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Verfahren zur Erzielung feinster Durchgänge in Metallplatten oder
Metallstücken Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, um unter Verwendung
von galvanischen Niederschlägen feinste Durchgänge in Metallplatten jeder Art zu
erzielen, wie solche von verschiedenen feinmechanischen Industrien; benötigt werden
und besonders für Metalldüsen zur Erzeugung künstlicher Seide in Fäden, Bändern
oder von Filmstreifen, von Roßhaar aus Kunststoff oder für Ziehwerkzeuge zum Ziehen
feiner Drähte o. dgl. von Wichtigkeit sind.
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Im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen, die dem gleichen Zwecke
dienen und meist mühsame oder kostspielige Verfahren bedeuten, ermöglicht das Verfahren
gemäß der Erfindung, diese feinste Arbeit durch den galvanischen Strom in besonderen
Bädern leicht und mit verhältnismäßig geringen Kosten zu erzielen. Dies wird dadurch
erreicht, daß man die Metallplatten beliebiger Art und Form zuerst mit so feinen
Bohrungen versieht, wie sie mühelos und werkmäßig z. B. in der Uhrenindustrie oder
Feinmechanik hergestellt werden können. Die Anordnung der Bohrungen kann beliebig
erfolgen und in beliebig großer Anzahl, wie sie die betreffende Metallplatte aufnehmen
kann.
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Die heute von jedem Feinmechaniker leicht zu erzielenden Bohrungen
reichen etwa bis zu 0,5 mm. Um nun kleinere Durchgänge zu erzielen, wird
durch diese größeren Bohrungen ein Faden gezogen, der aus isolierendem Material
bestehen muß und in der Stärke (Durchmesser) der Üffnung entspricht, die zu erzielen
gewünscht wird. Die Lage dieser Fäden in der Bohrung kann mittelst geeigneter Vorrichtungen
genau zentrisch wie auch seitlich verschoben oder schrägliegend erfolgen.
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Hierauf wird die Bohrung mit Hilfe eines galvanischen Niederschlags
wieder geschlossen und danach der Faden auf geeignete Weise entfernt.
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Angenommen, es sollen in einer Metallplatte a (Abb. i) (vergrößert)
von etwa 30 X 30 mm beiz mm Stärke ioo Löcher von o,o5 mm Durchmesser
rechteckig angeordnet hergestellt werden, so wird man io X io Bohrungen im Abstand
von i bis a mm voneinander, je wie es erforderlich ist, herstellen. Wie Versuche
ergeben haben, kann eine Durchgangsöffnung bis zu 0,03 mm (in Stärke eines
feinsten Haares) ohne weiteres erzielt werden. Durch jede dieser Bohrungen zieht
man den Isolierfaden b (Abb. i) von dem gewünschten geringen Durchmesser und von
der äußeren Beschaffenheit, in der man den Durchgang zu erhalten wünscht (Hochglanz,
feiner Schliff, matte oder raube Oberfläche usw.). Nun wird man auf galvanischem
Wege einen Niederschlag erfolgen lassen von dem Metalle, welches sich für den betreffenden
Zweck eignet. Da sich galvanisch fast alle für solche Arbeiten benötigten Metalle
niederschlagen lassen, kann jede Metallart zur Verwendung kommen. Auch gestattet
die Wahl geeigneter galvanischer Bäder den Niederschlag in der erforderlichen Feinheit
zu erzielen und in bestimmter Zeit den in dem Bohrloch frei gelassenen Raum zu
schließen
bis auf den durch den Isolierfaden eingenommenen Raum c (Abb. 1). Ist die vollkommene
Schließung der zuviel gebohrten Öffnung erzielt, so wird der Isolierfaden entfernt
oder durch Verbrennen, Ätzen usw. zerstört und etwa vorhandene feine Rückstände
auf irgendeine Art beseitigt. Es bleibt nun in der Metallplatte usw. eine Öffnung
im Durchmesser und in der Oberflächenbeschaffenheit des Isolierfadens zurück (Abb.l-a,
z d).
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Es sind wohl Verfahren bekannt, welche die Verengerung von vorgebohrten
Löchern durch galvanischen Niederschlag erzielen, jedoch ist in diesen Fällen die
Erzielung von Löchern auf genau festgelegtem Durchmesser nicht beabsichtigt und
auch für die betreffenden Zwecke nicht nötig. Genau auf Durchniesser festgelegte
Durchgänge lassen sich aber nur dadurch erzielen, daß - wie nach der Erfindung -
dieser Durchmesser durch genau kalibrierte Isolierkerne begrenzt wird. Hierdurch
wird der galvanische Niederschlag behindert weiter zu gehen, und er muß sich genau
der Form und dem Durchmesser des Isolierkernes anpassen.
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Die vollständige Ausfüllung der Mehröffnung unterliegt gewissen Grenzen
hinsichtlich der Dicke der Metallplatte. Da letztere aber für die in Frage kommenden
Zwecke selten größer ist als 3 mm, so wird die Aktion des galvanischen Niederschlags
bei 3 mm Plattenstärke nur bis 1,5 mm erforderlich sein, da doch von beiden Seiten
gleichzeitig der galvanische Niederschlag erfolgen kann. Je dünner die Stärke der
Metallplatte, desto größere Sicherheit besteht für dievollkommene Schließung bis
zu dem gewollten Durchgang. Bei dickeren Platten oder Stücken wird es aber in den
meisten Fällen genügen, wenn die Durchgänge auch nicht in der ganzen Dicke geschlossen
werden. Man wird alsdann vorziehen, zuerst ohne Isolierfaden einen kurzen Niederschlag
erfolgen zu lassen, damit die innere Höhlung ganz mit dem erforderlichen Metall
bedeckt wird und dann erst die Isolierung einziehen. Ein Aufquellen oder Verändern
des Isolierfadens- ist natürlich zu vermeiden, und wo dies anzunehmen ist, muß durch
gewisse Präparierung Vorsorge dagegen getroffen werden; auch ein Angreifen durch
den Elektrolyten ist auf gleiche Weise leicht zu vermeiden. Da der Faden sonst keinerlei
Beanspruchung unterworfen ist, behält er Form und Durchmesser bei. Man kann auch
den Faden in Breite des Durchgangs durch die 1Ietallplatte usw. mit leitender Substanz,
z. B. Graphit o. dgl., versehen, um den galvanischen Niederschlag zu leiten und
zu unterstützen.
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Man kann ferner z. B., wie (lies in der beiliegenden vergrößerten
Zeichnung beispielsweise ersichtlich ist und wie Abb. 2 zeigt, die Metallplatte
a einseitig versenkt anbohren, so daß die feinste Bohrung nur durch eine dünne Schicht
der Platte geht, und dadurch das Anbohren erleichtern oder durch den Versenker selbst
die feine Öffnung herstellen. In diesem Falle wird man, wo es erforderlich ist,
den Isolierfaden b auf bestimmte Länge leitfähig machen und nun von der, der Versenkung
entgegengesetzten Seite der Platte mit der leitenden Schicht vorstehen lassen. Isoliert
man nun die Fläche der Platte vollkommen bis auf geringe Breite um die Bohrung herum
und schlägt nun das bestimmte Metall galvanisch nur auf der, der Versenkung entgegengesetzten
Seite nieder, so wird sich um den Isolierfaden herum der Niederschlag allein und
somit eine Erhöhung bilden, deren Höhe man beliebig bestimmen kann und die schließlich
bis zur Bildung eines Röhrchens anwachsen kann, welches dann mit der Öffnung in
Größe des Durchmessers des Isolierfadens versehen ist, sobald der Faden selbst auf
irgendeine Weise entfernt ist (Abb.2a, 2d).
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Andererseits kann auch in entgegengesetztem Sinne verfahren werden,
indem man eine Platte a mit Versenkungen anbohrt (Abb. 3), dann an der dünnsten
Stelle die Bohrung vornimmt und den Faden b derartig durchzieht, daß der rohe oder
leitend gemachte Fadenteil durch die Versenkung vorsteht und isoliert die andere
Seite der Platte vollständig und die mit Versenkung versehene Seite ebenfalls bis
auf die versenkten Stellen. Der galvanische Niederschlag kann nunmehr erfolgen und
wird in bestimmter Zeit nur die versenkte Stelle c ausfüllen, und zwar mit dem Metall,
welches für den bestimmten Zweck erforderlich ist. Es ergibt sich dann, daß z. B.
eine Metallplatte aus Eisen oder Stahl a (Abb. 3) mit ausgefüllten Vertiefungen
c in Kupfer, Nickel, Chrom, Platin usw. versehen werden kann, in welcher dann infolge
des eingezogenen Isolierfadens der feine rohrartige Durchgang (Abb. 3a,
3d) nach Entfernung des Fadens frei bleibt. Falls erforderlich, kann natürlich
dem Faden jede beliebige Lage gegeben werden und dadurch der Durchgang in allen
Lagen erzielt werden.
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Auch lassen sich feinste Durchgänge jeder anderen Form, wie Schlitze,
Ovale,. Kreuzform usw., erzielen, wenn man einen entsprechend gefornlten feinsten
Isolierkern verwendet.
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Ein wichtiger Vorteil der Erfindung ist, daß in den meisten Fällen
heute die Düsen ganz aus Edelmetall bestehen müssen, worin nicht nur eine Erschwerung
und Verteuerung der Bearbeitung, sondern auch eine nicht unbedeutende
Kapitalaufwendung
liegt, daß die Erfindung aber die Verwendung billiger Metalle als Grundmetall gestattet
oder leicht schmelzbare Metalle verwendbar macht, die dann nur einen Überzug eines
Edelmetalles erhalten und eine Ausfüllung der feinen Versenkungen oder Bohrungen
nur ganz geringen Aufwand an Edelmetall erfordert.
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Da es sich um Herstellung nur feinster Durchgänge handelt, braucht
der Niederschlag des Edelinetalles nur dünn zu sein, denn selbst die geringfügigste
Abnutzung vergrößert den genau festgelegten Durchmesser und macht die Düse nicht
mehr verwendbar, sobald sich die Lochweite etwa um o,oi mm ändert. . In allen Fällen,
in denen der Niederschlag nur in dünner Schicht angebracht -,werden kann oder die
Versenkung nicht vollständig ausgefüllt zu werden braucht, gibt der galvanische
Niederschlag die Möglichkeit hierzu.
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Man kann z. B. nach Abb. ¢ mit dem Niederschlag aufhören, wenn man
denselben ungefähr in der in der Abbildung angezeigten Art c erhalten hat, da der
Niederschlag stets vom Grundmetall aus anwächst, und zwar durchweg gleichmäßig nach
allen Richiung@n.
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Die dadurch verbleibende Versenkung ist in manchen Fällen erwünscht
und ist für das Durchpressen dünn- und dickflüssiger hassen meist von Vorteil.
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Ein (.,`bergreifen des Niederschlags nach der anderen Seite kann durch
geeignete Abdeckung (mit Isolierlack usw.) verhütet werden, sie kann in manchen
Fällen aber sogar erwünscht sein, da durch eine vorstehende Erhöhung die Tropfenbildung
hintangehalten wird. In diesem Falle muß der Niederschlag von beiden Seiten erfolgen,
um sich etwa nach Abb. 5 auswirken zu können, wenn nur kleine Stellen -Metall um
den Kern herum frei bleiben und die übrige Fläche isoliert wird.
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Die Erfindung gibt ferner auch die Möglichkeit, bei Verschleiß der
Durchgangsöffnung den früheren Durchmesser wieder durch galvanischen Niederschlag
zu erreichen und den Verschleiß zu ersetzen. Somit wird den Düsen nicht nur eine
lange Lebensdauer gegeben, sondern überhaupt der Ersatz der ganzen Düse in Fortfall
kommen, wodurch ein wesentlicher Vorteil in den Kosten und im Kapitalaufwand erreicht
wird. Wie schon vorher beschrieben, ist ein Straffhalten des l,- adens durch geeignete
Vorrichtungen leicht zu erzielen, und dies wird sich überall da erübrigen, wo die
Lage der Bohrung (Durchgang) nicht von Wichtigkeit ist oder die Beschaffenheit des
Isolierfadens dies erübrigt.
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Das Anbringen der Anoden zu beiden Seiten oder mir auf einer Seite
ist den Erfordernissen leicht. anzupassen. Ist das Anziehen der Fäden erforderlich,
so wird man möglichst die Anoden in gleicher Weise wie die Platte anbohren und die
Fäden auch durch die Anoden gehen lassen und erst außerhalb geeignet befestigen,
oder man verwendet . Gitter- oder dünne Stabanoden.
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Bezüglich des Elektrolvten wird man solchen Bädern den Vorzug geben
müssen, die den feinsten Niederschlag liefern. Dieser haftet auch fester an und
ist meist weniger spröde.
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Der heutige hohe Stand der Technik und Galvanotechnik gibt in diesen
Fällen fast alle Möglichkeiten, um die Erfordernisse zu befriedigen. Die Verwendung
von Volldüsen aus Edelmetall ist nicht mehr erforderlich, man kann beliebiges Grundmetall
verwenden, man kann auch feinst gelochte Bleche gießen oder feine Bleche mit den
größeren Durchgängen ausstanzen, die Versenkung eindrük-Icen und dann das Grundmetall
nach dem Verfahren behandeln. Man kann ferner das Grundmetall, wo erforderlich,
mit mehrfachem Überzug versehen, wie dies z. B. bei der Verchromung gefordert wird,
kann zuerst verkupfern, dann vernickeln und schließlich verchromen oder zuerst verkupfern,
wenn Eisen das Grundmetall ist, lind dann mit Edelmetall überziehen.
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Der Vorzug der Erfindung nach Anmeldung ist nicht nur die einfache
Herstellung feinster Durchgänge auch in alkali- oder säurebeständigen, harten oder
härtesten Metallen, wie Platin, Palladium, Bervllium, Iridiurn, Chrom usw., und
auch deren Legierungen, sondern auch die Ersparnis in teuren Metallen überhaupt,
wenn solche zur Verwendung kommen müssen, und zwar dadurch, daß nur die Durchgangsöffnung
aus Edelmetall besteht, die sonst erforderlichen Flächen aber aus billigem Metall
sein können (Eisen, Stahl, Kupfer, selbst billige Legierungen usw.), welches so
erforderlich, natürlich auch vollständig mit einer dünnen Schicht des Edelmetalles
galvanisch überzogen werden kann. Durch die Fortschritte in der galvanischen Verchromung
ist es möglich, diese Öffnungen in dem harten -Metall Chrom auszuführen, wodurch
eine enorme Beanspruchung der Durchgänge ermöglicht wird, was besonders zu beachten
ist, da die Durchbohrung von Chrom nach dem heutigen Stand der Technik nicht möglich
ist.