[发明专利]具有改性钢表面的塑料加工组件

说明书

本发明涉及塑料加工组件的改性钢表面。

已知的如此加工的塑料产品例如有汽车工业中的汽车大灯的弥散屏、仪表盘覆盖层。另一大的应用领域在于医疗技术。例如主要以这种方式通过这样的组件制备婴儿用的吸乳护罩（Bruthauben）或移液管或镜头用的弥散屏。对于这样的塑料产品，几乎总是其表面的光学特性起到了突出的作用。这需要形成这些产品的工具有好的图像逼真度。

对这样的塑料加工组件的表面提出了很高的要求：

- 高硬度和耐磨性

- 不会增长和不会变脆

- 易于维修的,即可抛光、可后辐照和可焊的

- 功能表面尽可能好的图像逼真度

在DE 10359321中尝试着实现这些，其方法是将组件的表面用硬质层涂覆，该硬质层一方面提供了磨损保护，而另一方面保证了好的图像逼真度。选择与层材料的热扩散系数一致的层厚度，从而实现预定的光泽度，进而实现图像逼真度。

但是，其中的缺点在于，为了修理表面必须首先完全除去该层，并且接下来的涂覆需要在大多情况下费用很高的在真空条件下的涂覆方法。

另一方面，如关键词Caveo所建议的，在特殊扩散过程中将元素嵌入在表面中，这使得钢本身转化成陶瓷型的、近似无定形的覆盖层。但是没有未知的是，这样的特殊扩散过程可能看起来怎样，并且使用哪些元素用于扩散。此外，可以期望，在产生上述的陶瓷型的无定形覆盖层之后，由于该覆盖层使所述扩散过程至少几乎停滞。因此，仍然可以预测，该无定形的覆盖层的厚度限于几个微米，并且因此不能再次进行修理或后处理。

本发明的任务在于，提供表面改性，由此至少部分地克服在现有技术中的上文列出的缺点。

另一方面，已知的是对工件的金属表面进行氮化作用，从而提高耐腐蚀性和保护其抵抗磨损。这可以借助流行的等离子体氮化作用实现，其中将待氮化的工件在真空条件下置于氢和氮离子的等离子体中。从1980起已知用脉冲等离子体进行氮化作用。脉冲同时带来了一些优点：因为一方面可以通过调节脉冲时间在宽阔的范围选择过程温度，而不必改变其它过程参数例如电极之间的电压，而另一方面可以通过脉冲尽可能阻止在氮化过程中形成火花。

利用氮扩散到基本材料的表面中进行氮化作用，由此产生氮化区域，在表面附近的该氮化区域中氮与工件的材料形成化合物，或在更深的区域中氮与基本材料形成所谓的固体溶液。因此，该氮化区域通常由化合物层和扩散区域组成。在化合物层中相应地主要存在氮化物化合物。在含铁基材的情况下，可以例如在化合物层中形成ε-氮化物(=Fe₂₍₃₎N)和/或γ'-氮化物(=Fe₄N)。

到目前为止对于塑料加工组件没有使用PPD^TM方法，因为所述的化合物层在产生后具有粗糙度，这会导致在塑料表面上的不可接受的表面粗糙度。

在改善塑料加工组件的表面改性的工作中，发明人令人惊奇地发现，可以将借助PPD^TM法改性的钢表面的化合物层非常好地抛光和特别是高光泽性地抛光，从而实现所想要的光泽度。因此，根据本发明对表面改性而形成抗磨损保护的扩散层和陶瓷型的抛光过的覆盖层。

用这种方法可以涂覆所有在530℃基本上不显示显著变化的钢型。为此例如有1.2311、1.2738、1.2316、1.2343、1.2344、1.2379、1.2083（二级-热处理过的）。

在进行PPD^TM方法时例如包括下列步骤：

- 在真空室中加载至少一个待氮化的基材,其中所述至少一个基材与室壁电绝缘地固定，以便所述室壁可以形成阳极，而且所述至少一个待氮化的基材可以形成至少部分的阴极

- 通过密封一个或多个开口关闭该室，通过该开口在所述真空室中加载至少一个待氮化的基材

- 将所述真空室抽真空至工作压力

- 让气体混合物进入所述真空室，其中该气体混合物以元素和/或键合的形式含有氢和氮

- 通过在阳极和阴极之间施加脉冲电压，从而将气体混合物离子化并在室中形成等离子体来进行氮化。

根据本发明，借助抛光表面将在该方法中产生的化合物层的厚度减少优选大于5μm特别优选约8μm。