1. 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
2. Wat is PVD?
PVD = Physical Vapour Deposition
Via een arc of sputter proces wordt in
vacu端m een metaal verdampt. Dit metaal
reageert met stikstof/koolstof/zuurstof en
groeit als harde, keramische laag op
substraten.
Technology for you 3
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
Technology for you 4
3. 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)
Technology for you 5
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
Technology for you 6
4. Decoratieve PVD op gegalvaniseerde substraten
Zr
C N
Technology for you 7
Decoratieve PVD op gegalvaniseerde substraten
Meting kleur:
spectrophotometer
In L*, a*, b* waarden
Technology for you 8
5. Decoratieve PVD op gegalvaniseerde substraten
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
Technology for you 9
Decoratieve PVD op gegalvaniseerde substraten
metaal oxi-nitride kleuren:
Oxide-achtige kleuren op 3-dimensionale producten
Technology for you 10
6. 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
Technology for you 11
vervangen van galvanische lagen: de uitdaging
Laagopbouw en functionaliteit galvanische lagen
Chromium corrosie en glans
Nickel hardheid, corrosie, nivelleren
Copper hechting
Metals, ABS plastics
Technology for you 12
7. vervangen van galvanische lagen: de uitdaging
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
Technology for you 13
vervangen van galvanische lagen: de uitdaging
Nivellering en corrosie
beschermende functionaliteit
in spray coating: CROMATIPIC速
PVD FINISH Krasvastheid en glans
Spraycoated Nivellering en corrosie bescherming
base layer
Metals, ANY Plastics
Technology for you 14
8. vervangen van galvanische lagen: de uitdaging
Voordelen Cromatipic速:
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
Technology for you 15
vervangen van galvanische lagen: de uitdaging
Technology for you 16
9. vervangen van galvanische lagen: de uitdaging
Opel grill
(GM)
Toyota
T t
logo
Technology for you 17
vervangen van galvanische lagen: de uitdaging
Beperking Cromatipic速:
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?
Technology for you 18
10. vervangen van galvanische lagen: de uitdaging
0.3 0.5 袖m
袖
Topcoat:
Decorative topcoat
decoratief
d ti f
Adhesive layer 0.1 0.3 袖m
0.5 3 袖m
DLC basecoat:
DLC Basecoat hardheid,
(corrosie bescherming)
Adhesive layer (optional) 0.1 0.3 袖m
Substrate (soft) PLASTIC
Technology for you 19
vervangen van galvanische lagen: de uitdaging
DLC CR
+CrCN
DLC op ABS kunststof
substraat materiaal
DLC
ABS
ABS
Technology for you 20
11. vervangen van galvanische lagen: de uitdaging
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
Technology for you 21
vervangen van galvanische lagen: de uitdaging
DLC Basecoat op ABS coating karakterisatie
Equivalent Vickers 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 袖m; 800 HV
.. 1.4 袖m; 550 HV
.. 1.1 袖m; 200 HV
q
10
10 100 1000
Indentation depth (nm)
Substraat = ABS hardheid 20 HV. hardheid kan worden gecontroleerd
Technology for you 22
12. vervangen van galvanische lagen: de uitdaging
DLC Basecoat op kunststof vergelijking
Hardheid/hechting test:
Vickers hardness
ABS plated ref. sample
DLC coated PC DLC coated ABS
Technology for you 23
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速 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
Technology for you 24