專利名稱：防護層的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種在(鋁)硬質陽極氧化處理(harteloxierten )的鋁工 件上的防護層以及用于生產這種防護層的方法。
背景技術：
鋁質工件的表面根據其加工(方式)通常受環境的影響而有污點并且 不整潔。因為鋁是一種較軟的材料，所以表面易于被損壞出劃傷。
已知，出于防護而對鋁工件的表面進行(鋁)陽極氧化處理。常用的 陽極氧化方法是電解。電解質的選擇、電解質的濃度以及溫度、電流類型 和電流強度影響層形成過程。氧化從工件表面生長到材料中的深處，其中 能夠形成20-25jim的最大層厚度。
氧化層是細晶粒的并且具有眾多的(氣)孔。(鋁)陽極氧化層的硬 度介于石英與金剛砂的硬度之間。非常硬的陽極氧化層是這樣的易碎，以 至于其雖然可以彎曲，但此時會產生細裂紋。因此，待陽極氧化處理的工
件必須在陽極氧化處理之前進行最終成形。
未經處理的陽極氧化層由于其多孔性而具有非常強的吸附能力，這導 致對流體介質的耐腐蝕性減小。但是，所述層可以用防腐蝕的材料或隔離 材料如蠟、釉漆、隔離漆等進行處理。吸附能力的最常見的技術應用是陽 極氧化層的著色，其中能夠從溶液中吸取出較大量的特別是有機染料。這 樣著色的彩色真實性不是很高。染料被弱酸就能溶解。無機染料盡管不易 被溶解，但由于滲入陽極氧化層的深度小所以其著色力較差。染料被以電 解的方式引入，因此這種方法很昂貴。
為了防止促進腐蝕的材料進入，必須密封陽極氧化層的孔。陽極氧化的、可能著色的鋁在含水的溶液中進行密封，其中在氧化鋁與水之間發生 反應。通過吸水而使體積增加，從而使孔收縮并封閉。
陽極氧化層的硬度由于這種膨潤過程而減小。涂覆的隔離漆的抗劃傷 能力小。陽極氧化層的較小的層厚度會由于切割或刮劃機械作用被穿透， 使得原始的鋁表面會被侵蝕性溶劑侵蝕。這種損傷在局部不能得以修補。
這種防護層的特例是硬質陽極氧化層，該硬質陽極氧化層能夠以明顯 較大的層厚度生產并且較硬，而這種層卻不能任意地著色。這種層在強烈 冷卻的酸浴中和在較高的電壓下產生。其具有較高的耐磨性和(例如對鹽 水的)穩定性，因此用作磨損防護和腐蝕防護。
硬質陽極氧化層從母材/基材中豎直地生長出，因此能夠以較大的、直
到約250nm的層厚度生產。這種生長使在構件表面上的體積增加，亦即尺 寸增大。
與通常的陽極氧化層相比，硬質陽極氧化層明顯更厚，因此硬很多。 由于硬質陽極氧化層本質上的多孔結構，這種氧化層也要進行后處理以改 善或改變產生的性能。所述孔可通過在熱水中的再次增密來封閉。通過封 閉所述孔使濕氣和氧氣很難進入到母材，這樣便實現了明顯改善的腐蝕防 護。但這種防護給磨損性能帶來(不利)影響，因為在再次增密時由所述 層析出單水鋁礦/波美石(B6hmit)，因此所述層在上面(表面)區域內被 減弱。所述孔也可用含水的PTFE溶液來浸漬。PTFE賦予硬質陽極氧化 (鋁)明顯改善了的滑移性能。當然這里僅能達到0至最大3nm的PTFE 層，這種層不能長時間地承受磨擦強烈的磨損。另外，著色僅滲入小的層 深度中。
對于對鋁質顯微鏡底架/顯微鏡載物臺的表面的特殊要求，申請人研發 了一種以名稱CeraPlasma已知的陶資涂層。在母材上產生常規的陽極氧 化層作為增附劑。在陽極氧化層上噴涂一種專用/特殊的陶瓷，該陶瓷中添 加了滑移材料和(油漆)蒙護(Versiegelung)。在高溫下熔化的陶瓷的噴 涂通過一噴嘴進行，該噴嘴格柵狀地在表面上行進。陶瓷的層厚度是陽極 氧化層的數倍。陶瓷層的硬度以及耐磨性比常規的陽極氧化層高十倍。通過陶瓷與防 擴散的蒙護的混合滿足了對耐腐蝕性的高要求。引入的滑移材料用于優化 由玻璃板形成的制劑載體在臺上的滑動/滑移，同時防止制劑載體在下側上 被劃傷。
陶瓷表面可做成無光澤的并去反射的(entspiegelt),并因而防止了在 顯微鏡中不希望的反射。該表面沒有污物和液體，由此能夠毫無問題地進 行清潔。粗糙度被最小化，使得污物的進入減小。對溶劑和堿的穩定性非 常高，因此通用的清潔劑和制劑不侵蝕表面。
對陶瓷的加工需要專門的知識和經驗。在高溫下的預加工和格柵狀的 涂覆導致工件變形，這必須通過修整來消除。因此加工成本非常高。由于 陶瓷層的硬度，該陶瓷層對于特別是在邊緣處的碰撞很敏感。剝落的涂層 不能夠得到修補。因此，通常最后涂覆平的臺面。所迷邊緣、垂直的面和 臺的下側僅具有一著成黑色的薄的陽極氧化層。
發明內容
因此，本發明的目的在于，提供一種防護層，該防護層耐腐蝕地和防 擴散地覆蓋硬質陽極氧化處理的鋁工件，該防護層是不易碎的、耐磨損的、 耐切割和耐刮劃的，并且具有良好的滑移性能，特別是對于由玻璃制成的 載物臺/目標支架。該防護層的制造應簡單而經濟，并且應能涂覆在整個工 件周圍。損傷隨時都能夠得以修補。
根據本發明，所述目的這樣實現所述防護層包括由填充劑加強的復
不平度。通過復合漆的硬化將填充劑保持在一起。因為在硬質陽極氧化層 與復合漆之間不發生化學反應，所以保持了硬質陽極氧化層的固有性能。
有利地選擇顯微鏡底架作為工件。可這樣監控在硬質陽極氧化處理時 形成的材料涂覆，即在工件中在沒有妨礙的位置引入一孔，該孔的實際直 徑可用量規檢驗。約50fim的層涂覆被證明是特別有利的，因為特別是在 預制的螺紋孔中規定的公差便對于最終裝配仍足夠大，以便不需要修整。工件的著色通常是黑色，卻也能與其它的要求相匹配。著色滲入硬質陽極 氧化層的深度可較小，但應這樣深，以使原本輕易有污點的灰白色硬質陽 極氧化層看起來均勻著色。
根據本發明，復合漆包括芳香族化合物、酮或酯作為溶劑和環氧樹脂 和酚醛樹脂作為反應結合劑。填充劑由優選由原材料一一金剛砂、碳化物、
陶資或金剛石制成的硬粉末構成。粉末顆粒大小在0到75nm之間。有利 的是，硬粉末混合物從不同的原材料和/或不同的粉末顆粒大小中選棒。粉 末顆粒的斷裂面(Bruchflache)強烈地與母材有關。因此，和不同的顆氺立 大小(的硬粉末)一起通過混合可在防護層中產生對填充劑的優化的包封 密度。硬質陽極氧化層具有約為450-550的維氏硬度，而所述的硬粉末具 有大于1200的維氏硬度。
通過混入硅樹脂和/或PTFE溶液能夠改善防護層的滑移性能。為了修 補加工或為了更好地對工件著色，復合漆也可添加有顏料，
有利地，在良好地混合復合漆與填充劑之后在室溫下對防護層進行涂 覆。該層涂覆可特別是通過噴涂在多個步驟中進行。為完全覆蓋硬質陽極 氧化層的不平度，總層厚應約為20[im。
在空氣中約干燥30min之后，將工件加熱約10min達到80-120°C，優 選到100°C。在該溫度下，復合漆獲得超過涂覆粘性的流動能力。這里， 在涂覆的防護層中形成流動梯度，該流動梯度特別是將顆粒大小較小的硬 粉末帶到多孔并粗糙的硬質陽極氧化層上以密封地沉積。較大的顆粒大小 (的硬粉末)沉積在其上，它們的間隙同樣由較小的顆粒大小(的硬粉末) 填充。在此，復合漆通過硬粉末的離析(Entmischung)而在很大程度上 壓在表面上。由于在基體上生長的(grundgewachsen)硬陽極氧化表面的 原始多孔性，使防護層具有很高的總附著強度。
通過進一步加熱到約200-250。C、優選230。C,在約15min內完成對防 護層的烘烤。這里，溶劑揮發而結合劑交聯。
在烘烤之后，還要對防護層進行精磨，其中基本上是磨削復合漆部分。 表面由此得到無光澤的并且無反射的外觀。在精磨時的材料去除約為5fim ，因此完成的表面幾乎完全由增密的硬粉末部分形成。
特別是由于嵌入漆中的填充劑涂覆的層厚度較小，防護層的上面區域 的耐切割和耐刮劃性不是很高。但另外令人驚訝地證實，小的刮痕本身可
自動再次閉合。這種效果可大致與玻璃斷裂邊^^的自動移動(Verlaufen)相似。
切割刀具和刮劃刀具局部限定地施加非常高的壓力，通過該壓力^f吏填 充劑顆粒被排擠到交聯的結合劑內。填充劑顆粒越緊密地在硬質陽極氧化 層附近，這種效果就越小。已證實，處于切割和刮痕下的硬質陽極氧化層 仍然是防擴散的和對溶劑穩定的。
以簡單的方式通過補充上漆消除了表面中的較大的損傷，其中漆也可 添加有染料顆粒。
在顯微鏡底架上必須優選在邊緣區域中部分地引入刻度或其它標記。 由于著色和漆層與硬質陽極氧化層的厚度相比較小，所以著色和漆層可用 簡單的方式通過雕刻、特別是激光雕刻被去除直到硬質陽極氧化層，其作 為淺色標記在深色的防護層中便顯現出來。相對于防護層表面位于較深處 的標記不妨礙對于制劑載體的耐磨性和滑移能力的重要性能。因為標記基 本上施加在臺表面的邊緣區域上，所以可容忍可能的對耐腐蝕性的不利影 響。
權利要求
1. 一種在硬質陽極氧化處理的鋁工件上的防護層，其特征在于，所述防護層包括通過填充劑加強的復合漆。
2. 根據權利要求l所述的防護層，其特征在于，所述工件是顯微鏡 底架。
3. 根據權利要求l所述的防護層，其特征在于，所述硬質陽極氧化 層的厚度約為50nm。
4. 根據權利要求l所述的防護層，其特征在于，所迷硬質陽極氧化 層染成黑色。
5. 根據權利要求l所述的防護層，其特征在于，所述復合漆包括作 為溶劑的芳香族化合物、酮或酯以及作為反應結合劑的環氧樹脂和酚醛樹 脂。
6. 根據權利要求l所述的防護層，其特征在于，所述填充劑由硬粉 末形成。
7. 根據權利要求6所述的防護層，其特征在于，所述硬粉末由原材 料——金剛砂、碳化物、陶瓷或金剛石構成。
8. 根據權利要求7所述的防護層，其特征在于，所述硬粉末的顆粒 大小在O到75jim之間。
9. 根據權利要求6至8中任一項所述的防護層，其特征在于，所述 填充劑由不同原材料和/或由不同粉末顆粒大小的硬粉末混合物構成。
10. 根據權利要求5所述的防護層，其特征在于，所述復合漆混入有 珪樹脂和/或PTFE溶液。
11. 根據權利要求5所述的防護層，其特征在于，所述復合漆包含顏料。
12. —種用于生產根據上述權利要求中任一項所述的、在硬質陽極氧 化處理的鋁工件上的防護層的方法，其特征在于，在室溫下涂覆和風千由 填充劑加強的復合漆，然后將工件加熱到80-120°C，其中填充劑沉積在硬質陽極氧化層的孔中以及填充硬質陽極氧化層的粗糙表面，最后在200-250 °C的烘烤溫度下使溶劑蒸發而結合劑交聯。
13. 根據權利要求12所述的方法，其特征在于，所述復合漆涂覆成 多個層直到完全覆蓋硬質陽極氧化層的表面粗糙度。
14. 根據權利要求12所述的方法，其特征在于，所述復合漆涂覆到 直至約20nm的層厚度。
15. 根據權利要求12所迷的方法，其特征在于，所迷防護層在烘烤 后被精磨。
16. 根據權利要求15所述的方法，其特征在于，在精磨中去除約5nm 的材料。
17. 根據權利要求15所述的方法，其特征在于，通過雕刻局部地將 防護層和著色層去除直至純的硬質陽極氧化層。
18. 根據權利要求15所迷的方法，其特征在于，所迷層去除通過激 光雕刻實現。
全文摘要
本發明涉及一種在硬質陽極氧化處理的鋁工件上防護層，這種防護層的特征在于，所述防護層包括通過填充劑加強的復合漆。這種防護層這樣生產，即在室溫下涂覆和風干由填充劑加強的復合漆，然后將工件加熱到80-120℃，其中填充劑沉積在硬質陽極氧化層的孔中以及填充硬質陽極氧化層的粗糙表面，最后在200-250℃的烘烤溫度下使溶劑蒸發而結合劑交聯。
文檔編號B05D5/08GK101423966SQ20081017477
公開日2009年5月6日 申請日期2008年11月3日 優先權日2007年11月3日
發明者V·賴因哈特 申請人:梅茨霍伊澤 威茲拉有限及兩合公司