WO2017059468A1

WO2017059468A1 - Komponente einer kunststoffverarbeitungsmaschine

Info

Publication number: WO2017059468A1
Application number: PCT/AT2016/000082
Authority: WO
Inventors: Bernhard MAYR-SCHMÖLZER; Martin Kathrein; Michael ANDROSCH; Thomas Huber
Original assignee: Plansee Se
Priority date: 2015-10-05
Filing date: 2016-09-02
Publication date: 2017-04-13
Also published as: AT14988U1

Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Komponente einer Kunststoffverarbeitungsmaschine, gefertigt aus einem Refraktärmetall (RM), ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wolfram (W), W-Legierung, Molybdän (Mo) und Mo-Legierung, wobei zumindest eine Oberfläche der Komponente zumindest bereichsweise eine Schicht aufweist, die zumindest bereichsweise aus zumindest einer Verbindung zumindest eines Elements ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kohlenstoff (C), Bor (B) und Stickstoff (N) mit zumindest einem Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus W und Mo, gebildet ist.

Description

KOMPONENTE EINER KUNSTSTOFFVERARBEITUNGSMASCHINE

Die Erfindung betrifft eine Komponente einer Kunststoffverarbeitungsmaschine, gefertigt aus einem Refraktärmetall (RM), ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wolfram (W), W-Legierung, Molybdän (Mo) und Mo-Legierung. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Komponente.

Kunststoffverarbeitungsmaschinen, wie beispielsweise Extrudiermaschinen und Spritzgussmaschinen, enthalten Komponenten wie beispielsweise

Extruderschnecken, Heißkanaldüsen, Spritzgussformen, Dorne, Kerneinsätze etc.

Diese Komponenten sind während des Betriebs der

Kunststoffverarbeitungsmaschine hohen thermischen und abrasiven

Belastungen ausgesetzt. Eine Beschädigung der Komponenten findet durch thermische Belastung, sowie chemische und mechanische Erosion statt. Dies führt zu Materialabtrag an der Oberfläche der Teile und es kann zur

Verunreinigung der plastifizierten Kunststoffmasse kommen.

Das Versagen einer der Komponenten einer solchen

Kunststoffverarbeitungsmaschine kann zum Stillstand der gesamten Maschine führen und hat damit große Auswirkung auf den wirtschaftlichen Betrieb der Anlage.

Die Herausforderungen im Betrieb von Kunststoffverarbeitungsmaschinen bestehen in der Reduktion des Verschleißes der Komponenten. Entwicklungen haben daher zum Ziel, die die Resistenz der Komponenten gegenüber den vorherrschenden Bedingungen zu erhöhen, um längere Betriebszeiten zu erreichen. Eine Erhöhung der Betriebszeiten senkt unter anderem auch die Betriebskosten einer Kunststoffverarbeitungsmaschine.

Einige Möglichkeiten, um die Lebensdauer derartiger Komponenten zu erhöhen, wurden schon in der einschlägigen Literatur beschrieben.

So offenbart die WO2007144303A1 eine Extruderschnecke aus Stahl, die mit einer Verschleißschutzschicht, zB aus Wolframcarbid, sowie einer Gleitschicht, zB aus Mo, versehen ist. Für die Verarbeitung von glasfaser- oder partikelverstärkten Kunststoffen werden als Grundmaterial für entsprechende Komponenten Refraktärmetalle oder deren Legierungen verwendet. Solche Kunststoffe wirken auch in plastifizierter Form hoch verschleißend auf die Komponenten, die für ihre Verarbeitung verwendet werden. Die Lebensdauer von Komponenten für die Kunststoffverarbeitung, im Speziellen für die Verarbeitung von glasfaser- oder partikelverstärkten Kunststoffen ist daher oft stark reduziert.

Die US20020092585 offenbart ein Verfahren zur Erhöhung der

Verschleißbeständigkeit eines Grundmaterials durch Aufbringen einer

Refraktärmetallschicht über elektrochemische Methoden und anschließender thermischer Behandlung mit einer borhaltigen Salzschmelze.

Weiter aus dem Stand der Technik bekannt sind mittels Gasphasenreaktionen, wie Chemical Vapour Deposition (CVD) oder Gasphasennitrieren, auf entsprechenden Grundmaterialien entsprechender Komponenten

abgeschiedene Hartstoffschichten, um die Verschleißbeständigkeit der jeweiligen Komponenten zu erhöhen.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen weisen aber oft eine schlechte Haftung auf dem Grundmaterial auf, was zu Materialabtrag und Verunreinigung der plastifizierten Kunststoffmasse führen kann.

Weiters ist es oft erwünscht nicht die gesamte Oberfläche des Grundmaterials mit einer Verschleißschutzschicht zu versehen, was beispielsweise bei mittels eines CVD Verfahrens abgeschiedenen Schichten nur sehr schlecht oder gar nicht möglich ist.

Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Lösung bereitzustellen, wodurch die zuvor geschilderten Nachteile vermieden werden können. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung eine Lösung bereitzustellen, bei der die Komponenten einer Kunststoffverarbeitungsmaschine eine höhere Resistenz gegenüber den erwähnten Belastungen aufweisen und dadurch die Einsatzdauer der

Komponenten und damit der Kunststoffverarbeitungsmaschine erhöht wird. Insbesondere soll die vorliegende Erfindung den Materialabtrag von

Komponenten reduzieren, wodurch eine Verunreinigung der plastifizierten Kunststoffmasse vermindert wird. Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.

Eine erfindungsgemäße Komponente einer Kunststoffverarbeitungsmaschine ist aus einem Refraktärmetall (RM), ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wolfram (W), W-Legierung, Molybdän (Mo) und Mo-Legierung gefertigt und ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Oberfläche der Komponente zumindest bereichsweise eine Schicht aufweist, die zumindest bereichsweise aus zumindest einer Verbindung zumindest eines Elements ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kohlenstoff (C), Bor (B) und Stickstoff (N) mit zumindest einem Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus W und Mo, gebildet ist.

Die erfindungsgemäße Komponente ist dabei bevorzugt eine Heißkanaldüse, eine Extruderschnecke, ein Dorn ein Kerneinsatz oder eine Spritzgussform.

Die Komponente ist aus einem Refraktärmetall gefertigt, wobei das

Refraktärmetall ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Wolfram (W), W-Legierung, Molybdän (Mo) und Mo-Legierung. W, W-Legierungen, Mo und Mo-Legierungen werden im nachfolgenden Text auch mit RM abgekürzt. Eine RM-Komponente ist daher eine Komponente, die aus W, einer W-Legierung, Mo oder einer Mo-Legierung gefertigt ist.

Eine Oberfläche der RM-Komponente weist zumindest bereichsweise eine Schicht auf, die zumindest bereichsweise aus zumindest einer Verbindung zumindest eines Elements, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus

Kohlenstoff (C), Bor (B) und Stickstoff (N), mit zumindest einem Element, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus W und Mo, gebildet ist.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung weist sowohl der Grundkörper/das

Grundmaterial, als auch die Schicht ein RM auf. Als Grundkörper werden im Zusammenhang mit der Erfindung die Bereiche der Komponente, die keine / oder noch keine Schicht aufweisen, bezeichnet.

Es hat sich nun gezeigt, dass durch die erfindungsgemäße Ausführung

Schichthaftungsprobleme, wie diese beim Stand der Technik zu beobachten sind, nicht auftreten. Die erfindungsgemäßen Komponenten sind weiters auch deutlich resistenter gegenüber einem breiten Feld von Einsatzbedingungen, verglichen mit unbeschichteten Komponenten aus W, W-Legierungen, Mo oder Mo-Legierungen.

Als besonders vorteilhafte Verbindungen sind die Karbide, Boride und Nitride zu erwähnen. Es eignen sich jedoch auch ausgezeichnet Verbindungen, die neben W und/oder Mo zumindest zwei Elemente der Gruppe, bestehend aus C, B und N enthalten. So konnten beispielsweise mit Verbindungen, die sowohl C als auch B enthalten, ausgezeichnete Standzeitergebnisse erzielt werden.

In bevorzugter Weise weist die Schicht als RM jenes Element auf, das auch mehrheitlich den Grundkörper bildet. So ist es vorteilhaft, wenn beispielsweise der Grundkörper aus Molybdän oder einer Molybdänlegierung gefertigt ist, dass auch die Schicht durch eine Verbindung des Molybdäns gebildet ist. So konnten beispielsweise ausgezeichnete Ergebnisse erzielt werden, wenn der

Grundkörper der Komponente aus Mo gefertigt ist und die Schicht Mo₂B, MoB, MoC, M0₂C, Mo₂N oder MoN umfasst.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei der Herstellung der Schicht die

Verbindungsbildung durch Reaktion von C, B und/oder N mit dem W und/oder Mo des Grundkörpers erfolgt, da dadurch eine ausgezeichnete Schichthaftung erzielt werden kann.

Die Schicht kann den Grundkörper vollständig bedecken oder kann auch nur an Stellen höchster Beanspruchung aufgebracht sein. Zudem kann die Schicht ein- oder mehrlagig und/oder aus gemischten Phasen mit variierender

Zusammensetzung ausgeführt sein. Wird als Grundkörper für die Komponente eine Mo-W-Legierung verwendet, was eine vorteilhafte Ausführungsform darstellt, so kann die Verbindung als metallische Bestandteile Mo und W aufweisen. In der Liste der nachfolgend angeführten vorteilhaften Boriden, Karbiden und Nitriden kann daher, ohne dass die Eigenschaften nachteilig beeinflusst werden, W teilweise durch Mo bzw. Mo teilweise durch W ersetzt sein.

Als besonders vorteilhafte binäre Verbindungen sind W₂B, WB, W₂B₅,

W_1-XB₃, WB₄, WC, W₂C, WN, W₂N, W₃N₂, Mo₂B, MoB, Mo₃B₂, M0B₄, MoC, Mo₂C, MoN, Mo₂N und Mo₃N₂ zu nennen. Bei besonders vorteilhaften ternären und quaternären Verbindungen ist der nichtmetallische Bestandteil der zuvor angeführten binären Verbindungen teilweise durch ein (für ternäre

Verbindungen) oder zwei (für quaternäre Verbindungen) weitere(s) Element(e) aus der Gruppe C, B und N ersetzt. So ergeben sich beispielsweise für WC die ternäre Verbindungen W(C,N) und W(C,B) und als quaternäre Verbindung W(C,B,N).

Neben den jeweiligen stöchiometrischen Zusammensetzungen der Verbindung kann diese zusätzlich auch weitere Elemente, beispielsweise C, B, N, W und/oder Mo, in gelöster Form enthalten.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform stellt eine Composite-Schicht dar. Als Composite-Schicht ist eine Schicht zu verstehen, die aus zumindest zwei Phasenbereichen aufgebaut ist. Als besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist hervorzuheben, wenn die Schicht die Phasen WC und/oder W₂C enthält. Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsform ist gegeben, wenn die Schicht WB und/oder W₂B enthält. Auch die Kombination von WC und/oder W₂C und WB und/oder W₂B stellt eine besonders vorteilhafte

Ausgestaltung der Erfindung dar. So kann beispielsweise der äußerste Bereich der Schicht aus WC und/oder WB gebildet sein, woran ein Bereich anschließt, der W₂B- und/oder W₂C Phase aufweist. W₂B und/oder W₂C sind dabei benachbart zum Grundkörper aus W oder einer W-Legierung. In analoger Weise kann beispielsweise der äußerste Bereich der Schicht aus MoC und/oder MoB gebildet sein, woran ein Bereich anschließt, der Mo₂B- und/oder Mo₂C Phase aufweist. Mo₂B und/oder Mo₂C sind dabei benachbart zum Grundkörper aus Mo oder einer Mo-Legierung.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ist die Schicht mit dem daran anschließenden Bereich des Grundkörpers verzahnt. Dieser Verzahnungseffekt wird in einfacher Weise durch die Reaktion von C, B und/oder N mit Mo und/oder W des Grundkörpers erzielt. Dazu werden C und/oder B und/oder Verbindungen von C, B und/oder N auf der Oberfläche des Grundkörpers aufgebracht. Durch Erwärmen diffundieren nun C, B und/oder N in den

Grundkörper hinein, wo es zur Verbindungsbildung kommt. Die Verzahnung wird dabei vorteilhaft durch Körner der Schicht gebildet (beispielsweise und vorteilhaft durch W₂B, W₂C, Mo₂B und/oder Mo₂C Körner). Bei Aufbringen von C und B auf Wolfram oder Molybdän bildet sich beispielsweise als oberste Schichtlage ein Karbid oder Borid, das besonders verschleißbeständig ist. Das Einbringen von N in die Schicht erfolgt vorzugsweise durch Glühung in einer N- haltigen Atmosphäre (Reaktionsglühung). Vorzugsweise kommen NH₃ oder eine Mischung aus zumindest zwei Gasen der Gruppe bestehend aus NH₃, H₂ und N₂ sowie Glühtemperaturen beispielsweise im Bereich 700 bis 1.300°C zum Einsatz.

Die vorteilhafte mittlere Schichtdicke kann in einem weiten Bereich gewählt werden, wobei als bevorzugter Bereich 1 bis 300 pm, vorzugsweise 3 bis 200 pm zu nennen ist.

Als vorteilhafte Werkstoffe für den Grundkörper sind Rein-W, W - 0,1 bis 3 Ma% Seltenerdoxid, W-Schwermetall, Rein-Mo, Mo - Titan (Ti) - Zirkon (Zr) - C (übliche Bezeichnung: TZM), Mo - Hafnium (Hf) - C (übliche Bezeichnung: MHC) oder Mo-W Legierungen zu nennen. Als besonders geeignetes

Seltenerdoxid ist La₂0₃ herauszustreichen. W - La₂0₃ weist dabei ein deutlich verbessertes Zerspanungsverhalten im Vergleich zu Rein-W auf, wodurch die Herstellungskosten der Komponente deutlich reduziert werden können. Unter Rein-W bzw. Rein-Mo sind dabei die Metalle mit der üblichen technischen Reinheit zu verstehen.

In vorteilhafter Weise weist die Komponente zumindest eine der nachfolgenden Eigenschaften auf:

_ Die Verbindung ist aus der Gruppe a oder b gewählt, mit:

Gruppe a: Karbide, Boride und Nitride;

Gruppe b: Verbindung enthaltend W und/oder Mo und zumindest zwei

Elemente der Gruppe, bestehend aus C, B und N.

_ Die Verbindung ist aus der Gruppe, bestehend aus W₂B, WB, W₂B₅,

W_1-XB₃, WB₄, WC, W₂C, WN, W₂N, W₃N₂; Mo₂B, MoB, Mo₃B₂, MoB₄,

MoC, Mo₂C, MoN, Mo₂N und Mo₃N₂ gewählt.

_ Die Schicht ist als Composite-Schicht ausgeführt.

_ Die Composite-Schicht weist zumindest einen Bereich aus einem Borid und zumindest einem Bereich aus einem Karbid auf.

_ Die äußerste Schichtlage ist durch WC oder WB zumindest teilweise gebildet.

_ Die Schicht ist mit dem daran anschließenden Grundkörper verzahnt. _ Die Verzahnung ist durch Körner der Schicht gebildet.

_ Die RM-Komponente weist an Stellen hoher Beanspruchung die Schicht auf.

_ Zumindest eine Verbindung enthält zumindest ein Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus B, C, N, W und Mo in gelöster Form.

_ Die RM-Komponente ist aus Rein-W, W- 0,1 bis 3 Ma% Seltenerdoxid,

W-Schwermetall, Rein-Mo Mo-Ti-Zr-C (TZM), Mo-Hf-C (MHC) oder einer

Mo-W-Legierung gefertigt.

Die erfindungsgemäße Aufgabenstellung wird auch durch ein Verfahren zur Herstellung einer RM-Komponente gelöst.

Das Verfahren weist dabei zumindest die folgenden Schritte auf:

- Herstellung der Geometrie der RM-Komponente durch übliche

Verfahren;

_ Aufbringen zumindest eines Elements und/oder zumindest einer

Verbindung eines Elements ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus

C, B und N vorzugsweise in Pulver- oder Slurryform;

_ Wärmebehandlung zur Bildung einer Verbindung mit zumindest einem

RM in Vakuum, Schutzgas oder Reaktivgas.

Als übliche Verfahren zur Herstellung der RM-Komponente sind

Press- / Sinterverfahren mit anschließender mechanischer Bearbeitung,

Near-Net-Shape Press- / Sinterverfahren, Heißpressen, heißisostatisches Pressen, Spark-Plasma-Sintern oder Metallpulverspritzguss zu nennen.

Nach Herstellung der Geometrie wird in den Bereichen, die im Einsatz die Schicht aufweisen sollen, zumindest ein Element oder zumindest eine

Verbindung eines Elements ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus C, B und N, aufgebracht. Das Aufbringen kann beispielsweise durch Aufschütten, durch Aufpinseln, durch Tauchen oder durch Aufsprühen erfolgen. Als besonders geeignet ist das Aufbringen eines Slurrys zu erwähnen, da es hiermit auch möglich ist, Teile mit komplexen Geometrien in einfacher und vorteilhafter Weise zu beschichten. Nach dem Aufbringen von C und/oder B und/oder einer C-, B und/oder N-haltigen Verbindung wird die Komponente in Vakuum,

Schutzgas oder Reaktivgas wärmebehandelt. Als Reaktivgase eignen sich insbesondere Gase oder Gasgemische, die N (zum Beispiel NH₃ oder eine Mischung aus zumindest zwei Gasen der Gruppe bestehend aus NH_3l H₂ und N₂), C (zum Beispiel CH₄) und/oder B (zum Beispiel BH₃) enthalten. Die Temperatur liegt dabei vorteilhaft bei 700 bis 2.000°C (Glühung in Vakuum) bzw. 700 bis 1 .300X (Glühung in Reaktivgas), wobei sich der für die jeweilige Verbindung am besten geeignete Bereich durch einfache Versuche ermitteln lässt. Bei der Wärmebehandlung diffundieren / diffundiert nun C, B und/oder N in das Grundmaterial ein und bildet mit diesem die erfindungsgemäße

Verbindung.

Bei üblichen CVD Verfahren wird eine Schicht außen auf das Grundmaterial abgeschieden. Dadurch kann es sein, dass Toleranzen der Komponenten nicht mehr eingehalten werden können und die Bauteile nachbearbeitet werden müssen. Bei erfindungsgemäßer Beschichtung ist dies nicht notwendig, da bei diesem Verfahren die Maßhaltigkeit gewährleistet ist.

Im Gegensatz beispielsweise zu einer Gasphasennitrierung, bei der die

Oberfläche der gesamten Komponente, d.h. alle Bereiche, die durch die Gasströmung erreicht werden, nitriert werden und es nicht möglich ist, bestimmte Bereiche gezielt auszusparen, können durch das erfindungsgemäße Verfahren Bereiche maskiert werden, wodurch es möglich ist, die Beschichtung beispielsweise nur in tribologisch belasteten Zonen aufzubringen. Durch diese gezielte Maskierung der Komponenten können sowohl harte bzw. beständige als auch weiche bzw. zähe Bereiche an derselben Komponente realisiert werden.

Ein weiterer Vorteil im Vergleich zum Gasphasennitrieren ist, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Schichtdicken in einem weiten Bereich von 1 bis 300 [im erzielt werden können. Beim Gasphasennnitrieren sind nur Dicken von 1 bis 15 m erzielbar. Durch die höheren Schichtdicken kann der

Einsatzbereich, beziehungsweise die Einsatzdauer der beschichteten

Komponenten signifikant erweitert werden.

Auch die Größe der Bauteile, welche beschichtet werden können, stellt ein weiteres Unterscheidungsmerkmal zum Gasphasennitrieren dar. Beim

Gasphasennitrieren ist nicht nur die Größe der Anlage, sondern auch die Gasführung in dieser entscheidend. Bei ungleichmäßiger Gasführung, wie es vermehrt bei großen Bauteilen vorkommt, kann es dazu kommen, dass die Bauteile nur teilweise oder unzulänglich beschichtet werden. Die

erfindungsgemäße Beschichtung kann weitestgehend geometrieunabhängig durchgeführt werden, wobei nur die Größe der Anlage für die erforderliche Wärmebehandlung limitierend ist.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist eine Automatisierung in großem Maßstab mit überschaubarem Aufwand durchführbar. Dies ist bei einer Gasphasennitrierung nur schwierig durchführbar, da neben dem hohen manuellen Aufwand für die Chargierung auch die Anlagengröße stark limitierend wirkt. Durch eine entsprechende Automatisierung ist es möglich, die Herstellungskosten pro Stück zu reduzieren und gleichzeitig eine Verbesserung der Eigenschaften wie Härte und Verschleißeigenschaften zu erzielen.

Neben den oben beschriebenen Verfahren kann die Schicht auch durch andere übliche Verfahren wie beispielsweise PVD, CVD, thermische Spritzverfahren oder Glühung in Reaktivgas (zum Beispiel in den zuvor genannten Gasen / Gasmischungen) aufgebracht werden.

Im Folgenden wird die Erfindung beispielhaft näher beschrieben und mit dem Stand der Technik verglichen.

Figur 1 zeigt eine mehrlagige Composite-Schicht, die Bereiche aus

Molybdänkarbid und Bereiche aus Molybdänborid umfasst.

Figur 2 zeigt ein GDOES Profil der Schicht in Figur 1

Figur 3 zeigt eine Skizze einer Heißkanaldüse mit partieller Beschichtung (dicke Linien).

Figur 4 zeigt eine weitere Skizze einer Heißkanaldüse mit partieller

Beschichtung (dicke Linien).

Figur 5 zeigt eine partiell beschichtete Spitze einer TZM-Heißkanaldüse.

Figur 6 zeigt eine EBSD Aufnahme einer zweilagigen Wolframborid/

Wolframcarbid Schicht auf W.

Beispiel 1

Es wurden Grundkörper aus W, W - 1 Ma% La2O₃ (WL) und Mo durch

Diffusionsprozesse mit unterschiedlichen Schichten versehen. Dazu wurde ein Slurry, der Kohlenstoff und/oder Bor enthielt, durch Tauchen auf der Oberfläche des Grundkörpers aufgebracht. Die jeweiligen C- und B-Anteile können den Tabellen 1 und 2 entnommen werden. Danach wurden die Proben einer Glühung bei 1500°C/10h in Vakuum unterzogen. Die beteiligten Bestandteile C, B bzw. N bildeten bei der Wärmebehandlung die entsprechenden Verbindungen aus. Exemplarisch ist dies für die Probe 19 gemäß Tabelle 2 in Figur 1 wiedergeben.

Die EBSD-Messung wurde wie folgt durchgeführt.

_ 120 Mm Elektronenstrahlblende

- Hochstrommodus, 20kV Beschleunigungsspannung

- Scanfläche 57 x 24 pm²

_ Vergrößerung 1500x

- Schrittweite 0,05 pm

_ Binning 4x4

- Kamera-Gain 17,06

- Kamera-Exposure 4,50

- Untergrundkorrektur: Statischer Untergrundabzug kombiniert mit

normalisiertem Intensitätshistogramm

_ System: FEG-REM Zeiss Ultra plus 55 mit EDAX Trident XM4 Analytik Paket, Hikari-EBSD Kamera

Tabelle 1 und 2 zeigen eine Übersicht der Proben.

Tabelle 1

N°. SubstratAtmosphäre C und B Gehalt im Slurry

material bei Glühbehandlung (Bezugsgröße: C (Ma%)+ B (Ma%) =100%)

1 W R

2 WL R - -

3 W E V C:100%

4 W E V C:80% / B:20%

5 W E V C:50% / B:50%

6 W E V C:20% / B:80%

7 WL E V C:100%

8 WL E V C:80% / B:20%

9 WL E V C:50% / B:50%

10 WL E V C:20% / B:80% Legende:

R... Referenzprobe E... Erfindungsgemäße Probe V... Vakuum

Tabelle 2

Beispiel 2

Beschichtete Heißkanaldüse aus TZM

Eine Heißkanaldüse aus TZM mit außenliegendem Gewinde wurde im

Ultraschallbad alkalisch gereinigt. Anschließend wurde das Gewinde mit Klebeband abgedeckt. Die so vorbereitete Düse wurde in eine wässerige Suspension mit Graphit und Bor (im Verhältnis 20:80 nach Gewicht) getaucht und an Luft getrocknet. Noch im Grünzustand wurde das Klebeband entfernt. Durch diese Maskierung wurde sichergestellt, dass die Beschichtung nur an den gewünschten Stellen der Düse erfolgt und das Gewinde nicht versprödet. Skizzen mit den beschichteten Stellen einer derartig beschichteten

Heißkanaldüse (dicke Linien) sind in den Abbildungen 3 und 4 dargestellt.

Die Wärmebehandlung erfolgte unter Vakuum bei 1500°C für 4h, wobei sich eine mehrlagige Schicht aus Molybdänkarbiden und Molybdänboriden ausbildete. Eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme eines

Randbereichs der so behandelten Heißkanaldüse ist in Figur 5 gezeigt.

Claims

Ansprüche

1 . Komponente einer Kunststoffverarbeitungsmaschine, gefertigt aus einem Refraktärmetall (RM), ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus

Wolfram (W), W-Legierung, Molybdän (Mo) und Mo-Legierung,

dadurch gekennzeichnet,

dass zumindest eine Oberfläche der Komponente zumindest bereichsweise eine Schicht aufweist, die zumindest bereichsweise aus zumindest einer Verbindung zumindest eines Elements ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kohlenstoff (C), Bor (B) und Stickstoff (N) mit zumindest einem Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus W und Mo, gebildet ist.

2. Komponente nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die

Verbindung aus der Gruppe a oder b gewählt ist, mit:

- Gruppe a: Karbide, Boride und Nitride;

- Gruppe b: Verbindungen enthaltend W und/oder Mo und zumindest zwei Elemente der Gruppe bestehend aus C, B und N.

3. Komponente nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung aus der Gruppe bestehend aus W₂B, WB, W₂B₅, Wi_-XB₃, WB₄, WC, W₂C, WN, W₂N, W₃N₂, Mo₂B, MoB, Mo₃B₂, MoB₄, MoC, Mo₂C, MoN, Mo₂N und Mo₃N₂ gewählt ist.

4. Komponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die Schicht eine Composite-Schicht ist, die zumindest einen Bereich aus einem Borid und zumindest einen Bereich aus einem Karbid aufweist.

5. Komponente nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass WC oder WB zumindest teilweise die äußerste Schichtlage bildet.

6. Komponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die Schicht mit dem daran anschließenden Bereich aus RM verzahnt ist.

7. Komponente nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die

Verzahnung durch Körner der Schicht gebildet ist.

8. Komponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die RM-Komponente an Stellen hoher

Beanspruchung die Schicht aufweist.

9. Komponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass zumindest eine Verbindung zumindest ein Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus B, C, N, W und Mo in gelöster Form enthält.

10. Komponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die RM-Komponente aus Rein-W, W - 0, bis 3 Ma% Seltenerdoxid, W-Schwermetall, Rein-Mo, einer Mo - Titan (Ti) - Zirkon (Zr) - C Legierung (TZM), einer Mo - Hafnium (Hf) - C Legierung (MHC) oder einer Mo-W Legierung gefertigt ist.

11. Komponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass diese eine Heißkanaldüse, eine Extruderschnecke, ein Dorn, ein Kerneinsatz oder eine Spritzgussform ist.

12. Verfahren zur Herstellung einer Komponente nach einem der

vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses die folgenden Schritte umfasst:

_ Herstellung der Geometrie der RM-Komponente durch übliche

Verfahren;

_ Aufbringen zumindest eines Elements und/oder zumindest einer

Verbindung eines Elements, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus C, B und N, vorzugsweise in Pulver- oder Slurryform; - Wärmebehandlung zur Bildung einer Verbindung mit zumindest einem RM.