Hauzer - Michiel Eerden

Decoratieve PVD-coatings op kunststof

Themadag decoreren van kunststoffen
Eindhoven – 29 juni 2011

Hauzer Techno Coating
Michiel Eerden
Technology for you

Indeling presentatie

Wat is PVD?

Decoratieve PVD coatings op gegalvaniseerde substraten
laagopbouw
ontwikkeling beschikbare kleuren

Het vervangen van galvanische lagen door PVD: de uitdaging
motivatie
laagopbouw
functionaliteit
kunststof als eerste stap

Conclusies

Technology for you 2

Wat is PVD?

PVD = Physical Vapour Deposition

Via een arc of sputter proces wordt in
vacuüm een metaal verdampt. Dit metaal
reageert met stikstof/koolstof/zuurstof en
groeit als harde, keramische laag op
substraten.


Wat is PVD?

Process gas Vacuum Measurement
Heater

Vacuum pump
Machine control Table with products
Arc or Magnetron
Cathode 3-fold rotation
Vacuum chamber

Power Supply
BIAS Power Supply

Wat is PVD

Toepassingen:

decoratief (kranen, brillen, elektronica,
d ti f (k b ill l kt i
horloges)

gereedschap (boren, frezen, matrijzen)

tribologisch (automobiel,
motoronderdelen, diesel injectiepompen)


Decoratieve PVD op gegalvaniseerde substraten
Typische laagopbouw
PVD: kleur, hardheid
PVD Finish
Chromium g
galvanische lagen:
g
Nickel corrosiebescherming
structuur oppervlak
Copper
kunststof: geleiding
Metals, ABS plastics

typische “metaal kleuren”
met hoge hardheid/krasvast



Zr

C N



Meting kleur:
spectrophotometer

In L*, a*, b* waarden


Kleuren met ARC technologie
100

90
80
70
60
50
L

40
30
20
10
-6 0
0
-4 0 60
50
-2 0 40
30
0 20
10
a 0
20 -1 0
-2 0 b
A C A Z r/C r/T i 40 -3 0
-4 0
-5 0
60 -6 0

Uitbreiding kleuren spectrum met
100

90
80
70
60
sputter technologie:
50
40
lagere L* waarden
L

30
20
10
-60
0
-40 60
50
-2 0 40
30
0 20
10
a 0
20 -1 0
U B M Z r/C r/T i -2 0 b
40 -3 0
-4 0
-5 0
60 -6 0


metaal oxi-nitride kleuren:
Oxide-achtige kleuren op 3-dimensionale producten


vervangen van galvanische lagen: de uitdaging
Motivatie voor vervangen van galvanisch chroom zijn:

Richtlijnen zoals
•RoHS (R t i ti
R HS (Restriction of H
f Hazardous S b t
d Substances) EU Directive 2002/95/EC
) Di ti
•WEEE EU Directive 2002/96/EC
•ELV EU Directive 2002/53/EC
Agentschappen zoals
•OSHA
•NIOSH
•EASH
•IOHA
•WHA
WHA
UN groepen zoals
•DSD Division for Sustainable Development
•CSD Commission on Sustainable Development
Protocollen zoals
Montreal, Rio, Kyoto and Copenhagen



Laagopbouw en functionaliteit galvanische lagen

Chromium corrosie en glans
Nickel hardheid, corrosie, nivelleren
Copper hechting

Metals, ABS plastics


PVD heeft geen nivellerende
Laagopbouw functionaliteit, de laag volgt de
structuur van het oppervlak.

PVD Finish Conclusie: gepolijst substraat of
Metal, ABS plastic andere oplossing is
noodzakelijk

PVD biedt beperkte corrosie
bescherming vanwege laagdikte
en columnaire structuur

Conclusie: niet-corroderend
substraat of andere oplossing is
noodzakelijk



Nivellering en corrosie
beschermende functionaliteit
in spray coating: CROMATIPIC®

PVD FINISH Krasvastheid en glans
Spraycoated Nivellering en corrosie bescherming
base layer

Metals, ANY Plastics


Voordelen Cromatipic®:

milieuvriendelijke technologie (geen hexavalent chroom)

droog proces (niet nat-chemisch)

niet beperkt tot ABS plastic
(ABS is vrijwel enige kunststof die gegalvaniseerd kan worden)

geen corrosie risico (geen koper, nikkel)

eenvoudig 3 staps proces (eliminatie van veel galvanische proces
stappen (10))

• geen top coat

gekwalificeerd voor veel ASTM/GM normen




Opel grill
(GM)

Toyota
T t
logo


Beperking Cromatipic®:

totale (macro) hardheid is lager dan g
( ) g galvanische lagen
g
(beperking is afhankelijk van de toepassing)

Hardheid kunststof ≈ 20 HV
Hardheid Ni/Cr ≈ 1000 HV

Kan de hardheid van het kunststof verbeterd worden?



0.3 – 0.5 µm
µ
Topcoat:
Decorative topcoat
decoratief
d ti f
Adhesive layer 0.1 – 0.3 µm

0.5 – 3 µm
DLC basecoat:
DLC Basecoat hardheid,
(corrosie bescherming)
Adhesive layer (optional) 0.1 – 0.3 µm

Substrate (soft) PLASTIC



DLC CR
+CrCN
DLC op ABS kunststof
substraat materiaal
DLC
ABS
ABS


Hechting van DLC basecoat op kunststof

ABS + DLC ABS + DLC + Cr PC + Cr + DLC + Cr

cross cut adhesion test
Highest (0) adhesion grade

Opmerking: PC + DLC grade 5


DLC Basecoat op ABS – coating karakterisatie
Equivalent Vicker’s Hardn ) (HV)
ness

1000
In-depth h dh id
I d th hardheid profiel voor
fi l
( p

enkele DLC basecoats op ABS

100

….. 4 µm; 800 HV
….. 1.4 µm; 550 HV
….. 1.1 µm; 200 HV
q

10
10 100 1000

Indentation depth (nm)

Substraat = ABS hardheid  20 HV. hardheid kan worden gecontroleerd


DLC Basecoat op kunststof – vergelijking

Hardheid/hechting test:
Vicker’s hardness

ABS plated ref. sample

DLC coated PC DLC coated ABS

Conclusies
Decoratieve PVD op gegalvaniseerd kunststof:

Decoratieve PVD lagen op basis van arc technologie zijn reeds
vele jaren beschikbaar

Sputter technologie biedt een uitbreiding van het
kleurenspectrum van PVD lagen

Vervangen galvanische processen:

Cromatipic® is a perfect alternatief voor galvaniseren wanneer
hardheid niet vereist is

DLC op kunststof is mogelijk, kan de gewenste
hardheid/slijtageweerstand en het gewenste glanzende
oppervlak bieden

Hauzer - Michiel Eerden

Recomendados

Recomendados

Mais conteúdo relacionado

Mais de Themadagen

Mais de Themadagen (20)

Hauzer - Michiel Eerden