DE2509865A1

DE2509865A1 - Verfahren zur herstellung von dekors verschiedener strukturen und farben aus metall auf einer metallunterlage

Info

Publication number: DE2509865A1
Application number: DE19752509865
Authority: DE
Inventors: Walter Bloesch
Original assignee: Bloesch W AG
Current assignee: Bloesch W AG
Priority date: 1974-10-22
Filing date: 1975-03-06
Publication date: 1976-04-29
Also published as: FR2288795A1; FR2288795B1; CH583302A5; IT1034398B; DE2509865B2

Description

W. Blösch AG, Grencheii / Schweiz

Verfahren zur Herstellung von Dekors verschiedener Strukturen und Farben aus Metall auf einer Metallunterlage.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Dekors verschiedener Strukturen und Farben aus Metall auf einer Metallunterlage, das insbesondere dazu geeignet ist, das Mattbürsten oder Sandstrahlen von scharf · abgegrenzten Flächen zu ermöglichen. Häufig werden Gegenstände wie z.B. Taschenfeuerzeuge, Schmuckwaren, Abdeckplatten für Geräte oder Uhrengehäuse mit Verzierungen versehen, die darin bestehen, dass die Struktur der zu verzierenden Metall-

SE/km/19 Z.<bS
Fall BSt-

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oberfläche teilweise mechanisch so verändert wird, dass sie von der Urstruktur dieser Metalloberfläche absticht, was z.B. bei verschiedenartigen Ziselierungen auf Taschenfeuerzeugen der Fall ist.

Die meisten Schwierigkeiten entstehen beim Mattbürsten oder Sandstrahlen von scharf abgegrenzten Flächen, insbesondere bei solchen, die auf der gleichen Ebene sind, da für diesen Zweck mit Abdeckmasken oder Abdecklacken gearbeitet werden muss, die zuwenig scharfe Grenzlinien ergeben oder sogar teilweise weggebürstet oder weggestrahlt werden, insbesondere wenn Abdecklacke verwendet werden.

Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung ein Verfahren anzugeben, das die oben erwähnten Nachteile beseitigt und insbesondere dazu geeignet ist, das Mattbürsten oder Sandstrahlen von scharf abgegrenzten Flächen auf gleicher Ebene zu gestatten. Dieses Ziel wird durch ein Verfahren erreicht, bei welchem auf einer bearbeiteten Unterlage mindestens eine Metallisierungsschicht galvanisch aufgetragen und nach einem bestimmten Muster teilweise chemisch oder elektrochemisch abgetragen wird, wobei die verbleibende Schicht als Dekoration oder als bearbeitungsresistente Abdeckmaske dient. In einer Weiterausbildung des Verfahrens wird die Metallisierungsschicht vor dem Abätzen bearbeitet.

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Die Erfindung wird anhand von einigen nachfolgenden Beispielen erläutert, die auch die sich daraus ergebenden Vorteile klar erkennen lassen.

1. Beispiel:

Auf eine Metalloberfläche, aus z.B. poliertem rostfreiem Stahl oder Gold, wird eine Schicht von etwa 20 Mikron Nickel galvanisch aufgetragen. Auf diese getrocknete Nickelschicht wird mittels eines bekannten Druckverfahrens mit einem Abdecklack eine Figur aufgedruckt- Nach dem Austrocknen des aufgedruckten Abdecklackes wird die Metalloberfläche in Salpetersäure getaucht und so lange in dieser belassen, bis die nicht mit Abdecklack versehene Teiloberfläche vollständig entnickelt ist. Daraufhin wird der Abdecklack in einem Lösungsmittel weggelöst, die Metalloberfläche getrocknet und anschliessend mattgebürstet oder sandgestrahlt. Diejenigen Teiloberflächen, die nun immer noch mit Nickel versehen sind, verhindern, dass die darunterliegende Metalloberfläche die neue Struktur annimmt, während diejenigen Teiloberflächen, die entnickelt wurden, die neue Struktur annehmen. In diesem Falle dient die Nickelschicht also als abriebfeste, d.h.bearbeitungsresistente, scharf abgegrenzte Abdeckmaske. Nach der Fertigbearbeitung der Teiloberfläche wird die Metalloberfläche nochmals in Salpetersäure gelegt und der restliche Nickel ebenfalls· noch aufgelöst. Die so erhaltene neue Metalloberfläche besteht nun aus zwei

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verschiedenen Strukturen, die eine poliert, Urstruktur der Metalloberfläche, die andere gebürstet oder sandgestrahlt. Mit diesem Verfahren lassen sich feinste Linien oder Punkte herstellen, so dass sogar Bilder, bestehend aus Fotoraster, damit hergestellt werden können. Es ist selbstverständlich bei diesem Verfahren darauf zu achten, dass das Aetzmittel, in diesem Falle Salpetersäure, die galvanisch aufgetragene Metallschicht auflöst, ohne die darunter liegende Metallart anzugreifen. Es ist ohne weiteres ersichtlich, dass dieses Verfahren weiterentwickelt werden kann, und zwar derart, dass die erhaltene neue Metalloberfläche, bestehend aus zwei verschiedenen Strukturen nochmals neu vernickelt wird, dass nochmals neue Teilflächen mit Lack abgedruckt werden, dass wieder geätzt wird und auf die entnickelten Teilflächen eine neue, dritte Struktur aufgebracht wird, z.B. Grundstruktur poliert, erste aufgebrachte neue Struktur gebürstet und zweite aufgebrachte neue Struktur gesandstrahlt. Nach der erstellten dritten Struktur wird die gesamte Metalloberfläche wieder in Salpetersäure getaucht und die verbleibenden vernickelten Flächen wieder entnickelt. Es ist dann eine Metalloberfläche mit auf gleicher Ebene sich befindenden drei Strukturen entstanden. Das Verfahren lässt selbstverständlich noch mehr Strukturen auf gleicher Ebene zu.

Eine Weiterentwicklung des Verfahrens ist die Herstellung

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verschiedener Strukturen auf verschiedenen Ebenen.

2. Beispiel!

Eine Grundplatte bestehend aus z.B. rostfreiem Stahl wird poliert und anschliessend mit 20 Mikron Nickel versehen. Auf die Nickelschicht wird nun eine bestimmte Struktur aufgebracht, z.B. gebürstet. Anschliessend wird eine Teilfläche des gebürsteten Nickels mit Abdecklack bedruckt und der nicht bedruckte Teil in Salpetersäure wieder entnickelt. Nach dem Entfernen des Abdecklackes ist das Stück fertig.

3. Beispiel:

Das Grundmaterial besteht aus rostfreiem Stahl (z.B. Ni-Cr-Stahl), die aufgalvanisierte Metallisierungsschicht aus Gold.

Um eine einwandfreie Haftfestigkeit der Goldschicht auf dem rostfreien Stahl zu gewährleisten, wird wie folgt vorgegangen:

1) Elektrolytische Entfettung des Stahlgehäuses.

2) Spülen. Während 3 Minuten eintauchen in eine HCL-Lösung mit 50% HCL und 50% Wasser zur Entfernung der Cr-Kristalle aus der Oberfläche.

3) Vernickeln während 3 Minuten in einem HCL-Nickelbad mit 60 gr/Liter HCL 20° Be, 90 gr/ Liter NiCl_ + 6 HO, Badspannung 6 Volt.

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4) Nach dem Spülen auf die gewünschte Schichtdicke vergolden.

5) Thermische Behandlung während ca. 5 Minuten bei ca. 480 C, um jegliche innere Spannung aus dem Goldniederschlag zu entfernen, damit keine spätem Ausbrüche aus feinen Zeichenstrichen entstehen.

6) Aufbringen der Lack-Zeichenform auf eine der oben geschilderten Arten und Abwarten der optimalen Haftfestigkeit des Lackes.

7) Abätzen der Goldmetallisierungsschicht vom rostfreien Stahlgehäuse. Dies erfolgt elektrolytisch in einer Lösung bestehend aus: 10 gr/Liter Kaliumcyanid (KCN), Rest destilliertes Wasser, Temperatur: ca. 60 C, Stromstärke: 10 bis 12 Amp/dm².

8) Entfernen des Zapponlackes mittels Aceton.

4. Beispiel:

Das Grundmaterial besteht aus rostfreiem Stahl (z.B. Ni-Cr-Stahl) .

Aufgalvanisierte Metallisierungsschicht: Schwarzchrom.

1) Stahlvorbehandlung wie im 1. Beispiel, aber anstelle von Gold Schwarzchrom auftragen.

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2) Allenfalls thermische Behandlung der Schwarzchromschicht wie im ersten Beispiel.

3) Aufbringen der Lack-Zeichenform auf eine der oben beschriebenen Arten und Abwarten der optimalen Haftfestigkeit des Lackes.

4) Abätzen der Schwarzchromschicht während ca. 2-3 Minuten in einer Lösung aus 10 gr/Liter Natronlauge (NaOH), Rest destilliertes Wasser, Temperatur: ca. 60° C, Stromstärke: 10 bis 12 Amp/dm .

5) Entfernen des Zapponlackes mittels Aceton.

5. Beispiel:

Grundmaterial des Uhrgehäuses: Gold oder Goldplaque.

Aufgalvanisierte Metallisierungsschicht: Chrom oder Schwarzchrom.

Chemisches Abätzen der Chrom- oder Schwarzchromschicht während 2-3 Minuten in einer Lösung von 60% Salzsäure (HCl), die Gold nicht angreift, und 40% destilliertem Wasser. Temperatur: ca. 40 C.

Zur Ablösung der Goldschicht von Stahl bei wenig hohen Reliefzeichen von z.B. 2 bis 5 Mikron können auch im Handel unter der Marke "Enstrip" bekannte Produkte (Trockensäure, Flüssigsäure) verwendet werden. "Enstrip" - Produkte ent-

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metallisieren chemisch, ohne Zuhilfenahme von elektrischem Strom. Sie sind so zusammengestellt, dass immer das eine Metall aufgelöst wird und das andere Grundmaterial nicht angegriffen wird.

Es entstehen somit zwei verschiedene Strukturen auf zwei verschiedenen Ebenen.

Diese Verfahren können nochmals weiterentwickelt werden, und zwar auf verschiedenen Strukturen auf verschiedenen Ebenen in verschiedenen Farben.

6. Beispiel:

Eine Platte aus rostfreiem Stahl wird 20 Mikron dick mit Gelbgold versehen. Die Grundplatte ist z.B. gebürstet, Bürststrichrichtung horizontal. Die aufgebrachte 20 Mikron dicke Goldschicht wird hochglanzpoliert. Anschliessend wird auf die Gelbgoldschicht eine Nickelschicht von ebenfalls 20 Mikron galvanisch aufgetragen. Die Oberfläche der Nickelschicht wird gebürstet, Bürststrichrichtung diesmal vertikal. Auf diese Nickelschicht wird wieder eine 20 Mikron dicke, diesmal Rotgoldschicht aufgetragen. Diese kann z.B. sandgestrahlt werden. Auf diese Rotgoldschicht wird als vierte Schicht wieder Nickel aufgetragen und die Oberfläche z.B. wieder poliert. Die so vorbehandelte Platte wird nun stufenweise auf die nächstfolgende Schicht abgeätzt, selbstverständ-

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lieh unter vorherigem, teilweisem Abdecken mittels Abdecklack. Dabei ist zu beachten, dass zur Aetzung immer ein Verfahren oder eine Lösung verwendet wird, die einerseits die abzuätzende Metallart auflöst und andererseits die darunterliegende andere Metallart nicht angreift. Nachdem nun ein Teil der Oberfläche mit einem Abdecklack versehen ist, wird die oberste Schicht bis auf das darunterliegende Metall der zweitobersten Schicht abgeätzt. Die Platte wird nun getrocknet, ohne die erste Abdeckschicht aus Lack wegzulösen, und anschliessend mit Lack eine zweite Fläche abgedeckt, wobei die erste Abdeckung bleibt. Nun wird wieder entmetallisiert bis auf die nächstfolgende darunterliegende Metallschicht anderer Art. Diese Prozedur, Abdecken und Entmetallisieren, wird weitergeführt bis auf die Grundplatte. Nachdem die letzte Abätzung erreicht ist, wird die Platte in ein Lösungsmittel gesteckt, z.B. Trychlor, das die Aufgabe hat, den Abdecklack aufzulösen. Anschliessend wird sie entfettet und getrocknet. Das so erhaltene Dekor is,t mit verschiedenen Strukturen und Farben auf verschiedenen Ebenen versehen. Es ist offensichtlich, dass man mehr als die fünf erwähnten Ebenen oder Schichten auftragen kann. Dieses Verfahren eignet sich insbesondere zur Dekorierung von Feuerzeugen und Schmuckwaren, teilweise sogar auch für Uhrengehäuse und Uhrenzifferblätter. Es kann aber auch zur Erstellung von grossen Bildern verwendet werden, wobei der Künstler den Abdecklack mittels Pinsel aufträgt und so ein plastisch wirken-

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des farbiges Bild erzeugt. Wie weiter oben erwähnt, muss die verwendete Aetzlösung oder das Aetzverfahren so abgestimmt sein, dass es die aufzulösende Metallschicht wirklich auflöst und die darunterliegende andere Metallschicht nicht angreift. Dies geschieht z.B. wie folgt: Ablösen von Nickel auf Gold und rostfreiem Stahl mittels konzentrierter Salpetersäure oder einer Lösung bestehend aus 1/3 Schwefelsäure 66 B6 + 1/3 Wasser + 1/3 Wasserstoffsuperoxyd. Ablösen von Gold auf Nickel oder rostfreiem Stahl mittels einer Lösung bestehend aus Wasser + 100 g/l Kaliumzyanid, ca. 60° warm, elektrolytisch, wobei das zu entgoldende Teil als Anode an den +-Pol geschaltet wird und die Kathode aus rostfreiem Stahl besteht, Stromstärke: ca. 10 Amp/dm .

Das im ersten Beispiel beschriebene Verfahren hat den klaren Vorteil, dass die aus hartem Nickel bestehende Maske eine sehr scharfe Abgrenzung erlaubt, was z.B. bei der Herstellung von Bildern aus Fotorastern von wesentlichem Vorteil ist. Dazu kommt noch, und dies gilt im besonderen Masse für die anderen Beispiele, dass die Strukturen der verschiedenen Schichten oder Teilflächen völlig unabhängig voneinander beliebig hergestellt werden können, was besonders für das Herstellen von Beschriftungen auf einer Metallunterlage von Vorteil ist, wobei gemäss den Beispielen 2-5 vorgegangen werden kann, während bei der Weiterbildung nach dem dritten Beispiel die Dekoration besonders dauerhaft ist, da sie aus jeweilen etwa 20 Mikron dicken aufgalvanisierten Schichten besteht.

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Claims

PÄTENTANSPRUECHE ί

1) Verfahren zur Herstellung von Dekors verschiedener Strukturen und Farben aus Metall auf einer Metallunteriage, wobei die Strukturen auf mechanischem Wege hergestellt werden, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer bearbeiteten Unterlage mindestens eine Metallisierungsschicht galvanisch aufgetragen und nach einem bestimmten Muster teilweise chemisch oder elektrochemisch abgetragen wird, wobei die verbleibende Schicht als Dekoration oder als bearbeitungsresistente Abdeckmaske dient.

2) Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallisierungsschicht vor dem Abtragen bearbeitet wird.

3) Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Muster ein Fotoraster genommen wird, an den abgetragenen Stellen eine Bearbeitung erfolgt und dass anschliessend die übriggebliebene Metallisierungsschicht abgetragen wird, wodurch ein Bild mit verschieden gearbeiteten Strukturen auf gleicher Ebene erzielt wird.

4) Verfahren gemäss den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterlage aus rostfreiem Stahl und

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die Metallisierungsschicht aus Gold besteht.

5) Verfahren gemäss den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterlage aus rostfreiem Stahl und die Metallisierungsschicht aus Schwarzchrom besteht.

6) Verfahren gemäss den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterlage aus Gold und die Metallisierungsschicht aus Chrom oder Schwarzchrom besteht.

7) Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer bearbeiteten Unterlage nacheinander verschiedene Metallisierungsschichten galvanisch aufgetragen und mechanisch bearbeitet werden, und dass diese Schichten nacheinander teilweise wieder abgetragen werden.

8) Verfahren gemäss den Ansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Metallisierungsschichten chemisch oder elektrochemisch annähernd gleich reagierende Metalle verwendet werden, wobei diese Schichten durch jeweils eine Schicht aus Metall, das anders als die ersteren Metalle reagiert, getrennt sind.

9) Verfahren gemäss Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallisierungsschichten aus Gelb- bzw. Rotgold

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bestehen, die durch eine Nickelschicht getrennt sind.

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