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Vorrichtung zur Herstellung von Metallüberzügen Es wurde bereits vorgeschlagen,
auf Körpern aus beliebigen Stoffen Metallüberzüge dadurch herzustellen, daß der
zu überziehende Körper in ein Schmelzbad eingetaucht und dabei in rasche mechanische
Schwingungen (Ultraschallschwingungen) versetzt wird. Die Schwingungen können dem
Körper dabei auf zwei verschiedene Arten .mitgeteilt wer= den. Entweder wird der
Körper selbst an dem Ende eines Schwingers, z. B. Magnetostriktionsschwingers, befestigt
und die Bewegungen des Schwingers auf den Körper übertragen. Dieses Verfahren ist
mit vielen Schwierigkeiten verbunden, wobei besonders die Notwendigkeit der Befestigung
des- zu überziehenden Körpers an den Schwinger Unannehmlichkeiten bringt. Es wurde
daher weiterhin vorgeschlagen, den Körper mittelbar in Schwingungen zu versetzen.
Zu diesem Zweck wird die Schmelzwanne, die das geschmolzene Überzugsmetall enthält,
auf einen schwingenden Stab oder ein schwingendes Rohr aufgesetzt, so daß sie die
Schwingungen des Stabes oder Rohres mitmacht. Der zu überziehende Körper wird auf
den Boden der Schmelzwanne aufgesetzt und dadurch die Schwingungen der Wanne auf
ihn übertragen.
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Die Erfindung betrifft nun ein verbessertes Verfahren zur Herstellung
metallischer Überzüge auf Körper aus beliebigen Stoffen, z. B. aus Metall oder Isolierstoff.
Das Verfahren besteht darin, daß das Schmelzbad des Überzugsmetalles durch einen
oder mehrere in die Schmelzwanne ragende Schwingkörper in rasche -mechanische Schwingungen
versetzt wird, und zwar besonders an der Stelle, an welcher sich der. zu überziehende
Körper befindet. -Auch bei diesem neuen Verfahren braucht der Körper nicht unmittelbar
an einem Schwinger befestigt zu werden, sondern
wird einfach in
das Bad eingetaucht: wie bei dem an zweiter Stelle beschriebenen, bereits vorgeschlagenen
Verfahren. Es ergibt sich jedoch der besondere Vorteil, daß nicht das ganze Gefäß
in Schwingungen versetzt .züüi werden braucht. sondern nur der Teil des Schmelzbades,
in welchem sich der Körper befindet. Dadurch verringert sich die aufzuwendende Leistung
und wird erreicht, daß gerade an der gewünschten. Stelle besonders intensive Schwingungen
der Schmelze auftreten.
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In der Fig. i ist eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach
der Erfindung schematisch dargestellt. In der Schmelzwanne i befindet sich das geschmolzene
Metall 2. Der zii überziehende Körper 3 wird in (las Schmelzbad gehängt. Die beiden
Schwinger .l und 5 ragen zu beiden Seiten durch die Wände der Schmelzwanne i in
das Schmelzbad hinein. Anstatt zweier Schwinger -kann# man natürlich auch nur einen
einzigen oder auch eine größere Anzahl von Schwingern verwenden. Die Figur läßt
deutlich erkennen, in welcher Stellung der Körper 3 gegenüber den Stirnenden der
Schwinger angebracht ist. Er befindet sich gerade -zwischen beiden Enden der Schwinger,
also an der Stelle, an welcher das Schmelzbad z stark in Ultraschallschwingungen
versetzt wird. Die Schwingungen der Stäbe 4. und 5 übertragen sich nicht nur auf
die unmittelbare Umgebung des Kör. pers 3, sondern auch auf die weitere Unigebung,
so daß auch schon bei der gezeichileten Stellung des Körpers 3 dieser einen festen
Metallüberzug erhält. Man kann aber auch den Körper zwischen den beiden Enden der
Schwingstäbe .I und 5 heben und senken und dafür sorgen, daß alle Stellen seiner
Oberfläche der kräftig schwingenden Schmelze ausgesetzt werden und so einen festen
Überzug erhalten. Ebenso kann man natürlich auch die Schwinger selbst anders ausbilden
und ihre Stirnenden in ihrer Form der des zu überziehenden Körpers anpassen.
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Bei dein dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Schwingstäbe
:l. und 5, welche durch die Spulen 6 und 7 zu Magnetostriktionsschwingungen angeregt
werden, schräg in die Schmelzwanne eingesetzt. Statt dessen können sie sich auch
in einer horizontalen Lage befinden. `'Fenn mehrere Schwingstäbe verwendet werden,
richtet sich ihre gegenseitigeAnordnung nach der Form des zu überziehenden Körpers.
Auf alle Fälle empfiehlt es sich, die Befestigung der Schwingstäbe in derWand der
Schmelzwanne an Schwingungsknotenpunkten der Schwinger vorzunehmen. Bei dein dargestellten
Ausführungsbeispiel befinden sich also an den Stellen 8 und 9 der Schwingstäbe Schwingungsknoten.
Besonders vorteilhaft ist es, die Anordnung so zu treffen, daß die einander gegenüberstehenden
Enden der Schwingstäbe bei ihren Schwingungen gegenläufige Bewegungen ausführen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, bei weichem die Erregerwicklunge» der
Schwinger in Reihe geschaltet sind, ist diese Bedingung erfüllt.
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Außer der höheren Wirtschaftlichkeit hat das Verfahren noch den weiteren
Vorteil, dal:, es eine weitgehende konstruktive Vereinfachung bringt. Die Halterung
des Gefäßes und auch der Schwinger wird weitgehend erleichtert. Während bisher die
Schmelzwanne auf den Schwinger aufgesetzt werden inußte und nicht selbst unterstützt
werden konnte, die Halterung also nur am Schwingungsknoten des Schwingers erfolgte,
kann die Wanne bei Anwendung des neuen Verfahrens in lwliebiger Weise befestigt,
z. B. aufgehängt oder aufgestellt werden. Die Schwingspulen. welche die Magnetostriktionsschwingungen
der Schwingkörper bewirken. brauchen nicht mehr unterhalb der Schmelzwanne angebracht
zu sein, sondern werden vielmehr seitlich von dieser angeordnet. Durch diese neuen
konstruktiven Möglichkeiten wird auch die Erhitzung des Schmelzgutes, die zur Bildung
der Schmelze und Erhaltung des flüssigen Zustandes des Überzugsmetalles erforderlich
ist, bedeutend erleichtert.
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Die Erfindung besitzt besondere Bedeutung für die Herstellung von
Überzügen auf isolierenden Körpern, z. B. für die Kontaktierung von Halbleitern
und Isolatoren. In besonders einfacher Weise lassen sich z. B. metallische Überzüge'
auf Porzellankörpern für Hochohmwiderstände zum Zwecke der Stromzuführung anbringen.
Bei der Bildung der metallischen Cberzüge kommt es darauf an, ob die Oberfläche
des isolierenden Körpers mehr oder weniger porös ist. Je weniger porös die Oberfläche
ist bzw. je feiner die Poren sind, uni so größer ist die Schallintensität, welche
aufgewendet werden muß, um einen festhaftenden Überzug zu erzeugen. Will man beispielsweise
erreichen, daß ein Porzellankörper an bestimmten Stellen mit Metall überzogen wird,
an anderer Stelle wieder von dem Belage frei bleibt, dann kann man die Stellen,
die keinen Belag erhalten sollen, vorerst mit einer Glasur versehen und dann den
Körper in der oben beschriebenen Weise im Schmelzbad mit Ultraschall behandeln.
Wenn man die Schallintensität geeignet wählt, dann erhält man auf nicht glasierten
Oberflächenteilen eine festhaftende Metallschicht, während die glasierten Teile
kar kein Metall annehmen und somit keinen Überzug erhalten.
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Für den Überzug eignen sich die verschiedensten Metalle, so z. B.
Zink, Zinn oder
auch Aluminium. Beispielsweise kann man mit Hilfe
der Anordnung nach der Erfindung auch Aluminium-Oxyd-Stäbe mit kappenförmigen Überzügen
aus Aluminium versehen.
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Die Aufgabe, Körper mit Metallüberzügen zu versehen, -tritt auch beim
Löten auf. Es gibt Metalle, an denen die üblichen Lotmetalle nur schlecht haften.
So machte z. B. das Löten von Aluminium sehr große Schwierigkeiten. Ganz allgemein
treten dieseSchwierigheiten bei leicht oxydierten Metallen auf. Die Erfindung macht
es jedoch möglich, Körper aus solchen Metallen mit festhaftenden Überzügen aus dem
Lotmetall zu versehen und ohne Schwierigkeiten miteinander zu verlöten.
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Bei der praktischen Durchbildung der Anordnung nach der Erfindung
wird man häufig auch darauf Rücksicht nehmen müssen, daß sich die Schwinger im Betriebe
erwärmen, und eine ausreichende Kühlung vorsehen, wie dies an sich -schon in anderem
Zusammenhang bekanntgeworden ist. Eine Anordnung mit gekühlten Schwingern zeigt
Fig.2. In dieser Figur bedeutet io das Gefäß für das Überzügsmetall. ii und z2 sind
diebeidenSchwinger aus Stahl, die in das Gefäß io bzw. in das Bad aus dem flüssigen
Metall 13 hineinragen. Die beiden Stahlstäbe i i und 12 setzen sich in zwei
mit ihnen verschweißten Nickelrohren i¢ und 15 fort. Durch Zuleitungsrohre r6, die
in die Nickelrohre 14 und 15 eingeschoben sind; wird das Innere der Nickelrohre
mit einer Kühlflüssigkeit beschickt. Die Kühlflüssigkeit durchströmt die Nickelrohre
in der Richtung der Pfeile. Um die Nickelrohre herum sind Hülsen 17 angebracht,
die mit Abflußroliren 18 und i9 für die Kühlflüssigkeit versehen sind.
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Eine Anordnung mit nur einem Schwingkörper ist in Fig. 3 dargestellt.
In das Gefäß 2i, welches das geschmolzene Überzugsmetall enthällt, taucht der stählerne
Kopf 22 des rohrförmigen Schwingers 23 ein. Der Kopf ist in das Metallbad schräg
von oben her eingesetzt. Mit a4 ist ein Rohr bezeichnet, das dem Schwinger 23 von
innen her ein vorzugsweise flüssiges Kühlmittel, z. B. Kühlwasser, zuführt. Das
Kühlwasser durchströmt in Richtung der Pfeile das Schwingrohr und tritt durch den
Auslaßstutzen 25 aus der den Schwinger teilweise umschließenden Hülse 26 aus. An
ihrem einen Ende ist die Hülse 26 mittels einer Gummidichtung 27 abgedichtet. Schwinger
und Hülse sind von der Magnetspule 28 umschlossen.
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Es hat sich bewährt, den Schwingkörper in an sich bekannter Weise
mit Hilfe einer zusätzlichen, vom Gleichstrom durchflossenen Spule vorzumagnetisieren.
Je nachdem, ob der Schwinger mehr oder weniger stark vormagnetisiert ist, ist die
von ihm abgegebene Schwingungsenergie kleiner oder größer. Fig. 4 zeigt, in welcher
Art diese Vormagnetisierung stattfinden kann. Der Schwinger 29 ist von der zur Erzeugung
der Magnetostriktionsschwingungen dienenden Magnetspule 30 umgeben, die mit einer
Wechselspannung gespeist wird. Ferner ist noch eine weitere Magnetspule 31 vorgesehen,
die vom Gleichstrom durchflossen wird und über das Eisenjoch 32 den Schwingkörper
entsprechend vormagnetisiert. .