DE2512399B2

DE2512399B2 - Kugelschreiberminenspitze

Info

Publication number: DE2512399B2
Application number: DE2512399A
Authority: DE
Inventors: Heinz-Guenther Dr.Phil. 2081 Alveslohe Herrnring
Original assignee: Montblanc Simplo GmbH
Current assignee: Montblanc Simplo GmbH
Priority date: 1974-04-01
Filing date: 1975-03-21
Publication date: 1979-01-04
Also published as: DE2512399A1; SE7503492L; SE408286B; FR2265550B1; FR2265550A1; JPS5912478B2; GB1503520A; DE2512399C3; JPS50143625A; CH579467A5; IT1029187B

Description

Flotationsmittel das dispergierte Material in gleichmli· ßiger Verteilung gehalten wird, daß die Kugelschreiberminenspitzen-Rohlinge in einer Trommel behandelt werden, durch die die Badflüssigkeit während der galvanischen Abscheidung hindurchgepumpt wird, und daß zur Abscheidung ein alternierender Gleichstrom verwendet wird, wobei die kathodische Stromdichte 4 bis 8 A/dm² und die anodische Stromdichte 2 — 6 A/dm^J beträgt Besonders günstige Ergebnisse wurden erzielt,, wenn die Konzentration in der Dispersionsphase etwa 120 g/l beträgt und man als Teilchengröße für die Dispersionsphase einen Durchmesser von 1 bis 5 Mikron wählt

Die Erfindung wird in der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung anhand der als Beispiel zu wertenden Zeichnung näher erläutert In der Zeichnung; zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch den vorderen Teil einer Kugelschreiberminenspitze und

F i g. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Vorrichtung zur Herstellung der Kugelschreiberminenspitze gemäß Fig. 1.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Kugelschreiberminenspitze gemäß F i g. 1 besteht aus der Kugel 1, die sich in einer Lagerschale 2 am Vorderere 5 der Kugelschreiberminenspitze 6 befindet. In der Lagerschale 2 befindet sich das erfindungsgemäße mehrschichtige Lager, welches aus einer äußeren Schicht 3; und einer inneren der Kugel 1 zugewandten Schicht 4 besteht. Die äußere Schicht 3 des mehrschichtigen. Lagers ist eine in Silber, Nickel oder Kupfer eingebettete Dispersionsschicht, in der das vorzugsweise aus Borkarbid oder Siliziumkarbid bestehend" dispergierte Material eine Härte von mehr als 600 kp/mm² Vickers-Härte hat, während die innere der Kugel 1 zugewandte Schicht 4 eine Vickers-Härte von weniger als 200 kp/mm² aufweist. Die Schreibpaste wird der Kugelschreiberminenspitze in an sich bekannter Weise über einen kapillaren Zuführkanal 7 zugeführt.

Die in F i g. 2 dargestellte Vorrichtung besteht aus einem Badbehälter 10, in den in ringförmiger Anordnung Anodenbleche 11 eingehängt sind. In dem Badbehälter 10 befinden sich zwei koaxial angeordnete Trommeln 12a, 126, die bei der Behandlung über die Antriebswelle 13 in Umlauf gesetzt werden. Die Antriebswelle 13 ist hohl ausgebildet und nimmt die Kathodenleitung 14 auf. Am unteren Ende der Antriebswelle 13 befindet sich ein Kegelrad 15, welches mit Hilfe von zwei weiteren Kegelrädern 16a und lftfi die Trommeln 12a und i2b antreibt. Die stationär in der Antriebswelle 13 angeordnete Kathodenleitung 14 führt über Höhlungen des Getriebes in jede der beiden Tromme.'n 12a und \2b hinein. Die eigentlichen Kathoden enden als radialer Arm, der beim Umlauf d«r Trommeln 12a und 126 auch noch für eine Bewegung des Trommelinhaltes sorgt.

Die Trommeln 12a und 126 werden vorzugsweise etwa bis auf ein Drittel ihres Volumens mit Kugelschreiberminenspitzen-Rohlingen beschickt. Damit die Trommeln 12a und 12i> gut von dem im Badbehälter HO befindlichen Elektrolyten und der Dispersionsphase durchspült werden, sind die Trommeln 12a und 126 mit einem Gazemantel 18 umgeben. Die Umwälzung der Badflüssigkeit geschieht mit einer Pumpe 19, die an einem Ablauf 20 des Badbehälters 10 angeschlossen ist, Die Pumpe 19 fördert die Badflüssigkeit über eine Steigleitung 21 und zwei Abzweigleitungen 22 und 23 und zwei weiteren Air-jhlußleitungen 24 und 25 zu den Trommeln 12a und 126. Die Leitungen 24 und 25 münden außen axial in die Trommeln 12a und 12b. Der Abfluß aus den Trommeln geschieht über den Gazemantel 18 zum Badbehälter 10.

Damit man die Trommeln möglichst einfach beschikken kann, sind die Leitungsanschlüsse 24 und 25 über lösbare Anschlüsse 26 und 27 mit den Abzweigleitungen 22 und 23 verbunden. Ein an den Leitungen 24 und 25 befestigter Klemmring 28 gibt die Möglichkeit, die

ίο Trommeln aus dem Badbehälter herauszunehmen.

Nachfolgend soll als Beispiel die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Kugelschreiberminenspitzen beschrieben werden:
Die Rohlinge der Kugelschreiberminenspitzen werden aus Rundmaterial-Stangen oder Draht spanabhebend mit den sich aus der späteren Beschichtung ergebenden Untermaßen in üblicher Form aus Cu Zn 42 Pb hergestellt. Vor dem sonst üblicherweise folgenden Arbeitsgang, d. h. dem Einsetzen der Kugel, wird die Fertigung zur Verbundlagerbeschichtung unterbrochen.

Die Spitzen-Rohlinge werden Ί die Trommeln 12a, 12ö (Fig.2) in einer Stückzahl von 7. B. 2ööö Stück je Trommel eingefüllt und dann durch folgende Bäder geführt, wobei die Spülbäder nicht besonders erwähnt werden.

1. Abkochentfettung,

2. kathodische Entfettung,

3. Aktivierung durch Säurebeize unter Verwendung von Flußsäure bei bleihaltigen Materialien,

4. Anschlagnickel, salzsaures Nickelchloridbad,

5. zyanidisches Kupferbad,

6. Anschlagnickelbad mit niedrigem Silbergehalt und hohem Zyanidgehalt,

7. Silberbad mit dispergiertem Borkarbid mit alternierenden kathodischen und anodischen Stromimpulsen für eine Zeit von 1 bis 3 Stunden, wobei bezogen auf die Trommel, die kathodischen Stromimpulse eine Stromdichte von 4 bis 8 A/dm² haben und 2 Minuten lang andauern, während die anodischen Stromimpulse eine Stromdichte von 2 bis 6 A/dm² haben und 1 Minute lang andauern; bei einem Galvanik-Automaten mit je einem der aufgeführten Bäder, aber sechs Dispersionsrädern wurde ein Durchsatz einer Doppeltrornmel in etwa einer halben Stunde erreicht.

8. Zyanidisches Kupferbad gemäß dem vorerwähnten Bad Nr. 5,

9. saures Glanzkupferbad bei einer Stromdichte von 8 A/dm² luftgerührt für eine Dauer von 14 Minuten bis zum Erreichen einer Schichtstärke von 3 Mikron,

10. Anschlagsilberbad wie Bad Nr. 6,
11 Glanzsilberbad mit einer Stromdichte von 2 A/dm² für 4 Minuten für eine Schichtstärke von 1 Mikron,

12. Chromatier-ngsbad2 V/2 Min.,

13. Freoritrockner.

Anschließend erfolgt eine Wärmebehandlung im Vakuum oder ?uch in einer inerten Atmosphäre bei 200⁰C und einer Dauer von einer Stunde. Danach wird die Wolframkarbid- oder Saphirkugel eingesetzt und eingerollt.

Das Nickelanschlagbad Nr. 4, das zyanidische Kupferbad Nr. 5 und 8 und das Vorsilberbad Nr. 6 und Nr. 10 dienen daz'¹. eine gute Verbindung zwischen dem Grundmetall und der Dispersionssilberschicht und zwischen den Schichten zu erhalten.

Anstelle einer 3 Mikron starken Glanzkupferbcschichtung im Bad Nr. 9 kann auch eine Hartgoldschicht gleicher Svärke verwendet werden. Diese Zwischenschicht ist ganz besonders vorteilhaft. Nach der Wärmebehandlung hat das Silber ohne Dispersionspha- > se eine Härte von 6Okp/mm². Wird nur eine .Silberdispersionsschicht ausreichender Stärke ?.. B. zwischen IO und 20 Mikron verwandt, schiebt sich beim Anrollen der Kugeln diese Silberschicht nach vorn auf die Kugel, so daß die Minenspitze unbrauchbar wird. Verwendet man als diese Zwischenschicht ein zu hartes Material. /.. B. eine galvanische Glanznickelschicht, so wird beim Bördeln die Silberschicht nach rückwärts herausgedrückt, und es kommt zu unsauberen Bördelrändern und schlechten Schreibeigenschaften. Es wurde ι > gefunden, daß sich für diese Zwischenschicht nur Schichten mit einer Härte zwischen 80- 250 kp/mm². bevorzugt 100-150 kp/mm², Vickers-Härte eignen.

Anstelle der zyanidischen Vorverkupfcrung im Bad Nr. 8 ist bei Gold ein sogenanntes Vorgoldbad zu 2» verwenden. Die Glanzsilberschicht im Bad Nr. 11 dient dem Einlaufen der Kugel im Lager, dem Korrosionsschutz und auch dem optischen Eindruck. Das Chromatieren im Bad Nr. '2 verhindert das Anlaufen der äußeren Teile der Kugelschreiberminenspitze trotz der nachfolgenden Verformung, wie in einem zweijährigen internen Erprobungstest gefunden wurde. Das Chromatieren fördert innerhalb der Spitze die Adhäsion der Pastentinte oder anders ausgedrückt, die Benutzung durch die Paste. Für die galvanische Behandlung kommen nur Bäder mit einer guten Makrotiefenstreuung in Betracht, damit eine gleichmäßige Schichtstärke im Kugelbett abgeschieden wird.

Die nach dem vorstehend beschriebenen Herstellungsbeispiel gefertigten Kugelschreiberminenspitzen zeigten über die gesamte Schreiblänge von über 10 000 m sehr gute Schreibeigenschaften, einen gleichmäßigen Tintenverbrauch, kein zweispuriges Schriftbild, ein angenehmes Schreibgefühl, keine Neigung zum Punkten und einen äußerst geringen Verschleiß in der Größenordnung von 5 Mikron auf die gesamte Schreiblänge von 10 000 m.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

I. Kugelschreiberminenspitze, bestehend aus einer Kugel aus Korund, Saphier oder Wolframkarbid in einer am vorderen Ende offenen mehrschichtigen Lagerschale, welche außen aus zinem Metall mit hoher Festigkeit und hoher Streckgrenze besteht und innen als mehrschichtiges, vorzugsweise zweischichtiges Lager ausgebildet ist, dessen innere, der Kugel zugewandte Schicht eine Vickers-Härte von weniger als 200 kp/mm² hat, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schicht (3) des mehrschichtigen Lagers (3, 4) eine in Silber, Nickel oder Kupfer eingebettete Dispersionsschicht ist, in der das vorzugsweise aus Borkarbid oder Silizium- !carbid bestehende dispergierte Material eine Härte von mehr als 600 kp/mm² Vickers-Härte hat

Z Kugelschreiberminenspitze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersionsschicht eine Dicke von 5 bis 20 Mikron hat

3. Kuge'-schreiberminenspitze nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der äußeren Schicht (3) des mehrschichtigen Lagers (3, 4) der Anteil des dispergierten Materials 5 bis 50 Vol.-%, vorzugsweise 10 bis 30 Vol.-%, beträgt

4. Kugelschreiberminen-spitze nach Anspruch ! bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschale außen aus einer Aluminium-Mehrstoffbronze, einer Kupfer-Zink- oder Eisen-Legierung besteht

5. Kugelschreiberminenspitze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschale (2) außen aus finer Kupfer-Zink-Legierung mit einem Bleianteil von 2 bis 3 Gew.-% besteht.

6. Verfahren zur Herstellung von Kugelschreiberminenspitzen nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die DLpersionsschicht aus einem galvanischen Bad (10) abgeschieden wird, in dem durch starke Bewegung und Flotationsmittel das dispergierte Material in gleichmäßiger Verteilung gehalten wird, daß die Kugelschreiberminenspitzen-Rohlinge in einer Trommel (12a, 126) behandelt werden, durch die die Badflüssigkeit während der galvanischen Abscheidung hindurchgepumpt wird, und daß zur Abscheidung ein alternierender Gleichstrom verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromdichte bei kathodischem Anschluß der Trommel (12a, i2b) 4 bis 8 A/dm² und bei anodischem Anschluß der Trommel (12a, 12f>) etwa 2 A/dm² weniger beträgt.

8. Verfahren nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die der Trommel (12a, 120) zugeführten kathodischen Stromimpulse etwa doppelt so lang sind wie die anodischen.

9. Verfahren nach Anspruch 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration in der Dispersionsphase etwa 120 g/l beträgt.

10. Verfahren nach Anspruch 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchengröße in der Dispersionsphase einem Durchmesser von 1 bis 5 Mikron entspricht.

II. Verfahren nach Anspruch 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbund zwischen der Lagerschale (2) und den Schichten (3, 4) des mehrschichtigen Lagers durch eine zusätzliche Wärmebehandlung verstärkt wird.

Die Erfindung betrifft eine Kugelschreiberminenspitze, bestehend aus einer Kugel aus Korund, Saphir oder Wolframkarbid in einer am vorderen Ende offenen mehrschichtigen Lagerschale, welche außen aus einem Metall mit hoher Festigkeit und hoher Streckgrenze besteht und innen als mehrschichtiges, vorzugsweise zweischichtiges Lager ausgebildet ist, dessen innere, der Kugel zugewandte Schicht eine Vickers-Härte von weniger als 200 kp/mm² hat Eine solche Kugelschreiberminenspitze ist aus der DE-OS 22 26 902 bekannt

Damit die Kugel solcher Kugelschreiberminenspitzen nicht ausgleitet und dadurch die Schrift aussetzt, sollte die Kugel eine rauhe, griffige Oberfläche haben. Solche Kugeln sind z. B. aus Wolframkarbid im Handel oder auch aus Saphier hersiellbar. Die rauhen Oberflächen solcher Kugeln, der Staub und die Papierfüllstoffe und schlechte Schmiereigenschaften heutiger Schreibpasten bedingen einen äußerst hohen Verschleißwiderstand des Lagers, wenn es sich in seinem geringen Lagerspiel von einigen Mikron nicht merkbar ändern und eine gleichmäßige Schrift liefern soll. Beispielsweise muß ein solches Lager mit einer 0,7-mm-Kugel unter unsauberen Bedingungen bei einem einseitigen Lagerdruck beim Schreiben ohne wesentlichen Verschleiß 4,5 Millionen Umdrehungen aushalten.

Um die Kugelschreiberminenspitzen möglichst wirtschaftlich herzustellen, scheiden wegen der spanabhebenden Bearbeitung zu harte Werkstoffe aus. Bei der verlangten hohen Maßgenauigkeit muß der Werkzeugverschleiß möglichst klein sein, was z. B. bei dem Material Cu Zn 42 mit einem Bleigeha.lt von 2 bis 3% möglich ist. Das Verlangen nach hohen Standzeiten für die Werkzeuge steht jedoch im Widerspruch zu der Forderung nach hoher Verschleißfestigkeit. Stellt man die Rohlinge für die Kugelschreiberminenspitzen im Fließ-Preß-Verfaher her, beispielsweise mit dem Werkstoff Cu Zn 37, so hai auch ein solches Material schlechte Verschleißeigenschaften.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Kugelschreiberminenspitze mit enem mehrschichtigen Lager, das eine erhöhte Verschleißfestigkeit aufweist und ein gleichmäßiges Schriftbild auch bei großen Schreibleistungen von z. B. 10 000 m gewährleistet.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die äußere Schicht des mehrschichtigen Lagers eine in Silber, Nickel oder Kupfer eingebettete Dispersionsschicht ist, in der das vorzugsweise aus Borkarbid oder Siliziumkarbid bestehende dispergierte Material eine Härte von mehr als 600 kp/mm² Vickers-Härte hat.

so Die Erfindung Dringt somit überraschenderweise die Möglichkeit, für die Lagerschale die obenerwähnten wirtschaftlichen verspanbaren Materialien für Lager mit hoher Verschleißfestigkeit zu verwenden.

Bei den erfindungsgemäßen Kugelschreiberminenspitzen hat die Dispersionsschicht vorzugsweise eine Dicke von 5 bis 20 Mikron, wobei der Anteil des dispergierten Materials im tragenden Teil des mehrschichtigen Lagers vorzugsweise 10 bis 30 Vol.-% beträgt.

mi Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Lagerschale außen aus einer Aluminium-Mehrstoffbronze, einer Kupfer-Zink- oder Eisen-Legierung, wobei im Falle einer Kupfer-Zink-Legierung ein Bleianteil von 2 bis 3 Gew.-% von Vorteil ist.

>-■> Ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Kugelschreiberspitzen ist dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersionsschicht aus einem galvanischen Bad abgeschieden wird, in dem durch starke Bewegung und