Schüttbeschichtungen werden beispielsweise zur Beschichtung von Schrauben eingesetzt, wobei die Schrauben als Schüttgut in eine Beschichtungslösung ein- getaucht werden und anschließend im einem Abtropf-und Rotationsprozess von überflüssiger Beschichtungslösung befreit werden. Nachteilig bei diesem Verfah- ren ist, dass größere Bauteile mit dreidimensionalen Innenräumen durch eine Schüttung aufgrund mechanischen Abriebs Beschädigungen erleiden und innen- liegende Hohlräume nicht vollständig von der Beschichtungslösung befreit werden können, so dass inhomogene Schichtdicken resultieren.

Bei größeren Bauteilen mit dreidimensionalen Innenhohiräumen wird deshalb vorzugsweise die Tauchbeschichtung verwendet, die insbesondere im Vakuum- verfahren angewendet wird. Diese eignet sich sehr gut zur Beschichtung mit voll- ständiger Oberflächenbenetzung und beispielsweise bei Bauteilen aus Aluminium- druckguss zum Verschließen der an der Oberfläche vorhandenen Poren. Zum Ent- fernen der überschüssigen Beschichtungslösung kann zum Beispiel ein dreidi- mensionaler Schleuderprozess verwendet werden. Nachteilig ist, dass sich dieses Verfahren bei Massenprodukten nicht anwenden lässt, da dies zu arbeitsaufwen- dig ist und ein gutes Ergebnis beim Schleuderprozess nur dann erzielt wird, wenn die Bauteile einzeln behandelt werden.

Bei Sprühbeschichtungen ergibt sich häufig das Problem bei komplexen dreidi- mensionalen Bauteilen mit Innenhohlräumen, dass diese nicht ausreichend zu- gänglich sind und somit inhomogene Beschichtungen zu erwarten sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Beschichtung von Oberflächen von Bauteilen vorzuschlagen, das sich insbesondere bei geometrisch komplexen Bauteilen anwenden lässt und dort zu homogenen Schichtdicken führt. Das Ver- fahren soll außerdem für die Herstellung von Massenartikeln geeignet sein.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfin- dungsgemäß durch die nachfolgenden Schritte gelöst : 'Bereitstellen einer Beschichtungslösung, enthaltend eine polymerisier- bare Komponente in einem Lösemittel ; Kontaktieren der zu beschichtenden Oberfläche mit der Beschichtungslö- sung 'Induzieren einer Polyreaktion der polymerisierbaren Komponente, ausge- hend von der zu beschichtenden Oberfläche unter Ausbildung einer Oberflächenbeschichtung ; und . Abwaschen der Oberflächenbeschichtung mit einem die polymerisierbare Komponente lösenden, die Oberflächenbeschichtung im Wesentlichen nicht anlösenden Lösemittel.

Überraschenderweise wird gefunden, dass durch das erfindungsgemäße Verfah- ren bei dem die Poiyreaktion der polymerisierbaren Komponente von der zu be- schichtenden Oberfläche ausgeht, eine Beschichtung von komplexen, dreidimen- sionalen Bauteilen im Massenverfahren, insbesondere auch im Tauchverfahren durchgeführt werden kann, wobei gleichmäßige Oberflächen, insbesondere auch gleichmäßige Dicken der Beschichtung der Oberfläche auch in sonst schwierig zu beschichtenden Oberflächenbereichen, d. h. beispielsweise auch in Gewinden oder komplexen innenliegenden Hohlräumen erreichbar sind.

Der Gehalt der polymerisierbaren Komponente wird üblicherweise in einem Be- reich von 5 bis 50 Gew.-%, weiter bevorzugt 10 bis 45 Gew.-% bezogen auf die gesamte Beschichtungslösung gehalten, wobei hier noch Viskositäten erzielt wer- den, die eine gute und schnelle Benetzung von Oberflächen von Bauteilen erlau- ben, auch wenn diese eine komplexe Geometrie, insbesondere mit komplexen innenliegenden Hohlräumen aufweisen.

Bevorzugt für das Induzieren der Polyreaktion der polymerisierbaren Kompo- nente ist die thermische Induzierung, wobei dann das Bauteil auf eine vorgege- bene Temperatur aufgeheizt wird bevor dieses mit der Beschichtungslösung in Kontakt gebracht wird.

Hierbei sind Bauteiltemperaturen bis zu 200 °C vorteilhaft, ein weiter bevorzugter Temperaturbereich reicht von 50 bis 150 °C.

Um eine möglichst gleichmäßige Schichtdicke an der Oberfläche des zu beschich- tenden Bauteils zu erreichen, wird vorgesehen, dass das Bauteil homogen auf- geheizt wird, d. h. das Bauteil wird mit der Beschichtungslösung in Kontakt ge- bracht, wenn das Bauteil insgesamt im Temperaturgleichgewicht ist.

Die thermische Induzierung lässt sich insbesondere dann günstig durchführen, wenn die Temperatur des Bauteils größer ist als die Temperatur der Beschich- tungslösung.

Eine besonders haltbare Beschichtung wird dann erhalten, wenn die polymer- sierbare Komponente chemisch an die zu beschichtende Oberfläche angekoppelt wird. Dies lässt sich im vorliegenden Fall insbesondere deshalb erreichen, weil die Polyreaktion an der Oberfläche des Bauteils initiiert wird, d. h. hier wird dann gleich zu Beginn der Polyreaktion eine chemische Ankopplung der polymerisier- baren Komponente an die zu beschichtende Oberfläche vorgenommen.

Bei bestimmten Bauteilmaterialien und entsprechender Auswahl der polymer- sierbaren Komponente (hier sollte ein Beispiel angegeben werden) kann dies ohne Vorbehandlung des Bauteils geschehen.

In vielen Fällen empfiehlt es sich jedoch, die zu beschichtende Oberfläche des Bauteils vor der Kontaktierung mit der Beschichtungslösung so zu modifizieren, dass eine Ankopplung der polymerisierbaren Komponente möglich wird. Alterna- tiv oder kumulativ zu der Verfahrensweise, bei der die Polyreaktion thermisch induziert wird, kann vorgesehen werden, dass die zu beschichtende Oberfläche des Bauteils derart modifiziert wird, dass die Oberfläche eine Polyreaktion der polymerisierbaren Komponente aufgrund ihrer chemischen Konstitution auslösen kann.

Hierbei kann es sich um eine Modifizierung der Oberfläche des Bauteils mit an sich bekannten Haftvermittlern handeln oder aber eine Modifizierung der Oberflä- che des Bauteils derart, dass für die Ankopplung der polymerisierbaren Kompo- nente Silicat-, Silan-oder Siloxanverbindungen, Metalloxide und/oder Amin-, Epoxid-oder Phosphorgruppen an der Oberfläche bereit gestellt werden. Alterna- tiv hierzu oder parallel hierzu kann dafür gesorgt werden, dass die Oberfläche für die Initiierung der Polyreaktion vorbereitet ist, wobei dann an der Oberfläche des Bauteils Amin-, Hydroxy-, Carboxy-, Oxid-, Cyano-Gruppen und/oder Radikal- starter und/oder Metalloxid-Katalysatoren bereit gestellt werden.

Besonders vorteilhaft bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass sich dieses mit einem Lösemittel der Beschichtungslösung auf Wasserbasis durchführen lässt. Es stehen hier ausreichend variable polymerisierbare Komponenten zur Verfügung, die sich mit einem wasserbasierenden Lösemittel erfindungsgemäß verarbeiten lassen.

Beispiele für die polymerisierbare Komponente, die generell für das erfindungsge- mäße Verfahren geeignet sind, sind wie folgt : Organische polymerisierbare Moleküle oder Oligomere oder Silane mit folgenden funktionellen Gruppen : Amino, Epoxy, Carboxy, Amid, Hydroxyl, Isocyano, Mercapto, Acyloxy, Methacryl, Allyl, Vinyl.

Solche polymerisierbaren Komponenten, die sich insbesondere mit wasserbasie- renden Lösemitteln gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren verarbeiten las- sen, sind wie folgt : Organische polymerisierbare Moleküle oder Oligomere oder Silane mit folgenden funktionellen Gruppen : Amino, Epoxy, Carboxy, Amid, Hydroxyl, Mercapto.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zum Beschichten von metallischen Oberflächen. Hier kann bei dem metallischen Bauteil bereits an der Oberfläche eine Oxidschicht vorhanden sein, die, wie oben beschrieben, für eine Ankopplung der polymerisierbaren Komponente an die Oberfläche zur Verfügung steht und/oder die Initiierung der Polyreaktion von der Oberfläche des Bauteils aus in Gang bringen kann.

Das Kontaktieren der Oberfläche des Bauteils mit der Beschichtungslösung wird vorzugsweise unter Verwendung der sogenannten Vakuuminfiltrationstechnik erfolgen. Bei diesem Verfahren werden die Bauteile in einer Vakuumkammer auf einen Druck von < 100 mbar, insbesondere < 10 mbar evakuiert und unter Auf- rechterhaltung des Vakuums vollständig in die Beschichtungslösung getaucht.

Dies erlaubt, auch Bauteile mit Oberflächenqualitäten qualitativ hochwertig zu beschichten, welche zur Oberfläche hin offene Poren aufweisen. Dies gilt insbe- sondere für im Druckgussverfahren hergestellte Aluminium-oder sonstige Leicht- metallbauteile.

Neben den Druckgussbauteilen eignet sich das Verfahren insbesondere auch sehr gut für im Spritzguss hergestellte Bauteile.

Die polymerisierbare Komponente wird vorzugsweise ausgewählt aus polymer- sierbaren Monomeren, Oligomeren und/oder Präpolymeren.

Die erfindungsgemäß einzusetzenden polymerisierbaren Komponenten weisen vorzugsweise zwei unterschiedliche funktionelle Gruppen auf.

Bevorzugt wird die erste Gruppe der funktionellen Gruppen, eine organische und eine zweite Gruppe der funktionellen Gruppen, eine anorganische Gruppe sein.

Die organische funktionelle Gruppe wird vorzugsweise ausgewählt aus Amin-, Epoxy-, Methacryl-, Acryl-, Vinyl-, Isocyano-oder Carboxy-Resten.

Die anorganische funktionelle Gruppe wird vorzugsweise ausgewählt aus Silanol-, Siloxan-, Phosphat-, Phosphonat-Resten, Oxiden oder Hydroxiden der Elemente der Hauptgruppen III bis IV sowie der Nebengruppen II bis IV des Periodensy- stems der Elemente.

Die polymerisierbaren Komponenten werden bevorzugt ausgewählt aus Grund- körpern, die Epoxy-, Methacryl-, Acryl-und Vinylgruppen sowie Silanol-, Silox- an-, Phosphat-, Aluminat-, Titanat-und Zirkonat-Resten entsprechen.

Bevorzugt wird die polymerisierbare Komponente über das sogenannte Sol-Gel- Verfahren hergestellt. Solche polymerisierbaren Komponenten lassen sich beson- ders einfach als sehr dünne Schichten aber gleichwohl sehr gut deckend auf die zu beschichtenden Oberflächen aufbringen.

Durch das Abwaschen nach der Initiierung der Polyreaktion ausgehend an der Oberfläche des zu beschichtenden Bauteils wird überschüssiges Material an zu polymerisierender Komponente ausgewaschen, so dass definierte Verhältnisse an der Oberfläche des nun beschichteten Bauteils herrschen.

Bevorzugt wird nach diesem Auswasch-oder Abwaschschritt die Oberflächenbe- schichtung einem weiteren Aushärteschritt unterzogen.

Geeignet hierfür sind Temperaturen im Bereich von 50 bis 300 °C, weiter bevor- zugt im Bereich von 80 bis 200 °C.

Die Erfindung betrifft des weiteren ein Bauteil mit einer Oberflächenbeschichtung hergestellt nach einem der Verfahren gemäß der vorbeschriebenen Verfahrens- varianten.

Bevorzugt sind die erfindungsgemäß aufgebrachten Oberflächenbeschichtungen antikorrosiv.

Die Schichtdicken, die mit dem Verfahren erzielbar sind, liegen im Bereich von 100 nm bis 20 L, m, weiter bevorzugt im Bereich von 1 um bis 15 pm.

Besonders geeignet ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Beschichtung von Bauteilen aus Aluminium oder einem Aluminiumlegierung, wobei hier die Oberflä- chenbeschichtung unmittelbar auf die Oberfläche des Metallbauteils und unter Verzicht einer Chromatierung der Bauteiloberfläche aufgebracht wird. Entspre- chend hergestellte Bauteile sind ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfin- dung.

Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand der Beispiele noch näher erläutert.

Beispiel 1 : Zu 55,6 g (0, 2 Mol) Glycidyloxypropyltriethoxysilan (GPTES) (Fa. Degussa-Hüls) werden 20,6 g 0,1 N HCI zugesetzt und 4 h gerührt. Zu der transparenten Lösung werden 18,3 g (0, 08 Mol) Bisphenol A (BPA) zugegeben und unter Rühren 30 min im Wasserbad auf 80 °C erhitzt. Nach Auflösen wird das Material mit 162 g Etha- nol und 0,4 g 1-Methylimidazol (MI) zugegeben und weitere 30 min gerührt.

Mit einem alkalischen Reiniger vorgereinigte Aluminiumdruckgussbauteile wer- den in der Umluft auf 100 °C vorgeheizt und unter Vakuum (20 mPa) in die Beschichtungslösung (Temperatur = 25 °C) eingetaucht. Nach einer Verweilzeit von 10 min in der Beschichtungslösung werden die Teile entnommen und mit Ethanol nachgespült. Die beschichteten Teile werden danach im Umluftofen 1 h bei 130 °C gehärtet. Die Schichtdicke der Beschichtung der Bauteile liegt im Bereich von 3-5 Fm.

Beispiel 2 : Zu 55,6 g (0,2 Mol) Glycidyloxypropyltriethoxysilan (GPTES) (Fa. Degussa-Hüls) werden 20,6 g 0,1 N HCI zugesetzt und 4 h gerührt. Zu der transparenten Lösung werden 18,3 g (0,08 Mol) Bisphenol A (BPA) zugegeben und unter Rühren 30 min im Wasserbad auf 80 °C erhitzt. Nach Auflösen werden zu dem Material 162 g Ethanol und 0,4 g 1-Methylimidazol (MI) zugegeben und weitere 30 min gerührt.

Als Korrosionsinhibitor werden 5 g Molybdänsulfidpulver (l p. m) und 10 g Musko- vitglimmer MU-M2/1 zugegeben und 1 h im Ultraschallbad dispergiert.

Mit einem alkalischen Reiniger vorgereinigte Aluminiumdruckgussbauteile wer- den in der Umluft auf 100 °C vorgeheizt und unter Vakuum (20 m Pa) in die Be- schichtungslösung (Temperatur = 25 °C) eingetaucht. Nach einer Verweilzeit von 10 min in der Beschichtungslösung werden die Teile entnommen und mit Ethanol nachgespült. Die beschichteten Teile werden danach im Umluftofen 1 h bei 130 °C gehärtet. Die Schichtdicke der Beschichtung der Bauteile liegt im Bereich von 3-5 pm.

Beispiel 3 : Zu 55,6 g (0,2 Mol) Glycidyloxypropyltriethoxysilan (GPTES) (Fa. Degussa-Hüls) werden 55,6 g Levasil 200/S (Kieselsol Fa. Bayer) gegeben und 16 h gerührt. Zu der transluzenten Lösung werden als Korrosionsinhibitoren 5 g Molybdänsulfid- pulver (1 um) und 5 g Muskovitglimmer MU-M2/1 zugegeben und 1 h im Ultra- schallbad dispergiert. Die Lösung wird mit 120 g Wasser auf einen Feststoffgehalt von 30% eingestellt.

Mit einem alkalischen Reiniger vorgereinigte Aluminiumdruckgussbauteile werden in Umluft auf 100 °C vorgeheizt und unter Vakuum (20 m Pa) in die Beschich- tungslösung (Temperatur = 25 °C) eingetaucht. Nach einer Verweilzeit von 10 min in der Beschichtungslösung werden die Teile entnommen und mit Wasser nachgespült. Die beschichteten Teile werden danach im Umluftofen 1 h bei 130 °C gehärtet. Die Schichtdicke der Beschichtung der Bauteile liegt im Bereich von 5-7 . m.

Beispiel 4 : Zu 55,6 g (0,2 Mol) Glycidyloxypropyltriethoxysilan (GPTES) (Fa. Degussa-Hüls) werden 55,6 g Levasil 200/S (Kieselsol Fa. Bayer) gegeben und 16 h gerührt. Zu der transluzenten Lösung werden als Korrosionsinhibitoren 5 g Molybdänsulfid- pulver ( , m) und 5 g Muskovitglimmer MU-M2/1 zugegeben und 1 h im Ultra- schallbad dispergiert. Die Lösung wird mit 120 g Wasser auf einen Feststoffgehalt von 30% eingestellt. Vor der Beschichtung werden zu der Lösung 5 g Aminopro- pyltriethoxysilan (Fa. Degussa-Hüls) als Starter zugesetzt.

Mit einem alkalischen Reiniger vorgereinigte Aluminiumdruckgussbauteile wer- den in Umluft auf 100 °C vorgeheizt und unter Vakuum (20 m Pa) in die Be- schichtungslösung (Temperatur = 25 °C) eingetaucht. Nach einer Verweilzeit von 10 min in der Beschichtungslösung werden die Teile entnommen und mit Wasser nachgespült. Die beschichteten Teile werden danach im Umluftofen 1 h bei 130 °C gehärtet. Die Schichtdicke der Beschichtung der Bauteile liegt im Bereich von 5-7 p. m.

Beispiel 5 : a) Herstellung der lösungsmittelreduzierten Kondensatphase Zu 139,0 g Glycidyloxypropyltriethoxysilan (GPTES) (Fa. Degussa-Hüls) werden 0,02 g 1-Methylimidazol (MI) zugegeben und gerührt. Anschließend werden 45,6 g Bisphenol A (BPA) zugegeben und unter Rühren 30 min im Wasserbad auf 80 °C erhitzt. Bei der stattfindenden Additionsreaktion ver- färbt sich das Reaktionsgemisch von transparent gelb zu dunkelbraun. Nach der Reaktion werden zur Hydrolyse 28,4 g 5% ige Essigsäure zugegeben und bei Raumtemperatur 16 h hydrolysiert. Danach werden 200 g deloni- siertes Wasser zugesetzt und 10 min verrührt, wobei sich zwei Phasen bil- den. Die lösungsmittel-/wasserhaltige obere Phase wird im Scheidetrichter abgetrennt. b) Herstellung der Emulsion (Feststoff 15%) 100 g der dunkelbraunen leicht viskosen Phase (Kondensationsrückstand) wird mit 25,0 g Tensid Disponil FES 993 IS (Fa. Cognis) versetzt, im Was- serbad auf 80 °C erhitzt und gerührt. Nach 20 min werden 375 g 80 °C warmes Wasser zugegeben und mit einem Ultraturax (Fa. IKA) 3-5 min homogenisiert.

Mit einem alkalischen Reiniger vorgereinigte Aluminiumdruckgussbauteile werden in Umluft auf 100 °C vorgeheizt und unter Vakuum (20 m Pa) in die Beschich- tungslösung (Temperatur = 25 °C) eingetaucht. Nach einer Verweilzeit von 10 min in der Beschichtungslösung werden die Teile entnommen und mit Was- ser nachgespült. Die beschichteten Teile werden danach im Umluftofen 1 h bei 130 °C gehärtet. Die Schichtdicke der Beschichtung der Bauteile liegt im Bereich von 3-5 ju. m.

Beispiel 6 : Zu 27,8 g (0,1 Mol) Glycidyloxypropyltriethoxysilan (GPTES) (Fa. Degussa-Hüls) werden 83,4 g Levasil 200/S (Kieselsol Fa. Bayer) gegeben und 16 h gerührt. Zu der transluzenten Lösung werden als Korrosionsinhibitoren 5 g Molybdänsulfid- pulver (1 jum) und 5 g Muskovitglimmer MU-M2/1 zugegeben und 1 h im Ultra- schallbad dispergiert. Die Lösung wird mit 120 g Wasser auf einen Feststoffgehalt von 30% eingestellt. Vor der Beschichtung werden zu der Lösung 1 g Alumini- umoxid (Böhmit Sol P3 Fa. Degussa-Hüls) zugesetzt und 4 h gerührt.

Mit einem alkalischen Reiniger vorgereinigte Aluminiumdruckgussbauteile wer- den in Umluft auf 100 °C vorgeheizt und unter Vakuum (20 m Pa) in die Be- schichtungslösung (Temperatur = 25 °C) eingetaucht. Nach einer Verweilzeit von 10 min in der Beschichtungslösung werden die Teile entnommen und mit Wasser nachgespült. Die beschichteten Teile werden danach im Umluftofen 1 h bei 130 °C gehärtet. Die Schichtdicke der Beschichtung der Bauteile liegt im Bereich von 5-7 um.

Bei den voranstehend beschriebenen Beispielen wurde die Beschichtungslösung jeweils im Tauchverfahren bei Vakuumbedingungen auf die Oberfläche der zu beschichtenden Bauteile aufgebracht. Dies ist keinesfalls zwingend, aber es emp- fiehit sich bei Bauteilen, wie den Aluminiumdruckgussbauteilen zum Vermeiden von Gaseinschlüssen in oberflächlich zugänglichen Poren. Gleichzeitig lassen sich so diese Poren füllen und schließen, so dass die Oberfläche des beschichteten Bauteils keine Unebenheiten zeigt.

In anderen Fällen, in denen die Oberflächenbeschaffenheit des Bauteils im We- sentlichen porenfrei ist, kann auf die Anwendung von Vakuum verzichtet werden.

Wichtig bei den voranstehenden Beispielen ist die Einhaltung einer Temperatur- differenz zwischen der Temperatur der Beschichtungslösung und der Temperatur des Bauteils. Das Bauteils, das mit der Temperatur von 100 °C in die Beschich- tungslösung eingetaucht wird, startet an seiner Oberfläche die Polyreaktion der in der Beschichtungslösung enthaltenen polymerisierbaren Komponente.

Andere Verfahrensweisen arbeiten statt mit der thermischen Initiierung der vor- anstehenden Beispiele z. B. mit einer katalytischen Initiierung durch auf der Bau- teiloberfläche zuvor aufgebrachte Katalysatoren.

Für alle Varianten gilt, dass der Prozess der Polyreaktion an der Bauteiloberfläche seinen Ausgangspunkt nimmt, wodurch bereits bei geringen Schichtdicken der Oberflächenbeschichtung eine vollständige Bedeckung und damit ein vollständi- ger Schutz der Bauteiloberfläche erzielt werden kann.