DE1262726B

DE1262726B - Metallmatrize zur galvanoplastischen Herstellung von Formkoerpern

Info

Publication number: DE1262726B
Application number: DEH34520A
Authority: DE
Inventors: Herbert Denis Hughes; Richard Walter Lewis
Original assignee: Metachemical Processes Ltd
Current assignee: Metachemical Processes Ltd
Priority date: 1957-10-15
Filing date: 1958-10-14
Publication date: 1968-03-07
Also published as: FR1212403A; BE572009A; GB864672A; CH404333A; US3092558A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

C23b

Deutsche KL: 48 a-7/00

Nummer: 1262 726

Aktenzeichen: H 34520 VI b/48 a

Anmeldetag: 14. Oktober 1958

Auslegetag: 7. März 1968

Die Erfindung betrifft eine Metallmatrize mit einei einen leitfähigen kristallinen Werkstoff geringer Größe enthaltenden Trennschicht zur galvanoplastischen Herstellung eines als Schutzüberzug geeigneten dünnwandigen Formkörpers extremer Härte.

Es ist bekannt, zur Herstellung von Formkörpern auf galvanoplastischem Wege Metallmatrizen zu verwenden, die mit einer Trennschicht in Form von Schwefel- oder Jodsilber oder Graphit versehen sind. Diese bekannten Matrizen haben den Nachteil, daß das Aufbringen der Trennschicht relativ umständliche und zeitraubende Arbeitsgänge erfordert und nicht gewährleistet ist, daß die Schichten absolut homogen sind. Unhomogenitäten in den Trennschichten können aber den galvanisch aufgebrachten Niederschlag nachteilig beeinflussen. Auf die Härte des gewünschten Niederschlages wurde bisher ausschließlich durch die Art des verwendeten Bades, die Wahl der Stromdichte und der Badtemperatur Einfluß genommen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Metallmatrize zu schaffen, die eine sehr leicht aufbringbare und in ihren Eigenschaften genau vorherbestimmbare Trennschicht aufweist, die zugleich die Herstellung dünnwandiger Formkörper extremer Härte ermöglicht. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Trennschicht von einer Kunststoffolie gebildet wird, in die der leitfähige kristalline Werkstoff mit einer Korngröße in der Größenordnung von 0,1 bis 25 μΐη, vorzugsweise von 0,1 bis 10 μΐη, und mit einer im wesentlichen gleichen Orientierung eingelagert ist.

Die bei der erfindungsgemäßen Matrize verwendete Folie kann separat hergestellt und bei der Herstellung so kontrolliert werden, daß sie hinsichtlich ihrer Leitfähigkeit und der Orientierung der Körnchen des leitfähigen kristallinen Werkstoffes gleichbleibende gewünschte Eigenschaften aufweist. Diese dünne Folie kann auf sehr einfache Weise auf die Oberfläche aufgelegt und beispielsweise durch Erwärmen von Folie und Form der Oberfläche der Form genau angepaßt werden. Dieser Vorgang ist einfach und schnell ausführbar und führt zu genau reproduzierbaren Verhältnissen. Darüber hinaus wird in überraschender Weise bei Anwendung einer derartigen Folie ein Überzug von extremer Härte erzielt, wie sie unter gleichen Bedingungen bei Anwendung bekannter Trennschichten nicht erzielbar ist.

Wenn das Korn nicht schon deshalb einheitlich orientiert ist, weil beispielsweise die Folie durch ein Verfahren erzeugt wurde, bei dem die Folie gewalzt wurde, so kann die Folie einer zur Orientierung des Metallmatrize zur galvanoplastischen Herstellung von Formkörpern

Anmelder:

Metachemical Processes Limited,

Crawley, Sussex (Großbritannien)

Vertreter:

Dipl.-Phys. R. Kohler, Patentanwalt,

7000 Stuttgart, Hohentwielstr. 28

Als Erfinder benannt:

Herbert Denis Hughes, Banstead;

Richard Walter Lewis, Esher (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 15. Oktober 1957 (32171),
vom 21. März 1958 (9093)

Kornes dienenden Behandlung unterworfen, beispielsweise gepreßt, geschliffen oder poliert werden. Als leitfähiges Material kann feinstzerkleinerter Graphit oder aber ein feinkörniges Metallpulver Verwendung finden. Die Folie besteht zweckmäßig aus einem thermoplastischen Kunststoff und kann beispielsweise Polyisobutylen enthalten.

Feinstzerkleinerter Graphit eignet sich besonders zur Verwendung in der Folie der erfindungsgemäßen Matrize, weil dieses Material mit relativ geringen Kosten in der erforderlichen Korngröße hergestellt werden kann. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung dieses Werkstoffes beschränkt. Das feinstzerkleinerte leitfähige Material ist in dem Kunststoff eingelagert oder dispergiert, aus dem dann die Folie hergestellt worden ist.

Auf die erfindungsgemäße Form kann in der in der Galvanotechnik typischen Weise eine Metallschicht, insbesondere eine Nickelschicht aufgebracht werden. Diese Schicht kann ohne weiteres von der Metallmatrize abgehoben werden. An der Schicht anhaftende Reste der Kunststoffolie können auf einfache Weise von der Schicht abgehoben werden. Derartige Schichten sind wegen ihrer extremen Härte besonders als Schutzschichten geeignet, deren Form genau auf das zu schützende Objekt passen soll. Eine besonders bedeutsame Anwendung haben die erfindungsgemäßen Metallmatrizen für die Anfertigung von Schutzschichten für die Kanten von Luft schrauben.

809 517/588

Wie in der galvanischen Technik bekannt, kann es in manchen Fällen zweckmäßig sein, auf die erfindungsgemäße Metallmatrize zunächst eine Unterlage aus einer Schicht von einem ersten Metall herzustellen, beispielsweise eine Unterlagenschicht aus Kupfer, auf die dann eine Deckschicht aus einem anderen Metall, wie beispielsweise Nickel, aufgebracht wird.

Die erfindungsgemäße Matrize eignet sich besonders zur Herstellung von Nickelüberzügen, die ge- ίο legentlich auch auf eine sehr dünne, nur etwa 0,0050 bis 0,0075 mm dicke Unterschicht auf Kupfer aufgetragen wird. Wenn hierauf eine ähnlich dicke Nikkeischicht aufgetragen wird, so erhält man bereits ein formhaltiges Werkstück, das von der Form abgenommen werden kann. In vielen Fällen erhält man bei einer Dicke der Nickelschicht von 0,025 mm und mehr eine gegen Verschleiß und Korrosion äußerst widerstandsfähige Deckschicht, die eine Härte zwischen 400 und 1000 Brinell aufweist. Irgendwelche anderen Metalle, die zum Galvanisieren geeignet sind, können auf die gleiche Weise niedergeschlagen werden, wobei organische Reagenzien in dem Bad nicht notwendig sind. Bei Bedarf kann die Nickelschicht noch mit einer Schicht aus Chrom oder einem anderen Metall überzogen werden.

Auf diese Weise hergestellte Werkstücke weisen eine extrem harte Oberfläche auf, die gegen mechanische Beschädigungen, insbesondere gegen die Einwirkung von festen Werkstoffen, von Wasser, von sehr heißen Gasen oder Luftströmen, die die Erosion begünstigende Teilchen mitführen, sehr unempfindlich ist, sich sehr wenig abnutzt, kaum korrodiert, und außerdem noch sehr biegsam ist und keine Neigung zur Rissebildung zeigt.

Wenn das Werkstück von der Matrize abgenommen wird, kann die thermoplastische Schicht, auf die das Material niedergeschlagen wurde, beispielsweise durch ein lösendes Mittel entfernt werden, so daß das auf diese Weise erzeugte fertige Werkstück eine harte Metallschale darstellt, die auf irgendeine Weise an dem zu schützenden Teil, z. B. der Vorderkante von Propellerflügeln, befestigt werden kann, beispielsweise mit Hilfe eines für Metall geeigneten Klebstoffes.

Als Matrize kann auch das zu schützende Teil verwendet werden. Dabei kann die Trennschicht aus thermoplastischem Kunststoff in ihrer Lage bleiben, so daß dieses Teil eine Oberfläche erhält, die eine extreme Härte und zugleich eine gewisse Elastizität und Geschmeidigkeit aufweist, was für gewisse Anwendungsfälle sehr erwünscht ist.

Zur Herstellung der Trennschicht wird ein Stück einer Polyisobutylenfolie auf die Matrize aufgelegt und in dieser Lage geglättet. Diese Folie enthält feinstzerkleinerten Graphit einer Korngröße von etwa 0,1 bis 25 Mikron, vorzugsweise Graphitpartikel in der Größe von 0,1 bis 10 Mikron, und diese Kristallenen sind in der Folie einheitlich Orientiert. Die Folie kann etwa 0,3 mm dick sein und wird zusammen mit dem Formstück oder der Form zunächst einmal auf 70 bis 80° C erwärmt. Die Ränder der Folie können mit einem geeigneten Klebestreifen festgelegt werden.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Matrize besteht darin, daß in der auf ihr abgeschiedenen Metallschicht Spannungen vorhanden sind, die bestrebt sind, die Schicht eher nach innen zu biegen als nach außen, so daß die Schicht bestrebt ist, sieb dicht an die zu schützende Oberfläche anzuschmiegen, auf der sie anschließend befestigt wird.

Die Härte der abgeschiedenen Metallschicht kann bei Nickel je nach den besonderen Arbeitsbedingungen zwischen 400 und 1000 Brinell betragen, wobei die Härte in der Hauptsache von der Korngröße des leitfähigen Werkstoffes, insbesondere Graphit und der Vollständigkeit der Orientierung der Kristalle abhängt. Die Metallschicht zeigt keinerlei Korrosion unter Bedingungen, die einem 35 Stunden langen Flug bei einer Geschwindigkeit von etwa 800 km/h entsprechen, wobei die Bedingungen strenger waren als sie einem tropischen Regen entsprechen. Ein mittels der Matrize hergestellter Schutzüberzug bewies eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Beschädigungen unter Prüfbedingungen, die der Einwirkung von Staub und Steinen bei einem Aufprall mit einer Geschwindigkeit von 800 km/h entsprechen. Der Schutzüberzug weist auch eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen sonstige Korrosion auf, und seine Eigenschaften sind in dieser Hinsicht denen einer reinen Nickelschicht ähnlich. Zur Beurteilung der Geschmeidigkeit des Schutzüberzuges wurde ein Streifen von 0,25 mm Dicke um einen runden Stab mit 6,3 mm Durchmesser über einen Umfang von 360° gewickelt. Es zeigten sich keine Anzeichen eines Bruches, und der Streifen wickelte sich nach Freigabe seiner Enden wieder auf und kehrte in seine ursprüngliche Form zurück.

Bei der Orientierung der Kristallenen des leitfähigen Materials in der Trennschicht kommt es weniger auf eine bestimmte Richtung der Orientierung, sondern mehr darauf an, daß die Kristalle nicht regellos, sondern mit gleicher Orientierung in der Kunststoffschicht enthalten sind, so daß die darauf niedergeschlagene Metallschicht regelmäßig wachsen kann.

Claims

Patentansprüche:

1. Metallmatrize mit einer einen leitfähigen kristallinen Werkstoff geringer Größe enthaltenden Trennschicht zur galvanoplastischen Herstellung eines als Schutzüberzug dünnwandigen Formkörpers extremer Härte, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennschicht von einer Kunststoffolie (3) gebildet wird, in die der leitfähige kristalline Werkstoff mit einer Korngröße in' der Größenordnung von 0,1 bis 25 μπι, vorzugsweise von 0,1 bis 10 μΐη, und mit einer im wesentlichen gleichen Orientierung eingelagert ist.

2. Matrize nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das leitfähige Material aus feinstzerkleinertem Graphit besteht.

3. Matrize nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das leitfähige Material aus einem feinkörnigen Metallpulver besteht.

4. Matrize nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht.

5. Matrize nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie Polyisobutylen enthält.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 904 615; französische Patentschrift Nr. 569 044; britische Patentschrift Nr. 672 260.