-
Verfahren zur Herstellung von Metallgegenständen beliebiger Form durch
Aufbringen dünner Lagen von Metall auf eine zu entfernende Formunterlage Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Metallgegenständen beliebiger
Form durch Aufbringen dünner Lagen von Metall auf eine zu entfernende Formunterlage.
Derartige Verfahren wurden z, B, dadurch ausgeführt, daß ein Metall auf eine Holzunterlage
aufgespritzt worden ist. Ferner hat man z. B. elektrische Geräte mit einem Metall
überzogen, indem man das aus Holz oder irgendeinen Werkstoff bestehende Gerät mit
einem metallhaltigen Gas plattiert hat. Hierbei besteht aber der Gegenstand in der
Hauptsache aus dem mit Metall überzogenen Stoff, d. h., die Formunterlage bleibt
erhalten und wird nicht entfernt. Weiterhin ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein
Gegenstand mit einer metallischen Sehicht überzogen wird, wobei der Gegenstand mit
z. B. einer Kampferschicht überzogen wird, auf die eine Metallschicht aufgedampft
wird. Dabei wird zum Abschluß des Verfahrens die Kampferschicht zur Sublimation
gebracht, so daß die Me@ tallschicht unmittelbar auf dem Gegenstand haftet. Es handelt
sich also hierbei ebenfalls nur um das Aufbringen einer Metallschicht auf eine Unterlage,
die nicht entfernt wird.
-
Erfindungsgemäß besteht nun die Formunterlage aus einem zellulosehaltigen,
bei niedriger Temperatur brennbaren Material, auf die eint dünner Film aus gut wärmeleitendem
Material aufgebracht wird, worauf die. Form mit dem Film in an sich bekannter Weise
unter sehr niedrigem Druck durch metallhaltiges Gas plattiert wird, bis die gewünschte
Stärke des herzustellenden Gegenstandes erreicht ist. Die aus zellulosehaltigem
Material bestehende Form wird alsdann weggebrannt. Dadurch wird ein Gegenstand ohne
Formunterlage erzeugt, der sich gegenüber allen auf andere Weise hergestellten Gegenständen
durch die große Reinheit des Metalls auszeichnet. Das Metall wird während der Herstellung
keiner beanspruchenden mechanischen Bearbeitung unterworfen, so daß die fertiggestellten
Erzeugnisse eine erhebliche Festigkeit, Dehnbarkeit, Elastizität und sonstige physikalische
Eigenschaften je nach der Art des Gegenstandes besitzen.
-
Zweckmäßig wird erfindungsgemäß als Unterlage Karton, Pappe od. dgl.
verwendet, und der dünne Film aus wärmeleitendem Material wird aus einem Belag aus
Aluminium, z. B, in der Form eines Aluminiumanstriches, hergestellt. Hierin liegt
eine besonders einfache Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung.
-
Zur Veranschaulichung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird eine
eingehende Beschreibung an Hand der Zeichnungen gegeben, auf denen eine Vorrichtung
dargestellt ist, mit der das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden kann.
Diese Vorrichtung an sich ist kein Gegenstand des Patentes.
-
F i g. 1 stellt eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung
im Längsschnitt dar; F i g. 2 und 2 A zeigen ein Rohstück bzw. ein Erzeugnis, das
gemäß der Erfindung aus dem Rohstück hergestellt werden kann; F i g. 3 und 3 A zeigen
ein anderes Rohstück zur Herstellung eines Gegenstandes in dem Verfahren nach der
Erfindung und den hergestellten Gegenstand; F i g. 4 und 4 A stellen eine Form zur
Herstellung einer Feder und die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte
Feder selbst dar; F i g. 5 und 5 A zeigen eine Form und einen dreiseitigen Gegenstand,
der mit Hilfe dieser Form nach dem Verfahren der Erfindung gefertigt ist; F i g.
6 stellt ein Metallnetzwerk dar, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt
wird.
-
Die F i g. 1 zeigt ein Glasgefäß 1, das von einem wassergefüllten
Mantel 3 umgeben ist, der eine Einlaßöffnung 5 und eine Auslaßöffnung 7 aufweist
und die Innenwände des Gefäßes 1 auf niedriger Temperatur hält. Das Gefäß 1 hat
zwei Deckel 9 und 11, die das Gefäß unter Mitwirkung der Dichtungen 13 und 15 dicht
verschließen, aber abnehmbar sind.
-
An dem Deckel 9 ist, vorzugsweise einteilig mit diesem verbunden,
eine Gaszuführungsleitung 17 mit einem Ventil 19 angebracht. Wenn das Ventil
19
offen ist, strömt das Metall abscheidende Gas durch die Leitung in das
Innere des Gefäßes 1.
An dem Deckel 11 ist, vorzugsweise
ebenfalls einteilig mit diesem verbunden, eine Gasaustrittsleitung 21 angebracht,
um das Gas aus dem Gefäß 1 abzuleiten. Das Gas wird durch die Leitung 21 und ein
Winkelstück 23 in ein U-förmiges Rohr 25 geleitet, das durch ein Gefäß 27 geführt
ist, welches ein Kühlmittel, wie trockenes Eis oder Azeton, enthält. Eine nicht
dargestellte Vakuumpumpe dient dazu, in der Vorrichtung ein Vakuum zu erzeugen und
die Abgase abzusaugen.
-
In dem Gefäß 1 ist auf einer Halterung 29 aus Isoliermaterial ein
kräftiger Karton 31 mit einem Metallfilm 33 gelagert, der aus einem an der Oberfläche
aufgetragenen Aluminiumanstrich besteht. Der Karton 31 besitzt die in der F i g.
3 gezeigte Form einer Platte für einen normalen elektrischen Schalter. Eine Mittelöffnung
35 für das Betätigungsteil des Schalters ist in dem Metallfilm 33 vorgesehen. Ferner
sind Öffnungen 37 für Befestigungsmittel, wie Schrauben, ebenfalls in dem Metallfilm
33 vorgesehen.
-
Der Metallfilm 33 des Kartons 31 kann mittels einer Induktionsspule
39 beheizt werden. Diese Induktionsspule umgibt das Gefäß 1 mit dem Wassermantel
3 und wird von einer nicht dargestellten Leitung mit Ström gespeilt.
-
Zu Beginn des Arbeitsvorganges ist das Ventil 19 geschlossen, während
die Vakuumpumpe arbeitet und der Induktionsspule 39 Strom zugeführt wird, damit
diese den Film 33 beheizt. Bei diesem Vorgang wird die Vorrichtung vollkommen luftleer
gepumpt, bevor das Metall ausscheidende Gas zugeführt wird.
-
Wenn die Vorrichtung luftleer ist, wird das Ventil 19 geöffnet. Die
Vakuumpumpe arbeitet weiter, und ein Strom Metall ausscheidendes Gas tritt durch
die Leitung 17 ein und streicht über den Film 33.
-
Ein hierzu sehr geeignetes Gas ist Nickelkarbonyl, zumal der auf dem
Film 33 niedergeschlagene Nickelüberzug nicht korrodiert und als abschließende Bearbeitung
ohne weitere Nachbearbeitung die Fertigung abschließt. Das Metall ausscheidende
Gas kann aber auch ein anderes Gas der nachfolgenden Tabelle sein, die auf Grund
von Versuchen aufgestellt ist.
| Druck Temperatur- |
| Metall in der Anlage Bereich des |
| ausscheidendes Gas Grundmaterials |
| mm Hg ° C |
| N' (C0)4 0,5 bis 1,0 175 bis 235 |
| Cr (CO),; 0,5 bis 1,8 190 bis 235 |
| MO(CO)r' 0,5 bis 1,8 230 bis 345 |
| W (CO)ri 0,5 bis 1,8 275 bis 415 |
| Cu(C5"70-)2 0,5 bis 1,8 205 bis 400 |
Für die Verwendung von Nickelkarbonyl liegt die Temperatur des Films 33 bei Eintritt
des Metall ausscheidenden Gases in die Kammer des Gefäßes 1 bei mindestens 175°
C. Vorzugsweise ist die Temperatur etwas höher, aber nicht höher als 235° C, da
höhere Temperaturen weniger vorteilhaft sind. Der dicke Karton 31 wird durch diese
Temperatur nicht sehr angegriffen und brennt nicht, da sich kaum Luft in der Kammer
befindet.
-
Das Niederschlagen des Metalls wird so lange durchgeführt, bis sich
ein Metallüberzug von 3 bis 4 mm auf dem Film 33 gebildet hat. Dann wird die Beheizung
des Filmes unterbrochen und das Werkstück vor dem Herausnehmen aus der Kammer abgekühlt.
-
Damit in dem Gefäß 1 kein Vakuum mehr bleibt, kann eine mit einer
Kohlensäurequelle verbundene Leitung über ein Ventil 20 angeschlossen werden. Wenn
das Ventil 19 geschlossen wird, kann die Kohlensäure durch die Kammer strömen, um
das zurückgebliebene, sich in der Hitze zersetzende Karbonyl auszuspülen und um
in der Kammer einen Druck herzustellen, bei dem diese geöffnet werden kann.
-
Nach dem Herausnehmen des Werkstückes aus der Kammer wird der Karton
bei niedriger Temperatur an der Luft verbrannt, und die Metallplatte bleibt zurück.
Falls ein Aluminiumanstrich vorgesehen war, werden auch die brennbaren Bestandteile
dieses Anstriches entfernt. Der Aluminiumfilm ist dann im allgemeinen so dünn, daß
er an dem Rücken der Platte kaum mehr in Erscheinung tritt. Das fertiggestellte
Erzeugnis hat dann die in der F i g. 3 A dargestellte Form.
-
Ein anderer nach dem Verfahren der Erfindung herstellbarer Gegenstand
ist die in der F i g. 4A gezeigte Feder. Dieser kann die Form durch einen Hohlzylinder
41 aus Karton mit verhältnismäßig dicken Wänden gegeben werden. In dem Zylinder
41 bzw. in dessen Innenwandung 43 ist eine spiralförmige Rinne 45 eingearbeitet.
-
Ein scharfes Werkzeug, das an seinem Ende Aluminiumfarbe trägt, wird
dann in den inneren Hohlraum des Zylinders eingeführt, um die Rinne 45 mit
einem Anstrich 47 zu versehen. Dann wird der Hohlzylinder 41 in die in der
F i g. 1 gezeigte Vorrichtung gebracht und erhitzt, bis der sehr dünne Aluminiumfilm
eine Temperatur im Bereich von 275 bis 415° C erreicht. Die Vakuumpumpe arbeitet,
während die Ventile 19 und 20 geschlossen sind, um eine vollständige Absaugung der
Luft bzw. Gase einschließlich der durch den Aluminiumanstrich erzeugten Gase zu
erzielen. Wenn eine vollkommene Leere erreicht ist, wird das Ventil 19 geöffnet,
um in die Vorrichtung Wolframkarbonyl einzulassen, wobei in der Vorrichtung ein
Druck des Karbonyls von etwa 1 mm Quecksilbersäule entsteht. Das Karbonyl tritt
in den Hohlraum des Zylinders, kommt mit dem Anstrich in Berührung und schlägt auf
diesem Metall nieder, so daß sich eine Metallspirale bildet. Die Metallspirale kann
eine beachtliche Stärke erreichen, denn die ursprüngliche Stärke des Anstriches
hat nichts mit der Endstärke des niedergeschlagenen Metalls zu tun. Der ursprünglich
vorhandene Film dient lediglich dazu, ein die Wärme leitendes Muster darzustellen,
auf dem sich das Metall des Gases niederschlägt. Das entstandene Erzeugnis wird
gekühlt und der Karton weggebrannt. Es entsteht dann die in der F i g. 4 A gezeigte
Spiralfeder 49.
-
Die F i g. 2 und 2 A beziehen sich auf einen Metallwinkel, der mit
Hilfe eines auf der in F i g. 2 gezeigten schachtelähnlichen Form 55 in ähnlicher
Weise, wie oben beschrieben, aufgetragenen Filmes 53 hergestellt wird. Das Metall
für den Winkel51 wird aus einer der oben in der Tabelle angegebenen Verbindungen
abgeschieden.
-
Der in der F i g. 5 A gezeigte Körper wird mit Hilfe einer Form nach
F i g. 5 hergestellt und besitzt drei Seiten 57a, 57b und 57c. Um diesen Körper
herzustellen, wird der schachtelähnliche Karton 59 an den Flächen 61 a, 61
b und 61 c angestrichen, um als Teil des schachtelähnlichen Kartons den Film
aufzunehmen.
Der Körper nach der F i g. 5 A kann an der Vertikalkante
57 d geschlitzt sein, indem die betreffende Kante im Gegensatz zu den anderen
Kanten durch Fehlen des Anstriches nicht dem Metallniederschlag ausgesetzt werden.
-
Der verwendete Karton ist sehr biegsam und kann daher in beliebig
vielen Weisen geformt werden. Er kann gerollt oder in anderer Weise mechanisch bearbeitet
werden, um die gewünschte Form zu erhalten. Auch Gewebe kann verwendet werden. Ein
offenes Netzwerk kann zur Herstellung eines offenen Metallnetzwerkes oder Gitters
63 nach der F i g. 6 benutzt werden. Um bestimmte Formen hervorzubringen, können
Verbindungen von Karton oder anderen zellstoffhaltigen Materialien. Geweben oder
sonstigen leicht brennbaren Materialien verwendet werden.
-
Das Verfahren nach der Erfindung kann zur Herstellung verwickelter
Formen verwendet werden, wie auch aus den verschiedenen oben angegebenen Beispielen
hervorgeht. Das Verfahren ist besonders vorteilhaft für das Niederschlagen von Metallen
verwendbar, die einen hohen Schmelzpunkt besitzen und daher der normalen Bearbeitung
große Schwierigkeiten bieten. Die Erzeugnisse sind stets außen glatt, blank und
im allgemeinen dank ihrer Reinheit widerstandsfähig gegen Korrosion.