DE1056898B - Verfahren zur galvanischen Herstellung einer Kugelschreiberminenspitze - Google Patents

Description

Bei Kugelschreiberminen besteht wegen der sehr geringen Flächenabmessungen des Kugelbettes an der Spitze und des verhältnismäßig hohen Druckes der schreibenden Hand eine beachtliche spezifische Flächenpressung, die Werte bis zu 80 kg/cm² erreichen kann. Dies führt zu rasch eintretenden Abnutzungsund Verschleißerscheinungen in dem gegenüber der meist aus Stahl bestehenden Kugel schwächeren Kugelbett aus Messing und damit zu ungenauer Schrift, erhöhtem Schreibpastenverbrauch und ungleichmäßiger Schriftstärke wegen Verlagerung der Kugel im Kugelbett. Unter Umständen wird sogar der Austritt von Schreibpaste ganz verhindert, und zwar dadurch, daß die für die Zuführung der Paste an die Kugel das Kugelbett durchsetzenden Nuten durch abgeriebenes oder abgewälztes Metall verschlossen werden.

Man hat bereits versucht, diesem Übelstand dadurch zu begegnen, daß man nicht nur die Kugel selbst, sondern auch das Kugelbett aus einem möglichst harten Werkstoff, z. B. Stahl, gefertigt hat, aber dies führte zu einer zu großen Abnutzung der Kugel selbst und damit zu den gleichen unerwünschten Folgeerscheinungen.

Schließlich hat man versucht, in an sich bekannter Weise auf elektrolytischem Wege harte oder weiche Metalle auf das Kugelbett aufzubringen, aber auch diesen Bemühungen war der Erfolg versagt, und zwar bei der Aufbringung von hartem Metall wegen des bereits erwähnten Angriffs auf die Kugel, bei weichem Metall, weil die aufgebrachte Schicht in Unkenntnis der erforderlichen Maßnahmen in ungeeigneter Weise aufgebracht wurde, wodurch die erforderlichen Zubringernuten zuschmieren.

In der Fachpresse ist zwar schon darauf hingewiesen worden, daß ein Kugelbett bei Kugelschreiberminen, das mit zwei galvanisch aufgetragenen Edelmetallschichten ausgekleidet ist und wobei zwei verschiedene Edelmetalle verwendet werden, besonders verschleißfest gegenüber einer Stahlkugel ist. In dieser Notiz werden jedoch keinerlei Angaben über die Erstellung eines solchen Kugelbettes gemacht. Auch mit Hilfe und unter Zuziehung moderner Nachschlagewerke und anderer die Galvanotechnik betreffenden Literaturstellen über die Auswirkung spezieller Stromdichten bei galvanischen Bädern, konnte der Fachmann die oben geschilderten Übelstände und Nachteile der bisher bekanntgewordenen Kugelbettungen bei Kugelschreiberminen ■ nicht überwinden, da die darin gemachten allgemeinen Angaben über Stromdichten und deren Auswirkung sich auf die Abscheidung nicht edler oder verhältnismäßig harter Metalle bezogen.

Die Erfindung überwindet diese Nachteile und schafft ein Kugelbett, das trotz des herrschenden hohen

Verfahren zur galvanischen Herstellung
einer Kugelschreiberminenspitze

Anmelder:

Dr.-Ing. Bruno v, Zychrinski,
Mittenwald (Obb.)_r Innsbrucker Str. 35

Dr.-Ing. Bruno v. Zychlinski, Mittenwald (Obb.),
ist als Erfinder genannt worden

Druckes auch bei langem Gebrauch seine Maßhaltigkeit beibehält und damit eine stets gleichbleibende Schreibeigenschaft gewährleistet.

Sie geht von der Erkenntnis aus, daß das Abtragen der Oberfläche des aus Messing bestehenden Kugelbettes ebenso verhindert werden muß wie eine Ablösung einer aufgebrachten Schicht und auch ein Verstopfen der Zubringernuten und daß dies nur dann zu erzielen ist, wenn die die Oberfläche des Kugelbettes bildenden Gefügeteilchen so miteinander verkittet sind, daß nicht nur ein Herausreißen einzelner Teilchen längs ihrer Korngrenzen, sondern auch ein Umbiegen der verhältnismäßig weichen Messingteilchen ebenso wie ein Ablösen einzelner aufgebrachter Teilchen verhindert werden kann.

Das für derartige Minen meist verwendete Messing wird häufig im Strangpreßverfahren hergestellt und anschließend auf die gewünschten Abmessungen ausgezogen. Durch diesen Arbeitsvorgang wird das Gefüge gestreckt, und die einzelnen Gefügeteilchen erhalten eine Art Stäbchenform. Die heraustretenden Enden dieser Gefügestäbchen neigen dazu, durch die im Bett rollende Kugel umgebogen zu werden, und es leuchtet ein, daß dadurch nicht nur eine Rauhigkeitserhöhung der Bettoberfläche, sondern auch ein Zuwalzen der Zuführungsnuten eintritt.

Es hat sich herausgestellt, daß ein für die vorliegenden Verhältnisse besonders günstiges Kugelbett dadurch geschaffen wird, daß man in die Oberfläche ein Metall einbringt, das weicher als der Grundstoff des Kugelbettes ist, das aber bereits bei der Herstellung richtig in die Struktur der Oberfläche hineingearbeitet wird und soweit wie möglich bis an die Gefügeteilchengrenze vordringt. Nur dann wird die Verkittung der Messingkörner gewährleistet und ein Ablösen einzelner Verkittungsteilchen verhindert.

Die Erfindung betrifft demnach eine Kugelschreiberminenspitze, bei der ein im Verhältnis zum Grundwerkstoff des Kugelbettes weiches Metall, wie Silber

909' 509686

oder Gold, zwischen den heraustretenden Enden der Gefügestäbchen, und zwar bis auf den Grund aufgebracht worden ist, auf welchem das gleiche oder ein anderes Edelmetall in einer Schichtdicke von etwa 10 Mikron als Überzug vorgesehen wird. Schließlich kann noch ein weiterer Überzug wiederum desgleichen oder eines anderen Metalls mit gleicher oder geringerer Schichtdicke aufgebracht werden.

Die Erfindung betrifft deshalb auch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Spitze, das darin be- ίο steht, daß die aus Messing hergestellten Minen nach Hindurchführung durch ein Reinigungsbad, um die Minen von Schmierölen, wie sie in Bohrflüssigkeiten verwendet werden, zu befreien und um die Struktur zu öffnen, in ein Beizbad eingeführt werden, in welchem sie der Einwirkung von warmen hochprozentigen Kaliumcyanidlösungen oder von Ammoniumpersulfatlösungen 'ausgesetzt werden. Unmittelbar an dieses Beizbad, bei welchem völlig saubere strukturoffene Metalloberflächen geschaffen werden, schließt sich als Sicherheitsmaßnahme nochmals ein Reinigungsbad an, worauf mit dem Aufbau der Überzugsschichten begonnen wird.

Um zwischen den Gefügestäbchen das weiche Edelmetall als Verkittungsmittel bis zum Grund der Oberfläche in kürzester Zeit einbringen zu können, werden unter Verwendung eines Galvanisierungsbades in sehr kurzer Zeit aber mit sehr hoher Stromdichte die Minenspitzen in einem ersten Bad behandelt. Die Dauer dieser Vorbehandlung beträgt etwa 3 bis 30 Sekunden und richtet sich nach der Gefügestruktur des zu verarbeitenden Minenmessings. Dabei wird eine Badspannung von etwa 3 bis 10 Volt bevorzugt unter Verwendung von Netz- oder Plattenanoden bei einer Stromdichte von mindestens 2 A/dm² und höher. Durch diese verhältnismäßig hohe Stromdichte wird das abgeschiedene Metall auf, zwischen und in die Messingteilchen während der Abscheidung gebracht, wodurch die eigentliche Verkittung erst ermöglicht wird. Als Badflüssigkeit können beispielsweise hochkonzentrierte Lösungen von Kaliumsilbercyanid in Michung mit Kaliumcyanid verwendet werden. Es muß jedoch jeder Verarmung an Edelmetallionen entgegengewirkt werden.

Unmittelbar an diese Behandlung schließt sich ohne Zwischenspülung eine zweite Galvanisierung mit dem gleichen oder nach Zwischenspülung mit einem anderen Edelmetall in einem zweiten Bad an, bei welchem mit viel geringerer Stromdichte gearbeitet wird. Bei einer Badspannung von weniger als 1 Volt und mit einer g₀ Stromdichte von etwa 0,5 bis 1 A/dm² werden in einem Zeitraum bis etwa 30 Minuten Schichtdicken von ungefähr 10 Mikron hergestellt, die für den erfindungsgemäßen Zweck im allgemeinen als ausreichend betrachtet werden können.

Auf diesen Überzug kann nunmehr als Abschlußschicht ein weiteres Edelmetall unter ähnlichen Bedingungen mit gleicher oder auch geringerer Schichtdicke aufgebracht werden.

Als zweckmäßig hat es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erwiesen, die Anoden in bekannter Weise mit Hüllen semipermeabler Struktur zu versehen, um eine Verschmutzung des Bades nach Möglichkeit zu vermeiden.

Nur bei Einhaltung der angegebenen, erfindungs- g gemäßen Bedingungen wird das erforderliche Hineinarbeiten des Verkittungswerkstoffes in die Struktur der Kugelbettoberfläche erreicht.

Die erfindungsgemäß hergestellten Kugelschreiberminenspitzen zeigen bei der Benutzung in Kugel-Schreibern völlig neuartige Eigenschaften. Während bei den bisher verwendeten Kugelschreiberminenspitzen sehr bald nach der Benutzung der Schreibpastenverbrauch durch Abnutzungserscheinungen im Kugelbett auf das Zwei- bis Dreifache des anfänglichen Verbrauches anstieg und nach einer Schreiblänge von etwa 1500 m die Mine völlig aufgebraucht war, ergeben die erfindungsgemäßen Kugelschreiberminenspitzen bei völlig gleichmäßigem Pastenverbrauch Schreiblängen von 3000 m und mehr, ohne daß Klecksen und übermäßiger Schreibpastennachfluß erfolgt.

In der Zeichnung ist die erfindungsgemäße Kugelschreiberminenspitze in wesentlich vergrößertem Maßstab dargestellt. Mit 1 ist allgemein die Minenspitze bezeichnet, die auf Spezialmaschinen aus dem Vollen gedreht wird und einen Pastenzuführungskanal 2 aufweist, der sich bis zur Kugel in einem weiteren Kanal 3 geringeren Durchmessers fortsetzt. Die Kugel, die einen Durchmesser von etwa 0,5 bis 1,5 mm aufweist, ist mit 4 bezeichnet. Das Ende der Spitze weist einen sogenannten Vorratsraum 5 auf, der als Ringraum ausgebildet ist und den Pastenvorrat für den Beginn des Schreibvorganges sicherstellt. Das Kugelbett, auf dem der Druck der Kugel lastet, ist mit 6, die Zuführungsnuten, durch die die Farbpaste aus dem Zuführungskanal 3 in den Vorratsraum 5 übertritt, sind mit 7 bezeichnet.

Die Erfindung benutzt auch die Erkenntnis, daß mit einer normalen und bisher angewandten galvanischen Abscheidung eines Metalls auf die Messingunterlage, aus der die Minenspitze besteht, nicht die gewünschten und allein die Verschleißwiderstandsfähigkeit ausmachenden Eigenschaften zu erzielen sind.

Als sehr wichtig hat sich dabei herausgestellt, daß die Gefügeoberfläche der zu behandelnden Minenspitze sofort nach einer das Gefüge freilegenden und jede Oxydhaut, Verschmutzung od. dgl. beseitigenden Säuberung der die Verkittung herbeiführenden Behandlung zugeführt werden muß, um ein wirkliches Eindringen bis in den Fuß des Kristallgefüges und soweit wie möglich entlang der Gefügeteilchengrenzen auch in das Gefüge selbst zu erreichen.

Hierfür ist, wie vorstehend beschrieben, eine einwandfreie Säuberung des Messinggefüges zwar Voraussetzung, aber diese allein kann den gewünschten Erfolg nicht sicherstellen. Es wurde gefunden, daß nur die Anwendung bestimmter zweckmäßiger Badkonzentrationen und bestimmter Stromdichten den Erfolg herbeiführen.

Claims (3)

Patentansprüche.

1. Verfahren zur galvanischen Herstellung einer Kugelschreiberminenspitze durch Abscheiden von mindestens zwei Edelmetallschichten auf ein aus Messing bestehendes Kugelbett, dadurch gekennzeichnet, daß gereinigte Minen nach Behandlung in einem Beizbad in einem ersten Galvanisierbad bei einer Badspannung von 3 bis 10 Volt und einer Stromdichte von mindestens 2 A/dm² während etwa 3 bis 30 Sekunden und anschließend im gleichen oder in einem anderen galvanischen Bad bei einer Badspannung von weniger als 1 Volt und einer Stromdichte unterhalb 1 A/dm² während einer Zeitspanne bis etwa 30 Minuten mit Silber oder Gold überzogen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Überzug eines weichen Edelmetalls galvanisch aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Galvanisierung die Anoden in bekannter Weise von semipermeablen Hüllen umgeben werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 829 560; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 685 391; französische Patentschrift Nr. 1 106 812;

»Fachzeitung Papier, Bürobedarf, Schreibwaren«, 1955, Nr. 20, letzte Umschlagseite;

M achu, »Moderne Galvanotechnik«, 1954, S. 204, 205;

»Galvanotechnik (früher Pfanhauser)«, 1949, S. 495;

»Journal für angewandte Chemie«, 1952, S. 850 bis 859.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen