沢層の
付着力は、この層の適用の前に熱によるおよび／または
不活性または反応性ガスプラズマ中におけるエッチング
による前処理または付着力付与層の適用が実施される場
合に改善される。
【００１５】軽金属の車輪の場合には、全部の面の代わ
りに可視面のみを被覆することが有利である。従って、
被覆費用が軽減される。光沢被覆のための方法は、鋼、
例えばマグネシウム、チタン、アルミニウムのような軽
金属ならびにそれらの合金そしてまた合成樹脂からなる
部材の被覆に使用されうる。これらの材料から製造され
た車両用部材は、例えば、ミラーケース、通気装置、戸
の掛金、装備部材その他類似物である。すべての車両用
の内装および外装部材は、光沢被覆を施すことができ
る。これらの部材は、鋳造部材、射出成形部材または組
み立てられた合成樹脂部材または鋼板部材でありうる。
合成樹脂からなる部材の被覆の場合には、その被覆、特
に高光沢層の噴霧の際に、そして最終的にプロセスパラ
メーターの調整によるグロー精製（Glimmreinigung)が
考慮される。
【００１６】
【実施例】数種の変法についての実施例に基づいて本発
明を更に詳細に説明する。軽金属合金であるAl、Mg、Ti
からなる車輪は、主としてホイールリムの領域における
紫色の光沢被覆が得られる。そのために、車輪は、( 機
械的に平滑化された後に) 、第１の工程において公知の
方法において流展性に関して最適化された粉末焼付け塗
料を用いて被覆される。
【００１７】次いで、第２の工程において、車輪が、車
輪の外側が２つの真空室内に配置された、マグネトロン
・スパッタリング源のターゲットに対向して存在するよ
うに、真空室内において適用される。一つのターゲット
は、アルミニウムからなり、そして一つのターゲット
は、チタンからなる。真空室が空にされた後に、アルゴ
ンが真空室内に導入され、そしてこの不活性ガス雰囲気
中でグロー放電が行われる。高光沢層の適用は、公知の
方法でパルス- マグネトロン・スパッタリングによって
行われる。その際アルミニウムおよびチタンのターゲッ
トは、交互に１０kHzの周波数をもってグロー放電のア
ノードおよびカソードとして操作される。ターゲットに
加えられる全出力は１５ｋＷである。追加的に８０sccm
の窒素が反応性ガスとして真空室内に導入され、従っ
て、2 ・10-3mbarの操作圧力に調整される。均質な被覆
を得るために、車輪は、被覆加工の間中、その対称軸の
周りを回転せしめられる。３分間の被覆時間中に、車輪
上に紫色の２００ｎｍの厚さの高光沢層が付着される。
【００１８】最後に、第３の工程において、高光沢層の
上に３０μｍの厚さのポリウレタンの基材の上に上塗り
塗料層が公知の方法で適用される。部材（この実施例に
おいては車輪）がマグネシウムからなるならば、いわゆ
る平滑輪として、層系の適用の前に接続された機械的平
滑化を実施することが有利である。しかしながら、この
工程は、他の材料からなる部材の場合にも、さもなけれ
ば被覆の品質が悪影響を受けることもある表面上への汚
染を避けるにも有利である。
【００１９】上記の方法は、機械的平滑化の後に、第１
の層としてクロム酸塩層を、そしてその後で粉末塗料層
を適用することによって、有利に実施されうる。クロム
酸塩層は、好ましくは、化学的に適用され、そして特に
腐食防止性を付与しなければならないという課題を有
し、その際、下塗り塗料層が付加的な腐食防止性層とし
て適度の作用を示し得る。粉末塗料層は、車輪の場合の
石の衝突のような外的な影響に対して可塑的な抵抗力を
形成する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２３Ｃ 14/02 Ｃ２３Ｃ 14/02 Ｚ 14/35 14/35 Ｚ 28/00 28/00 Ｃ (72)発明者 フリッツ・ケウムレ ドイツ連邦共和国、71229 レオンベルク、 ハインリッヒ− ハイネ− ストラーセ、 25 (72)発明者 ラインホルト・ゼパラウツキー ドイツ連邦共和国、71696 メークリッヒ ェン、イム・ボルンライン、20 (72)発明者 クラウス・ゲディッケ ドイツ連邦共和国、01307 ドレスデン、 プフアイフエルハンスストラーセ、18 (72)発明者 フレッド・フィーツケ ドイツ連邦共和国、01127 ドレスデン、 ライスニガー・ストラーセ、63

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 層系（Schichtsystem)を適用することに
    よる部材の、好ましくは車両用部材、特に車輪の光沢被
    覆方法において、下記工程、すなわち、 - 腐食防止用平滑化性下塗り塗料層を適用すること、 - 真空中でマグネトロンを用いて金属、金属合金または
    金属化合物からなる高光沢層をスパッタリングするこ
    と、 - 塗料からなる透明な、耐摩耗性の上塗り層を適用する
    こと、を特徴とする上記部材の光沢被覆方法。
  2. 【請求項２】 層系を適用することによる部材の、好ま
    しくは車両用部材、特に車輪の光沢被覆方法において、
    下記工程、すなわち、 - 表面を機械的に平滑化すること、 - クロム酸塩層を適用すること、 - 腐食防止性の、平滑化性の下塗り塗料層を適用するこ
    と、 - 真空中でマグネトロンを用いて金属、金属合金または
    金属化合物からなる高光沢層をスパッタリングするこ
    と、 - 塗料からなる透明な、耐摩耗性の上塗り層を適用する
    こと、を特徴とする上記部材の光沢被覆方法。
  3. 【請求項３】 層系を適用することによる部材の、好ま
    しくは車両用部材、特に車輪の光沢被覆方法において、
    下記工程、すなわち、 - 表面を機械的に平滑化すること、 - クロム酸塩層を適用すること、 - 粉末塗料層を適用すること、 - 腐食防止性の，下塗り塗料層を適用すること、 - 真空中でマグネトロンを用いて金属、金属合金または
    金属化合物からなる高光沢層をスパッタリングするこ
    と、 - 塗料からなる透明な、耐摩耗性の上塗り層を適用する
    こと、を特徴とする上記部材の光沢被覆方法。
  4. 【請求項４】 請求項１、２または３に記載の方法にお
    いて、高光沢層上に、上塗り層が化学蒸着（CVD)法で適
    用されることを特徴とする上記方法。
  5. 【請求項５】 請求項１、２または３および４に記載の
    方法において、高光沢層をスプレーする前に、真空中で
    の前処理を、好ましくは、熱によりおよび／または不活
    性ガスまたは反応性ガスのプラズマ中でのエッチングに
    より実施するることを特徴とする上記方法。
  6. 【請求項６】 請求項１、２または３および４に記載の
    方法において、高光沢層をスパッタリングする前に、真
    空中での前処理を、付着力付与層を適用することによっ
    て実施することを特徴とする上記方法。
  7. 【請求項７】 請求項１ないし６のうちの少なくとも一
    つに記載の方法において、高光沢層を直流スパッタリン
    グまたは不活性ガスまたは反応性ガスの雰囲気中でのパ
    ルス- マグネトロン・スパッタリングによって付着する
    ことを特徴とする上記方法。
  8. 【請求項８】 請求項１ないし７のうちの少なくとも一
    つに記載の方法において、反応性ガスとしてガスまたは
    ガス混合物、好ましくは、O2、N2または低分子量の炭化
    水素が導入されることを特徴とする上記方法。
  9. 【請求項９】 請求項１ないし８のうちの少なくとも一
    つに記載の方法において、被覆されるべき部材を高光沢
    層のスパッタリングの間にマグネトロンのターゲットに
    関して移動せしめることを特徴とする上記方法。
  10. 【請求項１０】 請求項１ないし８のうちの少なくとも
    一つに記載の方法において、被覆されるべき部材の光沢
    が透明な上塗り層へのピグメントの添加によって調整さ
    れることを特徴とする上記方法。
  11. 【請求項１１】 請求項１、２または３に記載の、その
    上に適用された層系を有する、金属または合金からな
    る、特に軽金属からなる被覆された部材において、上記
    部材の少なくとも可視面上に上記層系が適用されてお
    り、そして上記層系が少なくとも一つの腐食防止性の平
    滑化された塗料層と、一種の金属、金属合金または金属
    化合物からなる一つの高光沢層と、透明な、耐摩耗性の
    一種の塗料からなる一つの上塗り層とからなることを特
    徴とする上記被覆された部材。
  12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の被覆された部材に
    おいて、高光沢層の下に一つの付着力付与層が適用され
    ることを特徴とする上記被覆された部材。
  13. 【請求項１３】 請求項１１および１２に記載の被覆さ
    れた部材において、下塗り基礎塗料層の下に一つのクロ
    ム酸塩層が適用されることを特徴とする上記被覆された
    部材。
  14. 【請求項１４】 請求項１１ないし１３に記載の被覆さ
    れた部材において、クロム酸塩層と下塗り塗料層との間
    に一つの粉末塗料層が適用されることを特徴とする上記
    被覆された部材。
  15. 【請求項１５】 請求項１１ないし１４に記載の被覆さ
    れた部材において、下塗り塗料層が１００μｍないし５
    ００μｍ、好ましくは３０μｍないし３００μｍの厚さ
    を有する流展性に関して最適化された粉末焼付け塗料で
    あることを特徴とする上記被覆された部材。
  16. 【請求項１６】 請求項１１ないし１５に記載の被覆さ
    れた部材において、高光沢層が１０ｎｍないし５μｍ、
    好ましくは１００ｎｍないし５００ｎｍの厚さを有する
    ことを特徴とする上記被覆された部材。
  17. 【請求項１７】 高光沢層がチタン- アルミニウム- 窒
    素からなる一種の化合物であることを特徴とする上記被
    覆された部材。
  18. 【請求項１８】 請求項１１ないし１６に記載の被覆さ
    れた部材において、高光沢層がジルコニウム- アルミニ
    ウム- 窒素からなる一つの化合物であることを特徴とす
    る上記被覆された部材。
  19. 【請求項１９】 請求項１１ないし１６に記載の被覆さ
    れた部材において、高光沢層がチタン─ジルコニウム─
    窒素からなる化合物であることを特徴とする上記被覆さ
    れた部材。
  20. 【請求項２０】 請求項１１ないし１９に記載の被覆さ
    れた部材において、上塗り層が０．５μｍないし２０μ
    ｍ、好ましくは２μｍないし５μｍの厚さを有する一種
    の有機- 無機化合物、好ましくはオルモセル（Ormocer)
    であることを特徴とする上記被覆された部材。
  21. 【請求項２１】 請求項１１ないし２０に記載の被覆さ
    れた部材において、上塗り塗料層が１μｍないし１００
    μｍ、好ましくは２０μｍないし３０μｍの厚さを有す
    るアクリレートまたはポリウレタンまたはエポキシ樹脂
    を基材とした一つの有機層であることを特徴とする上記
    被覆された部材。
JP20491897A 1996-07-31 1997-07-30 部材の、好ましくは車両用部材、特に車輪の光沢被覆方法およびそれによって被覆された部材 Expired - Lifetime JP4584366B2 (ja)

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