DE2353692C3 - Verfahren zur Herstellung von leitende und nichtleitende Flächenbereiche aufweisenden Matrizen für die galvanoplastische Erzeugung von definiert strukturierten Metallschichten - Google Patents

Description

Überschuß ausgefüllt werden und durch eine Bearbeitungsoperation, insbesondere Schleifen, auf die Höhe der Abdeckschicht eingeebnet werden. <*>

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Grundkörpers mit einer Schicht aus nichtleitendem Material abgedeckt wird und hierauf die Vertiefungen durch die Abdeckschicht hindurch in den Grundkörper eingeprägt und galvanisch ausgefüllt werden, worauf die Schicht entfernt und die entstehenden vertieften Partien zur Bildung einer ebenen Matrizenoberflä-

ehe mit einem nichtleitenden Material ausgefüllt werden.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zar Herstellung von leitende und nichtleitende Flächenbsreiche aufweisenden Matrizen für die galvanoplastische Erzeugung von definiert strukturierten Meiallschichten, insbesondere von Sieben, durch mechanische Herstellung von Vertiefungen, die mit leitendem Material versehen werden.

Es ist ein Verfahren zur Herstellung feinmaschiger Siebe bekannt (US-PS 25 29086), bei dem auf einen Grundkörper aus Glas oder keramischem Material eine Abdeckschicht aufgebracht und das Siebmuster durch diese Schicht in die Oberfläche des Grundkörpers geritzt wird. Nach Entfernen der Abdeckschicht wird eine Metallschicht aufgedampft und diese auf der Oberfläche mit Ausnahme in den Nuten und am Rand entfernt Das Sieb wird galvanoplastisch in die Nuten niedergeschlagen und anschließend gewaschen, bis es leicht aus der Matrize geschält werden kann. Abgesehen von der aufwendigen Herstellung der Matrize können damit keine nahtlosen Zylindersiebe hergestellt werden.

Bei einem weiteren bekannten Verfahren zur Herstellung einer Matrize, mit der auch nahtlose Zylindersiebe hergestellt werden können, werden an der Oberfläche eines Matrizenkörpers bus leitendem Material Vertiefunge?.· an den Stellen der Sieböffnungen eingeprägt die mit nichtleitendem Material ausgefüllt werden. Da es jedoch bei Sieben erwünscht ist ein möglichst großes Öffnungsverhältnis zu erreichen, ist die aufzuwendende Einprägearbeit sowohl bezüglich der Herstellzeit als auch der benötigten Einrichtungen aufwendig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, das auch die Herstellung nahtloser Zylindersiebe erlaubt jedoch gegenüber dem zweitgenannten Verfahren einen wesentlich geringeren Herstellungsaufwand benötigt

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst daß die Vertiefungen eingeprägt und mit leitendem Material ausgefüllt werden.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand von Vcrfahrensbeispielsn dargestellt and nachfolgend beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 bis 3a die Matrizenherstellung nach dem bekannten zweitgenannten Verfahren,
wobei

F i g. i eine Ansicht des Reliefs,
F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie H-H in F i g, 1,
Fig.3 einen Schnitt durch die Oberfläche der geprägten Matrize zeigt und
F i g. 3a einen Schnitt durch ein »negatives« Relief darstellt

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Ausfü hrungsfonm,

F i g. 10 bis 14 die Matrizenherstellung nach einer zweiten Ausführungsform und

Fig. 15 bis 18 die Matrizenherstellung nach einer weiteren Ausführungsform.

Das in Fig. t bis 3 dargestellte bekannte Verfahren zur Matrizenherstellung für die Herstellung von nahtlosen Zylindersieben geht von einem Metallzylinder als Grundkörper 4 aus, der die Abmessungen des herzustellenden Siebes aufweist Seine Mantelfläche besteht aas einer mehr oder weniger dicken Schicht

eines prägbaren Materials, z. B. Kupfer, Messing oder Weichstahl, deren Oberfläche geglättet ist, z. B. durch Schleifen, Rollen oder elektrolytisches PoEeren.

In die Oberfläche des Gnmdkörpers 4 wird eine Struktur eingeprägt. Diese entspricht der Struktur des s mitteb des Gnmdkörpers herzustellenden Siebes. Zur Prägung bedient man sich eines sogenannten Reliefs 1. Es ist dies ein kleinerer, gehärteter Stahlzyiinder, der auf seiner Oberfläche refiefarüg das Muster zeigt, welches man in den Grundkörper 4 einprägen wilL Das Relief 1 ist auf gravurtechnischem Wege hergestellt. Die Elemente seines Musters bestehen in der Regel aus erhabenen Kegeln 2 mit sechseckigen Grundflächen, die zueinander versetzt angeordnet sind pnd die Reliefoberfläche nahtlos überziehen, wie dies in ^r" g 1 und 2 ι ^ dargestellt ist. Zwischen den Kegeln 2 s-mi Nuten 3 angeordnet, die bei der Prägung Ripr ·? in™ Grundkörper 4 ergeben.

Preßt man dieses Relief 1 <r"=c einer geeigneten Maschine, die einer Drehbar', ähnelt, in die relativ zo weiche Oberfläche des Gi» - i*:5rpers 4, so entsteht der negative Abdruck des Reliefs i in der Oberfläche des Grundkörpers 4, siehe F i g. 3. Der P; eßvorgang selbst wird hierbei rotativ vorgenommen. Um die Nahtlosigkeit des Reliefmusters auch auf dem Grundkörper 4 zu verwirklichen, steuert man das Relief t während seiner Abwälzbewegung gegenüber dem Grundkörper 4 in der Weise an, daß pro Grundkörperumdrehung das Relief einen Längsvorschub vom Betrag eines oder mehrerer Musterelemente 2 erhält und die Abwälzbewegung des Reliefs 1 pro Grundkörperumdrehung so erfolgt, daß an der scheinbaren Nahtstelle der Prägung in die erstgeprägte Vertiefung wiederum ein erhabenes Musterelement 2 des Reliefs fällt Auf diese Weise entsteht ein Verzahiiungs- oder Schraubeffekt, der nach Vornahme einer zwangsweisen Ansteuerung in eine Selbststeuerung übergeht. Je nach den Bedingungen dieser als Molettage bekannten Operation ist der Grundkörper 4 nach einem oder mehreren Prägedurchgängen fertig geprägt Darauf werden die tiefliegenden ^partien T des Gnindkörpers 4 mit einem elektrisch nichtleitenden Material, z. B. Lack, ausgefüllt. Hierbei wird die geprägte Oberfläche mit dem Beschichtungsmaterial völlig bedeckt und anschließend dieses, z. B. durch Schleifen, so weit entfernt, daß die erhabenen Herstellungsprozeß des Siebes verteuern.

Um den Aufwand zu senken, geht die Erfindung von dem Gedanken der Herstellung sehr Seichter Matrizen aus. Hierzu müssen die beim Moiettieren aufzuwendenden Drücke verhältnismäßig klein gehalten werden. Dies kann nur über die Art der Mustergebung des Reliefs erfolgen, da die Härte des zu prägenden Metalls nur in engen Grenzen variiert werden kann.

Bis heute wird, wie bereits vorstehend erläutert wurde, das Relief 1 stets entsprechend F i g. 1 und 2 ausgebildet Das in dem Grundkörper 4 (Fig.3) zu prägende Mustervolumen, das aus Rasternäpfchen 2' besteht ist hierbei hoch, jedenfalls erheblich größer als das Volumen der durch die Prägung entstandenen Rippe 3'. Werden jedoch nicht die einzelnen Rasternäpfchen 2', sondern die Rippen 3' — der sogenannte Steg — in den Grundkörper 4 geprägt weil hierbei das zu verdrängende Volumen nur einen Bruchteil des bei der herkömmlichen Molettage zu verdrängenden Volumens ausmacht kann mit erheblich geringeren Moiettagedrücken gearbeitet werden. Ein entsprechendes Relief ist ohne Schwierigkeit durch Umprägen eines »normalen« Reliefs 1 in Weichstahl mit anschießender Härtung herstellbar, das die in Fig.3a dargestellte Oberfläche mit kegeligen Vertiefungen 2" und Erhebungen 3" erhalten kann, wobei die Vertiefungen 2" auch z. B. eineii ebenen Grund erhalten können. Dieses »negative« Refcjf Y, wie es im Vergleich zum bekannten Relief 1 anschaulicht genannt werden kann, wird nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren in einen Grundkörper 5 geprägt siehe Fig.4, auf dem eine Netzstruktur aus tiefliegenden Einkerbungen 6 und hochliegenden Rächen 7 entsteht deren Tiefe und Ausformung je nach Molettage sowie Reliefstruktur gesteuert werden kann.

Die Weiterbearbeitung des Grundkörpers 5 kann auf drei verschiedene Weisen erfolgen, die alle die Herstellung einer Matrize zur Nickelsieb-Herstellung zum Ziele haben.

Bei der ersten Herstellungsweise (F i g. 4 bis 9) wird der nunmehr »negativ« moletticte Grundkörpef 5 im galvanischen Bad z.B. hartverchromt (Fig.5). Es entsteht hierbei ein Aufbau, bei dem auf dem geprägten Material des Grundkörpers 5 eine Chromschicht 8 abgeschieden wird, die aus den in die Einkerbungen 6

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wesentlichen ist damit die Behandlung des Grundkörpers 4 abgeschlossen. Man bezeich let ihn in diesem Zustand als Matrize oder Mutterwalze.

Die Matrize wird vorzugsweise galvanisch vemickelL Entsprechend den leitenden Partien, welche die Matrize netzartig überziehen, srhlägt sich Nickel ebenfalls netzartig oder siebförrrcg nieder. Nach Erreichen der erforderlichen Schichtstärke wird der Vernicklungsvorgang abgebrochen und die entstandene, perforierte Nickelhaut von der Matrize mittels einer geeigneten ιliner aHc7c^7.\CTi3n· e*c ic* «»in

vrtll

rwrfrt-Chrompartien 10,11 besteht

Nunmehr wird die Chromschicht 8 soweit abgetragen, z. B. abgeschliffen, daß die ehemais hochliegenden Grundkörperoberflächen 9 keine Chromschicht 11 mehr tragen. Die Chromfüllung iO in den Einkerbungen 6 der Grundkörperoberfläche 9 erhält hierbei das gleiche Höhennivea.1 wie die Grundkörperoberfläche 9 selbst (F ig. 6).

Nun wird die Grundkörperoberfläche 9 durch ein geeignetes Ätzmittel, das lediglich das Gmndkörperma-

riertes Nickelsieb entstanden.

Dem beschriebenen Verfahren haften Nachteile an, von denen der wesentliche darin besieht daß für den Ao Prägevorgang, der darauf hinzielt, etwa ²Iz der Oberfläche des Grundkörpers 4 2x1 vertiefen, erhebliche Drücke auf das Relief 1 und damit auf den Grundkörper 4 nötig sind. Abgesehen von der entsprechenden schweren Ausführung der für die Durchführung der (15 Molettage benötigten Maschine muß der Grundkörper selbst sehr stabil ausgeführt sein. Dies führt zu sehr hohen Matrizengewichten, die ihrerseits den gesamten angreift abgetragen (F i g. T), wobei vertiefte Partien 12 zwischen den zu Stegen gewordenen Chromfüllungen 10 entstehen.

Es folgt hierauf eine Beschichtung mit einem geeigneten, nichtleitenden Material 13 (F ig. 8/, z.B. Lack, das soweit abgetragen wird, daß die netzartig angeordneten Chrom-Stege 10 wieder freilieger* (Fig.9). Damit ist die Herstellung abgeschlossen und eine Matrize entstanden, die sich zur Nickelsiebherstellung eignet

Bei der zweiten Hersteiiungsweise (Fig. 10 bis 14)

5 6

wird der »negativ« molettierteGrundkörper mit einem Bei der dritten Herstellungsweise (Fig. 15 bis 18)

geeigneten Abdecklack 14 tamponiert Unter Tampo- wird der Grundkörper 5 nach dem Drehen, Schleifen

nieren versteht man ein in der Tiefdruckformenherstcl- und eventuellen Polieren mit einem geeigneten Lack 17

lung bekanntes Verfahren. Es hat zum Ziel, eine gleichmäßig beschichtet Sodann erfolgt die »negative«

strukturierte Oberfläche derartig mit z. B. einem Lack $ Molettage in der Weise, daß die Beschichtung 17 von

abzudecken, daß nur die hochliegenden Partien eine den Stegen des Reliefs durchschnitten und der

Lackschicht erhalten. Mit der Tamponage erreicht man Grundkörper 5 mit Einkerbungen 18 relativ schwach

die Abdeckung aller hochliegenden Musterflächen 9 der geprägt wird (Fig. 15). Hierzu ist der Reliefsteg

Oberfläche des Grundkörpers 5 (Fi g. 10), wahrend die zweckmäßigerweise messerartig auszubilden,

netzartig angeordneten tiefliegenden Einkerbungen 6 _lo Nun erfolgt eine Vernicfclung oder Verchromung, die

(F i g. 10) keine Abdeckung erfahren. ίη dem Zeitpunkt beendet wird, in dem die eigentliche,

Der so präparierte: Grundkörper 5 wird z. B. metallische Prägetiefe IS ausgefüllt und mit etwa

vernickelt oder hartverchrörriL Es entsteht ein Quer- 20-t00% vom galvanisch niedergeschlagenen Metall

schnitt gemäß Fig. 11; die tiefliegenden Einkerbungen 6 19 überwachsen ist (F ä g. ί 6).

erhalten eine metallische Füllung 15, während die vom 15 Die weitere Verarbeitung kann nun in ähnlicher

elektrisch nichtleitenden Lack abgedeckten Partien des Weise wie bei der zweiten Herstellungsweise auf zwei

Grundkörpers 5 keine Metallauflage erhalten. verschiedene Weisen erfolgen. Hierbei wird entweder

Nun wird, z. B. durch eine Schleifoperation, die die Oberfläche des Grundkörpers so lange geschliffen,

Oberfläche des Grundkörpers eingeebnet womit die bis zwischen den Chrom-bzw. Nickelstegen 19 (F ig. 18)

Herstellung der Matrize abgeschlossen ist Ihr Quer- 20 und den Lackpartien 17 eine plane Fläche entsteht, mit

schnitt ist in F ig. 14 dargestellt welcher Einebnungsoperation die Herstellung der

Sollte der Tamponierlack zwar für den einmaligen Matrize abgeschlossen ist

Galvanisierungsprozeß (Verchromen, Vernickeln o.a.) Oder es wird nach der Vernkklüng bzw. Verchrö-

der Matrizenherstellung, nicht aber für den Dauerge- mung der Lack entfernt, wobei vertiefte Partien 20

brauch der eigentlichen Nickelsieb-Herstellung (z.B. 25 zwischen den Stegen 19 entstehen (Fig. 17). Sodann

wegen mangelnder chemischer Resistenz über längere wird die Oberfläche des Grundkörpers 5 mit einem

Zeit im Nickelelektrolyten) geeignet sein, wird er nach elektrisch nichtleitenden Material, z. B. einem Lack,

der Vernicklungs- oder Verchromungsoperation, z.B. beschichtet und analog den in Fig.9 und 14

mit einem geeigneten Lösungsmittel entfernt Hier- dargestellter; Arbeitsoperationen eingeebnet womit

durch entstehen vertiefte Partien 16 (F ig. 12). Nunmehr 30 ebenfalls ein? Matrize entstanden ist die sich zur

wird die Oberfläche der Matrize mit einem geeigneten Herstellung von Sieben eignet

Material, z.B. einem Lack, beschichtet (Fig. 13) und Die auf diese Weise hergestellten Matrizen dienen

sodann soweit eingeebnet, daß die Lackschicht 13 mit der Herstellung von Sieben aller Art, fcei denen, wie z.B.

den M etallstegen 15, die frei von Bescfrkhtungsmaterial bei Filtern und Siebdruckiormen, eine bestimmte Größe

sind, eine ebene Fläche bildet (Fig. 14), womit die 55 und/oder Form der öffnungen vorgeschrieben ist
Herstellung der Matrize abgeschlossen ist

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

23 53 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von leitende und > nichtleitende Flächenbereiche aufweisenden Matrizen für die galvanoplastische Erzeugung von definiert strukturierten Metallschichten, insbesondere von Sieben, durch mechanische Herstellung von Vertiefungen, die mit leitendem Materia* /ersehen <u werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen eingeprägt und mit leitendem Material ausgefüllt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß nach der Herstellung der Vertiefungen eine Metallschicht insbesondere galvanisch, auf die gesamte Oberfläche des Grundkörpers aufgebracht wird, deren Vertiefungen hierbei ausgefüllt werden, und die Metallschicht insbesondere durch eine Schleifoperation so weit entfernt wird, daß die ^o Partien zwischen den ausgefüllten Vertiefungen freigelegt w*: "den, worauf die freigelegten Partien, insbesondere durch Ätzen, abgetragen und die gesamte Oberfläche des Grundkörpers mit einer Schicht aus einem nichtleitenden Material bedeckt und diese Schicht anschließend bis zur Freilegung der ausgefüllten Vertiefunge. durch eine Bearbeitungsoperation, insbesondere Schleifen abgetragen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die mit den Vertiefungen versehene Oberfläche des Grundkörpers mit einem Abdeckmaterial aus nichtleitendem Material tamponiert wird und hierauf die nichtbedecilcten Vertiefungen galvanisch mit Metall ausgetollt weiden und zur Bildung einer ebenen MatrizenoberftLjhp eingeebnet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die mit den Vertiefungen versehene Oberfläche des Grundkörpers mit einer Abdeckschicht aus nichtleitendem Material tamponiert wird und hierauf die nichtbedeckten Vertiefungen galvanisch mit Metall ausgefüllt werden, worauf die Abdeckschicht entfernt und die nunmehr entstandenen vertieften Partien zur Bildung einer ebenen Mainzenobcriiäche mit einem nichtleitenden Maie rial ausgefüllt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Oberfläche des Grundkörpers mit einer Schicht aus einem nichtleitenden Material abgedeckt wird und hierauf die Vertiefungen durch die Abdeckschicht hindurch in den Gründkörper eingeprägt diese sodann galvanisch ausgefüllt und zur Bildung einer ebenen Matrizenoberfläche eingeebnet werden (F i g. 18).

6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 5, dadurch