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Verfahren zur Herstellung eines Siebes, insbesondere
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eines feinen Siebes, mit einem Stützkörper.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Siebes,
insbesondere eines feinen Siebes, mit einem Stützkörper, wie z.B. einem groben Stützsieb.
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In der Technik sind oft feine# Siebe erforderlich, z.3. ~mit oeffnungen,
die kleiner als 1 mm und sogar 20/um und feiner sind, wobei Offnungen zwischen 20
und 100/um für Laborzwecke oft vorkommen. Derartige Siebe werden oft durch ätzen
einer dünnen Platte oder durch galvanischen Niederschlag (Elektroformieren) hergestellt.
Da die sehr dünnen Siebe, die auf diese Weise erhalten werden, zu schwach sind um
ohne Unterstützung eine ausreichende Lebensdauer aufzuweisen, werden sie oft mit
einem Stützkörper versehen, welcher meistens die Form eines groben Siebes hat und
einen Rost von einander kreuzenden Stäben mit dazwischen befindlichen Offnungen
bildet, welche viel grösser sind als die Öffnungen des feineren Siebes. Bei groben
Sieben kann das Flachsieb durch einen besonders ausgebildeten Stützkörper abgestützt
werden, wobei die Teile, falls erforderlich, auch noch mit einander verbunden werden
können. Bei feinen Sieben war dies Jedoch bisher nicht möglich. Wenn sich die Stütze
unterhalb des feinen Siebes befindet, werden keine hohen Ansprüche an die Verbindung
gestellt. Bei feinen Sieben geht man Jedoch immer mehr dazu über, das Sieb so anzuordnen,
dass das Stützsieb an der oberen Seite liegt, was zu einer besseren Siebwirkung
führt. In einem solchen Fall muss das feine Sieb Jedoch sehr gut mit dem Stützkörper
zusammenhängen. Es kann in einem solchen Fall Jedoch nicht normal gelötet werden,
da dann viele Offnungen des feinen
Siebes ganz oder teilweise durch
das Lötmaterial verschlossen wurden. Es ist nämlich viel Lötmaterial erforderlich,
wobei die gute Adhäsion zwischen dem Lötmaterial und dem Material des feinen Siebes
zum Fliessen des Lötmateriales in viele feine oeffnungen führt. Es wurden daher
sehr feine Siebe bisher immer als ein Stück zusammen mit dem Stützkörper hergestellt.
Es wurde zwar versucht, die Teile als zwei Schichten auszubilden, welche vor dem
Ätzen der Öffnungen miteinander verbunden wurden, dabei bestanden jedoch ebenfalls
verschiedene Schwierigkeiten. Dabei muss berücksichtigt werden, dass bei einem oben
liegenden Stützsieb das Stützsieb dicker sein muss um eine beabsichtigte Verminderung
der Gleitbewegung des zu siebene-#n Materiales über dem Sieb zu ermöglichen. Das
bedeutet, dass das Stützsieb schwieriger durch Elektroformen auf dem feinen Sieb
hergestellt werden kann, wie es sonst heute üblich ist, da bei einem dickeren Stützsieb
dessen Material beim Elektroformen seitliche Brücken bildet, die einen Teil des
feinen Siebes verstopfen und eine unregelmässige Begrenzung der Stäbe des Stützsiebes
bilden.
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Die Erfindung, welche eine Verbesserung dieser Verhältnisse zum Ziel
hat, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Sieb und der Stützkörper getrennt hergestellt
werden, dass auf mindestens einem der beiden Körper, dem Stützkörper und/oder dem
Sieb, nach einem galvanischen Verfahren Lötmaterial in einer Schicht angebracht
wird, die höchstens gleich dick ist wie die Dicke der Stäbchen, Dämme oder Drähte
des Siebes, und dass das Sieb und der Stützkörper aufeinander gedrückt werden, und
die Lötschicht, falls nicht bereits flüssig, durch Erwärmung flüssig gemacht wird,
worauf die Verbindung durch Erstarrung des Lötmateriales zustande gebracht wird.
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Es hat sich erwiesen, dass das Lötmaterial durch Adhäsion entlang
der Oberfläche der Stäbchen, Dämme oder Drähte des Siebes gesaugt wird, welche Saugwirkung
durch das verwendete
Fluxmaterial verstärkt werden kann. Dadurch
wird bei nicht zu grosser Dicke der Lötschicht verhindert, dass das Lötmaterial
in die Fläche des Siebes ausfliesst und die Öffnungen des Siebes verstopft. Es kann
nun auch für den Stützkörper ein anderes Material als für das Sieb gewählt werden,
z.B. eine Phosphorbronze oder eine Nickellegierung für die Stützfläche und eine
andere Legierung auf Nickelbasis für das Sieb.
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Die Lötschicht kann beiderseits auf dem Stützkörper und auf dem Sieb
angebracht werden. Nach dem Löten muss dann jedoch eine gegen Abnützung widerstandsfähige
und äusserlich verschönernde Schicht z.B. in einem strömlosen Nickelbad angebracht
werden, wodurch eine härtere Nickellegierung auf die freien Oberflächenteile der
Konstruktion, somit auch auf die Lötstellen, gebracht wird. Vorzugsweise kann daher
die Lötschicht einseitig auf dem Stützkörper oder dem Sieb angebracht werden, was
vorzugsweise dadurch geschieht, dass die Lötschicht galvanisch unter Abdeckung der
gegenüberliegenden Fläche des Stützkörpers oder des Siebes durch Aufhängung zusammen
mit der Matrize, in welcher sie aufgebaut sind, im galvanischen Bad des Lötmaterials
angebracht wird.
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Dadurch wird eine Abschirmung der Matrizenseite durch Lacke gespart.
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In gewissen Fällen kann jedoch besser der Stützkörper oder das Sieb
zuerst aus der Matrize genommen werden, worauf Teile davon durch Lacke, wie z.B.
Photolacke, abgedeckt werden, derart, dass das Material nur auf der gegenüber liegenden
Fläche niedergeschlagen wird. Darauf kann die Matrizenseite des Körpers mit Lötmaterial
bedeckt werden, was in vielen Fällen den Vorteil bringt, dass weniger Lötmaterial
bei einer gegebenen Form des Siebes benötigt wird, dass die Seitenkanten der Dämme
oder dergleichen weniger abgenützt werden und dass das Sieb ein besseres Aussehen
hat als wenn das Lötmittel auf seiner dem Bad zugewandten Seite angebracht wird.
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Wenn das Lötmaterial auf dem feinen Sieb angebracht wird, kann es
vorzugsweise nur an Stellen angebracht werden, an welchen das Sieb mit dem Stützsieb
in Berührung gelangt und vorzugsweise in der Form von Punkten oder Flächen, die
kleiner sind als die Berührungsfläche mit dem Stützsieb.
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In diesem Fall deckt man nicht nur die Fläche des Siebes sondern auch
einen grossen Teil der mit Lötmaterial zu versehenen Fläche ab. Das Merkmal, dass
die Lötschicht nicht dicker sein darf als die Dicke der Stäbchen, Dämme oder Drähte
des Siebes muss so verstanden werden, dass die einzelnen Punkte oder kleine Flächen
zwar dicker sein können, vorausgesetzt, dass die Ausgangsdicke umgerechnet in eine
gleichmässige Schicht entlang der ganzen Oberfläche, auf welcher das Lötmaterial
den Stützkörper und das feine Sieb verbinden soll, dieses Merkmal erfüllt.
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Ausserdem kann vorzugsweise das Aneinanderpressen des Siebes und des
Stützkörpers zum Löten unter Auflage dieser Teile zwischen anpressenden Schichten
und unter Vakuum erfolgen. Als anpressende Schicht kann dabei auf die Oberfläche
des feineren Siebes eine nachgiebige Schicht, z.B.
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von Polytetrafluoräthylen aufgelegt werden. An der Seite des Stützkörpers
kann eine metallische Platte, z.B. aus Titan, angeordnet sein.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Beispieles naher erläutert.
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Beispiel Ein durch Ätzen oder Elektroformen hergestelltes Stützsieb
aus Nickel hat vierkantige Öffnungen von 1,04 mm und zwischen ihnen befindliche
Dämme mit einem ungefähr rechtwinkligen Querschnitt mit einer Dicke von 0,1 bis
0,2 mm und einer Breite in der Fläche des Siebes von 0,26 mm.
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Ein sehr feines Sieb von z.B. 125 Mesh mit Öffnungen von + 127/um
Durchmesser, einer Dicke van 20 bis 30/um und
Dämmen zwischen den
Öffnungen mit einem kleinsten Mass von + 73/um wird ebenfalls durch Ätzen oder Elektroformen
aus Sulfamatnickel hergestellt.
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Das Stützsieb wird galvanisch an der Matrizenseite mit einer Schicht
von Lötzinn als Lötmaterial mit einer Dicke von 10 bis 15#um versehen. Das sehr
feine Sieb wird mit einer Schicht eines Fluxmittels zum Löten versehen, z.B.
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durch Eintauchen. Als Fluxmittel wird Phosphorsäure oder das sogenannte
Frysol, ein Fluxmittel auf der Basis von Zinkchlorid, verwendet. Das Stützsieb wird
mit der Matrizenseite, somit der Lotseite oben auf eine Substratschicht von Titan
aufgelegt. Darauf wird das Sieb unter sorgfUltiger Ausrichtung mit der Matrizenseite
nach unten angebracht. Das Ganze wird nun in einem geeigneten Rahmen mit aufrechten
Wänden und Vakuumanschluss gelegt, wobei das Stützsieb auf der Titanplatte aufliegt.
Dann wird über dem Ganzen ein Ptfe-Tuch an#ebracht, worauf während einer Minute
unter dem Tuch im Rahmen Vakuum gebildet wird. Dann wird z.B. mit der Hilfe eines
Infrarotstrahles während einer Minute vorgewärmt, um das Fluxmaterial gut auszutrocknen.
Nach einer Abkühlung während 30 Sekunden wird, falls nötig, das Ptfe-Tuch entfernt,
und die Oberfläche des Siebes gereinigt um durch die Gasentwicklung bei der Trocknung
des Fluxmateriales gebildete Verunreinigungen zu entfernen. Schliesslich wird unter
Vakuum das Ganze während 2+ bis 3+ Minuten durch Infrarotstrahler zum Löten erhitzt,
dann wird während 5 Minuten abgekühlt, das Vakuum aufgehoben, das Sieb aus dem Rahmen
genommen, unter einem Wasserhahn abgespült um Fluxreste zu entfernen und getrocknet.
Das Ergebnis hat sich als vorzüglich erwiesen.
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Ähnliche Resultate wurden mit Erfolg mit der Matrizenseite des Stützsiebes
nach unten erzielt, mit umgekehrtem Sieb, mit dem Lötmaterial auf dem feineren Sieb
und sowohl auf dem Stützsieb wie auf dem Sieb und mit verschiedenen Materialien
für das Stützsieb und das Sieb. Bei Verwendung von Kupfer als Material für das Stützsieb
konnte kein Lötzinn als Lötmaterial verwendet werden, da das Super darin diffundierte,
sodass
keine guten Fliesseigenschaften erhalten wurden falls nicht sehr viel Lötzinn verwendet
wurde.
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Die gelöteten Siebe können durch das Bedecken des Lötmateriales, welches
die Dämme des Stützsiebes und örtlich auch das Sieb umgibt, mit einer abnützungsfesten
Schicht fertiggestellt werden. So kann vorzugsweise stromlos in einem Bad einer
Nickellegierung, wie z.B. der härteren Legierung Niculoy 22 erfolgen. Dadurch erhält
das Sieb auch ein schönes Aussehen. Diese Behandlung kommt hauptsächlich in Frage,
wenn das Stützsieb allseits mit I3tmaterial bedeckt ist.
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Wie bereits erwahnt wird eine einseitige Bedeckung mit Lötmaterial
bevorzugt.
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Die Erfindung ergibt auch dann gute Erfolge und Vorteile falls das
Sieb nicht sehr fein ist, d.h. dass die Öffnungen darin nicht sehr gering in Abmessungen
sind, wenn nur ein Stützkörper wie Stützsieb benötigt wird, der oder das mit der
Siebfläche verbunden werden soll, da ja auch dann in vielen Fällen ein Teil der
Sieböffnungen von Lötmaterial wenn nicht ganz verschlossen jedoch in Öffnungsgrbsse
erheblich verringert werden kann.