DE1496794B2 - Verfahren zur herstellung von kunststoffummantelten hohlleitungsabschnitten, koaxialleitungsabschnitten oder dergleichen und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung komplizierter Apparateteile, die mehrschichtige Wände und Kanäle verschiedener Form aufweisen, nämlich von kunststoffummantelten Hohlleitungs- und Koaxialleitungsabschnitten od. dgl., sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung der genannten Apparateteile auch sehr komplizierter Gestaltung mit ausreichender mechanischer und Korrosionsfestigkeit, hoher elektrischer Leitfähigkeit, einer besonders reinen metallischen Oberfläche und einer hohen Maßgenauigkeit des Kanalquerschnittes sowie der metallisierten Anschlußflächen unter Verringerung des Verbrauchs an Buntmetallen und des Gewichtes der Bauelemente sowie unter Senkung des Arbeitsaufwandes zu entwickeln.

Bekannt ist ein Verfahren zur Herstellung von apparativen Bauelementen mit mehrschichtigen Wänden und Kanälen verschiedener Gestalt, beispielsweise von Hohlleiterteilen mit zweischichtigen Wänden aus Kupfer und Plasten, durch galvanoplastisches Niederschlagen des Metalles auf den nichtisolierten metallischen Flächen der Dorne, Überziehen dieser Metallschichten mit Kunststoff und Entfernen der Dorne auf mechanischem Wege aus dem Fertigteil. Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens weist Flanschdorne und einen Zentraldorn aus Metall und einem Dielektrikum auf.

Dieses Verfahren und diese Vorrichtung ermöglichen jedoch keine Serienfertigung von Apparateteilen komplizierter Formgebung und genügender mechanischer Festigkeit. Die bekannte Vorrichtung gibt keine

ίο Möglichkeit, Apparateteile durch Umpressen mit Kunststoff unter höheren Drücken und Erhitzen der mit Metall überzogenen Dorne auf höhere Temperaturen anzufertigen und die Dorne aus den Fertigteilen zu entfernen. Um das Entfernen eines Domes zu erleichtern, wurde dieser zuerst erwärmt oder abgekühlt; in einigen Fällen wurde der ganze Dorn oder seine einzelnen Teile aufgelöst. Beim bekannten Verfahren wird auch die Unversehrtheit der Dorne bei mehrmaliger Anwendung nicht gewährleistet, da in

ao den benutzten sauren Lösungen mehrteilige Dorne, auch wenn sie aus Chrom-Nickel-Legierungen angefertigt sind, korrodieren. Zudem ist die Herstellung f von maßhaltigen Dornen aus Chromnickelstahl sowie auch aus Titan- oder Aluminium-Legierungen äußerst arbeitsaufwendig.

Das einleitend angeführte Verfahren wird erfindungsgemäß so ausgebildet, daß auf einen der Innenform des zu bildenden Hohlleiters entsprechenden Dorn aus rostfreiem Chromstahl, der von Flanschdornen und einer Hülse begrenzt ist, die die Lage des zu verbindenden koaxialen Anschlußstücks zentriert, ein oder mehrere Metallbeläge aus alkalischen Elektrolyten hoher Streufähigkeit auf den Dorn und die zu verbindenden Elemente niedergeschlagen wird, daß das niedergeschlagene Metall an den Tiefverbindungs- oder Stoßstellen der Dornflächen verlötet wird, daß der Metallüberzug dann, erforderlichenfalls unter Zwischenschaltung einer Klebeschicht aus Formaldehyd od. dgl., mit Kunststoff, wie Epoxyharz od. dgl., bei höherer Temperatur umpreßt und dann der fertige Hohlleiter unter Verwendung eines den Metallüberzug abstützenden Widerlagers von dem Dorn abgeschoben wird.

Das galvanoplastische Niederschlagen von Metallen aus alkalischen Elektrolyten hoher Streufähigkeit, z. B. Silbercyanid-Elektrolyten, ist zwar an sich bekannt (vgl. Machu in »Moderne Galvanotechnik«, 1954, S. 536, Abs. 3), wird aber nicht in der erfindungsgemäßen Weise und für die erfindungsgemäßen Zwecke angewandt.

Bei der Herstellung von Apparateteilen mit sehr komplizierter Gestaltung der stromleitenden Flächen ist es zweckmäßig, das Metall sowohl auf den Dornflächen als auch auf den zusammenzufügenden Flächen der im voraus angefertigten metallischen Anschlußstücke des Apparateteils gleichzeitig niederzuschlagen. Der Einbau vorgefertigter metallischer Anschlußstücke in galvanoplastisch herzustellenden Apparateteilen ist zwar bekannt, jedoch nur zur galvanoplastischen Herstellung nahtloser Hohlkörper unter Anwendung leicht ausschmelzbarer Kerne aus Woodscher Legierung oder graphitiertem Wachs (vgl. »Galvanotechnik«, 1949/50, S. 1456, Abschnitt hh). Demgegenüber wird durch die vorliegende Erfindung die Herstellung eines Verbundkörpers aus einer mechanisch nicht genügend festen elektrisch hochleitenden Metallschicht mit einem die genügende mechanische Festigkeit liefernden Dielektrikum unter gleichzeitiger Herstellung von

Anschlußverbindungen ermöglicht, wobei die Herstellung unter Verwendung ein und desselben unveränderbaren Kernes erfolgen soll, um die Einhaltung genau der gleichen Innenmaße zu gewährleisten.

Für das Niederschlagen einer Schicht aus Edelmetall, z. B. aus Silber, kann als alkalischer Elektrolyt eine Cyansalzlösung und für das Niederschlagen einer Schicht aus Buntmetall, z. B. Kupfer oder Zinn, können als alkalische Elektrolyte Pyrophosphat-, Äthylendiamin-, Monoäthanolamin-, oder Stannatlösungen dienen.

Durch das Verlöten des niedergeschlagenen Metalls an Tiefverbindungs- oder Stoßstellen der Dornflächen wird die mechanische Festigkeit der niedergeschlagenen Metallschicht und des Fertigteils erhöht.

Eine zur zweckmäßigen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienende Vorrichtung enthält einen Zentraldorn und Flanschdorne aus rostfreiem Chromstahl bzw. Dielektrikum und ist gekennzeichnet durch ein Widerlager in Form von Begrenzungsmuttern od. dgl. zur Verbindung der Flanschdorne mit dem zentralen Dorn in der Ebene der Stirnseite des Domes beim Metallniederschlagen und Umpressen der niedergeschlagenen Metallschichten in Kunststoff sowie ein an Stelle eines der Flanschdorne einsetzbares, eine Bohrung für den Durchgang des Domes aufweisendes zusätzliches Widerlager, das so ausgebildet ist, daß das Loslösen der niedergeschlagenen Metallschichten vom darauf aufgepreßten Kunststoff beim Abschieben des Fertigteils vom Dorn verhindert wird. Durch die Erfindung werden unter anderem noch folgende Vorteile erzielt:

Erstens die Möglichkeit der Anwendung von Chromstählen in Apparateteilen, d. h. von technologisch wertvolleren Stählen als den Chromnickelstählen, die sehr weich, unmagnetisch und der Härtung unzugänglich sind.

Zweitens die Erzielung gleichmäßigerer Ablagerungen der Metalle in Vertiefungen, Auskehlungen, Nuten und anderen schwer zugänglichen Bereichen der Form. Die Erfindung ermöglicht einerseits alle wesentlichen Vorzüge galvanoplastischer und plastmassenbildender Prozesse zu vereinigen, andererseits alle grundlegenden Nachteile bekannter galvanoplastischer Prozesse zu vermeiden, nämlich die Ausnutzung nichtumkehrbarer Dorne, das Anschweißen von Flanschen, die Bildung dicker Kupferschichten sowie die mechanische Bearbeitung der Oberflächen schwacher Winkelbereiche u. dgl.

Beispiel 1

Zum Niederschlagen einer Primärschicht von Edelmetall, z. B. aus Silber, wird ein Cyansalzelektrolyt folgender Zusammensetzung angewandt:

Silber (metallisches) 45 bis 80 g/l

Kaliumcyanid 50 bis 80 g/l

Kaliumkarbonat bis zu 50 g/l

Stromdichte bis zu 1,0 bis 3,0 A/dm².

Dieser Elektrolyt gewährleistet die Gewinnung einer glänzenden Silberfläche, die spiegelbildlich der Dornfläche entspricht, sowie eine gute Verbindung der Silberschicht in den Winkelverbindungen der Flächen mehrteiliger Dorne.

Beispiel 2

Zum Niederschlagen einer Primärschicht von Buntmetall, zum Beispiel Kupfer, kann einer der drei Elektrolyte folgender Zusammensetzung benutzt wer" den:

a) Kupfersulfat CuSO₄ · 5 H₂O 5,0 g/l

Kaliumpyrophosphat K₄P₂O₇ · 3 H₂O... 100,0 g/l

Ammoniak NH₃ 0,5 g/l

Zitronensäure C₆H₈O₇ · H₂O 1,5 g/l

pH = 8,0 bis 9,0; i = 50°C;
Stromdichte bis zu 0,2-0,3 A/dm².

b) Kupfersulfat CuSO₄ · 5 H₂O 50,0 g/l

Natriumpyrophosphat Na₄P₂O₇ · 10 H₂O 200,0 g/l

Dinatriumphosphat Na₂HPO₄ · 12 H₂0. 50,0 g/l pH = 8,5; t = 5O⁰C;
Stromdichte bis zu 1,0 · 1,5 A/dm².

c) Kupfersulfat CuSO₄ · 5 H₂O 180 bis 250 g/l

Äthylendiamin

NH₂ · CH₂ · CH₂ · NH₂ 90 bis 125 g/l

Ammoniumsulfat(NHJ₂SO₄ ... 60g/l

pH = 7,5 bis 10,0; t = 20 bis 4O⁰C;
Stromdichte bis zu 2 bis 3 A/dm².

Diese Elektrolyte gewährleisten ebenfalls die Erzeugung einer glatten glänzenden Kupferfläche und ein gutes Niederschlagen des Kupfers in den Winkelverbindungen der Flächen mehrteiliger Dorne.

Beispiel 3

Für die Herstellung von z. B. 0,3 bis 0,5 mm dicken Kupferschichten kann der Äthylendiamin-Elektrolyt nach Beispiel 2 c) oder ein Pyrophosphat-Elektrolyt folgender Zusammensetzung verwendet werden:

Kupferpyrophosphat Cu₂P₂O₄ · 3 H₂O.. 110 g/l

Kaliumpyrophosphat K₄P₂O₇ · 3 H₂O .. 404 g/l

Zitronensäure C₆H₈O₇ · H₂O 10 g/l

Ammoniak NH₃ 3 g/l

pH = 7,5 bis 8,6; t = 50⁰C;

Stromdichte bis zu 2,5 bis 3 A/dm².

Beispiel 4

a) Beim Fällen von Kupfer aus einer Äthylendiaminlösung gemäß Beispiel 2 c) auf eine primäre Silberschicht ist es nicht notwendig, einen Zwischenelektrolytzu verwenden, da die Kupferniederschläge aus Äthylendiaminlösungen auf der Silberschicht gut haften.

b) Beim Fällen von Kupfer aus einem Pyrophosphat-Elektrolyt nach Beispiel 3 auf eine primäre Silberschicht wird zuvor eine dünne Kupferschicht aus der Pyrophosphatlösung nach Beispiel 2 a) oder 2 b) mit einer niedrigeren Kupferkonzentration oder aus einer Äthylendiaminlösung oder auch aus einem zum Verkupfern benutzten Cyanelektrolyt aufgetragen.

Beispiel 5

Wenn die Gestaltung des Hohlleiterkanals des anzufertigenden Apparateteils derart kompliziert ist, daß es unmöglich ist, diesen vollständig auf galvanoplastischem Wege herzustellen, wird das Fällen des Metalls gleichzeitig mit einer Verbindung der metallischen Anschlußstücke, die im Voraus auf mechanischem Wege angefertigt wurden, durchgeführt. Zu diesem Zweck werden die zuvor hergestellten metallisehen Anschlußstücke auf galvanischem Wege mit einem Metall bedeckt, das eine hohe Stromleitfähigkeit besitzt und an den aus alkalischen Elektrolyten erzeugten galvanischen Niederschlägen gut haftet.

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Um die mechanische Festigkeit der Einzelteile zu erhöhen, wird das an den Tief-, Verbindungs- oder Stoßstellen der Oberflächen mehrteiliger Dorne gefällte Metall verlötet. Zu diesem Zweck wird auf der Oberfläche der Kupferschicht eine dünne Zinnschicht zum Beispiel aus einem Pyröphosphat- öder Stännat-Elektrolyten niedergeschlagen.

B ei spie 1 6

Wenn zur Herstellung der Außenflächen von Einzelteilen Gießharze, z. B. Epoxydgießharz, verwendet werden, so verstärkt man die Haftung dieser Gießharze an der Kupferschicht dadurch, daß man auf die Metalloberfläche zuvor eine Klebschicht, z. B. einen Phenolformaldehydklebstoff, aufträgt.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren in seiner Anwendung zur Herstellung eines Hohlleiterabschnittes mit einem Thermistorerimeßkopf unter. Beschreibung der hierzu benutzten Vorrichtung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt der angewandten Vorrichtung und

Fig. 2 einen Längsschnitt eines angefertigten Hohlleiterabschnittes mit einem Zentraldorn.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, besteht die Vorrichtung aus dem zusammengesetzten Zentraldorn i, der beispielsweise mit Nieten 2 zusammengehalten wird, aus den Flanschdornen 3 und 4, aus der Hülse 5, die die Lage des zu verbindenden koaxialen hohlen Anschlußstückes 6 zentriert, aus zusätzlichen Begrenzungsmuttern 7 und 8, aus einer Spannmutter 9 mit der Schutzkappe 10, aus den Kappen 11, 12 und 13, welche die nichtbehandelten Flächen der Dorne schützen und aus dem Stopfen 14 zum Entfernen des Elektrolyts.

Die Dorne 1, 3 und 4, die Nieten 2, die Begrenzungsmuttern 7 und 8 sowie die Spannmutter 9 sind aus rostfreien Chrom- oder aus Werkzeugstählen hergestellt. Die Schutzkappen 10, 11, 12 und 13 bestehen zweckmäßigerweise aus einem dielektrischen Kunststoff, wie Polyäthylen.

Die gegenseitige Lage der Bestandteile des zusammengesetzten Zentraldornes 1 kann auch mit Hilfe von Stiften fixiert werden.

Der Zentraldorn 1, der den Hohlleiterkanal gestaltet, hat in seinem verlängerten Teil, welcher den Dorn mit dem Flanschdorn 3 verbindet, einen Ansatz 15 von rechteckigem Querschnitt. Dieser Ansatz paßt dicht in die Öffnung des Flanschdornes 3 hinein, wodurch eine genaue Lage der Dorne 1 und 3 zueinander bei der Montage gewährleistet wird.

Die zusätzlichen Begrehzurigsmüttern 7 und 8 drücken die Flanschdorne 3 und 4 oder ähnliche Elemente fest an die Stirnseiten oder an die anderen Flächen des Zentraldornes 1. Dadurch wird ein Teilabbau der Vorrichtung, z. B. der Abbau der Spanhmutter 9 und der Kappen 11, 12 und 13, Vor dem Löten und das darauffolgende Auftragen des Kunststoffes durch Umpressen unter Druck bei höherer Temperatur ermöglicht.

Wenn das Umhüllen mit Kunststoff durch Ausgießen von Bindemitteln, z. B. von Epoxydharzen erfolgt, so braucht man vor dem Ausgießen einen Abbau

der Vorrichtung, vor allem der Dielektrikumteile 10 bis 13 nicht vorzunehmen. Die Anschlagmuttern 7 und 8 geben die Möglichkeit, einen getrennten Abbau der Flanschdorne 3 und 4 öder der koaxialen hohlen Anschlußstücke der Vorrichtung durch vorheriges Lösen der Kappen 11, 12 und 13 durchzuführen. Dadurch wird die Haftung der Bindemittel an der niedergeschlagenen Metallschicht am Umfang der Flansche, der koaxialen hohlen Anschlußstücke und anderer analoger Flächen gesichert.

Um ein Loslösen der niedergeschlagenen Metallschichten von den Kunststoffüberzügen beim Entfernen des Zentraldornes 1 zu verhüten, ist die Vorrichtung mit einem zusätzlichen Widerlager 16 (F i g. 2) versehen, das keine Verschiebung der Metallschicht des Hohlleiterkanals hinsichtlich des ihn umhüllenden Kunststoffes 17 zuläßt. Das Widerlager 16 wird an Stelle des Flanschdornes 3 eingebaut und hat eine Zentralbohrung für den Durchgang des Domes 1.
Mit Hilfe der zusätzlichen Dorne 3 und 4, z. B. des Flanschdornes 4, kann man gleichzeitig mit dem Hohlleiterkanal und den Flanschen die koaxialen Auslässe 18, die Blindwand 19 des Kanals, die stufenförmige Oberfläche 20 des Hohlleiterkanals und bei entsprechender komplizierter Form der Zentraldorne auch die Nuten, Verbindungsbohrungen sowie andere Teile von Hohlleiterkanälen herstellen. Unter Ausnutzung der Zentraldorne entsprechender Form kann man Kanäle beliebiger Gestaltung, beispielsweise von ( rechteckigem und kreisförmigem Querschnitt sowie H- und -förmiger Querschnitte, ferner geradlinige, gebogene, gewundene und andere Kanäle herstellen, deren Querschnitt sich allmählich öder stufenweise längs der Achse des Hohlieiterkanals ändert. Man kann erfindungsgemäß Hohlleitungsabschnitte mit zwei oder mehreren Hohlleiterkanälen herstellen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von kunststoff ummantelten Hohlleitungsabschnitten, Koaxialleitungsabschnitten od. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß auf einen der Innenform des zu bildenden Hohlleiters entsprechenden Dorn aus rostfreiem Chromstahl, der von Flanschdornen und einer Hülse begrenzt ist, die die Lage des zu verbindenden koaxialen Anschlußstücks zentriert, ein oder mehrere Metallbeläge aus alkalischen Elektrolyten hoher Streufähigkeit auf den Dorn und die zu verbindenden Elemente niedergeschlagen wird, daß das niedergeschlagene Metall an den Tiefverbindungs- oder Stoßstellen der Dornflächen verlötet wird, daß der Metallüberzug dann, erforderlichenfalls unter Zwischenschaltung einer Klebeschicht aus Formaldehyd od. dgl., mit Kunststoff, wie Eproxyharz od. dgl., bei höherer Temperatur umpreßt wird und dann der fertige Hohlleiter unter Verwendung eines den Metallüberzug abstützenden Widerlagers von dem Dorn abgeschoben wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, enthaltend einen Zentraldorn und Flanschdorne aus rostfreiem Chromstahl bzw. Dielektrikum, gekennzeichnet durch ein Widerlager in Form von Begrenzungsmuttern (7, 8) od. dgl. zur Verbindung der Flanschdorne (3, 4) mit dem zentralen Dorn (1) in der Ebene der Stirnseite des Domes beim Metallniederschlagen und Umpressen der niedergeschlagenen Metallschichten in Kunststoff sowie ein an Stelle eines der Flanschdorne (3) einsetzbares, eine Bohrung für den Durchgang des Domes (1) aufweisendes zusätzliches Widerlager (16), das so ausgebildet ist, daß das Loslösen der niedergeschlagenen Metallschichten vom darauf aufgepreßten Kunststoff (17) beim Abschieben des Fertigteils vom Dorn (1) verhindert wird.