DE2710181C2

DE2710181C2 - Punktdruckdraht

Info

Publication number: DE2710181C2
Application number: DE2710181A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Hiratsuka Kanagawa Matubara; Eiji Kanagawa Sekine; Ichiro Hiratsuka Kanagawa Takahashi; Shiyoji Wada
Original assignee: Pilot Man Nen Hitsu KK
Current assignee: Pilot Corp
Priority date: 1976-03-10
Filing date: 1977-03-09
Publication date: 1982-11-11
Also published as: DE2710181A1; JPS52110119A; JPS6036948B2; US4155660A

Description

25

Die Erfindung betrifft einen Punktdruckdraht mit einem verschleißfesten Kontakt an seiner Spitze.

Um mit Punkt- oder Nadeldruckern auf einem Aufzeichnungsmaterial einen Punkt zu bilden, muß der so Draht fein sein. Im allgemeinen besitzt der Draht einen Durchmesser vo.. etwa 0,25 bis 0.5 mm und eine Länge von etwa 10 cm. Der Draht wird nit hoher Geschwindigkeit und unter hohem Dr>'ck angeschlagen und wird in bestimmten Stellungen in gezogenem Zustand verwendet. Daher ist es vielfach vorgekommen, daß der Draht bei Verwendung harter, resistenter Materialien, v/ie Wolframcarbid-Legierungen, als Druckdraht (vgl. DKOS 24 51 788) in verhältnismäßig kurzer Zeit wahrend des Gebrauchs gebrochen ist oder bei Verwendung weicherer biegsamer Materialien sich die Arbeitsspitze oder der Kontaktpunkt, mit dem Kopiermaterial oder Auf/eichnungspapier beaufschlagt wird, rasch abgenutzt hai. /ur F5cseitigung dieser Nachteile ist bereits eine Vielzahl von Vorschlagen gemacht worden. Jedoch hat sich keiner von ihnen als gänzlich zufriedenstellend erwiesen.

Beispielsweise hat man als Material für den Draht bisher Stahl. Wolfram. Titan. Tantal. Rhenium und Wolfram/Rhenium-Legierungen verwendet. Diese w Materialien haben jedoch verschiedene Nachteile w. oben beschrieben. Um diese Nachteile /u beseitigen, ha man superharte Materialien aus Wolframcarbid und Kobalt eingesetzt. Alternativ hat man Versuche unternommen, auf dem .Spitzenabschnitt eines Drahtkörpers aus herkömmlichem Material harte Überzüge aus Carbiden, beispielsweise aus Wolframcarbid, und Nitriden, wie Titannitrid, auszubilden (vgl. DH-C)S 22 01 049).

ledoch sind die superharten Legierungen im Hinblick auf ihre Duktilttät nicht ganz zulänglich und brcth.cn leicht, Außerdem sind sie schwierig zu be^ und verarbeiten. Das Beschichten gestaltete sich außerdem aufgrund der geringen Haftfähigkeit des Überzuges und der schlechten Bearbeitbarkeit der beschichteten Abschnitte schwierig. Weiter wurde gefunden, daß bei Verwendung eines einzigen der Plalingruppenmetalle der rtiit diesem Metall überzogene Draht nicht die gewünschte hinreichende Verschleißfestigkeit aufweist, sondern an einer Stelle zwischen dem Drahtkörper und dem aufgeschweißten Metall leicht bricht.

Ziel der Erfindung ist die Überwindung der genannten Schwierigkeiten und die Schaffung eines Punktdnickdrahtes mit ausgezeichneter Verschleißfestigkeit, Bearbeitbarkeit und Festigkeit, der eine lange Lebensdauer besitzt, d. h„ daß die Häufigkeit, mit der der Draht ersetzt werden muß, stark verringert und die Zuverlässigkeit einer Druckmaschine, in der er Verwendung findet, erhöht werden soll.

Dieses Ziel wird mit dem im Anspruch 1 gekennzeichneten Punktdruckdraht erreicht.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Zeichnungen näher veranschaulicht, worin

Fig. 1 und 3 vergrößerte Seitenansichten mit den Schreibenden von Punktdruckdrähten gemäß der Erfindung, bei denen an den Schreibenden Legierungen in Kugelform angebracht worden sind, indem man die mit bzw. ohne Lot auf die Spitzen der entsprechenden Drahtkörper aufgebrachten Metalle geschmolzen hat; und

F i g. 2 und 4 entsprechende Ansichten von erfindungsgemäßen Punktdruckdrähten, an deren Schreibenden Legierungen in zylindrischer Form angebracht worden sind, indem man die auf die Spitzen der entsprechenden Drahtkörper aufgebrachten Metalle mit bzw. ohne Lot gesintert hat.
darstellen.

Die für die erfindungsgemäßen Zwecke neben Bor und den Metallen der Platingruppe verwendbaren anderen Übergangsmetalle gehören der Vanadingruppe, Chromgruppe, Mangangruppe und Eisengruppe an: Beispiele hierfür sind Niob (Nb), Tantal (Ta). Chrom (Cr), Wolfram (W). Rhenium (Re), Eisen (Fe), Nickel (Ni) und Kobalt (Co).

Im folgenden werden Beispiele fur die oben erwähnten Legierungen beschrieben, wobei einige dieser Legierungen in den weiter unten angeführten Beispielen noch genauer erläuicrt werJen.

1. Re-OS-Ta-B

2. Re-Ru-Ta-B

3. Re-Ru-W-Ta-B

Diese Legierungen können hergestellt werden, indem man die entsprechenden Metallkomponenten schmilzt oder sintert. Im Falle einer Sinterung muß darauf geachtet werden, daß das Auftreten von Lunkern vermieden wird.

Gemäß den Zeichnungen wird die durch Schmelzen hergestellte Legierung zu einer Kugel 2 (Fig. 1) mit einem Durchmesser verformt, der etwas großer ist als der Durchmesser des zylindrischen Drahlkorpers 1. beispielsweise· 0.5 bis 1.5 mm. während die durch Sintern hergestellte Legierung gemäß Fig. 2 in eine zylindrische Form 3 gebracht wird, deren Durchmesser gleich demjenigen des Drahtkörpers ist: die auf diese Weise hergestellte kugelförmige oder zylindrische Legierung wird koaxial mit der Arbeitsspitze des Drahtkorpcrs 1 verbunden, Der Drahtkorper kann aus jedem der obengenannten Metalle Stahl, Wolfram, Titan, Tantal, Rhenium und Woifram/Rhenlürn-Legierurtgen bestehen. Beim Verbinden oder Verschweißen kann eih Verfahren unter Anwendung elektrischer Energie, wie beispielsweise das Lichtbogenschweißen oder Widerstandsschweißen, ein Verfahren unter Ausnutzung von Strahlungswärme, wie beispielsweise das Lichtbündel

schweißen, oder ein Verfahren unter Ausnutzung der Verbrennungswärme von Gasen, wie Beispielsweise das Schweißen mit Acetylen, Propan oder Stadgas, angewandt werden.

Bei dem Anschweißen oder Verbinden der Legierung an die bzw. mit der Spitze des Drahtkörpers kann ferner ein Lotmaterial 4 verwendet worden. Als Lot kann jedes beliebige der herkömmlichen Lotmaterialien, wie beispielsweise hochkarätiges Gold, eutektische Goldlotmaterialien sovie industrielle Gold-, Silber· und Kupferlote, verwendet werden.

Nach dem Aufschweißen der erwähnten kugelförmigen Legierung 2 mit oder ohne Lotmaterial 4 auf die Spitze des Drahtkörpers I₁ wie oben beschrieben, wird die aufgeschweißte kugelförmige Legierung geschliffen und poliert, so daß sie hinsichtlich des Durchmessers mit dem Durchmesser des Drahtkörpers zusammenpaßt; ferner wird die äußerste Spitze 5 der Legierung in der Richtung quer zur Achse des Drahtkörpers plangeschliffen, so daß der verschleißfeste Kontaktteil 6 erhalten wird. Die zylindrische Legierung 3 kann leicht mit oder ohne Luiinaierial 4 auf die Spitze des Ürahtkörpers 1 aufgeschweißt werden, um sofort einen verschleißfesten Kontaktteil 6 zu erhalten. Das Kugeligmachen. Schweißen und Planschleifen der Legierungen gemäß der Erfindung kann leicht durchgeführt werden. Im Gegensatz dazu kann ein Metall, das aus einem einzigen Element der Platingruppe besteht, nicht leicht diesen Verfahren unterworfen werden; auch ist die Bearbei'-barkeit eines derartigen Einzelmetalls schlechter.

Der auf diese Weise erhaltene Draht besitzt eine gute Verschleißfestigkeit und Bearbeitbarkeit und reißt oder bricht nicht leicht. Daher eignet sich der Draht gemäß der Erfindung äußerst gut als Punktdruckdraht.

Die vorteilhaften Merkmale des erfindungsgemäßen Punktdruckdrahtes sind vor allem:

1. Die Legierung der verschleißfesten Kontaktspitze besitzt eine gleichmäßige Struktur und eine »breite« Härte. (Im Falle eines superharten Metalls wird eine ungleichmäßige gemischte Struktur aus einem harten Abschnitt aus einem Carbid oder Nitrid und einem verhältnismäßig we-chen Abschnitt des damit verbundenen Materials wie beispielsweise von Kobalt, gebildet.)

2. Die erfindungsgemäße Legierung besitzt eine Vickershärte von etwa 600 bis 1000 und kann leicht geschliffen und poliert werden. (Im Falle eines superharten Metalls beträgt die Vickershärte über 1500.)

3. Der Draht bricht im Uegensalz /u den superharten Metallen nicht, und die Duktilität der Legierung ist leichter steuerbar als diejenige eines Einzelmetalls, wie von Platin oder Ruthenium.

4. Der Draht besitzt eine ausgezeichnete Korrosionsfestigkeit.

5. Der Draht besitzt eine höhere Verschleißfestigkeit als herkömmliche Punktdruckdrahte.

Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

Ein Pulver aus einer Re-Os-Ta — B — Legierung im Gewichlsverhällnis von 60 :30 : 9,5 : 0,5 wurde zu einem "Kugelförmigen Körper von einem Durchmesser von •etwa 0,5 trim geformt, indem man die Lichtbogenschrnelzmethode anwaf.fcte. Die Kugel wurde auf das Ende eines Drnhtkörpers aus Wolfram mit einem Außendurchmesser von 0.35 mm unter Verwendung von ISkarätigem Gold als Lotmuterial nach dem Lichtbündelschweißverfahren aufgeschweißt.

Die aufgeschweißte Legierungskugel wurde mil grünem Siliciumcarbid abgeschliffen, so daß der Durchmesser der Kugel mit dem des Drahlkörpers in Übereinstimmung kam, und die äußerste Spitze der aufgeschweißten Legierung wurde senkrecht zu der Achse des Drahtkörpers zur Herstellung eines Kontaktabschnittes plangeschliffen.

Das Gewichtsverhältnis von Rhenium zu Osmium zu Tantal zu Bor kann innerhalb des Beireiches 40 bis 70 : 20 bis 40 : 5 bis 20 :0,2 bis 2 variieren.

Beispiel 2

Eine Re— Ru- Ta-B-Legierung im Gewichtsverhältnis von SO : 14 :5 :1 wurde in Form eines Pulvers mit Hilfe des Lichtbogenschmelzverfahrer.s zu einem kugelförmigen Körper von 0.5 mm Durchmesser verformt. Auf die Oberfläche der Kugel wurde eine dünne Schicht aus eutektischem Gold/Gernwiium-Lot aufgebracht. Die auf diese Weise behandelte Kugel wurde dann auf das Ende eines Drahtkörpers aus Wolfram (das gleiche Wolfram, wie in Beispiel I beschrieben) von einem A'ißendurchmesser von 0,35 mm mit Hilfe eines Widerstandsschweißverfahrens aufgeschweißt.

Die aufgeschweißte Legierungskugel wurde so geschliffen, daß sie an den Außendurchmesser des Drahtkörpers angepaßt wurde, wählend das äußerste Ende der Kugel senkrecht zu der Drahtachse plangeschliffen wurde, um so einen Kontaktabschnitt herzustellen. Das Gewichtsverhältnis von Rhenium zu Ruthenium zu Tantal zu Bor kann innerhalb des Bereiches 50 bis 80:14 bis 30:5 bis 15:0,2 bis 2 variieren.

Beispiel 3

Ein Punktdruckdraht wurde nach dem in Beispiel 2 angegebenen Verfahren mit der Abweichung hergestellt, daß anstelle der Re- Ru-Ta- B-Legierung eine Re- Ru-W-Ta-B-Legierung im Gewichtsverhältnis von 75:14.3:5:5:0,7 verwendet wurde. Das Gewichtsverhältnis der Bestandteile in der verwendeten Legierung kann innerhalb des Bereiches 50 bis 75 : 14 bis 35 : 5 bis 30 : 5 bis 1 5 : 0.2 bis 2 variiere.i.

Beispiel 4

Zu dem in Beispiel I beschriebenen l.egierungspulver aus Re —Os-Ta —B (0,074 mm und feiner) wurde Paraffin als Bindemittel zugesetzt und bis zur Ausbildung eines homogenen Gemisches vermischt, das anschließend unter einer Gesamtkraft von 15 Tonnen durch <*ine Düse zu einem Faden extrudiert wurde. Nach dem Trocknen wurde der Faden in Stücke von I mm Länge geschnitten, die etwa 3 h in einem Vakuumsinterofen bei einem Druck von 2.67 ■ 10-' bar zu zylindrischen Strukturen von 0.35 mm Durchmesser gesintert wurden. Diese zylindrischen Körper wurden mit einem Industrielot unter Verwendung eines Lichtbündels auf die Enden von Drahtkörpern aus Wollrammaterial von 0,35 mm Durchmesser aufgeschweißt.

Vergleichsbeispiel 1

Ein Punktdruckdraht svurdc unter Verwendung eines Wolframdrahtes mit einem Außendurchmesser von 0,35 mm und den gleichen Eigenschaften, wie sie für den Wolframdraht in Beispiel I beschrieben worden sind,

ohne Aufschweißen der oben erwähnten Legierungen hergestellt.

Vergleichsbeispicl 2

Ein Punktdruckdraht wurde nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren mit der Abweichung hergestellt, daß anstelle der Re-Os-Ta-B-Lcgicrung eine aus Wolframcarbid und Kobalt gesinterte Legierung (Gewichtsverhältnis Wolfram : Kohlenstoff: Kobalt = 88 :7 :5) verwendet wurde.

Jeder der nach den Beispielen 1 bis 4 und der Vergleichsbeispielen I und 2 hergestellten Punkldruckdrahte wurde 30 000 OOOmäl auf ein Nylontuch von 120 μηι Dicke, das auf einer Metallplatte angeordnet war, mit einer Gescliwindigkeit von HOOmal je Minute aufgedrückt, wobei die Drahtspitze mit I kg Last beaufschlagt wurde. Nach dem Drucken wurden die Drähte auf Risse und Brüche untersucht; du: Ergebnisse sind in Spalte I der folgenden Tabelle zusammengefaßt.

Jeder der in den Bcipielen 1 bis 4 und Vergleichsbei· spielen 1 und 2 beschriebenen Punktdruckdrahte wurde in einem Punktdrucker unter Verwendung eines Tintenbandes von 53,3 cm Breite für einen Hochgcschwiridigkeüsdrucker und 55 kg Schreibmaschinenpapierband Pl und unter Anwendung einer Druckgeschwindigkeit von 180 Buchslaben je Sekunde zum Drucken von 3ÖÖ Millionen Buchstaben verwendet. Nach dem Drucken wurde das Ausmaß der Abnutzung der Drähte bestimmt. Die Ergebnisse sind in Spalte Il der Tabelle zusammengefaßt.

Tabelle

	I Abnutzung (mm)	Riß- oder Bruchbildung	II Abnutzung (mm)
Beispiel 1 2 3 4	0,01 unterbot unter 0,01 0,03	nein nein nein nein	unter 0,01 unter 0,01 unter 0,01 0,03
Vergleichs beispiel 1 2	0,15 unter 0,01	nein ja	0,13 unter 0,01

AusderTabellegehlhervor,daßdererftndungsgemäßePunktdruckdraht eine mehrals5mal so hohe Verschleißfestigkeit als die herkömmlichen Punktdruckdrähte besitzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Punktdruckdraht mit einer Druckspitze, die einen verschleißfesten Kontakt aus einer Legierung mit einem Gehalt an Platingruppen-Metallen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Platingruppen-Metalle in der Legierung 14 bis 50 Gew.-°/o beträgt, daß die Legierung außerdem 0,2 bis 2,0Gew.-% Bor und als Rest mindestens ein anderes Obergangsmetall wie Niob, Tantal, Chrom, Wolfram. Rhenium, Eisen, Nickel bzw. Kobalt, enthält.

2. Punktdruckdraht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung aus 20 bis 40 Gew.-% Osmium als Platingruppenmetall, 0,2 bis 2 Gew.-°/o Bor, Rest mindestens ein anderes Übergangsmetall, besteht.

3. Punktdruckdraht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung aus 14 bis 35 Gew.-% Ruthenium als Plaiingruppenmetall, 0,2 bis 2 Gew.-°/o Bor, Rest mindestens ein anderes Übergangsmetell, besteht.