Beschreibung Technisches Gebiet Die Erfindung betrifft ein korrosionsgeschütztes, metallisiertes Bauteil mit einem Grundwerkstoff aus einem Leichtmetall oder einer Leichtmetalllegierung. Das Bauteil eignet sich besonders für Anwendungsfalle, bei denen der vor Korrosion zu schützende Grundwerkstoff zusätzlich mit einer dekorativen oder tribologisch wirksamen Schicht versehen werden soll. Bevorzugtes Anwendungsgebiet sind Radfelgen und Anbauteile für Kraftfahrzeuge und Fahrräder, Fassadenbauteile und metallisierte Aluminium-Profile, letztere zum Beispiel für den Einsatz im Sanitärbereich. Im Sanitärbereich können sie zum Beispiel für Duschkabinen eingesetzt werden. Duschkabinen, aber auch andere metalliserte Aluminiuteile Sanitärbereich befinden sich in einer permanent feuchten Umgebung, d. h. sie sind ständig Korrosionsangriffen ausgesetzt. Zusätzlich werden diese Teile noch häufig beschädigt, zum Beispiel durch das Bohren von Löchern in die Aluminiu-Profile. Durch die damit verbundene Verletzung der Korrosionsschutzschichtist hier Rost ein besonders akutes Problem.

Stand der Technik Leichtmetalle, insbesondere Aluminium, finden aufgrund ihres geringen spezifischen Gewichtes in immer mehr Technologien Verwendung. Nachteilig dabei ist, dass sie aufgrund ihres elektrochemisch unedelen Charakters sehr korrosionsanfällig sind. Sie werden daher mit Korrosionsschutzschichten verschiedenster Art versehen. Ein bekanntes Verfahren ist hierbei das stromlose oder galvanische Abscheiden von Metallschichten auf dem Leichtmetall. Dies ist besonders dann von Interesse, wenn zusätzlich hohe dekorative Ansprüche an die Oberfläche gestellt werden.

Ein Beispiel hierfür sind Leichtmetallfelgen für Kraftfahrzeuge oder Fahrräder. Aufgrund der hohen dekorativen Ansprüche bei diesem Produkt wäre es hierbei wünschenswert, wenn die Felge zusätzlich verchromt wäre. Verchromte Felgen genügen zwar den dekorativen Ansprüchen, sind jedoch sehr beschädigungsanfällig, rosten, und verlieren dadurch rasch an Attraktivität.

In der DE 195 39 645 A1 wird daher vorgeschlagen, eine Ganzlackierung der Felge zur elektrischen Trennung von Substrat und Schicht vorzunehmen. Auf diese erste Lackschicht kommt dann zusätzlich eine Pulverlackschicht, welche die vom Substrat herrührenden Unebenheiten ausgleichen soll. Auf der zweiten Lackschicht wird dann galvanisch eine Metalischicht abgeschieden. Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass insgesamt zwei Schichten aufgetragen werden müssen. Dies erfordert zum einen einen erhöhten Zeit-und Kostenaufwand, zum anderen leidet bei mehr als einer Schicht die Haftfestigkeit des metallischen Überzugs. Weiterhin versagt das Verfahren bei kompliziert geformten Oberflächen wie z. B. Sacklöchern oder Ecken, da dann keine ausreichend homogene und dichte Oberfläche erzielt werden kann. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, dass beim Pulverlackieren sehr hohe Schichtdicken (ca. 60 um) benötigt werden, so dass das Verfahren sehr umweltbelastend ist.

In der DE 196 21 881 A1 wird vorgeschlagen, bei einem Verfahren zum Verchromen von Autofelgen aus einer Aluminiumlegierung zunächst eine Grundierungsschicht aus Pulver oder Nasslack aufzubringen, dann die Felge zu trocknen, eine Kunststoffnass- lackschicht aufzubringen, nochmals zu trocknen, und letztlich eine galvanische Verchromung vorzunehmen. Diese unterschiedlichen Verfahrensschritte sind recht aufwendig und erfordern eine mehrfache Umlagerung der Zwischenprodukte in andere Vorrichtungen. Hinzu kommt der Zeitaufwand für das Trocknen. Ausserdem muss das Verfahren in organischen Lösungsmitteln durchgeführt werden und ist daher äusserst umweltbelastend.

Die nach dem Stand der Technik in der Praxis eingesetzten Verfahren zur Herstellung dekorativer Schichten mit gutem Korrosionsschutz zum Beispiel auf Aluminium sehen etwa wie folgt aus : Auf dem Aluminiumsubstrat wird stromlos eine dünne Zinkschicht mit einer Zinkatbeize aufgetragen. Anschließend erfolgt ein galvanisches Direktverkupfern und danach ein galvanisches Aufbringen einer Duplex-oder Tri-Nickelschicht mit dem Ziel der Einebnung und des Korrosionsschutzes. Darüber wird galvanisch einer dünne Glanzchromschicht aufgebracht.

Dieses metallisiertes Bauteil genügt den hohen dekorativen Ansprüchen solange bis es zu Beschädigungen kommt. Bei einer bis zum Metallsubstrat reichenden Beschädigung des metallisierten Bauteils entsteht ein galvanisches Element, bei dem die äussere -Schicht als Kathode wirkt und das Substrat als Anode, welche oxidiert wird.

Wenngleich Chrom an sich ein sehr unedeles Metall ist, bekommt es durch die Bildung einer dünnen Oxidschicht an der Oberfläche (Passivierung genannt) ein sehr positives Potential. An dieser, im Vergleich zum freigelegten Aluminium sehr grossen Oberfläche wird anschließend Sauerstoff reduziert. Aufgrund des Oxidationsprozesses kommt es zur Umwandlung von metallischem Aluminium zu Al3+. Aufgrund der sehr grossen

Kathodenoberftäche des Chromoxids ist die Korrosion des Aluminiums an dieser beschädigten Stelle dramatisch. Man spricht hier von einem katastrophalen Versagen.

Die JP 0020250999 A beschreibt die Beschichtung einer Aluminiumfelge mit einer dekorativen Elektrotauchlackschicht. Eine nachfolgende Metalliserung wird nicht vorgenommen.

Die DE 40 14 789 A1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen einer verchromten Felge aus einer Aluminium-Legierung. Auf das Substrat wird ein Spritzlack, und darauf ein metallischer Überzug aufgebracht. Um eine möglichst glatte metallische Oberfläche sicherzustellen wird der Spritzlack in den Zwischenraum zwischen dem Substrat und einem speziellen, besonders glatt ausgeführten Werzeug hineingespritzt.

Darstellung der Erfindung Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein metallisiertes Bauteil mit einem Grundwerkstoff bzw. Substrat aus einem Leichtmetall oder aus mindestens einer Leichtmetalilegierung vorzuschlagen welches die Nachteile nach dem Stand der Technik weitestgehend vermeidet. Insbesondere soll sich zwischen Grundwerkstoff und metallischem Überzug nur eine einzige Schicht befinden die vor Korrosion schützt. Das metallisierte Substrat soll unmittelbar nach dem Beschichtungsprozess nebst dem dazugehörigen Temperprozess möglichst glatt bzw. eben ausfallen, wobei auf Zusatzmaßnahmen zur Glättung wie Polieren verzichtet werden kann.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass sich dieses technische Problem dadurch loden lässt, dass zunächst eine Schicht aus einem Elektrotauchlack auf das Substrat aufgebracht wird, und anschließend auf diese Elektrotauchlackschicht die metallische zweite Schicht abgeschieden wird.

Der Lösung des technischen Problems liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass die zwischen dem Substrat und dem metallischen Überzug befindliche Elektrotauchlackschicht nicht nur elektrisch isolierend wirkt, sondern zusätzlich für eine besonders glatte Oberfläche sorgt. Die Elektrotauchlackschicht hat die zusätzliche Eigenschaft, die vom Substrat herrührenden Unebenheiten auszugleichen bzw. die Oberfläche zu glätten. Die hat zur Folge, dass die nachfolgend aufgebrachte Metallisierung besonders glatt und optisch besonders ansprechend ausfällt.

Die Einebnung der Substratunebenheiten durch den Elektrotauchlack geschieht dadurch, dass bei der Abscheidung des Elektrotauchlacks spezielle Abscheide- bedingungen eingehalten werden. Konkret kann dies dadurch erfolgen, dass während des Temperprozesses sichergestellt wird, dass der Lack dann auf der Oberfläche des Substrats verläuft bzw. sich verteilt, wenn er sein Viskositätsminimum durchläuft. Durch eine derartige Prozessführung bei der Abscheidung des Elektrotauchlacks können die Substratunebenheiten ausgeglichen und eine glatte Oberfläche für die nachfolgende Metallisierung bereitgestellt werden. Wird darauf eine Metallschicht abgeschieden, so weist diese eine glatte, d. h. strukturfreie Oberfläche auf. Auf diese Weise sind keine Zusatzmaßnahmen erforderlich um eine zunächst rauhe Metallisierung nachträglich zu glätten. Insbesondere benötigt man kein spezielles Werkzeug. Der Grundwerkstoff ist damit kostengünstiger als beim Stand der Technik metallisierbar und die zu erwartende Lebensdauer der Metallisierung länger.

Um eine möglichst gute Einebnung von Substratunebenheiten durch den Elektrotauchlack zu erhalten sot) te der Lack möglichst keine grossen Pigmente enthalten. Derartige Pigmente sind den Elektrotauchlacken bewusst als festes Korrosionsschutzmittel beigemischt. Sind die Pigmente jedoch zu gross, so kann der Einebnungseffekt zu klein sein um eine optische glatte Oberfläche zu erhalten. Die Grössenverteilung der Pigmente im Elektrotauchlack ist gaussartig, und der Schwerpunkt dieser Grössenverteilung, nachfolgend als Pigmentgrösse bezeichnet, sollte aus den oben genannten Gründen möglichst unter 1 im liegen. In diesem Fall liegt

eine optisch glatte Oberfläche vor. Beste Ergebnisse erhält man mit pigmentfreien Elektrotauchlacken.

Die Elektrotauchlackschicht, die sowohl einebnet bzw. glättet, als auch eine Korrosionsschicht darstellt, vermeidet vorteilhafterweise den Einsatz von zwei Schichten, bei der die erste Schicht gegen Korrosion schützt, und die zweite Schicht einebnet bzw. glättet. Durch die Elektrotauchlackschicht kann somit eine weitere Schichtgrenze vermieden werden, die einen Schwachpunkt bei der Haftung des metallischen Überzugs darstellen kann. Im Vergleich zum Stand der Technik wird die Haftfestigkeit der Metallisierung zusätzlich dadurch gesteigert, dass vorliegend ein wasserlöslicher Lack eingesetzt wird. Die wasserlöslichen und damit sehr umweltfreundlichen Elektrotauch- lacke besitzen überwiegend polare funktionelle chemischen Gruppen. Diese polaren funktionellen Gruppen gewährleisten jedoch, dass Elektrotauchlacke auf Metallen besser haften als Lacke auf Basis organischer Lösungsmitteln. Bei kataphoretisch abgeschiedenen Elektrotauchlacken rührt dies von der sehr sauberen und äusserst reaktiven Metalloberfläche her. Bei anaphoretisch abgeschiedenem Elektrotauchlack auf einem Leichtmetall oder einer Leichtmetalllegierung, insbesondere auf Aluminium, bildet sich bei der Abscheidung zusätz ! ich eine Eloxalschicht auf der metallischen Oberfläche.

Die Eloxalschicht stellt zum einen einen hervorragenden Haftgrund für die nachfolgende Metallisierung dar, zum anderen ist wegen der gebildeten Oxidschicht der Korrosionsschutz besser. Aus diesem Grund sind für die erfindungsgemäßen metallisierten Bauteile anaphoretisch abgeschiedene Elektrotauchlacke besonders geeignet. Beide Arten der Aufbringung liefert Elektrotauchlackschichten, die besonders homogen und defektfrei sind, und zum Beispiel auch Sacklöcher oder schwer erreichbare Ecken zuverlässig bedecken.

Die Dicke der Elektrotauchlackschicht liegt typischerweise zwischen 1 pm und 50 zm.

Zur Verbesserung von Haftung und Korrosion kann sich zwischen dem Grundwerkstoff und dem metallischen Überzug eine Konversionsschicht befinden.

Auf der Schicht aus einem Elektrotauchlack befindet sich die Funktionsschicht. Diese kann eine dekorativ wirkende Metallschicht sein. Im Hinblick auf das Anwendungsgebiet Radfelgen kann es sich dabei insbesondere um eine dekorativ wirkende Glanzchromschicht handeln. Alternativ kann es sich bei der Funktionsschicht auch um eine tribologisch wirksame Schicht handeln, welche das Bauteil verschleissfest macht und/oder dessen Reibungskoeffizient reduziert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden näher beschrieben.

Eine Kraftfahrzeugfelge aus der Aluminium-Schmiedelegierung AIMgSi1 wird mit einem anaphoretischen Tauchlack der Schichtdicke 20 m beschichtet. Die unbeschichtete Felge weist eine Rauhigkeit von R, =4 um gemäß D) N EN 4287 auf. Nach der Abscheidung wird der Elektrotauchlack bei ca. 100 °C ca. 30 Minuten getrocknet. Die Rauigkeit beträgt nun R=1m. Danach folgte eine konventionelle chemische Metallisierung mit den Arbeitsschritten Anquellen, Anätzen, Bekeimung mit Palladium, Metallisieren mit chemisch Nickel in einer Schichtstärke von 1 um, Aufbringen einer Mattnickelschicht der Dicke 10 m, Aufbringen einer Glanznickelschicht der Dicke 10 zm und Aufbringen einer 0,5 pm dicken Top-Schicht aus Glanzchrom.