Bauteil mit Sol-Gel-Schicht und Verfahren zur Herstellung des Bauteils

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Bauteil an mobilen Bedienelementen, insbesondere von Fernbedienungen für Kraftfahrzeuge mit einer Sol-Gel-Schicht. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des Bauteils mit der Sol-Gel-Schicht.

Die Verwendung von keramischen Materialien bei Fernbedienungen für

Kraftfahrzeuge ist aufgrund der hohen technischen Anforderungen seitens der Erstausrüster, beispielsweise bezüglich mechanischer Belastungen bei Falltests, oftmals nicht möglich. Das sehr harte, aber auch sehr spröde Material besitzt zwar eine gute Widerstandsfähigkeit gegen Abrieb, jedoch kann es bei Beanspruchung auf Schlag schnell nachgeben und brechen.

Eine Alternative zur Erzeugung einer möglichst realitätsnahen keramischen Optik an solchen Bauteilen wäre die Kombination mit einer geeigneten Beschichtung zu einem Gesamtprodukt mit ähnlichen Eigenschaften, wobei die subjektiv erfassbaren optischen und haptischen Merkmale, wie Gewicht, Wärmeleitwert, Glanz und Farbe, von Echtkeramik übermittelt werden. Beschichtungen und Materialkombinationen, die den mechanischen sowie chemischen Anforderungen an das Bauteil und die

Oberfläche gerecht werden, wie z.B. Bedampfung, S puttern, physikalischer

Gasphasenabscheidung (PVD) und chemische Gasphasenabscheidung (CVD), erfüllen zwar diese Anforderungen weitestgehend und erzeugen eine Optik von optisch guter Qualität, sind jedoch noch relativ kostenintensiv und in ihrer

Farbauswahl auf ein eingegrenztes Farbspektrum beschränkt.

Eine entsprechende Imitation von farbiger sowie heller, insbesondere weißer, Keramik ist mit den bisher eingesetzten Beschichtungen für Funkschlüsselteile nicht möglich. Mehrfarbige und marmoriert-anmutende Oberflächen, wie etwa„Stein-Look", sind mit den bisher eingesetzten Beschichtungen für Funkschlüsselteile ebenfalls nicht möglich. Keramische Materialien besitzen keine ausreichende Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Belastungen, wie Zähigkeit oder Duktilität, um Automotive konforme Anforderungen für mobile Bedienelemente zu erfüllen. Zudem sind keramische

Materialien und die zugehörigen Fertigungsprozesse aufwendig und hochpreisig.

In dem bspw. ein metallischer Grundkörper mittels PVD beschichtet wird, lassen sich die sensorisch erfassbaren Materialeigenschaften von dunkler, bzw. schwarzer Keramik weitestgehend imitieren, bei gleichzeitiger guter sowie chemischer

Oberflächenbeständigkeit. Eine Beschichtung in einem farbigen, insbesondere hellen, bzw. weißen Farbspektrum ist mit diesem Verfahren nicht möglich.

Ein geeignetes Verfahren, welches ebenso die mechanischen und chemischen Eigenschaften erhält und gleichzeitig Farben und Weiß ermöglicht und die die sensorisch erfassbaren Materialeigenschaften einer Keramik imitiert, ist nicht bekannt.

Weitere Materialien und Beschichtungsverfahren, die in der Lage sind, wenigstens annähernd keramische Teile oder Oberflächen, insbesondere in weiß und farbig, zu imitieren, besitzen keine oder nur geringe Widerstandsfähigkeit gegen mechanische und chemische Belastungen bzw. Beständigkeit gegen gängige aggressive Medien (Treibstoffe, Reinigungsmittel, Cremes und Körperflüssigkeiten).

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Bauteil bereitzustellen, mit dem die Nachteile aus dem Stand der Technik überwunden werden. Ferner sollen eine Senkung der Material- und Produktionskosten bei gleichzeitig hohen Farbauswahl der keramischen Optiken stattfinden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil eine Sol-Gel-Schicht aufweist,

- die auf dem Grundkörper aufgebracht ist oder

- die auf einer Zwischenschicht aufgebracht ist, wobei die Zwischenschicht zwischen der Sol-Gel-Schicht und dem Grundkörper angeordnet ist. Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, ein Bauteil bereitzustellen, bei dem eine keramische Optik (= Anmutung) bei gleichzeitig hoher Farbauswahl erzeugt wird, und bei dem sich auch eine Verbesserung der mechanischen und chemischen

Bauteileigenschaften einstellt.

Bevorzugt sind die mobilen Bedienelemente Fernbedienungen, insbesondere

Funkschlüssel. Bevorzugt sind die Bauteile Schlüsselgehäuse, Druckknöpfe, Tasten oder weitere Komponenten der mobilen Bedienelemente.

Vorzugsweise besteht der nichtkeramische Grundkörper (= Substrat) aus Metall oder Kunststoff. Bevorzugt wird die Sol-Gel-Schicht auf den Grundkörper appliziert. Dabei sollen die Faktoren der sensorisch erfassbaren Materialanmutung von Keramik, wie Gewicht, Wärmeleitwert, Glanz und Farbe, ganz oder zumindest teilweise imitierbar sein.

Dabei soll eine Übertragung der Optik von keramischen Materialien, insbesondere von Echtkeramiken, auf nicht keramische Materialien, vorzugsweise in bunten und hellen Farben, insbesondere in„Weiß", zur Imitation heller bzw. weißer Keramik, erfolgen.

Bevorzugt erfolgt eine Beschichtung auf Basis eines Sol-Gel-Beschichtungsverfahrens bei einer gleichzeitig vorhandenen mechanischen und chemischen Beständigkeit.

Bevorzugt bezeichnet eine Sol-Gel-Schicht alle über ein Sol-Gel- Verfahren

hergestellten anorganischen oder hybridpolymeren Filmsysteme.

Eine Sol-Gel-Beschichtung erzeugt aufgrund ihrer Nano-Struktur eine leicht zu reinigende Oberfläche.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Deckschicht auf der Sol-Gel-Schicht angeordnet.

Bevorzugt dient die Deckschicht als eine Oberflächenschicht, die das Bauteil nach oben hin abschließt. Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Zwischenschicht und/oder die

Deckschicht als Funktionsschichten ausgebildet.

Bevorzugt weisen die Funktionsschichten zusätzliche Eigenschaften auf, wie z.B. einen Korrosionsschutz.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Zwischenschicht und/oder die

Deckschicht mittels einer Galvanotechnik aufbringbar.

Vorzugsweise ist das bei der Galvanotechnik aufgebrachte Metall aus Kupfer, Nickel und Chrom. Diese Aufzählung ist nicht abschließend. Bevorzugt dient die

Kupferschicht dazu, eine elektrisch leitfähige duktile Schicht zu schaffen.

Die galvanische Beschichtung des Kupfers mittels Nickel ist in erster Linie eine Diffusionssperre, die eine Korrosion der darunter liegenden Kupferschicht und des Trägermaterials vermeidet. Die abschließende Beschichtung der Nickelschicht mittels Chrom führt zu einer sehr harten und verschleißfesten Oberfläche.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Zwischenschicht und/oder die Deckschicht als Sol-Gel-Schicht ausgebildet.

Auf diese Weise weist das Bauteil eine Mehrzahl an übereinander angeordneten Gel- Sol-Schichten auf, was eine keramische Optik des Bauteils zusätzlich verbessert.

Bevorzugt ist die Sol-Gel-Schicht nach einem definierten Farbsystem farbig

ausgestaltet und/oder weist schwarze, weiße oder graue Anteile auf.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Sol-Gel-Schicht einen definierten Glanzgrad auf.

Bevorzugt ist eine Sol-Gel-Schicht frei definierbar eingefärbt. Bevorzugt weist die Gel- Sol-Schicht einen definierten frei wählbaren Glanzgrad von matt bis hochglänzend auf. Bevorzugt ist der Glanzgrad über die verwendeten Komponenten der Sol-Gel-Schicht definiert. Besonders bevorzugt ist ein Hochglanz (>70 GU, Messwinkel 20°), ein mittlerer Glanz (10 - 70 GU, Messwinkel 60°) oder ein geringer Glanz (<10 GU, Messwinkel 85°) einstellen.

Die Glanz und Farbwerte der Sol-Gel-Beschichtung können mittels Color-Matching entsprechend der vorbildhaften Keramikmaterialien oder anderen Vorgaben, z.B.

Kundenvorgabe, referenziert werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Sol-Gel-Schicht nach einem definierten Farbsystem farbig ausgestaltet weist und/oder schwarze, weiße oder graue Anteile auf.

Bevorzugt ist unter farbig ein einfarbiges oder ein mehrfarbiges Farbsystem zu verstehen.

Vorstehende Aufgabe wird ferner gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 8, nämlich mit einem Verfahren zum Beschichten von Bauteilen mit einem nichtkeramischen Grundkörper an mobilen Bedienelementen für Kraftfahrzeuge aufweisend einen der folgenden Schritte:

- Aufbringen einer Sol-Gel-Schicht auf den Grundkörper oder

- Aufbringen der Sol-Gel-Schicht auf eine Zwischenschicht, wobei die Zwischenschicht zuvor auf dem Grundkörper aufgebracht worden ist,

um eine keramische Optik zu erzeugen.

Auf diese Weise wird ein Verfahren bereitgestellt, bei dem eine keramische Optik bei gleichzeitig hoher Farbauswahl des Bauteils erzeugt wird, und bei dem sich auch eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des Bauteils einstellen.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das Verfahren nachfolgenden Schritt auf:

- Aufbringen einer Deckschicht auf die Sol-Gel-Schicht. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Bauteil.

In Fig. 1 ist ein schematischer Querschnitt durch das erfindungsgemäße Bauteil dargestellt.

Das Bauteil 1 ist bspw. als Gehäuse, Druckknöpfe oder Tasten eines

Fahrzeugschlüssels bestimmt. Das Bauteil 1 weist einen nichtkeramischen

Grundkörper 2 auf. Der nichtkeramische Grundkörper 2 besteht aus Metall oder aus Kunststoff. Eine Sol-Gel-Schicht 4 ist mittels eines Sol-Gel-Beschichtungsverfahrens auf den Grundkörper 2 aufgebracht.

Die Sol-Gel-Schicht 4 weist dabei einen entsprechenden Glanzgrad auf. Die Sol-Gel- Schicht 4 ist nach einem definierten Farbsystem farbig ausgestaltet und weist bevorzugt einen hohen„Weiß"-Anteil auf, um eine keramische Optik abzubilden.

Eine Zwischenschicht 3 ist zwischen dem nichtkeramischen Grundkörper 2 und der Sol-Gel-Schicht 4 vorgesehen. Ferner ist eine Deckschicht 5 auf der Sol-Gel-Schicht 4 aufgebracht. Die Deckschicht 5 schließt das Bauteil 1 nach oben bzw. außen hin ab.

Vorzugsweise sind die Zwischenschicht 3 und die Deckschicht 5 als

Funktionsschichten ausgebildet. Auf diese Weise lässt sich ein zusätzlicher

Korrosionsschutz erzielen. Bevorzugt sind die Zwischenschicht 3 und die Deckschicht 5 mittels einer Galvanotechnik aufbringbar. Besonders bevorzugt werden dabei die Metalle Kupfer, Nickel oder Chrom verwendet, die insbesondere dem

Korrosionsschutz des Trägermaterials und der Härtung dieser Schichten dienen. Durch das Vorsehen der Sol-Gel-Schicht wird eine keramische Optik bei gleichzeitig hoher Farbauswahl erzeugt, bei der sich auch eine Verbesserung der mechanischen und chemischen Bauteileigenschaften einstellen lässt.

Zur Herstellung des Bauteils 1 sind nachfolgende Schritte vorgesehen:

- Aufbringen der Zwischenschicht 3 auf den Grundkörper 2,

- Aufbringen der Sol-Gel-Schicht 4 auf die Zwischenschicht 3 und

- Aufbringen der Deckschicht 5 auf die Sol-Gel-Schicht 4.

Auf diese Weise wird ein Verfahren bereitgestellt, bei dem ein Bauteil mit einer keramischen Optik auf einfache Weise herstellbar ist.

Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Bezugszeichenliste

1 Bauteil

2 Grundkörper

3 Zwischenschicht

4 Sol-Gel-Schicht

5 Deckschicht