DK151459B - Fremgangsmaade til overtraekning af en metalgenstandi et kantomraade - Google Patents

Description

i 151459

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til overtrækning af en metalgenstand, af den i indledningen til krav 1 angivne art.

USA patent nr. 4 145 460 beskriver en fremgangsmåde 5 til fremstilling af en plade med et trykt kredsløb.

Denne fremgangsmåde omfatter, at man danner et for ætsning modstandsdygtigt lag på et metalsubstrat og at man selektivt ætser substratet til dannelse af et gennemgående hul med ikke-lineære, underskårne vægge. Det 10 ætsede metalsubstrat med det modstandsdygtige lag bliver derpå overtrukket med et dielektrisk pulver til dannelse af en dielektrisk overtrækning på substratet med en tilstrækkelig kantdækning.

Det er yderligere kendt at påføre en flydende maling 15 på genstande ved pensling, sprøjtning, o.s.v. Imidlertid trækker den flydende maling sig selv bort fra skarpe hjørner og kanter. Det overtræk, der opnås ved at påføre den flydende maling på denne måde, bliver tyndere rundt omkring kanterne og hjørnerne end over resten 20 af genstanden. Dette er tilfældet ved normale lakerings- processer, såsom f.eks. ved maling med pensel, sprøjtning, pulversprøjtning, overtrækning ved elektroforese, valseovertrækning, sigtetrykning eller elektrostatisk sprøjtning. 1 2 3 4 5 6 Når man anvender et overtræk til at beskytte en gen 2 stand, såsom f.eks. en metalgenstand, mod kemisk angreb, 3 slid og påvirkning fra vind og vejr og anden form for 4 korrosion eller for at isolere en metalgenstand elek 5 trisk, er beskyttelsen og den elektriske isolation ved 6 kanter, herunder huller og indskæringskanter og hjørner, mindre god end på de resterende overflader af genstanden på grund af det tyndere overtræk af maling eller lak.

151459 2

Dette er et problem, der specielt optræder i forbindelse med overtrukne (lakerede) metalpladematerialer til anvendelse på bygninger eller maskiner, eller som metalskilte og etiketter, trykte kredsløbsplader eller 5 andre genstande, hvor man påfører maling eller lak i flydende eller halvflydende tilstand, f.eks. når man påfører et pulver, der smeltes med henblik på sintring.

Det et således opfindelsens formål at angive en fremgangsmåde af den i indledningen til krav 1 angivne art, 10 ved hvis hjælp man kan løse dette "kantproblem", og hvorved man kan opnå en perfekt beskyttelse eller isolation af kanter og hjørner, hvilken fremgangsmåde skal være simplere og billigere end den i USA patent nr.

4 145 460 beskrevne proces, og som tilvejebringer en 15 genstand, der har udmærket og ensartet resistens, her under korrosionsresistens og elektrisk isolation, og som udviser et meget bredere anvendelsesområde end den i USA patent nr. 4 145 460 beskrevne proces.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved 20 det i den kendetegnende del af krav 1 angivne. Det har overraskende vist sig, at opfindelsens formål herved opnås.

Den nye fremgangsmåde ifølge opfindelsen omfatter således initialt, at man i det mindste foretager en partiel 25 overtrækning af genstande, at man ad mekanisk vej gør en overflade fri for overtræk ved denne kant, at man ætser denne overflade, der er befriet for overtræk, til dannelse af beskyttende, udragende dele af overtrækket, og at man selektivt overtrækker denne kantoverfla-30 de (den overflade, der er exponeret og befriet for over træk).

Man kender ganske vist fra GB patentskrift nr. 1 144 844 3 151459 en overtrækning af metaller med en vandholdig opløsning af chromsyre og phosphorsyre med påfølgende påføring af et organisk, filmdannende materiale. Denne kendte fremgangsmåde omfatter dog ingen ætsning og løser hel-3 ler ikke det her omhandlede "kantproblem".

Man kender ganske vist også fra US-patentskrift 3 218 187 en fremgangsmåde, hvor en kantoverflade først overtrækkes med en accelerator for et harpiksmateriale, hvorpå kanten med tilgrænsende arealer overtrækkes med det 10 pågældende harpiksmateriale. Heller ikke denne kendte fremgangsmåde omfatter noget ætsetrin, og den adskiller sig således væsentligt fra fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

Metallet i metalgenstanden må være af en sådan art, 15 at det kan ætses uden at ætse overtrækket. Metallet kan f.eks. være kobber, jern, stål, aluminium eller en metallegering. Overtrækket er fortrinsvis en lak, et formstof eller maling, og det behøver ikke at være det samme som det, der anvendes til det sekundære over-20 træk (det selektive overtræk).

I visse tilfælde foretrækkes det først at behandle en af de i det mindste to plane overflader ved kanten, og derpå den anden (måske også den tredje i et tredje trin) under anvendelse af fremgangsmåden ifølge opfin-25 delsen. Dette er især tilfældet med plane overflader af tykke plader og genstande, hvor alle de tre dimensioner er store.

Det er klart, at overtrækkene gennemføres på i og for sig kendt måde, og at en passende måde kan udvælges 30 af den sagkyndige i hvert specielle tilfælde. De overflader, der skal overtrækkes, må således renses, f.eks. ad mekanisk vej, ved behandling i gulbrændingsbade, 151459 4 ved behandling med affedtende midler eller på anden måde. Tykkelsen af overtrækket er også normalt den tykkelse, der anvendes til opnåelse af korrosionsresistens, elektrisk isolation eller lignende. Overtrækket har 5 normalt en minimal tykkelse på 25yum. Oven på det første overtræk kan man påføre et sekundært overtræk af lak, klæbemiddel, o.s.v., alt afhængigt af den sluttelige anvendelse af genstanden; dette er kendt per se.

En særlig foretrukken udførelsesform for fremgangsmåden 10 ifølge opfindelsen er ejendommelig ved det i den kende tegnende del af krav 2 angivne. Dette er en simpel og effektiv fjernelse af overtrækket.

En særlig foretrukken udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved det i den 15 kendetegnende del af krav 3 angivne. Herved undgås en fjernelse af overtrækket, idet der dannes en ny, overtræksfri overflade.

En særlig foretrukken udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved det i den kende-20 tegnende del af krav 4 angivne. Dette er en anden måde, hvorpå man kan undgå at fjerne overtrækket, idet der dannes en ny, overtræksfri overflade.

En særlig foretrukken udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved det i den ken-25 detegnende del af krav 5 angivne. Denne overtræksmeto de er særligt selektiv og derfor særlig fordelagtig.

En særlig foretrukken udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved det i den kendetegnende del af krav 6 angivne. Denne udførelsesform 30 er særlig anvendelig i praksis i forbindelse med tykke plader og genstande med store dimensioner.

5 151459

Opfindelsen skal yderligere beskrives under henvisning til tegningen, hvorpå fig. 1 er et tværsnit, der illustrerer en udførelses-form for opfindelsen, 5 fig. 2 er et tværsnit, der illustrerer en anden udførel sesform for opfindelsen, og fig. 3 er et tværsnit, der illustrerer det færdige produkt, der opnås i henhold til udførelsesformen ifølge fig. 1.

10 På fig. la er der vist en metalplade 4, der har begge hovedoverflader dækket med maling eller lak eller er lamineret med et formstoflag (ark eller film), idet disse overfladelag opfylder de normale krav til sådanne overfladelag, og idet de yderligere er resistente over 15 for et ætsemiddel, eller hvor elektrolytisk ætsning er i stand til at opløse metalsubstratet. Når metallaget er fremstillet med to overfladelag 1, nemlig når lakken eller malingen er blevet tørret og hærdet, fjerner man malingen eller lakken fra en af overfladerne 20 ved den kant, der skal behandles, for at frembringe en exponeret metaloverflade, nemlig en ikke beskyttet metaloverflade. Som et alternativ kan en sådan exponeret overflade opnås ved at fremstille en helt ny overflade. Dette kan gøres ved savning, skæring eller på 25 en anden måde, der er kendt per se, til frembringelse af en snitoverflade; dette kan f.eks. også gøres ved boring, lokning, fræsning o.s.v. Med et ætsemiddel (hvis udvælgelse let kan foretages af den sagkyndige, eventuelt efter at have udført nogle simple forsøg) ætser 30 man nu metal bort fra de frie metaloverflader, således at der dannes to fremspring 2 af overtrækket og en "grøft" derimellem (fig. Ib).

6 151459

Hvis pladen allerede har dimensionerne svarende til det færdige produkt, er det naturligvis også muligt at bortskrabe eller at fjerne overtrækket fra hele overfladen eller fra en del af overfladen (den overfladedel, 5 der ligger umiddelbart op til kanten) ved en kant og derpå ætse som anført i det foregående. Hvis alle de tre dimensioner af den genstand, der skal behandles, er store, er det hensigtsmæssigt ad mekanisk vej kun at fjerne overtrækket på en overfladestrimmel, der net-10 op støder op til kanten, og derpå at ætse. Fig. 2 viser en del af en genstand 4, hvor alle tre dimensioner er store. Ved 5 skraber man et overtræk bort, hvorpå man ætser en "grøft" eller hulhed 6. Grøften eller hulheden bliver derpå fyldt med lak eller maling på en måde, 15 der er beskrevet mere detaljeret under henvisning til fig. 3. Denne proces kan gentages på andre overflader af genstanden, således at alle kanter af genstanden bliver behandlet.

På fig. 3 er det illustreret, hvorledes "grøften" er 20 blevet fuldstændigt fyldt med lak 3. Denne fyldning er udført selektivt, fortrinsvis ved elektroforetisk overtrækning. Den foretrukne fremgangsmåde omfatter, at man dypper genstanden med en negativ eller positiv spænding i et overtræksmedium bestående af en dispersi-25 on af en lak, maling eller lignende. Den udfældning, der er fremkommet ved denne dypning, må behandles på en eller anden måde for at blive porefri, fast, resistent, o.s.ν'. Den kantbeskyttelse, der opnås efter tørring og hærdning af lakken eller malingen, ligger på 30 et meget højt niveau.

De ætsemidler, der anvendes ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, er kendt per se. Metallet i metalsubstratet kan således ætses ved hjælp af sure og basiske (alkaliske) opløsninger, såsom f.eks. opløsninger, fortrins 7 151459 vis vandige, af alkaliske metalhydroxider, i afhængighed af det valgte metal. Metallet kan også ætses ad elektro-lytisk vej.

Maling- eller lakovertrækkene kan være af den type, 5 der tørrer i luften, idet de kan hærdes ved varmepå virkning (termohærdning) eller idet de kan hærdes ved hjælp af katalysatorer. De er fortrinsvis polymerhol-dige eller monomerholdige væsker; de kan f.eks. omfatte såkaldte tokomponentblandinger, ved hvis hjælp der frem-10 bringes polymere ved polyaddition, eller monomerblandin ger, der danner polymere, såsom f.eks. polyestere, poly-acryliske eller polymethacryliske materialer (polyacry-later eller polymethacrylater).

Hvis det primære overtræk omfatter et formstoflag, der 15 er lamineret på metalsubstratet, kan dette lag omfatte ethvert formstofmateriale, der er resistent overfor det ætsemiddel, der anvendes til æstning af metalsubstratet.

Anvendelsesområdet for fremgangsmåden ifølge opfindel-20 sen er bredt. Den kan f.eks. anvendes til behandling af skilte, metaletiketter eller instrumentplader, der skal udsættes for kemisk eller atmosfærisk miljø. Den kan endog anvendes, når man fremstiller plader og metalplader, der skal anvendes til fremstilling af apparater, 25 udstyr og lignende til industriel og privat brug. Hvis beskyttelse ved anodisering eller en anden elektrolytisk udfældet beskyttelse ikke anvendes, men hvor en lakeret overflade er ønskværdig, bliver metalpladen lakeret eller trykt på begge sider, før der foretages en meka-30 nisk behandling; og f.eks. bliver skiltet, metaletiket ten eller -pladen skåret eller udstanset til korrekt dimension, huller bliver lokket, gennemstukket eller boret; derpå bliver kanterne (de mindre overflader) 8 151459 ætset til passende dybde, idet exponeret metalsubstrat i hullerne også ætses, og derpå påføres lakken på de ætsede overflader i henhold til fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

5 Da kun de exponerede dele af metalsubstratet kan overtrækkes, og intet overtræk i dette trin skal foretages på lagene af maling eller lak, anvender man sådanne selektive processer som elektroforese (elektro-dypning) (fig. 3). Under dette trin må laget (lagene) af maling 10 eller lak være tilstrækkeligt elektrisk isoleret, såle des at den selektivt påførte lak eller maling kun påføres på de exponerede overflader. Den spænding, der anvendes under elektroforesen, kan være i intervallet mellem 50 og 250 Volt i et tidsrum af mellem 0,5 og 15 5 minutter.

Pladematerialer til bygninger og den mekaniske industri kan behandles i henhold til opfindelsen, i analogi med behandlingen af skilte og plader.

Med elektriske komponenter, såsom f.eks. trykte kreds-20 løb, er det vigtigt, at tilførselsledningerne er isoleret fra substratet, og fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan anvendes. I stedet for at anvende en metalplade, der blot er lakeret før udskæring, stansning, fræsning eller boring, kan den overtrækkes med et klæbemiddel 25 eller lamineres på et substrat med kobberfilm (i fo lieform). Efter selektiv overtrækning af de exponerede overflader, f.eks. ved elektroforese, opnås der et pore-frit overtræk efter bagning eller sintring af den udfældning, der påføres ved f.eks. elektroforesen. 1

Opfindelsen illustreres mere detaljeret i de følgende eksempler.

9 151459 EKSEMPEL 1

Der skal fremstilles et metallag af en 2 mm jernplade til en sulfitkoger. Etiketten skal modstå vanddamp og dråber af kogende lud. For at opnå en førsteklasses 5 etikette chromaterer man først jernet, og derpå dæk- kes det af en termohærdende maling på acrylbasis på begge sider. Der trykkes bogstaver med en maling af den type, man anvender ved silketrykning. Metalsubstratet maskinbearbejdes til korrekt dimension ved afskæ-10 ring, udstansning og/eller fræsning og udbores. På denne måde exponeres metallet langs kanterne og i hullerne.

Jernet bliver nu ætset på de exponerede overflader til en dybde af 35-60^-um ved at nedsænke metaletiketten i en vandig opløsning af 2 vægt-% jern-III-chlorid og 15 35¾ koncentreret saltsyre, der holdes under stærk om røring til tilvejebringelse af en ensartet ætsning.

Efter skylning, tørring og eventuel forbehandling af det exponerede metal bliver etiketten selektivt overtrukket ved elektroforese i en vandig dispersion af 20 en klar, termohærdende acryllak. Spændingen under elek- troforesen er 50-70 Volt for de første 50 sekunder og derpå 100-130 Volt i 2,5 minutter. Den kantbeskyttelse, der opnås, er i det mindste lige så tyk som lakken eller malingen på hovedoverfladerne.

25 EKSEMPEL 2

Til fremstilling af en basisplade til et ad additiv vej fremstillet, trykt kredsløb med en varmeafledende 1 mm aluminiumkærne lakeres begge sider af en 1 mm aluminiumplade lakeret med en acrylisk epoxylak i en tyk-30 kelse af 25^um; derpå bliver begge sider overtrukket med 25^um neopren-klæbemiddel, der er velegnet til binding af kobber, der er udfældet ad strømløs vej.

10 151459

Den fremkomne plade udbores, og ikke-cirkulære huller, indskæringer o.s.v. bliver udstanset eller tildannet ved fræsning. Derpå bliver pladen neddykket i en vandig, 15% natriumhydroxidopløsning, og metallet ætses bort 5 fra alle exponerede tværsnitsflader til en dybde af ca. 30^um. Efter skylning med vand tilsluttes aluminiumpladen som anode til en 200 Volt jævnstrøm, og den udsættes derpå for elektroforese i en dispersion af en acrylisk epoxylak i 1 minut} herved overtrækkes de 10 exponerede og ætsede metaldele selektivt med lak. Efter skylning med vand og en varmebehandling (i en ovn) ved 150° i 30 minutter bliver alle exponerede metaloverflader dækket med porefri lak.

Et ad additiv vej fremstillet, trykt kredsløb kan nu 15 fremstilles ud fra denne plade uden nogen risiko for kortslutning til aluminiumpladen.

EKSEMPEL 3

Til fremstilling af en plade, der er dækket med kobberfolie, der skal anvendes som basis for et gennemplette-20 ret, ad subtraktiv vej fremstillet, trykt kredsløb, laminerer man en 1 mm plade af aluminium på begge sider med 0,2 mm epoxy-prepeg, der er dækket med en kobberfolie. Kobberfolien dækkes med en isolerende, beskyttende film af 0,1 mm polyvinylfluorid, der har 25 trykfølsomme egenskaber. Pladen udbores, indskæringer bliver udstanset eller tildannet ved fræsning, og de således exponerede aluminiumoverflader ætses til en dybde af 25-35yum ved nedsænkning i en vandig 15% opløsning af natriumhydroxid. Aluminiumpladen bliver elek-30 trisk tilsluttet som anode til en 200 Volt jævnstrøm, underkastet elektroforese i en dispersion af en termo-hærdende epoxylak i 1 minut, skyllet og varmebehandlet i en ovn ved 180°C i 20 minutter.

151459

II

Ved at anvende denne plade kan man fremstille en gen-nempletteret, trykt overflade på normal måde.

EKSEMPEL 4

Kanterne (mindre overflader) af lakerede metalplader 5 til biler og apparater til brug i hjemmet (husholdnings apparater, hårde hvidevarer) kan ikke let beskyttes mod korrosion, såsom rust. Til opnåelse af de bedste resultater bliver konstruktionsdetaljer af plader nu ofte lakeret efter mekanisk maskinbehandling.

10 En 0,7 mm jernplade bliver lakeret i den ønskede farve med en bageemaille af alkyd-melamin, beskyttet med en selvklæbende formstoffilm og derpå lokket, formet (formgivet) og boret, hvorpå emnet nedsænkes i en vandig opløsning af 15 vægt-% ammoniumpersulfat og 1% hydrogen-15 peroxid for at ætse det metal, der har være exponeret.

Efter ætsning skylles emnet, og det udsættes for elek-troforese med 120 Volt jævnstrøm i 2 minutter i en dispersion af en klar melaminharpiks for at udfælde melamin-harpiksen på kanterne, der efter bagning ved 120°C i 20 20 minutter er helt beskyttet.

EKSEMPEL 5

Der er problemer med anvendelsen af lakerede plader som facadeovertræk på bygninger på grund af angreb på pladens kanter hidrørende fra vind og vejr (fugtighed, 25 vind o.s.v .) .

En facadeplade kan fremstilles ved afskæring, shaping og gennemboring af store, 1 mm aluminiumplader, der er blevet forud lakeret med acrylharpiks eller silico-neharpiks; den udstansede plade nedsænkes i en vandig, 30 15/0 natriumhydroxidopløsning i 20 minutter, og efter

Claims (6)

151459 skylning påfører man en acrylharpiks på de exponerede overflader ved elektroforese med 120 Volt i 2 minutter. Efter bagning ved 160°C i 20 minutter er kanterne (mindre overflader) fuldstændigt beskyttet med et ensartet lag 5 af harpiks (formstof).

1. Fremgangsmåde til overtrækning af en metalgenstand, herunder en metalplade eller en metalfolie, på og ved en kant, hvor mindst to plane overflader mødes, til 10 fremstilling af en genstand, der har udmærkede og ens artede resistensegenskaber over hele sin overflade, hvilken genstand oprindeligt er i det mindste delvis overtrukket, kendetegnet ved, at en overflade, der er fri for overtræk, tilvejebringes ved denne 15 kant ved mekanisk fjernelse af det oprindelige overtræk fra en af de angivne mindst to plane overflader eller ved ad mekanisk vej samtidigt at tildanne den angivne kant og overflade, der er fri for overtræk, at den overflade, der er fri for overtræk, nemlig den exponerede 20 metaloverflade, ætses til dannelse af beskyttende, udra gende dele af overtrækket, og at den ætsede overflade overtrækkes selektivt.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det oprindelige overtræk fjernes ved afhøvling 25 eller afskrabning af overtrækket.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den kant og den overflade, der er fri for overtræk, dannes ved afskæring eller afsavning af en del af genstanden. 151459

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den kant og den overflade, der er fri for overtræk, frembringes ved boring eller lokning.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1-4, kendetegnet 5 ved, at den ætsede overflade overtrækkes ved elektrofo- rese.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 1-5, kendetegnet ved, at fremgangsmåden gentages på eller ved en anden kant af genstanden.