DE102004056717A1

DE102004056717A1 - Spritzgießdüse mit verschleißbeständiger Spitze, die eine diamantartige Beschichtung aufweist

Info

Publication number: DE102004056717A1
Application number: DE102004056717A
Authority: DE
Inventors: Denis Babin; Hans Guenther; Rhonda Goslinksi
Original assignee: Mold Masters 2007 Ltd
Current assignee: Mold Masters 2007 Ltd
Priority date: 2003-11-26
Filing date: 2004-11-24
Publication date: 2005-06-23
Also published as: US7134868B2; US20050112231A1

Abstract

Eine Spritzgießdüse mit einem in den Angussbereich der Form hineinragenden Spitzenteil, das eine verschleißbeständige, diamantartige Beschichtung aufweist. Auch die Oberfläche des Spitzenschmelzekanals, der die Schmelze zu dem Angussbereich liefert, kann eine diamantartige Beschichtung aufweisen. Ebenfalls können die Düsendichtungsoberflächen im Angussbereich eine diamantartige Beschichtung aufweisen. Die verbesserte Härte, Glätte und thermische Leitfähigkeit dieser beschichteten Oberflächen führt zu Formteilen höherer Qualität sowie leichter zu reinigender Spritzgießausrüstung mit einer längeren Betriebszeit.

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Heißläufer-Spritzgießvorrichtungen und im Besonderen auf eine Heißläufer-Spritzgießdüse mit einer verschleißbeständigen Spitze.
HINTERGRUND
Zum Spritzgießen verwendete Heißläuferdüsen müssen die Wärme gut auf die durch die Düse hindurchströmende Schmelze übertragen, um eine ordnungsgemäße Strömung des unter Druck stehenden geschmolzenen Materials (Schmelze) durch die Angussöffnung und in den Formhohlraum hinein sicherzustellen. Wenn eine hohe Wärmeübertragung der einzige Gesichtspunkt wäre, so würde Kupfer mit seiner hohen thermischen Leitfähigkeit und relativ niedrigen Kosten eine ausgezeichnete Wahl für die Konstruktion von Einspritzdüsen, einschließlich der Düsenspitze und der Düsendichtung, die sich im Eingangsbereich der Form, in der Nähe der Angussöffnung, befinden. Jedoch ist Kupfer wegen seiner relativen Weichheit einer raschen Abnutzung unterworfen.
Die Abnutzung der Düsenspitze und der Düsendichtung kann die Funktion der Düse vermindern und die Erscheinung der geformten Teile verschlechtern, insbesondere im Eintrittsbereich. Die Abnutzung dieser Teile in diesen eingeengten Bereich wird durch die Abschleifwirkung der schnell strömenden Schmelze verursacht, insbesondere wenn die Schmelze ein Füllstoff, beispielsweise Glasfasern, enthält. Die Schmelze tendiert dazu ungeschützte Düsenspitzen und Dichtungsoberflächen abzuschaben und manchmal zu korrodieren, was zu häufigen und kostspieligen Ersatz von Spitzen und Dichtungen führt. Diese Probleme sind besonders lästig, wenn eine Farbumstellung stattfindet, weil die restliche Schmelze der vorherigen Farbe vollständig vor dem Spritzformen mit einer neuen Farbe entfernt werden muss, was schwierig zu erreichen ist, wenn die Eingangsbereiche dieser Teile abgetragen und aufgeraut sind.

Es ist bekannt, dass die Verschließwiderstandsfähigkeit dieser Teile dadurch verbessert werden kann, dass sie aus einer Beryllium-Kupfer-Legierung hergestellt sind, die härter als Kupfer ist und eine gute thermische Leitfähigkeit aufweist. Siehe z.B. US-Patent Nr. 5,268,184. Jedoch wurde festgestellt, dass diese Legierung bei bestimmten Arten von Schmelzematerial ungeeignet gegenüber Abnutzung und Korrosion ist. Weiter ist es bekannt, dass Beryllium toxische Eigenschaften aufweist, so dass Düsenteile, die aus dieser Legierung hergestellt sind, nicht für das Spritzformen von Artikeln für die Nahrungsmittelindustrie verwendet werden können.

Es ist bekannt die Verschleißwiderstandsfähigkeit einer Heißläuferdüsenspitze durch die Verwendung eines Spritzgieß-Torpedos aus Wolframkarbid zu verbessern. Siehe z.B. US-Patent Nr. 5,658,604, welches durch den Bezug hierin aufgenommen ist. Jedoch ist die Form des Torpedos durch brauchbare Spritzgießlösungen beschränkt, und durch die im Vergleich mit Kupfer relativ niedrige thermische Leitfähigkeit von Wolframkarbid. Weiterhin ist Wolframkarbid spröde und tendiert dazu abzusplittern. Abnutzungswiderstandfähige Düsenspitzenenden aus Wolframkarbid sind auch bekannt (siehe z.B. 5 der veröffentlichten US-Patentanmeldung Nr. 2003/0086997), jedoch sind solche Spitzenenden häufig schwieriger zu montieren oder nicht leicht zu entfernen, wenn sie verschlissen sind und ersetzt werden müssen.

Daher besteht der Bedarf für eine Spritzgießdüse, die wirkungsvoll Formteile hoher Qualität für jede Industrie produziert und eine lange und verlässlich Betriebszeit aufweist.

Der bekannte Stand der Technik spricht die Verschleißwiderstandfähigkeit bei anderen Teilen von Spritzgießdüsen an, z.B. offenbart die US 2003/0086997 einen Wolframkarbid-Überzug für den Schmelzekanal innerhalb des Düsenkörpers. Das US-Patent Nr. 6,129,541 offenbart eine Spritzgießdüse mit einer beweglichen Ventilnadel, die eine verschleißwiderstandsfähige Titanbeschichtung aufweist.

Auch Diamant und diamantartige Kohlenstoffbeschichtungen wurden bereits im Umfeld des Spritzgießens verwendet, z.B. um bewegte Teile, beispielsweise Auswerferstifte zu schützen oder um die Oberfläche einer Form zu beschichten (siehe US-Patent Nr. 5,827,613, und veröffentlichte US-Patentanmeldung Nr. 2002/0187349). Jedoch wurden vor der Entwicklung dieser Erfindung solche Beschichtungen nicht für Teile des Angussbereichs einer Heißläuferdüse verwendet.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung ist nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschreiben, in denen:
1 eine senkrechte Schnittansicht durch einen Teil einer Heißläufer-Spritzgießvorrichtung ist, eine Düse entsprechend der Erfindung zeigend;
2 eine perspektivische Ansicht einer Düsenspitze entsprechend der Erfindung ist;
3 eine senkrechte Schnittansicht durch die Düsenspitze aus 2 ist;
4 eine senkrechte Schnittansicht durch den Angussteil einer Heißläufer-Spritzgießvorrichtung entsprechend der Erfindung ist, eine dreiteilige, umgelenkte Düsenspitze zeigend;
5 eine senkrechte Schnittansicht ähnlich der 4 ist, eine zweiteilige Düsenspitze zeigend;
6 eine Einzelteilansicht einer Torpedo-Düsenspitze entsprechend der Erfindung ist;
7 eine vergrößerte Schnittansicht einer Düsenspitze entsprechend der Erfindung ist, eine diamantartige Beschichtungsschicht und eine Mittelschicht auf einem Spitzensubstrat zeigend; und
8 eine vergrößerte Schnittansicht ähnlich der 7 ist, eine diamantartige Beschichtungsschicht auf einem Spitzensubstrat zeigend.
In den verschiedenen offenbarten Ausführungsformen werden dieselben Referenznummern verwendet, um gemeinsame Elemente zu bezeichnen. Es ist selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf die Verwendung der Konstruktionsdetails der ge zeigten und beschriebenen Beispiele begrenzt ist, und dass der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
Bezugnehmend auf 1, in der eine Heißläufer-Spritzgießvorrichtung 200 entsprechend der vorliegenden Erfindung gezeigt ist, die eine Form 256 mit einer Hohlraumplatte 260, in der mindestens ein Formhohlraum 262 angeordnet ist, und eine Spannplatte 206 in der Nähe der Hohlraumplatte umfasst. Ein durch einen Zentrierring 220 positionierter Verteiler 214 verteilt das geschmolzene Material (Schmelze) von einem zentralen Schmelzeeinlass 202 über ein Einlassteil 210 und einen Verteilerschmelzekanal 216 zu einer Vielzahl von Einspritzdüsen 222, von denen nur eine gezeigt ist. Ein isolierender, elastischer Abstandhalter 208 trennt den Verteiler 214 von der Spannplatte 206 und ein isolierender Luftspalt 212 trennt den Verteiler 214 von der Hohlraumplatte 260. Das hintere Ende 226 der Düse 222 stößt gegen den Verteiler 214. Das vordere Ende 228 der Düse weist eine Düsendichtung 236 auf mit einem vorderen Ende 237, das mit einem Sitz 248 in der Hohlraumplatte 260 in der Nähe der Angussöffnung 246 zusammenpasst, und auf diese Weise einen kreisförmigen Raum 250 definiert, durch den die Schmelze von der Düse zur Angussöffnung 246 strömt. Ein Verteilerheizelement 218 hält die Temperatur der Schmelze, so dass sie ordnungsgemäß zu den Düsen strömt. Kühlkanäle 204 in der Spannplatte 206 und der Hohlraumplatte 260 befördern Kühlmittel, um überschüssige Wärme von der Vorrichtung zu entfernen.
Die Düse 222 umfasst weiter einen äußeren Kragen 230, einen Düsenschmelzekanal 224 und ein Düsenheizelement 232, welches dazu dient, die geeignete Schmelzetemperatur zu halten, wenn die Schmelze durch den Düsenschmelzekanal strömt. Ein Thermoelement 263 in der Nähe des vorderen Endes der Düse ermöglicht die Regelung des Heizelements 232. Ein isolierender Luftspalt 258 umgibt den Düsenkörper.
Der hintere Teil der Düsendichtung 236 weist ein Außengewinde auf, so dass er entfernbar in einem Düsengewindesitz 252 gesichert ist. Ein sich nach außen erstreckender Flansch 238 auf der Düsendichtung 236 ist so geformt (z.B. sechseckig), dass er durch ein geeignetes Werkzeug, beispielsweise einen Schraubenschlüssel, entfernt oder installiert werden kann. Die Düsendichtung 236 umgibt und hält eine torpedoartige Düsenspitze 234 in ihrer Position in der Düse, wenn die Düsendichtung in dem Sitz 252 installiert ist.
Bezugnehmend auf die 2 und 3, in denen die Düsenspitze 234 einen zylindrischen zentralen Teil 264, einen breiteren zylindrischen hinteren Flanschteil 254 und ein spitz zulaufendes Spitzenteil 268 umfasst. Der hintere Flanschteil 254 der Düsenspitze 234 ist durch das hintere Ende der Düsendichtung 236 im Düsensitz 252 fixiert. Ein zentraler Torpedoschmelzekanal 240 in der Düsenspitze 234 steht an seinem oberen Ende mit dem Düsenschmelzekanal 224 in Verbindung und weist einen seitlichen Schmelzeauslass 244 auf, der Schmelze zu dem kreisförmigen Raum 250 in der Nähe der Angussöffnung 246 liefert.
Der oben beschriebene Aufbau ist ziemlich typisch für ein gegenwärtiges Heißläufer-Spritzgießsystem mit einer abgelenkten Düsenspitze. Dabei kann es einen einzelnen Schmelzeauslass 244, wie gezeigt, oder eine Vielzahl von Schmelzeauslässen (z.B. zwei oder drei) geben. Sowohl in dieser als auch in den anderen hier beschriebenen Ausführungsformen kann die Düsenspitze aus jedem geeigneten, üblicherweise in dieser Technik verwendeten Material hergestellt sein, beispielsweise Werkzeugstahl, rostfreier Stahl, Titan, Bronze, andere Kupferlegierungen, Wolframkarbid oder Keramik.
Alternativ kann, wie in 4 gezeigt, die Düse einen dreiteiligen abgelenkten Spitzenaufbau mit einer Torpedodüsenspitze 534, einer Gewindedüsendichtung 236 und einem Isolierring 270, der die Formhohlraumplatte 260 berührt, aufweisen.
5 zeigt eine andere Ausführungsform, in der die Torpedodüsenspitze 534 gerade ist mit einem spitz zulaufenden Spitzenteil 568 und einem geraden Schmelzekanal 240, der zu einem zentralen Schmelzeauslass 544 führt. Diese Düsenspitze ist bei 535 in die Düse 222 geschraubt und die Düsendichtung 536 ist bei 537 auf die Außenseite der Düsenspitze 534 geschraubt. Ein Flansch 538 ist für den Eingriff durch ein geeignetes Werkzeug (z.B. ein Schraubenschlüssel) angepasst, um die Installation der Spitze in und das Entfernen von der Düse zu erleichtern. Hartlöten oder Löten kann, wenn gewünscht, jede dieser Gewindeverbindungen ersetzen.
6 zeigt noch eine andere Ausführungsform mit einer geraden Düsenspitze. Ein Torpedoeinsatz 634 umfasst einen zylindrischen Körper 636 mit einem Schmelzekanal 640, in dem ein zentraler Torpedokörper 672 mittels Torpedospiralen (Flügel) 674 positioniert ist. Der Einsatz 634 ist mit einem Außengewinde 635 für den Halt in der Düse 222 versehen und weist einen durch ein Werkzeug eingreifbaren Flansch 671 auf. Der Einsatz 634 weist weiter ein Außengewinde 637 zum Anbringen einer Düsendichtung (Angusseinsatz) 676, das ein passendes Gewinde 678 und ein durch ein Werkzeug eingreifbaren Flansch 680 hat, auf. Hartlöten oder Löten kann, wenn gewünscht, jede dieser Gewindeverbindungen ersetzen.
Die Erfindung sieht eine verschleißbeständige Beschichtung („diamantartige Beschichtung", im Folgenden definiert) für mindestens bestimmte Teile der Düsenspitze auf. In der Ausführungsform aus 2 und 3 ist die diamantartige Beschichtung auf die äußere Oberfläche 286' des spitz zulaufenden Spitzenteils 268 aufgebracht, das normalerweise dem größten Verschleiß durch den direkten Kontakt mit der Schmelze ausgesetzt ist. Die diamantartige Beschichtung kann auch auf die innere Oberfläche 240' des Düsenspitzenschmelzekanals 240 aufgebracht sein. Andere Oberflächen (254', 264') der Düsenspitze 234 müssen nicht beschichtet werden, weil sie nicht in direkten Kontakt mit der Schmelze kommen; jedoch, abhängig von dem verwendeten Beschichtungsprozess, kann es einfacher sein, alle Oberflächen zu beschichten, als einzelne ausgewählte Oberflächen abzudecken, um zu verhindern, dass sie beschichtet werden.
In der Ausführungsform aus 4 ist die gleiche Oberfläche, d.h. die äußere Oberfläche 268' des spitz zulaufenden Spitzenteils 268, mit einer diamantartigen Beschichtung versehen. Außerdem sollte eine diamantartige Beschichtung sowohl auf der ringförmigen Endoberfläche 237' der Düsendichtung 236 aufgebracht werden, als auch auf die innere Oberfläche 236' der Düsendichtung 236 in dem Bereich der das spitz zulaufende Düsenspitzenteil 268 umgibt, da diese Oberflächen auch in direkten Kontakt mit der Schmelze kommen. Die diamantartige Beschichtung kann auch auf die innere Oberfläche 240' des Düsenspitzenschmelzekanals 240 aufgebracht werden. Wieder kann es einfacher sein, alle Oberflächen zu beschichten, als einzelne ausgewählte Oberflächen abzudecken, um zu verhindern, dass sie beschichtet werden.
In der Ausführungsform aus 5 ist die äußere Oberfläche 568' des spitz zulaufenden Spitzenteils 568 mit einer diamantartigen Beschichtung versehen. Auch die innere Oberfläche der Düsendichtung 536 kann mit einer diamantartigen Beschichtung versehen sein, weil ein Teil dieser äußeren Oberfläche in dem ringförmigen Raum, der das spitz zulaufende Spitzenteil 568 umgibt, der Schmelze ausgesetzt ist. Die diamantartige Beschichtung kann auch auf der inneren Oberfläche 240' des Düsenspitzenschmelzekanals 240 aufgebracht sein. Wieder kann es leichter sein, alle Oberflächen zu be schichten, als einzelne ausgewählte Oberflächen abzudecken, um zu verhindern, dass sie beschichtet werden.
In der Ausführungsform aus 6 ist eine diamantartige Beschichtung auf die innere Oberfläche 676' der Düsendichtung 676 aufgebracht. Die diamantartige Beschichtung kann auch auf die innere Oberfläche 640' des Düsenspitzenschmelzekanals 640; auf die Oberflächen des zentralen Torpedokörpers 672 und der Flügel 674; und auf die Oberflächen des Schmelzeauslasses 644 aufgebracht sein. Wieder kann leichter sein, alle Oberflächen zu beschichten, als einzelne ausgewählte Oberflächen abzudecken, um zu verhindern, dass sie beschichtet werden.
Wie erwähnt, ist die in dieser Erfindung verwendete verschleißbeständige Beschichtung als „diamantartige Beschichtung" bezeichnet, und ist ein diamantener oder diamantartiger Schutzfilm oder Beschichtung. Wie in dieser Anmeldung verwendet, ist der Ausdruck „diamantartige Beschichtung" als eine Schutzschicht oder ein Film aus kristallenem oder amorphem kohlenstoffhaltigen Materialien definiert, die an einem Substrat anhaften, entweder direkt oder durch eine Zwischenschicht aus unterschiedlichem Material, wobei die Schutzschicht beträchtlich härter und glatter als das Substrat oder die Zwischenschicht ist.
Eine diamantartige Beschichtung kann in zwei Hauptkategorien fallen: Verbundschicht (Mischung aus Metall und Diamant) und Diamantablagerungsschicht (amorph und polykristallin). Jede Schichtart hat Stärken und Schwächen, und beide können verwendet werden, um Teile eines Heißläufersystems, die im Bereich der Angussöffnung direkt die Schmelze berühren, zu schützen, wie oben beschrieben. Die Forschung und Entwicklung in diesem Gebiet bringt fortlaufend neue, auf einer kontinuierlichen Basis entwickelte Methoden, die die Haftung und das Oberflächenfinishen verbessern.
Das US-Patent Nr. 5,827,613, das durch den Bezug hierin aufgenommen ist, diskutiert Methoden zum Aufbringen „diamantartiger Filme" und "diamantartiger Dünnschichtfilme". Das Patent diskutiert Probleme der Filmhaftung und in dem Fall von Hochtemperatur-Ablagerungsprozessen das unerwünschte Glühen des Stahlsubstrats. Das Patent offenbart auch die Verwendungen einer Zwischenschicht, um die Haftung der Beschichtung auf der Oberfläche einer Vielzahl von Substraten zu verbessern, beispielsweise Stahl, Keramik, Glas, Kupfer, Metalllegierungen, usw. Die Zwischenschicht kann Silizium, Titan oder Nickel, gebildet durch eine Vakuumbedampfung oder eine chemische Dampfablagerung (CVD), hergestellt sein. Alternativ kann, für eine größere Haftung, eine Molybdän-Zwischenschicht durch eine Ionisierungsverdampfung aufgebracht sein.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung können die in dem US-Patent Nr. 5,827,613 offenbarten verschleißwiderstandsfähigen Filme und die Verfahren zur Adhäsion verwendet werden, um Teile des Heißläufersystems zu schützen, die im Angussbereich direkt mit der Schmelze in Kontakt stehen. 7 zeigt das Düsenspritzensubstrat 781, eine Zwischenschicht 782, wie oben beschrieben, und eine diamantartige Beschichtung 783. Die Beschichtung oder Film 783 ist äußerst hart und weißt einen niedrigen Reibungsbeiwert, eine hohe thermische Leitfähigkeit (in der Größe von 4 bis 5 mal der thermischen Leitfähigkeit von Berilliumkupfer) und eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegenüber Korrussion und Chemikalien auf. In dem US-Patent Nr. 5,827,613 können empirische, diese Eigenschaften betreffende Daten gefunden werden. Beispielsweise wird gezeigt wie ein diamantartiger Dünnfilm auf einen Stahlsubstrat über einer Molybdän-Zwischenschicht aufgebracht wird mit einer Härte in der Größenordnung von 7.000 Vickers (im Vergleich zu Werkzeugstahl mit 400 Vickers).
Verbund-Diamantbeschichtungen, patentiert durch Surface Technology Inc. Corporation (siehe US-Patente Nr. 4,997,686; 5,145,517; 5,300,330; 5,863,616; und 6,306,466, welche alle durch den Bezug hierin aufgenommen sind), umfassen die Verwendung von ultrafeinen Diamantpartikeln, die in hartem Nickelmetall für stromlosen Überzug enthalten sind. Das Aufbringen der freien Diamantpartikel auf ein Substrat erfolgt in einem stromlosen Überzugsbad. Weil ein metallisierendes Bad verwendet wird ist die Geometrie der Substrate im Wesentlichen unrelevant, und Vertiefungen und Löcher können beschichtet werden ohne auf die Anforderungen einer Sichtlinie zu achten. Die Beschichtungsstärke kann zwischen 12 und 250 μm variieren, obwohl normalerweise die Dicke in der Größe von 25 μm liegt, mit einer Toleranz von ± 3 μm für jede vorbestimmte Dicke. Die Beschichtungshärte liegt bei 1.200 Vickers. Die Verschleißfestigkeit liegt, bei der Verwendung des Taber Abrieb-Verschleißtests bei sehr hohen 0,0115 (im Vergleich zu 0,0274 für gesintertes Wolframkabit; und 0,01281 für gehärteten Werkzeugstahl). Vorteilhafterweise können beschichtete Teile abgezogen werden und zur Erneuerung wieder beschichtet werden. 8 stellt eine Düsenspitze entsprechend der vorliegenden Erfin dung dar, mit einer Verbunddiamantbeschichtung 783, wie sie oben beschrieben ist, aufgebracht auf das Düsenspritzensubstrat 781.
Für die vorliegende Erfindung können auch amorphe Diamantenbeschichtungen verwendet werden. Diese weisen eine nicht-kristalline Struktur auf, die ein sehr glattes Oberflächenfinish ergibt. Jedoch sind die Verschleißeigenschaften nicht so gut wie für Diamantbeschichtungen mit polykristalliner Struktur, wie unten beschrieben. Amorphe Diamantbeschichtungen werden mittels Plasmabeschleunigung aufgebracht, unter der Verwendung einer gepulsten Plasmabogenentladung im Vakuum. Dies kann bei Raumtemperatur geschehen. Neue Fortschritte in dieser Technologie haben zu spannungsfreien, sehr glatten amorphen Beschichtungen mit guten Adhäsionseigenschaften geführt, die eine Härte von 90% von kristallinen Diamtenbeschichtungen aufweisen.
Für eine spannungsreduzierte oder spannungsfreie amorphe Diamantbeschichtung wird ein gepulster Laser mit einem Grafitziel verwendet, um bei Raumtemperatur einen wasserstofffreien Kohlenstofffilm mit einem hohen Anteil diamantartiger Bindungen, aber auch mit einer hohen Anfangsspannung, abzulagern. Wenn das aufgebrachte Material erwärmt wird verliert der Film seine Spannung, bewahrt jedoch seine diamantartigen Eigenschaften. Im Gegensatz dazu wandeln sich amorphe Diamantfilme, die Wasserstoff enthalten durch die Erwärmung in Graphit um.
Auch Diamantbeschichtungen mit polykristallinen Strukturen können für diese Erfindung verwendet werden. Diese werden normalerweise hergestellt mithilfe chemischer Dampfablagerungs- (CVD) und physikalischer Dampfablagerungs-(PVD)Verfahren. Eine grobe kristalline Struktur erhöht die Härte der Beschichtung, reduziert aber die Glätte der Oberflächenbeschaffenheit. Das CVD-Verfahren löst die Kohlenstoffatome aus Methangas heraus und lagert sie als Diamant direkt auf das Substrat ab. Homogene Diamant-Filme mit polykristalliner Struktur werden fortlaufend auf Maschinenwerkzeuge aufgebracht.
Sowohl amorphe als auch polykristalline Diamantbeschichtungen wirken gut mit Substraten aus Graphit, harten Kohlenstoff, Messing, anderen Kupferlegierungen, Plastik und Keramik zusammen. Eisenmetalle können diese Beschichtungen auflösen, so dass eine Zwischenschicht auf Eisenmetallen notwendig ist.
Eine andere geeignete Methode zum Auftragen einer Diamant- oder diamantartigen Kohlenstoffbeschichtung auf die Düsenspritze ist die plasmaunterstütze chemische Dampfablagerung (PACVD). Dieses Verfahren soll eine sehr glatte Oberfläche mit einer ausgezeichneten Haftung herstellen.
Die obengenannten und andere diamantartige Beschichtungen und Beschichtungsmethoden, die für die vorliegende Erfindung nutzbar sind, sind in den oben erwähnten Patenten und Veröffentlichungen sowie in den folgenden zusätzlichen Patenten und Veröffentlichungen beschrieben, die alle durch den Bezug hierin aufgenommen sind:

– U.S. Patent 5,387,447
– U.S. Patent Re. 33,767
– Veröffentlichte U.S. Patent Anmeldung US 2002/0094379
– "Composite Diamond Coating." Website der Surface Technology, Inc. http://www.surfacetechnology.com/cdc.htm
– Browne, Malcolm W. "Diamond Coating Could Revolutionize Manufacture of Tools." 12. März 1996, Rohit Khare (khare@pest.w3.org) (http://www.xent.com/FoRK-archive/spring96/0270.html
– McGinnis, Arthur J; Jagannadham, K.; Watkins, Thomas R. "Residual Stresses in MO₂C/Diamond Coatings." Advances in X-ray Analysis, V. 41, 1998.
– ter Meulen, J.J. „Smooth, well-adhering CVD diamond coatings on steel and non-carbide forming substrates". http://www.stw.nl/projecten/N/nns4041.html
– RRC Kurchatov Institute. "Artificial Diamond Coating and Thin Film Technologies." http://www.kiae.ru/eng/inf/tex/t8.html
– Miyoshi, Kazuhisha. "Diagnostic Techniques Used to Study Chemical-Vapor-Deposited Diamond Films." http://www.grc.nasa.gov/WWW/RT1999/5000/5160miyoshi.html. April, 2000.
– "Wear-resistant diamond coating created by Sandia scientists." http://www.sandia.gov/1100/Xfried_diamond.htm. 30. November 2001.
– "Diamond Coatings." Website der MER Corporation. http://www.mercorp.com/mercorp/coatings/Diamond_Coatings.html
– "Amorphous diamond coatings for industrial and medical applications." http://www.physics.helsinki.fi/~ftl_dlc/index.html
– "DIARC^® Diamond Coating for Moulding Tools." http://www.diarc.fi/moulds.html
– Paulmier, D.; Schmitt, M. "Elaboration and mechanical properties of diamond coatings obtained by flame process." http://www.eng.auburn.edu/department/ee/ADC-FGT2001/ADCFCT...
– Myers, Dennis. "Cutting Costs with Diamond Coatings." Ceramic Industry Online. 1. Juli 2002. http://www.ceramicindustry.com/CDA/ArticleInformation/features/...

Die Anwendung einer diamantartigen Beschichtung auf Teilen einer Heißläuferdüse im Bereich der Angussöffnung ermöglicht es den Wirkungsgrad zu steigern, die Kosten zu reduzieren und überlegene Formteile für alle Industrien hervorbringen.

Claims

Eine Spritzgießvorrichtung, umfassend: einen Heißläuferverteiler, mindestens eine Düse und eine Form, wobei die Form einen Formhohlraum und eine Angussöffnung in den Formhohlraum definiert, um die Schmelze von der Düse aufzunehmen, wobei die Düse einen Düsenkörper, eine Spitze und eine Düsendichtung, die an dem Düsenkörper angeordnet ist und die Spitze umgibt, umfasst, wobei der Düsenkörper einen sich dort hindurch erstreckenden Schmelzekanal umfasst, um die Schmelze von dem Verteiler aufzunehmen, wobei die Spitze einen Spitzenschmelzekanal dort hindurch umfasst, der stromabwärts von und in Fluidverbindung mit dem Düsenkörperschmelzekanal ist und stromaufwärts von und in Fluidverbindung mit der Angussöffnung ist, wobei die Düsendichtung die Form angrenzend an die Angussöffnung berührt, so dass die Form, die Düsendichtung und die Spitze einen ringförmigen Schmelzeraum angrenzend an die Angussöffnung definieren, durch den die Schmelze von dem Spitzenschmelzekanal zu der Angussöffnung strömen kann, und wobei zumindest ein Teil der äußeren Oberfläche der Spitze in dem ringförmigen Schmelzeraum eine diamantartige Beschichtung aufweist.
Eine Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Oberflächen der Düsendichtung die dem ringförmigen Schmelzeraum ausgesetzt sind eine diamantartige Beschichtung aufweisen.
Eine Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Oberfläche des Spitzenschmelzekanals eine diamantartige Beschichtung aufweist.
Eine Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Oberfläche des Spitzenschmelzekanals eine diamantartige Beschichtung aufweist.
Eine Spritzgießvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die diamantartige Beschichtung direkt auf die Oberfläche(n) aufgetragen ist.
Eine Spritzgießvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die diamantartige Beschichtung auf eine direkt auf die Oberfläche(n) aufgetragene Zwischenschicht aus einem unterschiedlichen Material aufgetragen ist.
Eine Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Zwischensicht Molybdän umfasst.
Eine Düse für eine Spritzgießvorrichtung, die Spritzgießvorrichtung weist eine Form auf, die Form definiert einen Formhohlraum und eine Angussöffnung in den Formholraum zum Aufnehmen der Schmelze aus der Düse, die Düse umfasst: einen Düsenkörper mit einem Düsenkörperschmelzekanal dort hindurch zum Aufnehmen der Schmelze von einer Schmelzequelle; eine Spitze mit einem Spitzenschmelzekanal dort hindurch, der stromabwärts von und in Fluidverbindung mit dem Düsenkörperschmelzekanal ist und geeignet ist stromaufwärts von und in Fluidverbindung mit der Angussöffnung zu sein; und eine Düsendichtung angeordnet an dem Düsenkörper und die Spitze umgebend, die Düsendichtung ist geeignet die Form angrenzend an die Angussöffnung zu berühren, so dass die Form, die Düsendichtung und die Spitze einen an die Angussöffnung angrenzenden ringförmigen Schmelzeraum definieren, durch den die Schmelze von dem Spitzenschmelzekanal zu der Angussöffnung strömen kann, wobei zumindest ein Teil der äußeren Oberfläche der Spitze in dem kreisförmigen Schmelzeraum eine diamantartige Beschichtung aufweist.
Eine Düse nach Anspruch 8, wobei die Oberflächen der Düsendichtung die dem ringförmigen Schmelzeraum ausgesetzt sind eine diamantartige Beschichtung aufweisen.
Eine Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Oberfläche des Spitzenschmelzekanals eine diamantartige Beschichtung aufweist.
Eine Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Oberfläche des Spitzenschmelzekanals eine diamantartige Beschichtung aufweist.
Eine Spritzgießvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die diamantartige Beschichtung direkt auf die Oberfläche(n) aufgetragen ist.
Eine Spritzgießvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die diamantartige Beschichtung auf eine direkt auf die Oberfläche(n) aufgetragene Zwischensicht aus einem unterschiedlichen Material aufgetragen ist.
Eine Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Zwischenschicht Molybdän umfasst.
Eine Spitze einer Spritzgießdüse, die die Schmelze, die durch die Düse strömt, an den Angussbereich einer Form überträgt, die Spitze umfasst: einen Spitzenkörper, der geeignet ist durch die an den Angussbereich der Form angrenzende Spritzgießdüse gehalten zu sein; einen Spitzenschmelzekanal, der sich durch den Spritzenkörper erstreckt; und eine diamantartige Beschichtung auf mindestens einem Teil der Spitze, das der Schmelze in dem Angussbereich ausgesetzt ist.
Eine Spitze nach Anspruch 15, wobei die Oberfläche des Spitzenschmelzekanals eine diamantartige Beschichtung aufweist.
Eine Spitze nach Anspruch 15 oder 16, wobei die diamantartige Beschichtung direkt auf die Oberfläche(n) aufgetragen ist.
Eine Spitze nach Anspruch 15 oder 16, wobei die diamantartige Beschichtung auf eine direkt auf die Oberfläche(n) aufgetragene Zwischenschicht aus einem unterschiedlichen Material aufgetragen ist.
Eine Spitze nach Anspruch 18, wobei die Zwischensicht Molybdän umfasst.