當代注塑生產商在注塑化合物中添加越來越多的礦物添加劑和玻璃纖維以改進材料特性。這些混合物對塑化組分的耐磨性能產生了重大要求。一種新型螺桿系統可以大大提高其抗磨損性能。
一般使用塑化組分來加工標準塑料，主要采用滲氮或滲硼硬化表面。當需要增加更高含量的填充物時，則使用含量更高的合金工具鋼，真空硬化可提供更長的使用壽命。在此背景下，Engel Austria GmbH公司于2000年推出了“Marathon（馬拉松）”螺桿系統，雖然其對機械影響更敏感，但是可提供卓越的硬金屬耐磨損性能。
奧地利注塑機制造商材料中心對所選的注塑機進行了為期兩年的項目開發及廣泛試驗后，研發出一種商標名為“Engel Onyx”的硬金屬鍍層，并已對其提出專利申請。這種新系統可以根據需要改進鍍層韌度和附著力，還可將這些特性提升300%。同時，在試驗中，還可在水平本已極高的粉末冶金鋼解決方案中提高產品的耐磨性能。自2009年4月以來，Onyx螺桿的供貨直徑范圍可達25至70毫米。
潛在的開裂傾向
在加工填充物含量高的高性能塑料時，采用硬質金屬鍍層塑化螺桿的使用壽命更長。同時，硬金屬鍍層還可提供所需的耐磨性能；以下鋼材可以支撐機械負載，此外，它的韌度高，對于沖擊的承受力很高。
與我們所熟悉的硬質螺紋表面不同，這種新型螺桿的整個傳送道（包括螺紋）
被厚度僅有十分之幾毫米的硬金屬鍍層保護
雖然理論上看似清晰簡單，但是實際操作證明技術難度很大，因為鋼芯和硬金屬鍍層具有的材料特性不同。與鋼不同，硬金屬的韌性低，不能完全滿足鋼的彈性變形要求，因此它可能會開裂。硬金屬的另一個特性是在鋼元件上的附著性差，這就存在鍍層剝落的風險。局部應變或機械損壞所產生的裂紋會導致這種剝落現象出現。Engel材料技術開發的目的是提高硬金屬/鋼的附著力，以及硬金屬在實際應用中的耐磨損性能。
當矩陣的硬度與碳含量及其類型相匹配時，可產生硬度和碳含量最高的低缺陷鍍層，硬金屬的耐磨性達到最佳。鍍層中的缺陷，如孔隙、裂紋和非金屬物質（如氧化物或殘渣）等是磨損的薄弱點，磨損由此而生。因此，若要保證長期的使用壽命，則需將制造工藝減至最低并盡量避免這些缺陷。開發用于塑化螺桿的新型防磨損系統可以達到該要求。
與其它材料（例如粉末冶金鋼）相比，Onyx系統的耐磨性至少可翻倍
熱性粒子束生成均勻鍍層
只有平直和無應力的桿材料才可用于螺桿生產。通過銑削或旋轉加工可使桿具有結實的螺桿輪廓。但是，若削減大量體積則會暴露內部應力。只有通過反復淬火和拉直才能制造出幾乎完全平直的無應力螺桿坯料。
然后將螺桿坯料置入涂敷機中，并點燃燃燒器。為消除所有的殘余濕氣，將燃燒器沿著縱軸在坯料表面移動數次，接著粉末才會被激活。在燃燒器中，硬金屬粉末被加熱至大約1,200℃，且被加速至音速或超音速（300米/秒至2,000米/秒）。部分液化微粒以這一高速沖擊表面并鍵入粗糙表面。熱的粉末噴射很難被聚集—沖擊表面的直徑約為10毫米至20毫米。由于螺桿坯料具有復雜的三維幾何形狀且在90°的入射角度時涂敷最有效，因此需要傾斜燃燒器。
充分的微粒速度下，即使粒子束邊緣的入射角度略微偏離90°，也可進行低微孔的涂敷。熾熱的粉末微粒被快速從1,200℃淬火至大約150℃，由此產生的體積縮小使鍍層具有拉伸應力。較高動能的后續微粒遇到這種情況會在沖擊和聚積壓縮應力下造成鍍層塑性變形。在30至60個行程中將高度均勻的鍍層涂敷到整個螺桿輪廓上—螺紋棱面、螺紋側面、從螺紋過渡至根部的半徑面以及螺桿根部直徑面。
將鍍層置于惰性氣體或真空烤爐內加工。為了防止翹曲或旋轉，將螺桿懸掛起來。整個涂敷的螺桿坯料被慢慢地均勻加熱；其產生的溫度間隔較小，最低程度降低了熱應力。加熱將立方體結構的鐵酸鹽轉化為立方體面心的奧氏體—鍍層仍未改變。在停留期間，處于熱動態極不均勻狀態的鍍層合金元素將均衡擴散。
基底材料的邊界層也發生了變化，增加了其附著力。在保持時間之后，鋼在多個階段被冷卻。冷卻速率大大影響螺桿基底材料的結構轉化和屬性。如果冷卻太慢，鐵酸鹽的結構將會極軟，那么聚合物塑化期間注塑機內的機械特性則不足以承受注塑壓力和扭力。快速冷卻會導致基底材料的長度發生變化，同時基底材料和鍍層之間會產生強大的熱應力。這樣會導致鍍層開裂及螺桿翹曲。
設置所需的鋼材性能
在階段性冷卻工藝中恰當地改變冷卻速率可以從源頭上避免這些錯誤，還可以優化鍍層和基底材料特性，使得制造的螺桿幾乎沒有裂紋或翹曲。由于受到冷卻控制，螺桿在拉直的過程中受到限制，因為其大部分需保持直度。后續400℃至650℃（取決于所使用的基底材料）的單一或重復的熱處理及淬火設置了所需的鋼材特性。然后對螺桿進行加工，以形成塑化所需的表面韌度—對外徑進行圓形打磨，對螺紋輪廓打磨并對螺紋的進料口和出口進行成型和拋光。
鍍層的主要特征是改進了螺桿的耐用性。這一結果被車間操作或將其作為備件被運輸時所進行的模擬機械影響的“落錘撞擊實驗”確認。與其它鍍層相比，其出現第一個裂紋時下降能量將增加300%。
在表面出現第一個裂紋時Onyx鍍層的下落高度
（下落能量）比HVOF涂層螺桿高幾倍
另外，通過熱處理可以大幅提高附著力。雖然HVOF（高速氧燃料）標準鍍層的附著力為90MPa至110MPa之間，但是，Onyx鍍層可以達到250MPa至350Mpa。這一測量數值的提高大大降低了鍍層開裂和剝落的風險。
新鍍層的附著力比標準HVOF鍍層的附著力大約高300%
長期穩定的操作范圍
結合了韌性基底材料和高度耐磨鍍層的材料引起了人們極大的興趣，因為它可以量身定制其中的某個局部，使用壽命更長。由于螺桿通道的形狀很均勻，塑化螺桿的新型防磨損系統可以確保長期穩定的操作，即使是加工填充物含量較高的聚合物。
