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Verfahren zum Herstellen von Metallüberzügen durch Gasplattieren Die
Erfindung betrifft ein Verfahren, zur Herstel= Jung von. Metallüberzügen an Kugelschreiberminenspitzen,
insbesondere deren. Kugelauflage. Es ist bekannt, zum Schutze der Oberfläche von
Schreibgeräten aller Art, insbesondere von Federn von Füllfederhaltern, diese mit
verhältnismäßig edlen, oder passiven Metallen zu überziehen, um eine Korrosion der
Schreibgeräte, insbesondere der mit der Schreibflüssigkeit in Berührung kommenden
Teile, zu verhindern. Diese Überzüge werden nach bekannten Verfahren galvanisch,
aufgetragen.
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Es ist ferner bekannt, daß die Elemente der VI. und VIII. Gruppe des
Periodischen Systems Verbindungen mit dem Kohlenmonoxyd eingehen und daß die so.
entstehenden Metallcarbonyle sich bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen zersetzen,
und zwar zu dem betreffenden, Metall und Kohlenmonoxyd. Eine weitere wichtige Eigenschaft
dieser Carbonyle besteht darin, daß sie aus dem festen Zustand direkt in den gasförmigen
Zustand übergehen. und für Reinigungszwecke durch Sublimation leicht gereinigt werden
können. Diese Carbonyle können daher in verhältnismäßig reiner Farm mit Gegenständen
in Berührung gebracht werden, und wenn diese Gegenstände auf eine Temperatur erhitzt
werden, die oberhalb, der Zersetzungstemperatur dieser Carbonyle liegt, werden die
mit dem Carbo:nyldampf in Berührung stehenden Gegenstände mit dem entsprechenden
Metall überzogen.
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Gegenstand der Erfindung ist die Anwendung des sogenannten, Gasplattierens
auf die Anbringung von inneren Metallüberzügen an Kugelschreiberminenspitzen, insbesondere
deren Kugelauflage, und insofern unterscheidet sie sich von allen bekannten Bemühungen,
die bisher ausschließlich in der Richtung der galvanischen Abscheidung der Auskleidungsmetalle
lagen. Bei der Herstellung von Kugelschreiberminenspitzen kommt es nicht nur darauf
an, einen gewissen Korrosionsschutz zu erzielen, sondern ebensosehr darauf, daß
eine einwandfreie Lauffläche für die Kugel geschaffen wird, wobei die Lagerauskleidung
an einer Stelle angebracht werden. rnuB, die sehr geringe Abmessungen aufweist und
sehr schwer zugänglich ist. Es kommt also bei der Auskleidung eines Kugellagers
einer Kugelschreiberminenspitze entscheidend darauf an, daß das Abtragen. der Oberfläche
des meist aus Messing bestehenden Kugelbettes ebenso verhindert wird wie eine Ablösung
einer aufgebrachten Schicht und auch ein Verstopfen, der Zubringernuten. Dies ist
nur dann zu erzielen, wenn. die die Oberfläche des: Kugelbetts bildenden Gefügeteilchen
so miteinander verkittet werden, 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.
Dieses gesteckte Ziel wird vor allem dann erreicht, wenn das als Lagerauskleidung
vorgesehene Metall auf den Grundwerkstoff nicht nur aufgebracht, sondern auch in
die Struktur des Grundwerkstoffes so hineindringt, daß dessen Poren in möglichst
großer Tiefe gänzlich mit dem Lagerauskleidungsmetall ausgefüllt werden.
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Dies alles wird bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erreicht,
da überraschenderweise durch das intensive Eindringen des Carbonylgases besonders
innige Verbindungen mit dem Lagergrundmetall ermöglicht werden. Außerdem wird -gerade
die Kugelauflagerfläche, die bei den bekanntermaßen sehr geringen Durchmessern der-
Kugel ein sehr kleiner Flächenraum ist, bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
sehr gut erfaßt, während sie sich mit bekannten Methoden nur sehr schwer erfassen
läßt.
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Demnach betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Metallüberzügen
der Metalle der VI. und VIII. Gruppe des Periodischen Systems mittels Zersetzung
ihrer gasförmigen Metallcarbonyle durch direkte oder indirekte Beheizung der zu
überziehenden Gegenstände, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß Kugelschreiberminenspitzen,
insbesondere deren Kugelauflage, mit dem Carbonylgas oder den Carbonylgasmischungen
in Berührung gebracht werden. Dabei -wird zweckmäßig als Metallcarbonyl Kobalt-
und/ oder Chrom- oder Nickelcarbonyl verwendet und bei vermindertem Druck gearbeitet.
Die Aufbringung geschieht am besten so, daß der Carbonylgasstrom durch die Kugelschreiberminenspitzen
hindurchgeleitet wird.
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In einer Vorrichtung sind zwei Behälter vorgesehen, die für sich abschaltbar
oder in eine Vakuumleitung einschaltbar sind. Der eine Behälter dient zur Aufnahme
von durch Sublimation gereinigtem Metallcarbonyl,
und der andere
Behälter ist-zur Aufnahme der mit Metall zu überziehenden Minenspitzen bestimmt.
Beide Behälter können: auf gleiche oder unterschiedliche Temperatur aufgeheizt werden..
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Vor Inbetriebnahme werden die Minenspitzen und das betreffende Carbonyl
in die dafür vorgesehenen Behälter gebracht und der Behälter für das Carbonyl von
der übrigen Apparatur abgeschaltet. Nunmehr wird die gesamte Luft aus der Apparatur
entfernt und, wenn der gewünschte Druck vorhanden, der Plattierungsbehälter abgeschaltet
und mit dem Carbonylbehälter verbunden. Durch das im Plattierungsbehälter vorhandene
Vakuum wird. das nunmehr leichtflüchtige Carbonyl als Gas in den Plattierungsbehälter
eindringen. Wird nunmehr der Plattierungsbehälter auf eine Temperatur erwärmt, bei
der sich das Carbonyl zersetzt, so wird ein feiner gleichmäßiger Metallüberzug,
der in die feinsten Poren der Minenspitze eindringt, abgeschieden. Die Erhitzung
des zu plattierenden Gegenstandes braucht nicht durch ein das Gefäß umgebendes Wärmebad
zu erfolgen, sondern kann auch dadurch bewirkt werden, daß die Minen,-spitzen indirekt
mittels elektrischen Stromes erhitzt werden.
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Will man die vorgesehene Auf- und Einbringung des Metalls auf das
Kugelbett allein beschränken, so kann, man durch jede der auf entsprechende Temperatur
aufgeheizten Minenspitzen für sich von vorn nach hinten oder umgekehrt einen. Gasstrom
der entsprechenden Carbonylverbindung leiten.
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Dazu wird beispielsweise vorgeschlagen, die Minenspitzen in engem
Abstand in ein Lochblech od. dgl. zu stecken, so daß der Gasstrom nur den Weg durch
die Bohrungen der Minenspitze offen findet.
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Durch Axt und Lage der Beheizung, der auch die Minenspitzen direkt
unterworfen sein können, läßt sich Lage und Intensität des Niederschlages so regeln,
daß z. B. nur im Kugelbett selbst ein Niederschlag stattfindet. Dabei kann auch
das im vorstehenden Absatz erwähnte Lochblech, in das die Minenspitzen. gesteckt
sind; zur Beheizung herangezogen werden.
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Soll z. B. eine Minenspitze mit einem Chromüberzug versehen werden,
so wird ein durch Sublimation bei 150° C gereinigtes Chromcarbonyl Cr
(CO) s in den Carbonylbehälter eingebracht, der in diesem Fall mit evakuiert
werden kann, da. bei normaler Temperatur die Flüchtigkeit des Chromcarbonyls noch
nicht sehr hoch ist. Ist die Apparatur vollständig evakuiert, so wird der Carbonylbehälter
beispielsweise durch heißes Wasser auf etwa 100° C erwärmt und der Plattierungsbehälter
oder die Minenspitze direkt auf etwa 250° C erhitzt. Bei 100° C im Vakuum ist der
Dampfdruck des Chromcarbonyls genügend hoch, um vollständig zu verdampfen. Wird
nunmehr die Verbindung zu dem gleichfalls evakuierten Plattierungsgefäß, dessen
Inhalt auf 250° C, die ungefähre Zersetzungstemperatur des Chromcarbonyls., erhitzt
ist, hergestellt, so strömt das gasförmige Chromcarbonyl in den Behälter und zersetzt
sich dort und scheidet Chrom in einer hauchdünnen., zusammenhängenden, festhaftenden.,
in die Poren des Grundwerkstoffes eindringenden Schicht ab-.
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Ähnliche Werte gelten für das Überziehen von Minenspitzen mit Kobalt.
Da die Siedepunkte und die Zersetzungspunkte des. Chromcarbonyls und des Kobaltcarbonyls
sehr eng beisammen liegen, ist es auch möglich, beide Teile gemeinsam auf den Minenspitzen
zur Abscheidung zu bringen.