Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demnach darin, eine Korrosionsschutzschicht bereitzustellen, welche einen selbstheilenden Effekt aufweist. Insbesondere soll eine Korrosionsschutzschicht bereitgestellt werden, bei welcher defekte Stellen selbsttätig durch ein Korrosionsschutzmedium überwachsen. Weiterhin soll diese Korrosionsschutzschicht auf allen metallischen Werkstoffen, insbesondere Stahl, einsetzbar sein und keine gesundheitsschädlichen oder kanzerogenen Bestandteile enthalten.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Schichtsystem, welches aus einem Substrat und einem auf mindestens einer Oberfläche des Substrates galvanisch oder außenstromlos abgeschiedenem Überzug besteht, wobei in diesem Überzug Partikel enthalten sind, welche aus einer Umhüllung und einem Kern bestehen, wobei das Material des Kerns der Partikel nach seiner Freisetzung aus der Umhüllung eine chemische Umsetzung mit einem weiteren Material erfährt.

Bei dem genannten Substrat handelt es sich dabei um ein mechanisches Bauteil, wie beispielsweise eine Maschinenkomponente, eine Einspritzdüse, ein Gehäuse oder ein Karosserieblech. Erfindungsgemäß wird dieses Substrat vor Korrosionsangriffen, d.h. vor Rost und Lochfraß durch einen metallischen Überzug geschützt. Dieser Überzug wird dabei entweder galvanisch oder außenstromlos, d.h. chemisch, auf das Substrat aufgebracht. Im Abscheidebad sind während der Herstellung des metallischen Überzugs Partikel dispergiert, welche nachfolgend in das Überzugsmetall eingebaut werden. Diese Partikel bestehen aus einem Wirkstoff und einer Umhüllung.

Bei mechanischer Beschädigung des metallischen Überzugs werden notwendigerweise auch die Partikel in unmittelbarer Nähe der Schadstelle beschädigt. Dadurch wird der darin enthaltene Wirkstoff freigesetzt. Dieser Wirkstoff reagiert mit einem weiteren Material unter Ausbildung einer Korrosionsschutzschicht im Bereich der Schadstelle.

Das weitere Material kann dabei eine chemische Verbindung sein oder ein elementares Material. Das weitere Material kann bereits in der Schicht vorliegen oder erst zum Schadenzeitpunkt an die Schadstelle zugeführt werden.

Im Gegensatz zu den Korrosionsschutzschichten nach dem Stand der Technik können die Wirkstoffe in den Partikeln derartig gewählt werden, dass eine Gesundheitsgefahr von ihnen nicht ausgeht. Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Schichtsystem auf allen metallischen Werkstoffen, insbesondere auch auf Stahllegierungen angewendet werden.

Erfindungsgemäß weist der metallische Überzug eine Dicke von etwa 2 &mgr;m bis etwa 50 &mgr;m auf. Es hat sich gezeigt, dass eine Beschichtung von weniger als 2 &mgr;m den Korrosionsschutz nicht durchgehend sicherstellt, da die Herstellung einer geschlossenen, porenfreien Schicht mit geringerer Dicke nur mit erheblichem Aufwand möglich ist. Eine dickere Beschichtung als 50 &mgr;m gefährdet die Maßhaltigkeit von präzisen Bauteilen und treibt die Kosten der Herstellung unnötig in die Höhe.

Obgleich jedes galvanisch oder außenstromlos abscheidbare Metall für die erfindungsgemäße Korrosionsschutzschicht geeignet ist, haben sich Nickel und Kupfer oder Legierungen, welche Nickel und/oder Kupfer enthalten, als besonders vorteilhaft erwiesen. Diese Überzüge zeigen einerseits einen einebnenden Effekt, welcher die Herstellung dekorativer Schichten in besonders einfacher Weise ermöglicht. Andrerseits ist der Korrosionsschutz insbesondere von Nickelschichten besonders gut. Darüber hinaus sind diese Überzüge geeignet, mechanische Spannungen durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten zu minimieren.

Die erfindungsgemäße Selbstheilung des korrosionsschützenden Überzuges tritt insbesondere dann auf, wenn der Anteil der Partikel etwa 5 bis etwa 50 Vol-% vom Überzugsmaterial beträgt. Bei geringeren Belegungsdichten kann es vorkommen, dass bei Beschädigung des Überzugs nur eine geringe Anzahl an Partikeln im Bereich der Schadstelle liegt, so dass ein sicheres Verschließen der Schadstelle nicht gewährleistet werden kann. Ein Partikelanteil von mehr als 50 Vol-% kann sich dahingehend nachteilig auswirken, dass die Schicht keine geschlossene Oberfläche mehr aufweist und dadurch der anfängliche Korrosionsschutz zu gering ausfällt.

Die Umhüllung der Partikel muss das Material des Kerns der Partikel sicher umschließen, so dass eine vorzeitige Reaktion des Materials mit dem Elektrolyten ausgeschlossen ist. Es hat sich gezeigt, dass diese Eigenschaften vorzugsweise mit einem Polymer, besonders bevorzugt mit einem Melamin-Formaldehydharz erreichbar sind.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird für das Material des Kerns der Partikel ein Feststoff verwendet. Auf diese Weise wird ein Auswaschen der Wirksubstanz oder ein zu rasches Forttragen, ehe die Reaktion abgeschlossen ist, vermieden.

Ein besonders effektiver Schutz des Substrates wird erreicht, wenn das Material des Kerns der Partikel bei der chemischen Umsetzung eine Volumenvergrößerung erfährt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Schadstelle im Überzugsmaterial vollständig abgedichtet wird und keine korrosiven Medien in den Spalt zwischen Füllmaterial und Überzugsmetall eindringen können. Diese Anforderungen werden beispielsweise von Polyurethan oder Calciumhydroxid erfüllt.

Dabei reagiert Polyurethan mit Wasser, welches entweder aus der umgebenden Atmosphäre geliefert wird oder in weiteren Partikeln eingeschlossen ist. Somit wird sichergestellt, dass bei Beschädigung der Schicht in jedem Fall der Reaktionspartner zur Verfügung steht. Falls der Kern der Partikel Calciumhydroxid enthält, bildet dieses zusammen mit CO₂ aus der umgebenden Atmosphäre Calciumcarbonat CaCO₃, welches die beschädigte Stelle abdichtet und somit weitere Korrosion verhindert.

Fallweise kann das erfindungsgemäße Schichtsystem in ästhetischer Hinsicht verbessert werden, indem eine dekorativ wirkende Glanznickel-/Glanzchromschicht auf der Oberfläche des Überzugs aufgebracht wird. Diese stellt gleichzeitig einen weiteren Schutz vor Beschädigung und Korrosion dar.

Der Korrosionsschutz des erfindungsgemäßen Schichtsystems kann weiter verbessert werden, indem zwischen dem Substrat und dem Überzug mindestens eine Zwischenschicht vorgesehen ist. Eine solche Zwischenschicht kann beispielsweise aus Nickel oder Zink bestehen. Auf diese Weise wird bei Beschädigung des Überzugs zunächst die Zwischensicht angegriffen. Erst bei deren Versagen erfolgt der korrosive Angriff auf das Substrat. Der Korrosionsschutz ist demnach wunschgemäß erhöht.