专利名称：防护层的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在(铝)硬质阳极氧化处理(harteloxierten )的铝工 件上的防护层以及用于生产这种防护层的方法。
背景技术：
铝质工件的表面根据其加工(方式)通常受环境的影响而有污点并且 不整洁。因为铝是一种较软的材料，所以表面易于被损坏出划伤。
已知，出于防护而对铝工件的表面进行(铝)阳极氧化处理。常用的 阳极氧化方法是电解。电解质的选择、电解质的浓度以及温度、电流类型 和电流强度影响层形成过程。氧化从工件表面生长到材料中的深处，其中 能够形成20-25jim的最大层厚度。
氧化层是细晶粒的并且具有众多的(气)孔。(铝)阳极氧化层的硬 度介于石英与金刚砂的硬度之间。非常硬的阳极氧化层是这样的易碎，以 至于其虽然可以弯曲，但此时会产生细裂紋。因此，待阳极氧化处理的工
件必须在阳极氧化处理之前进行最终成形。
未经处理的阳极氧化层由于其多孔性而具有非常强的吸附能力，这导 致对流体介质的耐腐蚀性减小。但是，所述层可以用防腐蚀的材料或隔离 材料如蜡、釉漆、隔离漆等进行处理。吸附能力的最常见的技术应用是阳 极氧化层的着色，其中能够从溶液中吸取出较大量的特别是有机染料。这 样着色的彩色真实性不是很高。染料被弱酸就能溶解。无机染料尽管不易 被溶解，但由于渗入阳极氧化层的深度小所以其着色力较差。染料被以电 解的方式引入，因此这种方法很昂贵。
为了防止促进腐蚀的材料进入，必须密封阳极氧化层的孔。阳极氧化的、可能着色的铝在含水的溶液中进行密封，其中在氧化铝与水之间发生 反应。通过吸水而使体积增加，从而使孔收缩并封闭。
阳极氧化层的硬度由于这种膨润过程而减小。涂覆的隔离漆的抗划伤 能力小。阳极氧化层的较小的层厚度会由于切割或刮划机械作用被穿透， 使得原始的铝表面会被侵蚀性溶剂侵蚀。这种损伤在局部不能得以修补。
这种防护层的特例是硬质阳极氧化层，该硬质阳极氧化层能够以明显 较大的层厚度生产并且较硬，而这种层却不能任意地着色。这种层在强烈 冷却的酸浴中和在较高的电压下产生。其具有较高的耐磨性和(例如对盐 水的)稳定性，因此用作磨损防护和腐蚀防护。
硬质阳极氧化层从母材/基材中竖直地生长出，因此能够以较大的、直
到约250nm的层厚度生产。这种生长使在构件表面上的体积增加，亦即尺 寸增大。
与通常的阳极氧化层相比，硬质阳极氧化层明显更厚，因此硬很多。 由于硬质阳极氧化层本质上的多孔结构，这种氧化层也要进行后处理以改 善或改变产生的性能。所述孔可通过在热水中的再次增密来封闭。通过封 闭所述孔使湿气和氧气很难进入到母材，这样便实现了明显改善的腐蚀防 护。但这种防护给磨损性能带来(不利)影响，因为在再次增密时由所述 层析出单水铝矿/波美石(B6hmit)，因此所述层在上面(表面)区域内被 减弱。所述孔也可用含水的PTFE溶液来浸渍。PTFE赋予硬质阳极氧化 (铝)明显改善了的滑移性能。当然这里仅能达到0至最大3nm的PTFE 层，这种层不能长时间地承受磨擦强烈的磨损。另外，着色仅渗入小的层 深度中。
对于对铝质显微镜底架/显微镜载物台的表面的特殊要求，申请人研发 了一种以名称CeraPlasma已知的陶资涂层。在母材上产生常规的阳极氧 化层作为增附剂。在阳极氧化层上喷涂一种专用/特殊的陶瓷，该陶瓷中添 加了滑移材料和(油漆)蒙护(Versiegelung)。在高温下熔化的陶瓷的喷 涂通过一喷嘴进行，该喷嘴格栅状地在表面上行进。陶瓷的层厚度是阳极 氧化层的数倍。陶瓷层的硬度以及耐磨性比常规的阳极氧化层高十倍。通过陶瓷与防 扩散的蒙护的混合满足了对耐腐蚀性的高要求。引入的滑移材料用于优化 由玻璃板形成的制剂载体在台上的滑动/滑移，同时防止制剂载体在下侧上 被划伤。
陶瓷表面可做成无光泽的并去反射的(entspiegelt),并因而防止了在 显微镜中不希望的反射。该表面没有污物和液体，由此能够毫无问题地进 行清洁。粗糙度被最小化，使得污物的进入减小。对溶剂和碱的稳定性非 常高，因此通用的清洁剂和制剂不侵蚀表面。
对陶瓷的加工需要专门的知识和经验。在高温下的预加工和格栅状的 涂覆导致工件变形，这必须通过修整来消除。因此加工成本非常高。由于 陶瓷层的硬度，该陶瓷层对于特别是在边缘处的碰撞很敏感。剥落的涂层 不能够得到修补。因此，通常最后涂覆平的台面。所迷边缘、垂直的面和 台的下侧仅具有一着成黑色的薄的阳极氧化层。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种防护层，该防护层耐腐蚀地和防 扩散地覆盖硬质阳极氧化处理的铝工件，该防护层是不易碎的、耐磨损的、 耐切割和耐刮划的，并且具有良好的滑移性能，特别是对于由玻璃制成的 载物台/目标支架。该防护层的制造应简单而经济，并且应能涂覆在整个工 件周围。损伤随时都能够得以修补。
根据本发明，所述目的这样实现所述防护层包括由填充剂加强的复
不平度。通过复合漆的硬化将填充剂保持在一起。因为在硬质阳极氧化层 与复合漆之间不发生化学反应，所以保持了硬质阳极氧化层的固有性能。
有利地选择显微镜底架作为工件。可这样监控在硬质阳极氧化处理时 形成的材料涂覆，即在工件中在没有妨碍的位置引入一孔，该孔的实际直 径可用量规检验。约50fim的层涂覆被证明是特别有利的，因为特別是在 预制的螺紋孔中规定的公差便对于最终装配仍足够大，以便不需要修整。工件的着色通常是黑色，却也能与其它的要求相匹配。着色渗入硬质阳极 氧化层的深度可较小，但应这样深，以使原本轻易有污点的灰白色硬质阳 极氧化层看起来均勻着色。
根据本发明，复合漆包括芳香族化合物、酮或酯作为溶剂和环氧树脂 和酚醛树脂作为反应结合剂。填充剂由优选由原材料一一金刚砂、碳化物、
陶资或金刚石制成的硬粉末构成。粉末颗粒大小在0到75nm之间。有利 的是，硬粉末混合物从不同的原材料和/或不同的粉末颗粒大小中选棒。粉 末颗粒的断裂面(Bruchflache)强烈地与母材有关。因此，和不同的颗氺立 大小(的硬粉末)一起通过混合可在防护层中产生对填充剂的优化的包封 密度。硬质阳极氧化层具有约为450-550的维氏硬度，而所述的硬粉末具 有大于1200的维氏硬度。
通过混入硅树脂和/或PTFE溶液能够改善防护层的滑移性能。为了修 补加工或为了更好地对工件着色，复合漆也可添加有颜料，
有利地，在良好地混合复合漆与填充剂之后在室温下对防护层进行涂 覆。该层涂覆可特别是通过喷涂在多个步骤中进行。为完全覆盖硬质阳极 氧化层的不平度，总层厚应约为20[im。
在空气中约干燥30min之后，将工件加热约10min达到80-120°C，优 选到100°C。在该温度下，复合漆获得超过涂覆粘性的流动能力。这里， 在涂覆的防护层中形成流动梯度，该流动梯度特别是将颗粒大小较小的硬 粉末带到多孔并粗糙的硬质阳极氧化层上以密封地沉积。较大的颗粒大小 (的硬粉末)沉积在其上，它们的间隙同样由较小的颗粒大小(的硬粉末) 填充。在此，复合漆通过硬粉末的离析(Entmischung)而在很大程度上 压在表面上。由于在基体上生长的(grundgewachsen)硬阳极氧化表面的 原始多孔性，使防护层具有很高的总附着强度。
通过进一步加热到约200-250。C、优选230。C,在约15min内完成对防 护层的烘烤。这里，溶剂挥发而结合剂交联。
在烘烤之后，还要对防护层进行精磨，其中基本上是磨削复合漆部分。 表面由此得到无光泽的并且无反射的外观。在精磨时的材料去除约为5fim ，因此完成的表面几乎完全由增密的硬粉末部分形成。
特别是由于嵌入漆中的填充剂涂覆的层厚度较小，防护层的上面区域 的耐切割和耐刮划性不是很高。但另外令人惊讶地证实，小的刮痕本身可
自动再次闭合。这种效果可大致与玻璃断裂边^^的自动移动(Verlaufen)相似。
切割刀具和刮划刀具局部限定地施加非常高的压力，通过该压力^f吏填 充剂颗粒被排挤到交联的结合剂内。填充剂颗粒越紧密地在硬质阳极氧化 层附近，这种效果就越小。已证实，处于切割和刮痕下的硬质阳极氧化层 仍然是防扩散的和对溶剂稳定的。
以简单的方式通过补充上漆消除了表面中的较大的损伤，其中漆也可 添加有染料颗粒。
在显微镜底架上必须优选在边缘区域中部分地引入刻度或其它标记。 由于着色和漆层与硬质阳极氧化层的厚度相比较小，所以着色和漆层可用 简单的方式通过雕刻、特别是激光雕刻被去除直到硬质阳极氧化层，其作 为浅色标记在深色的防护层中便显现出来。相对于防护层表面位于较深处 的标记不妨碍对于制剂载体的耐磨性和滑移能力的重要性能。因为标记基 本上施加在台表面的边缘区域上，所以可容忍可能的对耐腐蚀性的不利影 响。
权利要求
1. 一种在硬质阳极氧化处理的铝工件上的防护层，其特征在于，所述防护层包括通过填充剂加强的复合漆。
2. 根据权利要求l所述的防护层，其特征在于，所述工件是显微镜 底架。
3. 根据权利要求l所述的防护层，其特征在于，所述硬质阳极氧化 层的厚度约为50nm。
4. 根据权利要求l所述的防护层，其特征在于，所迷硬质阳极氧化 层染成黑色。
5. 根据权利要求l所述的防护层，其特征在于，所述复合漆包括作 为溶剂的芳香族化合物、酮或酯以及作为反应结合剂的环氧树脂和酚醛树 脂。
6. 根据权利要求l所述的防护层，其特征在于，所述填充剂由硬粉 末形成。
7. 根据权利要求6所述的防护层，其特征在于，所述硬粉末由原材 料——金刚砂、碳化物、陶瓷或金刚石构成。
8. 根据权利要求7所述的防护层，其特征在于，所述硬粉末的颗粒 大小在O到75jim之间。
9. 根据权利要求6至8中任一项所述的防护层，其特征在于，所述 填充剂由不同原材料和/或由不同粉末颗粒大小的硬粉末混合物构成。
10. 根据权利要求5所述的防护层，其特征在于，所述复合漆混入有 珪树脂和/或PTFE溶液。
11. 根据权利要求5所述的防护层，其特征在于，所述复合漆包含颜料。
12. —种用于生产根据上述权利要求中任一项所述的、在硬质阳极氧 化处理的铝工件上的防护层的方法，其特征在于，在室温下涂覆和风千由 填充剂加强的复合漆，然后将工件加热到80-120°C，其中填充剂沉积在硬质阳极氧化层的孔中以及填充硬质阳极氧化层的粗糙表面，最后在200-250 °C的烘烤温度下使溶剂蒸发而结合剂交联。
13. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述复合漆涂覆成 多个层直到完全覆盖硬质阳极氧化层的表面粗糙度。
14. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述复合漆涂覆到 直至约20nm的层厚度。
15. 根据权利要求12所迷的方法，其特征在于，所迷防护层在烘烤 后被精磨。
16. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，在精磨中去除约5nm 的材料。
17. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，通过雕刻局部地将 防护层和着色层去除直至纯的硬质阳极氧化层。
18. 根据权利要求15所迷的方法，其特征在于，所迷层去除通过激 光雕刻实现。
全文摘要
本发明涉及一种在硬质阳极氧化处理的铝工件上防护层，这种防护层的特征在于，所述防护层包括通过填充剂加强的复合漆。这种防护层这样生产，即在室温下涂覆和风干由填充剂加强的复合漆，然后将工件加热到80-120℃，其中填充剂沉积在硬质阳极氧化层的孔中以及填充硬质阳极氧化层的粗糙表面，最后在200-250℃的烘烤温度下使溶剂蒸发而结合剂交联。
文档编号B05D5/08GK101423966SQ20081017477
公开日2009年5月6日 申请日期2008年11月3日 优先权日2007年11月3日
发明者V·赖因哈特 申请人:梅茨霍伊泽 威兹拉有限及两合公司