HUT73477A - Method for treating a metal surface - Google Patents

Description

TÉTELI PÉLDÁNY

Eljárás fémfelület kezelésére

A találmány tárgya eljárás fémfelület kezelésére.

A hengerelt alumíniumötvözet, lemez alakjában gazdaságossága miatt kedvelt anyaga a litográfiái lemezeknek (ha ezt külön nem adjuk meg, akkor lemezen itt fóliát is értünk). A litográfiái lemezt azonban megfelelőképpen szemcsézni kell. Litográfiái lemezen a fényérzékeny reziszttel (védőlakkal) még nem bevont alumínium hordozóanyagot értjük. A gazdaságosságon az egyetlen védőlakkréteggel bevont litográfiái lemezzel a kicserélés szükségessége előtt készíthető lenyomatok számát értjük. A szemcsézés az alumíniumlemez egy felületének érdesítését jelenti. Az alumíniumlemez érdesítése az első lépése a képterületeket és nemkép-területeket létrehozó, kívánt hidrofób és hidrofil tulajdonságokkal rendelkező fotoreziszt-réteggel bevont lemez előállításának. Bár alumíniumötvözetet használnak, mégis az alumíniumötvözetből készült kereskedelmi litográfiái lemezt a rövidség kedvéért alumíniumlemeznek vagy alumíniumfóliának nevezik, részben azért, mert a közel tiszta alumínium, így az 1050 jelű (99,5 %-os) ötvözet a kedvelt anyaga az elektrokémiailag maratott litográfiái lemezeknek, részben pedig azért, mert az ismeretek szerint a tiszta alumínium nem alkalmas anyag a litográfiái lemezekhez.

A hidrofób és hidrofil tulajdonságok létrehozása végett egy szemcsézett alumíniumlemezt egyenletesen bevonnak egy fényérzékeny reziszt anyaggal, amelyet a nyomtatandó képnek

- 2 - .......

megfelelő takaráson át a rezisztre nyalábolt, fotokémiai hatású (aktinikus) sugárzásnak tesznek ki. A besugárzást követően viszonylag oldhatóbb területeknek az alaprétegről egy előhívási művelettel könnyen eltávolíthatóknak kell lenniük, hogy a hidrofil nemkép-területek maradék visszahagyása nélkül kialakuljanak. A csupasszá vált alaprétegnek a litográfiái művelet közben erősen hidrofilnek kell lennie, és a zsíros nyomdafestékre kellő taszító hatást kell kifejtenie.

A litográfiái lemez gyártási költsége tartalmazza egy megfelelő árú ötvözetből készült fólia gyártási költségét, amelynek nagyon egyenletes, például elektrokémiai maratással előállított mikroszerkezete van. A hagyományos elgondolás szerint minél egyenletesebb a szabályozhatóan szemcsézett fólia mikroszerkezete, annál alkalmasabb a szemcsézett fólia litográfiái lemezként.

Az 1050 jelű ötvözet mellett széleskörűen alkalmazzák a 3003, az 1100 és az 5XXX jelű ötvözeteket. Az 5XXX jelű ötvözeteket kifejezetten litográfiái lemez előállítása végett gyártják, amint Rooy és társai US-4,902,353 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalma (148. osztály/2. alosztály) ismerteti. Erre a szabadalomra a jelen szabadalmi bejelentés részeként hivatkozunk, mintha az itt teljes terjedelmében szerepelne. Bár az ilyen ötvözetek költsége önmagában viszonylag nem nagy az abból készült, fotoreziszt-réteggel bevont litográfiái lemezzel készített, nyomtatott anyag értékéhez képest, a litográfiái lemezt mégis drágának tartják, és általános az igény gazdaságosabb litográfiái lemezek előállítása iránt.

A litográfiái lemez költségét nagyrészt az alumíniumlemez szemcsézésének költsége teszi ki. Ennek a szemcsézésnek a célja az, hogy az alumíniumlemezen ne legyenek hibák, és lehetővé tegye a készítendő nyomat kellő felbontását többszáz, sőt több ezer nyomatig, mielőtt a litográfiái lemezt a nyomdagépben ki kell cserélni. Az ilyen hibamentes szemcsézést jelenleg előnyös módon úgy valósítják meg, hogy a fürdő összetételével és a folyamat pontosan meghatározott feltételeivel pontosan szabályozott kémiai maratáshoz különösen alkalmas ötvözetet választanak. Ezek együtt nagyon egyenletes szemcsézést eredményeznek, amelyet tényleges nyomtatási feltételek között végzett kísérletek alapján gazdaságosnak találtak. Az optimális alumíniumötvözet nemcsak drága, hanem szükségessé teszi a kémiai maratásnak, valamint a kémiai fürdő összeállításának és karbantartásának pontos szabályozását is. A kimerült fürdők ártalmatlanítása tovább növeli a költségeket.

Ezek a megfontolások abba az irányba mutatnak, hogy nemkémiai megoldást kell keresni a litográfiái lemezként használt alumíniumlemez vagy alumíniumfólia szemcsézésére. Az általános vélemény szerint viszont a nem-kémiai szemcsézés, vagyis a mechanikai szemcsézés túlságosan egyenetlen. Ennek nemcsak az az oka, hogy az elektrokémiai maratással összehasonlítva viszonylag durva, hanem az is, hogy nehezen lehet szabályozni. Továbbra is keresik a megoldást arra, hogy elektrokémiai folyamat alkalmazása nélkül szabályozhatóan szemcsézett litográfiái lemezt állítsanak elő.

Meglepő módon találtunk egy ilyen megoldást, bár ez az elektrokémiai szemcsézéshez képest nagyon egyenetlen

mikroszerkezetet szolgáltat. Úgy gondoljuk, hogy a litográfiái lemezhez szolgáló fólia szemcsézésének szakterületén járatos szakemberek az általunk a fólián előállított egyenetlen mikroszerkezetet megtekintve egyszerűen azt vélik, hogy ennek alkalmazása litográfiái lemezként meglepő.

Az US-4,633,054 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalomban (219. osztály/2. alosztály) - amelyre a jelen szabadalmi bejelentés részeként hivatkozunk, mintha az itt teljes terjedelmében szerepelne - ismertetett ellenálláshegesztési eljárás szerint alumíniumlemez felületét előkészítettük ellenálláshegesztéshez. Ez az előkészítés több folyamatot tartalmaz. Ezek mindegyike elsődlegesen azt célozza, hogy a hegesztendő munkadarabon lévő felületi oxidot eltávolítsuk.

Az egyik ilyen folyamatban a munkadarab felületét villamos ívvel tisztítottuk (ívkisüléses tisztítás). Az ív jelentős hője eltorzította a lemez sík alakját. Ez a katódos tisztításnak is nevezett ívkisüléses tisztítás a lemez torzított felületén olyan érdesedést idézett elő, hogy az érdesített felület durva és egyenetlen volt, és nem annyira hosszú gerincek, hanem inkább a csúcsok nagy sűrűsége jellemezte. Az ívkisüléses tisztításban a villamos áram paraméterei és a haladási sebesség (az ív haladási sebessége a lemezen) nagy mértékben megegyeznek az ívkisüléses szemcsézés paramétereivel. Az eltérés az, hogy nem minden ívkisüléssel tisztított lemez alkalmas litográfiái lemezzé való alakításra, de minden bevonatlan, ívkisüléssel szemcsézett lemez alkalmas ellenálláshegesztéshez.

Minden ívkisüléssel szemcsézett alumíniumlemeznek jellegzetes felületi morfológiája van, amit ívkisüléssel ··'<· «

szemcsézett morfológiának neveznek. Ezt a morfológiát apró, sziromszerű kiemelkedésekkel vagy kidudorodásokkal körülvett kráterek bőséges előfordulása jellemzi. A kráterek átmérője kb. 1 μπι (mikrométer) és kb. 10 μπι között, tipikusan kb. 2 gm és 5 μιη között van. A kiemelkedések jelentős része, kb. 30 %-a - kb. 80 %-a vagy ennél több, csúcsokban vagy csipkézetekben végződik. Ezek a kráterekkel együtt olyan felületet eredményeznek, amelynek foszfátmentes védőbevonattal való ellátása esetén sajátos hajszálcsövessége van, vagyis hajszálcsövesen felszívja mind a vizet, mind a nyomdafestéket.

Ezek a bevonatlan csúcsok mechanikailag instabilak voltak, és az ellenálláshegesztéshez használt elektródával érintkezve könnyen összenyomódtak (lásd az US-4,633,054 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalom 3. oszlopának 45-50. sorát). Az, hogy az ellenálláshegesztéssel hegesztendő alumínium alapanyag felületének ilyen ívkisüléses tisztítása a konkrét ellenálláshegesztési célra hatékony, előre látható volt abból, hogy a csúcsok olyan magasak, hogy a hegesztőelektróda által kifejtett mechanikai nyomással könnyen összenyomhatóak. A bevonatlan, ívkisüléssel tisztított felület különösen finom természete javította az elektróda és a lemez közötti villamos érintkezést, az értékelt kezelések közül a legkisebb határfelületi ellenállást mutatta, ami lehetővé tette a hatékony ellenálláshegesztést. Sem a durvaság, sem a torzult felület véletlenszerű hullámosságai nem okoztak, vagy alig okoztak gondot, ha a határfelületi ellenállás eléggé alacsony volt. Az volt a cél, hogy egy lemezt ellenálláshegesztéssel egy másik, kellően ellenállásmentes alumínium felülethez hegesszünk. Az ·· ··· • · · * ···«· · g «·«·«· · ·» ellenálláshegesztéssel hegesztendő lemezek úgy vannak egymáshoz fogva, hogy a véletlenszerű hullámosságok mindkét felületen ellapulnak. Ha fóliában vannak hullámosságok, akkor a fólia nem használható litográfiái lemezként.

Bár az ilyen, ívkisüléssel tisztított felület ellenálláshegesztéssel hegesztendő munkadarabként nagyon megfelel, de a magas csúcsokat és megfelelő mély völgyeket tartalmazó, instabil, finom felület mikroszerkezete annyira eltér a litográfiái lemezek ideális felületeként elképzelt durva, nagyon egyenletes, hibamentes, finoman szemcsézett felülettől, hogy várható volt: az ívkisüléssel tisztított felület a legkevésbé valószínű változat, amelyik litográfiái lemezként alkalmazható lenne. Egyrészt a finom felület még tartós foszfátmentes bevonattal bevonva is a kőnyomdai sajtón normális használat közben gyorsan tönkremegy. A litográfiái lemez hordozó felületének nagy mechanikai stabilitása jól ismert követelmény. Másrészt - annak az esetnek a kivételével, amelyben az anódosan oxidálódott csúcsok és völgyek konfigurációja és a csúcsok sűrűsége vagy száma véletlenszerűen úgy kombinálódott, hogy a nyomdagépeken a képterületeken használt hagyományos nyomdafestékek és a nemkép-területeken lévő víz kívánt hajszálcsöves felszívása fennállt - nem volt ok arra, hogy komolyan vizsgáljuk ívkisüléssel tisztított alumínium felület litográfiái lemezként való alkalmazását vagy annak olyan módosítását, hogy litográfiái lemezként lehessen használni.

Ennek ellenére vizsgáltuk egy ívkisüléssel tisztított alumíniumlemez használhatóságát, és felfedeztük, hogy a durván szemcsézett felületet bevonással úgy tudjuk módosítani, hogy nagyon jó minőségű, gazdaságos litográfiái lemezt kapjunk, amelynek az élettartama a legoptimistább várakozásainkat is felülmúlta.

Megállapítottuk, hogy alumíniumötvözet lemezen (alumíniumlemezen vagy alumíniumfólián) lényegében sík, ívkisüléssel szemcsézett felület állítható elő, amelynek durva és egyenetlen mikroszerkezete van, és amely tartós foszfátmentes bevonattal bevonva kitűnő litográfiái lemezt képez.

Találmányunk általános célja ezért ívkisüléssel egyenetlenül (az elektrokémiailag maratott litográfiái lemez kívánatos egyenletes mikroszerkezetéhez viszonyítva egyenetlenül) szemcsézett, lényegében sík litográfiái lemez előállítása, amely különösen alkalmas litográfiái lemezként. A szemcsézett hordozófelület fényérzékennyé van téve, hogy ofszetnyomáshoz fotoreziszt-bevonatú litográfiái lemezt kapjunk.

Találmányunk további általános célja litográfiái lemez előállítása olyan eljárással, amelynek az egyik lépése során ívkisüléssel szemcsézünk egy vékony, lényegében sík alumíniumlemezt, és eközben alkalmas hőnyelővel érintkeztetve elegendő hőt vonunk el, hogy a lényegében sík alakja megmaradjon, és így egyenetlen mikroszerkezet jöjjön létre, amelyet kb. 0,1 gm és kb. 1,5 μτα közötti érdesség és finom csúcsok bőséges előfordulása jellemez. Ezek a csúcsok eléggé szorosan közel vannak egymáshoz, hogy létrehozzák víz és nyomdafesték különállóan azonosítható zónákban való hajszálcsöves felszívását. Egy következő lépésben a csúcsokat lényegében egyenletesen bevonjuk egy vékony, tartós, foszfátmentes bevonattal, ami a csúcsokat stabilizálja anélkül, hogy hátrányosan befolyásolná víz a

és nyomdafesték hajszálcsöves felszívását a bevont csúcsok által. Azt is megállapítottuk, hogy vékony, kb. 0,13 és legfeljebb

0,76 mm közötti vastagságú, lényegében sík alumíniumlemezt raszterezni lehet plazmalétesítő villamos ívvel a felület szemcsézése végett (innen származik az ívkisüléses szemcsézés kifejezés). Az ilyen raszterező effektusok a felület olvadását mikrométeres szintre lokalizálták, de megmaradt a lemez lényegében sík alakja, és egyenetlen mikroszerkezet jött létre, amely bevonható foszfátmentes védőbevonattal. Ez a bevont mikroszerkezet elnyeri a kívánt hajszálcsöves működést, ha az ívkisüléssel szemcsézett lemezt böhmitezik, nitridálják vagy anódosan oxidálják. Ha ezután tovább bevonják egy fotoreziszttel, akkor az eredmény hosszú élettartamú, jó minőségű litográfiái lemez.

Találmányunk általános célja ezért eljárás litográfiái lemez előállítására, amelynek a lépései a következők:

i) váltakozó áramú vagy egyenáramú, fordított polaritású, plazmalétesítő villamos ívet szabályozott módon egy hónyelőn, például hengeres dobon rögzített, 0,76 mm-nél vékonyabb alumíniumlemezre raszterezünk, és így a lemezt lényegében sík, ívkísüléssel szemcsézett felülettel látjuk el, amelynek egyenetlen, de kívánt mikroszerkezete van, majd ii) az ívkisüléssel szemcsézett felületet kemény és tartós, semleges foszfátmentes bevonattal vonjuk be, miközben fenntartjuk a hajszálcsöves mikroszerkezetet a felületben, amely kellő felbontású litográfiái nyomtatáshoz használt fotoreziszt hordozórétegeként szolgál.

• ·4 ···« ·♦· ♦ f · · ·· • ··· W · ···· « · · V ···· ·· ·· · ·« · · *

Találmányunk speciális célja olyan litográfiái lemez ívkisüléssel szemcsézett mikroszerkezettel, amely - annak ellenére, hogy elektrokémiailag maratott alumínium felülethez képest durva és egyenetlen - foszfátmentes bevonattal bevonva váratlanul jól használható reziszt hordozórétegeként, mivel a találmány szerinti eljárás elkerüli a szabályozás hiányát, ami a mechanikai szemcsézés velejárója. A találmány szerinti eljárás továbbá feleslegessé teszi kémiai fürdők használatát, így elmarad ezek karbantartása és ártalmatlanítása.

Találmányunk másik speciális célja, hogy lehetővé tegye litográfiái lemezként sokféle olcsó, nagy szilárdságú alumíniumötvözet alkalmazását, amelyeknek a fő összetevője alumínium. Ezt a feladatot úgy oldjuk meg, hogy egy eljárás során ilyen alumíniumötvözetből készült, vékony, lényegében sík lemezt ívkisüléssel szemcsézünk, és a sík lemezt vékony, tartós, anódosan eloxált, nitridált vagy böhmitezett bevonattal vonjuk be, amelynek a vastagsága kb. 0,1 μτα és kb. 2 μπι között van, úgyhogy szerves anyagú fényérzékeny réteghez nagyon alkalmas hordozóréteget képez.

Találmányunk ismét további általános célja ívkisüléssel szemcsézett alumíniumfóliát tartalmazó litográfiái lemez előállítása plazmalétesítő villamos ívvel, amely a fólia felületén úgy halad át, hogy egyenetlen kráteres felületet hoz létre kerületi, sziromszerű kiemelkedésekkel. Ez akkor következik be, ha a fóliát alacsonyabb hőmérsékleten tartjuk, mint amilyen hőmérsékleten annak lényegében sík alakja hullámossá alakul át.

Találmányunk ismét további speciális célja olyan eljárás kidolgozása, amelyben litográfiái lemezként lényegében sík, ···· · • · · · · · Λ ··· · · · ··* • · 4 » ·*·· · · *···· · · · - 10 ívkisüléssel szemcsézett, tipikusan kb. 0,13 és 0,64 vagy 0,76 mm közötti vastagságú, kb. 10 cm - kb. 2 m széles és tetszőleges hosszúságú alumíniumfóliát használunk, amelynek a felületét ívkisüléssel szemcsézett morfológia jellemzi, és foszfátmentes védőbevonattal van bevonva. Minthogy a folyamat nem kémiai folyamat, ezért nem jelentkezik sem a vegyszerek minőségellenőrzésének problémája, sem az elhasznált vegyszerek felelősségteljes ártalmatlanításának problémája.

Az elektromechanikai ívkisüléses szemcsézés lehetővé teszi gyakorlatilag bármilyen alumíniumötvözet használatát, a vegyes hulladéktól kezdve, ideértve a használt italosdobozokat és szerkezeti alumíniumhulladékot, a lényegében ötvözetlen alumíniumig. Az utóbbi lehetővé teszi nagyon vékony, kb. 0,13 mm-es lemez használatát, aminek ennek ellenére kiváló szilárdsága és hosszabb élettartama van, és ugyanakkor a fémköltség csökken.

Találmányunkat, a találmány már ismertetett és további céljait, valamint előnyeit annak példaképpen! kiviteli alakjai kapcsán ismertetjük részletesebben vázlatos ábráink segítségével, amelyeken az azonos hivatkozási számok azonos elemeket jelölnek, és amelyek közül az

1. ábra léghűtéses fémdob vázlatos perspektivikus képe, amely dobon az ívkisüléssel szemcsézendő, vékony, lényegében sík alumíniumlemez rögzítve van; plazmalétesítő villamos ívet hozunk létre úgy, hogy elegendő áramot vezetünk át egy elektródán, ami a dob felületén raszterez, amikor azt egyidejűleg forgatjuk és ide-oda mozgatjuk, a

2. ábra kereskedelmi hengerelt áruszállítmányból származó, 1050 jelű anyagból készült vékony (0,51 mm vastag) alumíniumlemez *· ···· 4 ·* • · · · »·« 9 · · ··· • · · ···· · · • ·· · · < >

felületének mikrofényképe 1000-szeres nagyításban (a rövidség kedvéért 1000X), beérkezési állapotban, a

3. ábra ugyanilyen 1050 jelű anyagból készült, vékony lemez felületének 1000X mikrofényképe, amelyen látható az elektrokémiai maratás, majd anódos oxidálás utáni nagyon egyenletes mikroszerkezete, a

4. ábra ugyanilyen 1050 jelű anyagból készült, másik vékony lemez felületének 1000X mikrofényképe, amelyen látható az ívkisüléses szemcsézés utáni egyenetlen mikroszerkezet, az

5. ábra a 4. ábra szerinti ívkisüléssel szemcsézett alumíniumlemez felületének mikrofényképe hagyományos anódos oxidálás után, 1000X nagyításban, a

6. ábra az elektróda és a szemcsézendő, földelt alumíniumlemez plazmalétesítő kapcsolatának vázlatos elölnézete, a

7. ábra egy perspektivikus kép, amelyen vázlatosan ábrázoltunk több, helyhez kötött elektródát, amelyek a szemcsézendő alumíniumlemez mozgási irányában egymás mögött vannak; a lemezt, eltávolítható módon, hűtött, hővezető fém szállítószalagra vagy görgőre lehet szerelni,

8. ábra egy perspektivikus kép, amelyen vázlatosan ábrázoltunk egy ellipszis alakú vagy ovális elektródát, ami a szemcsézendő alumíniumlemez keresztirányú területének egy része felett mágnesesen mozgatott ívet (MIA, magnetically impelled arc) létesít; úgy, mint előbb is, a lemez eltávolítható módon hűtött fém szállítószalagra van szerelve, a

9. ábra a 8. ábrán látható ívforgató tekercs oldalnézete, ami mutatja az ellipszis alakú vagy ovális elektróda és a ···:.

• · · • *· ··» « · • 4 ··· • « szemcsézendő alumíniumlemez közötti térbeli kapcsolatot, amikor a lemez keresztirányban mozog az ív alatt, a

10. ábra ugyanolyan 1050 jelú ötvözetből készült, másik vékony lemez felületének mikrofényképe 100X nagyításban; ebben a kisebb nagyításban világosan látható, hogy mikroszerkezete az ellenálláshegesztést előkészítő ívkisüléses tisztítás után mennyire egyenetlen, a

11. ábra 1050 jelú ötvözetből készült, litográfiái lemez céljára ívkisüléssel szemcsézett, másik vékony lemez felületének mikrofényképe ugyanabban a kis, mégpedig 100X nagyításban, hogy jobban lehessen látni: a mikroszerkezet ugyan egyenetlen, de viszonylag egyenletesebb, mint az ellenálláshegesztéshez előkészített, ívkisüléssel tisztított lemezé, a

12a-12c. ábra a találmány lapos és kör keresztmetszetű szelvények kezelésére szolgáló kiviteli alakjainak részletes keresztmetszete, a

12d. ábra a 12a. ábra szerinti elrendezés felülnézete.

Az ofszetnyomáshoz alkalmazott litográfiái lemeznek legalább az egyik oldalát, tipikusan csak az egyik oldalát fényérzékeny szerves kompozícióból álló, sugárzásérzékeny réteggel látják el. Ez a réteg lehetővé teszi nyomókép másolását vagy reprodukálását fotomechanikai eljárással. A nyomókép kialakítása után a szemcsézett hordozóanyag, amelyre a réteg le van rakva, hordozza a nyomőkép-területeket, és egyidejűleg a kőnyomtatási művelethez hidrofil képhátteret képez azokon a területeken, amelyeken nincs kép.

A szemcsézett hordozófelületnek, ami a nemkép-területen csupasszá van téve, olyan hidrofilnek kell lennie, hogy ·· ··♦* · ·► • · · · ··· · · · ··· • · ···· · · • w · · · erőteljesen taszítsa a zsíros nyomdafestéket. A fényérzékeny rétegnek mind az expozíció előtt, mind az expozíció után erősen kell tapadnia a szemcsézett alumínium hordozóanyaghoz.

Ezért lényeges, hogy a szemcsézett hordozóanyag mind mechanikailag, mind a kopás szempontjából, mind kémiailag különösen lúgos közegekkel szemben - nagyon stabil legyen.

A találmány egyik előnyös kiviteli alakjában a fentieket úgy valósítjuk meg, hogy kb. 0,25 és kb. 0,51 mm közötti vastagságú, kb. 0,3 és kb. 1,5 m közötti szélességű vagy még ennél is szélesebb, hengerelt, sík alumíniumlemezt ívkisüléssel szemcsézünk. Az ívkisüléses szemcsézés alapfolyamata hasonló ahhoz az ívkisüléses tisztításhoz, amit Ashton és Roger Arc Cleaning Approach fór Resistance Welding Aluminum (ívkisüléses tisztítási módszer alumínium ellenálláshegesztéséhez) című, a Welding Journal 1976. szeptemberi számában megjelent cikke ismertet. Az eljárást tovább finomította O'Brien és Titus az Arc Cleaning fór Joining Aluminum (ívkisüléses tisztítás alumínium kötéséhez) című, a SAE 830524-ben, 1983. márciusában megjelent cikkében. Az eljárást most adaptáltuk és finomítottuk rezisztet hordozó, ívkisüléssel szemcsézett mikroszerkezet előállításának sajátos, bár az említettekhez nem kapcsolódó céljára.

Az 1. ábrán látható egy 10 alumíniumlemez, amelynek a hosszanti szélei egy vízszintes 11 résbe vannak befogva, úgyhogy a lemez szorosan felfekszik egy hőnyelőként működő és 21 tengelyen forgatott 20 dob palástfelületére. A forgó 20 dob keresztirányban ide-oda mozogva az alumíniumlemeznek hol az egyik, hol a másik oldalélét plazmalétesítő kapcsolatba ‘hozza egy 12 elektródával, például egy volfrámelektródával. Ez az ide-oda • ·· **·· · ·» ·· te · » * • ··· · · · ··* • · · »4·· ·♦ ··· ·· ·V · mozgás úgy jön létre, hogy a forgó dobot az ábrázolt módon egy csavarvonal alakú horonnyal ellátott tengely mentén mozgatjuk. A hornyos tengely hossztengelye párhuzamos annak a 21 tengelynek a hossztengelyével, amelyen a 20 dob forog. A 20 dobot hajtó kocsi összekapcsolható egy belső hornyot tartalmazó, nem ábrázolt követőelemmel, amely a csavarvonal alakú horonnyal ellátott tengelyen hátra és előre mozog. A hornyos tengelyt kézi forgatókarral vagy irányváltós motorral lehet hajtani. A dob oszcilláltatására más eszközöket is lehet alkalmazni, így például mikrokapcsolós végálláskapcsolókkal ellátott lánchajtást, ami a dobot visszaviszi véghelyzeteibe.

A 6. ábrán látható, hogy a 12 elektróda gázzal táplált 13 csőben van tartva. A gázáramot egy nem ábrázolt szelep szabályozza. A gázzal táplált 13 csövet valamilyen szorítóeszközben lehet tartani, ahogyan ez általánosan az 1. ábrán látható. A 12 elektróda és a 10 alumíniumlemez között 14 villamos ív jön létre.

Az egyik változat szerint a 12 elektróda egy kocsira van szerelve, amit rasztermozgással lehet az alumíniumlemezen keresztirányban, az egyik szélétől a másik széléhez hátra és előre mozgatni. Lényegtelen, hogy az elektróda van oszcilláltatva vagy a forgó dob van oszcilláltatva, amennyiben az elektróda és a rögzített alumíniumlemez viszonylagos mozgása létrehozza a kívánt raszterező mozgást.

Az 1. ábra szerint a lemez földelve van, és az elektróda pozitív (lásd a 6. ábrát is). A dob forgási sebessége az elektróda által a 14 villamos ívet tartalmazó 22 védőzónában létrehozott mikroszerkezet változtatása végett változtatható, és • · · · ·

- 15 - .........

a 12 elektróda hegye plazmalétesítő kapcsolatban van a 10 alumíniumlemez felületével. Időközben ionizálható és sem az elektródával, sem az alumíniumlemezzel nem reagáló 33 gázt lehet áramoltatni az elektróda körül (ahogyan ezt a nyilak jelzik), hogy védve legyen a 6. ábra szerinti 22 védőzónában, ami az elektróda hegyének szomszédságában és az alumíniumlemez felett van. Ezt a 22 védőzónát kívánat esetén nem ábrázolt védőeszközzel lehet burkolni. Az ionizálható gáz kellő nyomással áramlik be a 22 védózónába annak biztosítása végett, hogy a légköri gázokat kiszorítsa, és hatékony zárást tartson fenn az elektróda körül.

A hengerelt alumíniumlemez tipikus felületi érdessége (átlag) 0,25 és 0,75 μτα (mikrométer) között van, és oxidhártya borítja, aminek a vastagsága tág határok között változhat. Ez az érdesség párhuzamos barázdákban nyilvánul meg, amelyeket a lemezt alakító hengerlési folyamatban a hengersorban lévő henger körvonala hoz létre. A csúcsok viszonylag alacsonyak, és ennek megfelelően a közöttük lévő völgyek nem mélyek.

Az egyik példában a 10 alumíniumlemezt az 1. ábra szerint szereltük a dob felületére, és védőgázként héliummal vagy argonnal táplált, egyenáramú, fordított polaritású üzemmódban (az elektróda pozitív, a 10 alumíniumlemez negatív), szuperponált folytonos nagyfrekvenciával működtetett GTAW (gas-tight automatic welding, gáztömör automata hegesztő ?) hegesztőpisztolyt letapogatási minta szerint folytonosan, kb. 6 - 19 mm/mp lineáris sebességgel rasztereztünk a lemez felülete felett. Mindegyik letapogatási nyomvonal átmegy a lemez szélességén az X-tengely mentén, és mindegyik következő letapogatási nyomvonal a lemez felett a következő szomszédos mintával megy át, ami • · * · · · • · · · · · « ··· • · · · ····· · ··· ·* · · · · részben átfedi az előző letapogatási nyomvonal mintáját. A minták X-tengely irányú átfedésének mérete előnyös módon akkora, hogy az átfedett területen létrehozott mikroszerkezet közelítőleg azonos a letapogatási minták többi, átfedés nélküli részében fennálló mikroszerkezettel. Az ionizálható gáz térfogatárama kb.

és 24 liter/perc között, például 12 és 24 liter/perc közötti érték. Az egyenáram alkalmazott energiasűrúsége kb. 0,054 kWh/m² és kb. 1,068 kWh/m² között volt. Az energiasűrúség értékét a raszter választott lineáris sebessége, a lemezvastagság és a lemez felületének állapota határozza meg.

Az eredmény az volt, hogy a 10 alumíniumlemez egyenetlenül érdesedett a kb. 0,75 μτη és 1,5 μπι közötti tartományban. A mikrofényképen (3. ábra) látható egy 0,30 mm vastag lemez ívkisüléssel szemcsézett felülete, amelyet 0,107 kWh/m² energiasúrúséggel, 10 mm/mp sebességgel működtetett hegesztőpisztoly, 12 liter/perc gázárammal állított elő. Az így kapott lemez mikrofényképe a 2. ábrán látható.

Egyes esetekben, különösen akkor, ha az ívkisüléssel szemcsézendő alumíniumlemez viszonylag széles vagy a sebesség, amellyel a lemezt raszterezni kell, elégtelen módon kicsi, a 7. ábrán látható elektróda-elrendezést lehet alkalmazni. Az ábrán több 35, 35', 35'' elektródból álló, többsoros elektródaelrendezés látható, amelyben mindegyik elektródának saját (nem ábrázolt) energiaellátása van. Az első sorban lévő 35 elektródák az X-tengely mentén, lineárisan egymástól bizonyos távolságban vannak elhelyezve. A második, illetőleg harmadik sorban lévő 35' elektródák ugyanígy vannak elhelyezve. A 36 alumíniumlemez lineárisan mozog az elektróda-elrendezés alatt, amelynek c

mindegyik elektródája plazmalétesítő kapcsolatban van a 36 alumíniumlemezzel. A 36 alumíniumlemez előnyös módon eltávolítható módon van hozzáfogva vagy más módon hozzárögzítve egy nem ábrázolt lemezes, hővezető szállítószalaghoz vagy görgősorhoz, amely a lemezt az X-tengely irányában továbbítja.

Az első sorban lévő 35 elektródák távköze az X-tengely mentén akkora, hogy az egyes elektródák által létrehozott ívkisüléssel szemcsézett mintát az Y-tengely mentén átfedik a második és harmadik (X-tengely) sorban lévő, legközelebbi szomszédos 35' elektróda és 35'' elektróda által létrehozott minták.

A 8. és 9. ábrán perspektivikus képben és elölnézetben vázlatosan ábrázoltunk egy 40 lemez ívkisüléses szemcsézésére szolgáló, másik előnyös kiviteli alakot, amelyben ellipszis alakú vagy ovális 41 elektródát és mágnesesen mozgatott ívet alkalmazunk. Ugyanúgy, mint az előző kiviteli alakban, a 40 lemez előnyös módon egy hővezető eszközhöz, például egy sík szállítószalaghoz van hozzáfogva, ami az X-tengely irányában mozgatható. Szokványos egyenáramú hegesztőívet húzunk az ellipszis alakú vagy ovális 41 elektróda és a 40 lemez felülete között, és állandó mágneses mezővel gyorsan mozgatjuk az ívet az elektróda ovális pályáján. Az ív mozgatására szolgáló mágneses mezőt alkalmas módon szerelt ívforgató tekerccsel létesítjük, ami a 9. ábrán két, 42 és 42' keresztmetszetben látható. A tekercs az ív mozgását a mágneses mozgatású^- ívhegesztés területén jól ismert módon befolyásolja. Ezt például az US 2,280,800 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalom ismerteti. Alkalmas alakú és kellő erősségű állandómágneseket is lehet használni.

·· ····· · · • 4 · · •·· · · » ··« • · « «··«· « • · · · « ·

Az alaptechnikát megfelelően kialakított pneumatikus hengerekkel, elektro-pneumatikus vezérléssel és a kívánt ív beállítására szolgáló automatikával adaptáljuk a konkrét feladathoz. Az íváramot kereskedelemben kapható egyenáramú hegesztő-áramforrás szolgáltatja. Ilyen áramforrás a Quasi-Arc Type MR 375 áramforrás, amelynek a maximális árama 375 A, eső jelleggörbéje van és transzduktor vezérli. A nyitott áramkör feszültsége kb. 10 V és 60 V közötti tartományban lehet.

Az ellipszis alakú elektróda nem ábrázolt kocsiját helyzetbe állítjuk, a mágnesező tekercs áramait rákapcsoljuk, ívet húzunk és azt szuperponált nagyfrekvenciával stabilizáljuk. A kocsi helyzetét egy előre beállított réshez igazítjuk hozzá, hogy az ív folytonosan fenn legyen tartva, miközben a lemez az ív alatt halad. A mágnesesen mozgatott ív beállításának pontos feltételeit, a lemez továbbítási sebességét és más működési adatokat próbálkozással, tapasztalati úton határozzuk meg, ahogyan ezt az adott szakterületen járatos szakember teszi, hogy pontosan a kívánalom szerinti, ívkisüléssel szemcsézett felület jöjjön létre.

A fentebb leírtakból nyilvánvaló, hogy nagy felszínű alumíniumlemezt lehet lényegében folytonosan, egyetlen lépésben ívkisüléssel szemcsézni legalább egy, vagy egy másik változat szerint egymás után két vagy három ellipszis alakú elektródát használva a kívánalom szerinti, ívkisüléssel szemcsézett felület előállítása végett. Ha azonban egyedi lemezeket kell ívkisüléssel szemcsézni, akkor egy dob palástfelületét takarva rögzített lemez felületén raszterezett váltakozó áramú vagy egyenáramú, fordított polaritású, plazmalétesítő villamos ív a szükségesnél is jobb megoldást jelent.

A kapott, ívkisüléssel szemcsézett felület lényegében számos, egymáshoz szorosan közel lévő csúcsból áll, amelyeket kémiailag kezelni kell, hogy tartósan bevont csúcsokat kapjunk. A kémiai kezelés módja nem túl kritikus amennyiben a kezelés - akár böhmitezés, akár nitridálás vagy anódos eloxálás - hajszálcsöves felületet hagy, ami éles határt képez a hidrofób és hidrofil területek között azután, hogy a kezelt lemezt egy fotoreziszttel bevonták és fénynek kitették (exponálták).

Bár a fentebb ismertetett példaképpen! kiviteli alakban, mint a találmány előnyös megvalósítási módjában 1050 jelű ötvözetet használtunk, az újszerű, ívkisüléssel szemcsézett litográfiái lemez előállítható az alumíniumötvözetek széles választékából, ideértve azokat az ötvözeteket is, amelyeket korábban, elektrokémiai maratás vagy mechanikai szemcsézés után nem lehetett litográfiái lemezként használni. Az 1050 jelű ötvözeten kívül különösen hasznos alumíniumötvözetek az 1100 jelű, a 3003 jelű és az 5XXX jelúek, az utóbbin belül az 5005 és 5052 jelű ötvözet.

Az ívkisüléssel szemcsézett felület úgy böhmitezhető, hogy a melég, frissen szemcsézett felületet nedves légkörnek vagy finom vízpermetnek tesszük ki. A böhmit - egy kristályos, nem-porózus gamma-alumínium-oxid-hidrát - előnyös vastagsága kb. 0,06 μιη és kb. 3 μτα közötti tartományban, még előnyösebb módon kb. 0,36 /zm és 1,8 /zm között van. Minthogy a böhmit-bevonat nagyon vékony, tipikusan 1 /zm-nél vékonyabb, ezért az ívkisüléssel szemcsézett felület morfológiája megmarad, de a vékony böhmit-bevonat nagyon tartós.

Az ívkisüléssel frissen szemcsézett felületet lehet az adott szakterületen ismert módon elektrokémiailag anódosan oxidálni is, hogy a felület kopási és tapadási tulajdonságai javuljanak. Lényeges azonban, hogy az anódosan oxidált bevonat viszonylag vastag legyen, különösen akkor, ha az ívkisüléssel szemcsézett felület viszonylag durva. A böhmitezéssel előállítottnál vastagabb anódosan oxidált bevonat meglepően hosszú élettartamú litográfiái lemezt szolgáltatott. A viszonylag vastag, előnyös módon a kb 1,2 μτη - 3 μτη közötti tartományban lévő oxidréteg kb.

1,1 - 5,5 g/m² közötti tartományban lévő oxidsűrűséget nyújt. A felület anódos oxidálásának bármely szokványos módszere alkalmazható, ha az előbb megadott követelményeknek megfelelő anódosan oxidált felületet szolgáltat.

Az anódos oxidáláshoz a szokványos elektrolitokat, így kénsavat, ortofoszforsavat, borostyánkősavat, szulfominsavat, szulfo-borostyánkősavat, szulfoszalicilsavat vagy ezek keverékeit lehet használni. Az egyenáramú, kénsavas folyamatban az anódos oxidálást vizes elektrolitban végezzük, ami szokványosán egy liter oldatban 230 g kénsavat tartalmaz. Az időtartam kb. 1-10 perc kb. 10°C - 20°C-on és az áramsúrúség kb. 0,5 - 2,5 A/dm². Ebbén a folyamatban a kénsav koncentrációja a vizes elektrolitoldatban lecsökkenthető kb. 8 - 10 tömeg%-ra (literenként kb. 100 g kénsav), vagy megnövelhető kb. 30 tömeg%ra (literenként kb. 365 g kénsav), vagy ennél nagyobbra.

A kemény anódos oxidálási folyamatot literenként 166 g kénsavat tartalmazó vizes elektrolitban végeztük, kb. 0°C és 5°C közötti hőmérsékleten, és kb. 2 - 3 A/dm² áramsúrűséggel, kb. 30 - 60 percen át úgy, hogy a feszültség a kezelés elején 25 - 30 V volt, és a ez a kezelés végére közelítőleg 40 - 100 V-ra emelkedett. Az anódos oxidáláshoz előnyös egyenáramot használni, de alkalmazható váltakozó áram vagy egy kombináció is, például egyenáramra szuperponált váltakozó áram.

Az ívkisüléssel frissen szemcsézett felületet lehet a szokásos módon nitridálni is, hogy kemény és tartós felület jöjjön létre, amelynek az expozíció után nedvesíthetősége kitűnő. A nitridált felület sűrűsége előnyös módon 55 mg/m² és kb. 330 mg/m² közötti tartományban van, és a kívánatos vastagság a kb. 10 μτα és kb. 500 μη (mikrométer) közötti tartományban van.

A kezelt, ívkisüléssel szemcsézett alumíniumlemezt rendszerint a fényérzékennyé tett nyomólapok gyártója sugárzásérzékeny kompozícióval vonja be. Bármilyen alkalmas fényérzékeny réteg használható, amely az expozíció és az ezt követő előhívás és/vagy fixálás után a kívánt nyomtatandó képpel ellátott felületet létrehozza. Az ilyen bevonatrétegek tipikusan ezüst-halogenideket tartalmaznak, de több mást is lehet használni, amint J. Kosár Light Sensitive Systems (Fényérzékeny rendszerek) című művében (John Wiley & Sons kiadása, New York) leírja. Ilyenek például a kromátokat és dikromátokat tartalmazó kolloid rétegek; telítetlen vegyületeket tartalmazó rétegek, amelyekben az expozíció hatására a vegyületek izomerizálódnak, átrendeződnek, ciklizálódnak vagy térhálósodnak; fotopolimerizálható rétegek, amelyekben az expozíció hatására a monomerek vagy előpolimerek, adott esetben egy iniciátor segítségével polimerizálódnak; o-diazakvinonokat, vagy diazonsók kondenzációs termékeit tartalmazó rétegek; és még más rétegek, ezek között elektrofotográfiái rétegek, vagyis olyan rétegek, amelyek szervetlen vagy szerves fotokonduktort tartalmaznak.

Rátérve a 10. ábrára, ezen egy ívkisüléssel tisztított lemez tipikus felületének mikrofényképe látható. Ennek a lemeznek az ívkisüléses tisztítását az ívkisüléses szemcsézésre korábban megadott tartományban lévő, de annak felső végébe eső villamos energiafogyasztással végeztük. A vizuális összehasonlítás mutatja, hogy jóval egyenetlenebb, mint az ugyanabból az ötvözetből készült, ívkisüléssel szemcsézett felület, ami a 11. ábrán látható. A lényeges különbség az, hogy az ívkisüléssel így tisztított lemez, ami kiválóan alkalmas ellenálláshegesztéshez, túl egyenetlen ahhoz, hogy biztosítsa mind víz, mind nyomdafesték szükséges hajszálcsöves felszívását. Ez még akkor is így van, ha az ilyen, ívkisüléssel tisztított felületet nem foszfátbevonattal, hanem oxiddal vonjuk be.

Belátható, hogy az ívkisüléssel szemcsézett lemezen a bevonatnak két célja van. Az egyik cél a felület használat közbeni védelme kémiai agresszió ellen, a másik cél a kívánatos fizikai tartósság, hogy biztosítva legyen hosszú élettartama a nyomdagépen való használat során. Ennek a bevonatnak a vastagsága olyan kicsi, hogy általában nincs vizuálisan észlelhető különbség a felület érdességében. Ez világosan kitűnik a 4. és 5. ábra szerinti mikrofénykép összehasonlításából. A 4. ábrán ívkisüléssel frissen szemcsézett felület látható, míg az 5. ábrán az ívkisüléssel szemcsézett felület a szokványos anódos eloxálás után látható.

Az eljárást alapvetően litográfiái lemez előállítása kapcsán írtuk le. Ez nagyon jelentős alkalmazási terület abból a szempontból, hogy jó minőségű terméket nehéz előállítani. A ···· ·

találmány gyakorlati alkalmazása a nehéz alkalmazási feltételek ellenére lehetővé tette litográfiái lemezek valóban jó minőségű felületének előállítását. Az előbb leírtak azonban tágabb értelemben világossá teszik, hogy a találmánynak különféle más alkalmazási lehetőségei is vannak, és nyilvánvaló, hogy a rendszer különböző elemeinek módosításával vagy szabályozásával különböző eredményeket lehet elérni.

Találmányunkat továbbá lényegében sík felületeken, így lemezeken vagy lapokon alkalmazva írtuk le, de úgy véljük, hogy a találmány másfajta felületek kezelésére is hasznos lehet. Például hosszúkás, kör keresztmetszetű csövek vagy rudak lényegében hosszúkás, hengeres külső felülete kezelhető a találmány szerint úgy, hogy gyűrű alakú elektródán át mozgatjuk, ami köré ívmozgató tekercs van helyezve. Az ívet a rúd külseje körül mozgatva és a rudat a gyűrű alakú elektródán át mozgatva könnyebbé válik a rúd teljes külső felületének ívkisüléses kezelése. Hasonlóképpen cső vagy bármilyen belső hengeres felület kezelhető ívkisüléssel úgy, hogy gyűrű alakú elektróda felett mozgatjuk, amelynek a belsejében ívmozgató tekercs van elhelyezve.

Ezek az effektusokat és a sík felületek kezelésére szolgáló, korábban leírt elrendezést vázlatosan a 12a., 12b. és 12c. ábrán ábrázoltuk. A 12a. ábrán sík felület kezelésére szolgáló elrendezés látható. A 12b. ábrán látható egy cső vagy rúd, amely körül a találmány szerinti 210 elektróda-elrendezés van elhelyezve. A 12c. ábrán egy belső felület, például egy cső belső felülete látható, és a találmány szerinti elektróda-elrendezés a cső belsejében van. A 12a. ábrán látható egy lényegében sík 130 munkadarab kezelésére szolgál 110 elrendezés. Ez nyitott ovális • · · • · ·· - 24 - *·· ’··’ típusú elrendezés, amelyet korábban a 8. és 9. ábra kapcsán írtunk le. A 12a. ábra az ovális egyenes párhuzamos oldalainak keresztmetszete. A 12a. ábra lényegében részletesebb és jobban kidolgozott változata a 9. ábra szerinti vázlatos, általános ábrázolásnak. A 110 elrendezésben van egy 114 elektróda, amelyben van egy belső 115 hűtőcsatorna. A hűtőközegellátás csatlakozásait nem ábrázoltuk. A 114 elektróda felett, vagyis a 114 elektródának a 130 munkadarabbal ellentett oldalán van egy 118 huzaltekercs. A 118 huzaltekercset kis körök halmazaként ábrázoltuk, amelyek egy ovális pályán a 12a. ábra síkjába belépő és abból kilépő tekercshuzalok keresztmetszetét ábrázolják. Az egész tér ki van töltve a 118 huzaltekerccsel, bár az ábra szerint csak annak egy része van elfoglalva. A 118 huzaltekercs huzaljai tipikusan viszonylag kis keresztmetszetűek, szigeteltek, és szorosan vannak pakkolva.

Az elektróda 116 hegyrészének egyik oldalából egy 120 vasmag indul ki, elmegy a 118 huzaltekercs körül és vissza az elektróda 116 hegyrészének másik oldalához. A 120 vasmag 121 és 122 mágneses pólust képez. Az egyik az északi pólus, a másik a déli pólus. A polaritás a 118 huzaltekercsben folyó áram irányától függ. így a 12a. ábra szerint a 120 vasmag általában csatorna alakú, és a csatorna mindkét oldalvége mágneses pólust képez. A 120 vasmag csatorna alakú keresztmetszetének a 12a. ábrán felülről nézve a korábban említett ovális alakja van. Ez a 12d. ábrán látható, ami mutatja, hogy a 12a. ábra a 12d. ábra a-a metszésvonal szerinti metszet. Az elektróda és a mágnesmozgató 118 huzaltekercs a csatornában az ábrázolt módon van elhelyezve. A 118 huzaltekercsnek 119 áramvezetékei, az ···♦ · elektródának 117 áramvezetékei vannak. Az elektródának több 117 áramvezetéke van, hogy biztosítva legyen a kellő erősségű és állandó áram az ovális 114 elektróda körül. A 120 vasmagban lyukak vannak a 119 és 117 áramvezeték számára. Gázt, így argon védőgázt vagy más kívánt gázt, például kezelő gázt lehet a 124 nyíllal jelölt helyen bevezetni. A kezelő gázokra lentebb részletesebben kitérünk. A 120 vasmagon belüli tér, ami a 12a. ábra szerint üres, nem ábrázolt szigeteléssel van kitöltve. A szigetelést úgy kell kiválasztani, hogy kibírja a nagyfrekvenciájú (például rádiófrekvenciájú) áramot, ha - mint ez tipikus - ilyen áramot használnak indításhoz vagy ív létrehozásához. Ezenkívül vagy ehelyett hűtőközeget vezetünk a 114 elektródához a 115 hútőcsatornán át. Hűtőközeg vezethető a 131 munkadarab alsó oldalára, a 114 elektróda által kezelt oldallal ellentett oldalra úgy, hogy hűtött dobot vagy hengert helyezünk a munkadarab alá, a 110 elrendezéssel szemben. Ha a munkadarab hajlékony, akkor a hűtött dobra vagy hengerre hajlítható vagy csavarható, hogy nagyobb legyen a hőátvívő érintkező felület, és a dob villamos érintkezőként szolgáljon a munkadarab számára.

A 12a. ábrán a munkadarab jobbról balra mozog, és a 140 doboz vázlatosan jelképez egy opcionális következő vagy megelőző, soron belüli kezelést, például fémszórást vagy más bevonat (ezt követő) szórását vagy kezelő reagensnek a találmány szerinti eljárás előtti szórását, amely reagens a felületen a találmány szerinti eljáráshoz kapcsolódva reagál. Ilyen reagenseket és kezelő anyagokat később ismertetünk. A 12a. ábrán látható metszet hosszúkás, például ovális alakú elektródaelrendezéshez alkalmas, de gyűrű alakú elektródaelrendezéshez is alkalmas, amelyben az általános elrendezés külleme inkább fánk alakú. Ez a kisebb elrendezés kisebb munkákhoz alkalmas.

A 12b. ábrán rúd, cső vagy huzal alakú 132 munkadarab külső felületének kezelésére szolgáló, találmány szerinti 210 elektróda-elrendezés látható. A legegyszerűbb alkalmazási esetben a munkadarab külső, 133 felülete henger, de a keresztmetszetnek nem kell körnek lennie. Úgy véljük, hogy kezelhető ellipszis alakú, ovális vagy más keresztmetszet, sőt esetleg többé vagy kevésbé négyszög alakú keresztmetszet is, bár jelenleg az egyszerűség kedvéért előnyben részesítjük, hogy a munkadarab külső 133 felületének kör keresztmetszete legyen.

A 12b. ábrán a 220 vasmag felülről nézve nem ovális, hanem fánk alakú, minthogy a 132 munkadarab kör keresztmetszetű. A 214 elektróda belül, a 215 csatornán át hűthető, mint a 12a. ábrán, és a 132 munkadarab hűthető, például belül, ha csőről van szó. Általában az elrendezés hasonló a 12a. ábra szerinti elrendezéshez, azzal az eltéréssel, hogy egy hengeres 133 felület kezelése végett át van tájolva. A mágnesesen mozgató 218 huzaltekercs huzaljai a fánkalak körül és azon belül körbe haladnak. A 218 hivatkozási szám egy keresztmetszetet jelöl, úgyhogy a huzalok metszetben láthatók. Működés közben az ívet mágnesesen mozgatjuk kerületileg a külső hengeres felület körül. A munkadarab mértani tengelye mentén végzett viszonylagos mozgás megkönnyíti a munkadarab kívánt nagyságú felületének kezelését. A 12b. ábra szerinti elrendezés 90°-kal áttájolható, úgyhogy a munkadarab nem függőlegesen, hanem vízszintesen mozog.

A 12c. ábrán belső hengeres 134 felület kezelésére szolgáló, találmány szerinti 310 elrendezés látható. Ez a fánk alakú elrendezés nagyon hasonló a 12b. ábra szerinti elrendezéshez, azzal az eltéréssel, hogy a 314 elektród kifelé áll a csatorna alakú 320 vasmagból, és nem befelé, mint a 12b. ábrán. Kerek felületeket lehet a legkönnyebben kezelni, de más alakú felületek is kezelhetők hasonló módon, bár ez nehezebb. A 314 elektróda belül hűthető, és a munkadarab is hűthető. Ha például a munkadarab külső felülete hűtéshez hozzáférhető, mint például cső esetében, akkor a külső felületre lehet hűtőközeget vezetni. Működés közben az ívet mágnesesen mozgatjuk kerületileg a belső hengeres felület körül. A munkadarab mértani tengelye mentén végzett viszonylagos mozgás megkönnyíti a munkadarab kívánt nagyságú felületének kezelését. A 340 doboz vázlatosan jelképez egy opcionális, találmány szerinti eljárást megelőző és/vagy azt követő kezelési folyamatot vagy folyamatokat. A belső hengeres 134 felület lehet például egy belsőégésű motor hengerének furata, amelynek a felületét a találmány szerinti eljárással kezeljük, amit azonnal követ a 340 dobozzal jelképesen ábrázolt termikus fémszórási folyamat. Ez együtt, egy munkamenetben végezhető a hengerfuratban. A találmány szerinti eljárással a 134 felületet tisztítani és érdesíteni lehet. Ez javítja a termikus fémszórással felhordott bevonat tapadását. Nagyon nagy, például 30 vagy 60 cm, vagy ennél nagyobb átmérőjű hengeres felületek kezelésekor célszerűbb nem a 12b. vagy 12c. ábra szerinti elrendezést, hanem a 12a. ábra szerinti elrendezést alkalmazni. Hengersori hengerek kezelésekor például a hengert a szaggatott vonallal rajzolt 135 ívszakasz szerint a 12a. ábra szerinti • · · ·« • · · # ♦·· ♦ · · »·· • · · »··· · · ·« · 4 *» .

elrendezés alatt lehet elhelyezni, és a hengert forgatni lehet. Ha a henger hossza meghaladja a 110 elrendezés hosszát, akkor a 110 elrendezést fokozatosan mozgatni lehet a henger hossza mentén, miközben a henger forog, úgyhogy a kezelés a hengeres felületen többé-kevésbé spirális minta szerint folyik.

A 12b. és 12c. ábra szerint a kezelt felület egy külső hengeres felület, illetőleg egy belső hengeres felület. Ahogyan ezt fentebb leírtuk, a felületnek nem kell körhengernek lennie, és négyzetes vagy más nem kör alakú felületekre a belső egyenes vonalú vagy külső egyenes vonalú kifejezést használjuk.

A 12. ábrán látható, hogy az elektróda valamilyen hosszúkás alakú zárt görbének tekinthető, ami a 12b. és 12c. ábrán kör, a 12a. és 12d. ábrán ovális.

Amint ezt korábban említettük, a találmány itt leírt legtöbb előnyös kiviteli alakjában a villamos ívet mágnesesen mozgatjuk egy munkadarab felületén keresztirányban egy irányban, és viszonylagos mozgást létesítünk az ív vagy az ívgenerátor [és a felület] között az előbbi irányhoz képest keresztirányban, hogy ennek a felületnek jelentős részeit lefedjük. Viszonylag sík vagy téglalap alakú felület egyszerű esetében az ívet ismétlődően lehét mozgatni a szélességen (például ismétlődően hátra és előre a szélességen), míg az ívgenerátort a felület hosszában mozgatjuk, vagy a felületet hosszirányában mozgatjuk, miközben az ívgenerátor helyben marad.

Hengeres felület esetében az ívet mágnesesen mozgatjuk kerületileg a hengeres felületen keresztirányban és a felület körül, és a hengert hosszirányában mozgatjuk, miközben az ívgenerátor helyben marad, vagy fordítva.

*· * ·· • · · * ·· · < · ·«* • · · ···* · · «· · 4 ·

Látható, hogy a találmány kiterjed arra, hogy a villamos ívet egy felületen keresztirányban mágnesesen mozgatjuk, és mechanikai úton viszonylagos, az ív mágneses mozgatására általában keresztirányú mozgást hozunk létre a felület és az ív között, vagyis fizikailag mozgatjuk az ívgenerátort vagy a munkadarabot (vagy mindkettőt), míg az ívet mágnesesen mozgatjuk jelentős terület lefedése végett.

Nyilvánvaló, hogy a munkadarab lehet egy texturálandó vagy érdesítendő lemez, például litográfiái lemez előállításához, vagy lehetséges, hogy a munkadarabot ezzel a rendszerrel csak tisztítani kell vagy más módon jobbá kell tenni, vagy lehet terjedelmesebb vagy nehezebb munkadarab, így például nagy hengersori henger vagy más vastagabb tárgy, így nehéz fémöntvény, kovácsolt darab, extrudált darab, rúd vagy tábla. A munkadarab végül is lehet lényegében bármilyen tárgy, amelynek kezelhető felülete van, bár előnyben részesített munkadarab a lemez. A jelen összefüggésben lemezen fóliát is értünk, ami alumínium esetében tipikusan egy hengerelt, 0,15 mm-nél vékonyabb anyag. Ennek megfelelően lemezen értünk minden lényegében sík terméket, akár könnyen tekercselhető vagy hajlítható még nehéz berendezéssel is, akár nem, ha vékonyabb, mint a tábla, vagyis legfeljebb 6,4 (0,25'') mm vagy 7,6 mm (0,3''). Teljesen alkalmas a legfeljebb 7,6 mm (0,3'') vagy 5,1 mm (0,2'') vastag, vagy előnyös módon legfeljebb kb. 2,5 mm (0,1'') vastag, például 1,3 mm (0,05'') vastag vagy ennél vékonyabb fémlemez. A találmány szerinti eljárás nagyon eredményesen alkalmazható 0,5 mm-nél (0,02'') vékonyabb és 0,25 mm-nél (0,01'') vékonyabb, például 0,10 mm (0,004'') vagy 0,125 mm (0,005'') körüli vastagságú ·

• · · «···· • · · · · • · ·« · · · • * · · ····· · • · · ·· · · · ·

- 30 alumíniumlemezeken. A találmány ugyanakkor nagyon alkalmas jóval vastagabb fémhez, így 5,1 mm-es (0,2'') vagy vastagabb, például

25,4 mm-es (l¹ ' ) vagy ennél többszörösen vastagabb fémhez. Jelentős az, hogy a munkadarab anyaga lehet bármilyen olyan anyag, ami a folyamat végrehajtásához elegendő áramot tud vezetni, vagyis amire lényegében stabil villamos ívet lehet ráadni. így fémkerámiák, fémmátrix összetett anyagok, grafit, vezető műanyagok vagy polimerek, fémközi vegyületek vagy részben fém vegyületek, így volfrám-karbid, alkalmazhatóak, feltéve, hogy a tárgy az eljárás elvégzéséhez kellően vezeti az áramot. A jobban vezető anyagok a fémek, és ezek képezik az előnyös munkadarabokat, de - mint már említettük - más anyagok is alkalmazhatóak munkadarabként vagy tárgyként, amelyen a tökéletesített eljárást a gyakorlatban megvalósítjuk.

A rendszer polaritása fontos paraméter, ami előnyösen használható ahhoz, hogy a találmányt a kívánt speciális célnak megfelelően valósítsuk meg. Amint ezt fentebb leírtuk, ha jelentős érdesítő hatást kell elérni, és könnyű vagy vékony szerves bevonatokat vagy hártyákat kell eltávolítani, és ha egyenáramot használunk, akkor előnyös módon a villamos ívgenerátoron lévő elektróda van plusz vagy pozitív villamos kapocsra kötve, és a munkadarab van a negatív kapcson. Ez a fordított polaritásának nevezett elrendezés hozzájárul a lemez, fólia vagy más munkadarab jobb érdesítéséhez, és ugyanakkor a munkadarabban kevesebb hőt fejleszt. Jelentős mennyiségű hő keletkezik azonban a pozitív elektródában, és ebben az üzemmódban ajánlatos ezt az elektródát valamilyen eszközzel hűteni.

• · ·· ·

Ha viszont a kívánatos a munkadarabban több hőt fejleszteni és kisebb érdesítést megvalósítani, akkor az egyenáramú polaritás megváltoztatható úgy, hogy a rendszerben az elektróda negatív, és a lemez vagy más munkadarab pozitív. Ez az elrendezés egyenes polaritásának nevezhető, és a munkadarabban több hőt fejleszt, de kevésbé érdesíti, sőt esetleg egyáltalán nem érdesíti a munkadarabot. Jelentős mennyiségű hőt fejleszt viszont a munkadarabban, és úgy véljük, hogy ez a melegítés hasznosítható, ha kívánatos a munkadarab melegítése, esetleg még a munkadarab teljes vastagságában is, például lágyító izzításkor vagy más hőkezelési műveletben, ami az anyag belső szövetszerkezetét és tulajdonságait módosíthatja, és így azt termikusán jobbá teheti. Ez jelenthet lágyító izzítást, hőkezelést vagy más kívánatos feltételt vagy belső szerkezeti hatást. Az egyenes polaritás használható könnyű vagy vékony szerves bevonatok vagy kenőanyagbevonatok vagy hártyák eltávolítására is, kis vagy nem látható érdesítéssel együtt.

A találmány szerinti eljárás gyakorlati megvalósításakor fontos lehet a sebesség, amellyel az ív egy felületen keresztirányban vagy annak hosszában mozog vagy halad. Az ív sebéssége növekszik a mágneses mozgatótekercsben folyó áram növelésekor, ami növeli az ívet mozgató mágneses fluxust. A sebességet a tekercs áramának csökkentésével csökkentjük. Általában, minél gyorsabban mozog a villamos ív a felület hosszában, annál kevesebb a területegységre vonatkoztatott energia, ami a munkadarabba jut. Ha az elektróda negatív és a munkadarab pozitív, akkor ennek az energiának a nagy része amint ezt kifejtettük - a munkadarabot melegíti. Az elektróda gyors mozgatása csökkentheti a hőmérséklet emelkedését a munkadarabban, míg az ív lassabb mozgatása fokozhatja a hőmérséklet emelkedését a munkadarabban. Az ív árama az energiaátvitelt, sőt a sebességet is befolyásolja. Általában, minél nagyobb íváramot használunk, annál nagyobb a munkadarab számára rendelkezésre álló energia vagy hő, és annál több energia jut a munkadarabra. Ha például az ívet kis ívárammal nagyon gyorsan mozgatjuk a felület hosszában, akkor az a tendencia, hogy a munkadarabon a hatás felületibb, míg nagyobb áramot használva, vagy az ívet lassabban mozgatva a lemezre vagy más munkadarabra területegységenként több energia jut, ami hőnek tekinthető.

Általában, ha növeljük azt a sebességet, amellyel az ív a lemezen vagy munkadarabon keresztirányban halad, vagy növeljük azt a sebességet, amellyel az ív a lemezen vagy munkadarabon ismétlődően keresztben halad, akkor az egyéb feltételek azonossága esetén csökken a területegységenként a munkadarab felületére átvitt energia. A sebesség növelése az áram megfelelő növelésével együtt felgyorsíthatja a folyamatot és lehetővé teszi a munkadarab felületének területegységére vonatkoztatott energiabevitel adott szintjének fenntartását.

Az ívhézag 2,3 mm körül lehet, a feszültség kb. 30 - 40 V, de úgy véljük, hogy a találmány gyakorlati megvalósításában lényegesen nagyobb feszültségek, így 60 vagy 70 vagy 80 V hasznosak lehetnek. A nagyobb feszültség lehetővé teszi a nagyobb ívhézagot (az ívhézag az elektróda hegye és a munkadarab közötti távolság) és az ívvel kezelt terület kiterjesztését, úgyhogy a folyamat gyorsabbá válhat. Megnövelt ívhézag esetében célszerűbb lehet nagyobb áramszintet tartani, hogy az ív erőssége a • ·

- 33 munkadarabon a kívánt szinten legyen.

A találmány szerinti, nyitott ovális elektródát tartalmazó, például a 8. ábrán látható elrendezésben - amelyben az ív a nyitott ovális elektróda széle és a munkadarab között az ovális elektróda alsó széle mentén mozog - az ív az elektróda mentén 120 vagy 150 m/mp sebességgel vagy ennél gyorsabban mozgatható. Az ívet 180 m/mp sebességgel mozgattuk az elektróda ívkisülési nyitott pályájának széle mentén, úgyhogy a kezelendő lemezen keresztirányban hátra és előre kb. 180 m/mp sebességgel haladjon. A lemez az elektródánál elhaladva kb. 6,1 vagy 7,6 m/p sebességgel mozgatható. Az ívben folyó áram ebben a példában kb. 600 A a lemez 7,6 m/p sebességű mozgatásakor, és kb. 500 A a lemez 6,1 m/p sebességű mozgatásakor. Az ív mindegyik esetben 183 m/mp sebességgel mozgott egy 0,41 m széles, mozgó lemezen keresztirányban. 1,524 m széles, kb 18 m/perc sebességgel mozgó lemeznél 7000 A körüli áramot kell használni. Ezek a számok arra hivatottak, hogy illusztrálják a találmány gyakorlati megvalósítását, bár fontos, hogy az ívet a 8. ábra szerinti mágneses mozgatással igen nagy sebességekkel lehet raszterezni vagy mozgatni. 15 m/mp-es vagy 30 m/mp-nél nagyobb ívmozgatási sebességeket értünk el, és 30 m/mp-es, vagy 180 m/mp-nél nagyobb sebességek elérhetőek. Ügy véljük, hogy a találmány gyakorlati megvalósítása során 300 m/mp és nagyobb, 600 m/mp vagy esetleg annál jóval nagyobb ívmozgatási sebességek érhetők el. Ilyen ívsebességeken jelentős változások következnek be az ív és a munkadarab közötti részen. Például a semleges gáztakaró - mint erre később kitérünk - elhagyható anélkül, hogy szükségképpen rontaná a műveletet. Ez önmagában is csökkenti a költségeket.

Ismét visszatérve a 8. ábra szerinti nyitott ovális elektródát tartalmazó elrendezésre, amelyben az ív a nyitott ovális elektróda és a munkadarab között a nyitott ovális elektróda alsó széle (a munkadarabhoz legközelebb eső szél) mentén mozog, a sebesség, amellyel az ív egy felületen keresztirányban vagy annak hosszában a nyitott ovális elektródát tartalmazó elrendezésben mozog, úgy növelhető, hogy növeljük az áramot abban az ívmozgató tekercsben, amely létrehozza az ívet az ovális elektróda mentén mozgató mágneses mezőt. Az ív egy adott áramerősségénél elérhető sebességnek van egy bizonyos korlátja: ahogyan az ív sebessége növekszik, az ívnél az ovális haladási pályán olyan tendencia lép fel, hogy megdől, mégpedig az ív elektródánál lévő vége előresiet, és a munkadarabnál lévő vége lemarad. Emiatt az ív a kívántnál kevésbé stabillá válik, esetleg ki is oltódik. Az ív áramának növelése azonban csökkenti ezt a jelenséget, mivel a nagyobb áram stabilabb szokott lenni, és maga az ív gerjeszt egy mezőt, ami a mágneses mozgatótekercs mágneses mezejével kölcsönhatásba lépve növeli az ív haladási sebességét.

így látható, hogy az ív árama, hossza, sebessége (akár az ív haladási sebessége a munkadarabon keresztirányban, akár az a sebésség, amellyel a munkadarab az ív alatt halad, vagy mindkét sebesség), vagy pozitív vagy negatív egyenáramú elektróda (polaritás) választása jelentős befolyást gyakorolhat a találmány alkalmazásával elért eredményekre. Ezenkívül hatást gyakorolhat a takarógáz és a kezelendő anyag kiválasztása, sőt az elektróda anyaga is.

Az adott szakterületen ismert módon elektronikus szilárdtesteszközökkel szabályozott árammenet érhető el. Ez a • · ·· * • · találmány gyakorlati alkalmazásában hasznos lehet. A találmány egyes előnyös kiviteli alakjaiban például egyenáramú ívet alkalmazunk, és már kifejtettük, hogy a polaritás megválasztása hogyan befolyásolja az eredményeket, vagyis általában az egyenáramú elektróda negatív volta esetén több hő jut a munkadarabba, és az egyenáramú elektróda pozitív volta esetén kevesebb hő jut a munkadarabba. Váltakozó áram használata a kétféle egyenáramú polaritás éppen említett hőhatása közötti hőhatással jár, és szintén érdesedést okoz. Ezeken a szempontokon kívül elektronikus szilárdtesteszközös szabályozás alkalmazható váltakozó áramú vagy egyenáramú hullámalak ciklikus növelésének és csökkenésének előállítására vagy szabályozására, ami különböző eredmények elérése érdekében lehetővé teszi az ív finomabb szabályozását.

A találmány szerinti folyamat indításakor előnyös minél gyorsabban stabil villamos ívet létrehozni. Hasznos módszer a nagyfrekvenciás váltakozó áram szuperponálása az alapáramra, ami időlegesen csökkenti az elektróda és a munkadarab közötti távolságot. Gyakran előnyös az ív indításához semleges gázt használni még akkor is, ha az állandósult állapot elérésekor semleges vagy speciális gázt nem használunk, például levegő használata esetén.

A találmány különböző kiviteli alakjaiban hasznos vagy előnyös lehet semleges védőgáz, így például argon, hélium vagy más semleges gázok és ezek keverékei használata, különösen indításkor, amikor az ív létrejön és stabilizálódik. A találmányt azonban sikeresen megvalósítottuk védőgáz vagy levegő vagy oxigén vagy reakcióképesnek tekinthető más gáz nélkül. A védőgáz és a gázellátás költségének elmaradása jelentős költségmegtakarítást eredményezhet. Ha találmány szerinti eljárást olyan fém felületén alkalmazzák, mint például alumínium, és semleges gáz helyett vagy mellett levegőt használnak, akkor a folyamat oxidált felületet eredményez, ami a fentebb leírt érdesítéssel kombinálva érdesített és oxidált felületet nyújt, és ez előnyös, ha javított tulajdonságú felület kívánatos. Ügy véljük, hogy argon és 30 vagy 35 térfogat% hidrogén keveréke esetleg fokozza az ív stabilitását és esetleg nagyobb ívsebességet tesz lehetővé a kezelendő felületen keresztirányban. Jelentős mennyiségű hidrogén az ív környezetében nedvességet okozhat, ami böhmit felületet eredményezhet.

így véleményünk szerint a találmány értelmében hasznos lehet, ha az ív környezetében aktív vagy reakcióképes gázok vannak, mint nitrogén, ammónia, szerves nitridek vagy nitrátok, diborán, bór-halogenidek, szerves-bór vegyületek, szénhidrogének, oxigén vagy oxidok, oxigént tartalmazó szénhidrogének, hidrogén, valamint reagensek vagy reakcióképes elem vagy kémiai alkotóelemek kombinációi. Az ív környezetében lévő gázok tartalmazhatnak illékony fémvegyületeket, így fém-halogenideket, fém-szerves komplexeket, fémhidrideket, karbonilokat vagy más fémhordozó gázokat. A kémiai gőzfázisú rétegelőállításban használt minden reagens- vagy hatóanyagkombináció alkalmazható a találmány szerinti eljárásban. Az ilyen gázok használata a találmány szerinti eljárásban lehetővé teszi a munkadarabnak vagy a munkadarab felületének a változtatását és ezáltal nagyon sokféle felületi feltétel és tulajdonság létrehozását, ideértve gázok közötti vagy gázok és a munkadarab közötti reakciók révén előállított felületösszetételeket. A reagenseket vagy kezelési összetevőket vagy szereket gázként, folyadékként vagy szilárd anyagként lehet hozzáadni. Szilárd anyagokat és esetleg folyadékokat hozzá lehet adni vagy a villamos ív környezetébe történő bevezetés útján, vagy a munkadarabon előzetesen elhelyezve. Az utóbbi megvalósítható a munkadarab bevonásával. Szilárd anyag például részecske alakban szuszpendálható egy folyékony oldószerben. Ezt felhordjuk egy lemez felületére, majd az oldószert kívánat esetén megszárítjuk, mielőtt a lemez az ív környezetébe kerül. Fontos, hogy a reagenseket vagy kezelési szereket vagy összetevőket a villamos ív közelében egyesítsük, és így az ív nagy energiáját hasznosítsuk a reakció létrehozására vagy elősegítésére. így a találmány kiterjed arra, hogy az ív környezetébe vagy annak szomszédságába, például az ív és a munkadarab érintkezési helyére vagy ennek közelébe vigyünk ilyen, éppen leírt reagenseket vagy kezelési szereket, és a felületet a találmány szerinti folyamattal együtt vagy ahhoz kapcsolódóan kezeljük vagy előkészítsük. Erre egyszerű példa az, hogy oxigént vagy levegőt viszünk be védőgáz helyett vagy egyáltalán nem használunk védógázt (ahhoz hasonlóan, hogy védőgáz helyett levegőt viszünk be). így oxidált felületet kapunk, aminek számos alkalmazási vagy potenciális alkalmazási lehetősége van. Egy másik példa nitridálás nitrogén alkalmazásával. Úgy véljük, hogy a találmány alkalmazásával bonyolultabb felületeket, így szilícium-karbonitrid vagy hasonló kemény felületeket lehet létrehozni. Alumíniummal redukálható fém-oxidokat is fel lehet hordani alumínium felületre, és a találmány szerinti eljárást lehet arra használni, hogy ezt az oxidot fémbevonattá redukáljuk.

A találmány alkalmazható sorozatban egy sorozat kívánt hatás megvalósítására. így egy első lépésben felhordható vagy használható a reagensek vagy kezelési szerek első csoportja, és ezt egy második lépés követi, amelyben más vagy kiegészítő kezelést vagy reagenseket alkalmazunk. Ez végezhető vagy úgy, hogy egy teljes munkadarabon, például egy tekercs anyagon elvégezzük az első kezelést, majd ugyanezen a munkadarabon vagy tekercsen elvégezzük a második kezelést; vagy úgy, hogy a kezeléseket egyszerűen egymás mögött helyezzük el, és a munkadarab, például egy lemez sorban átmegy az egyes kezelési helyeken. Például egy korábban leírt típusú, nyitott ovális elektróda alkalmazható az első kezeléshez, és ezt követi egy második nyitott ovális elektróda más reakcióösszetevőkkel a második kezelés elvégzése végett. A munkadarab, mint például alumínium munkadarab felületén végzett kezelésekkel vagy létrehozott reakciókkal kívánt tulajdonságokat, így nagyobb keménységet, kenőképességet, korrózióállóságot, villamos tulajdonságokat (oxidkondenzátor fólia esetében, amit érdesítenek és oxidálnak, hogy nagyobb legyen a felület és dielektromos réteg keletkezzen), optikai tulajdonságokat (így matt kikészítést az emisszióképesség kívánt szintjének elérése végett), vagy más kívánt tulajdonságokat lehet létrehozni.

Ami a kezelési szereket illeti, az ilyen szernek tartalmaznia kell olyan kémiai elemet vagy összetevőt vagy vegyületet, amely a találmány gyakorlati megvalósítása során biztosítani tudja a kívánt eredményt, így egy kívánt vegyület vagy anyag kialakítását más szer hatására vagy más szerrel reagálva, vagy a munkadarabon, vagy magával a munkadarabbal, vagy

ezek kombinációi útján. Mint már kifejtettük, a reagensek vagy kezelési szerek már jelen lehetnek a munkadarabon az arra felhordott állandó vagy időleges bevonattal, vagy magában a munkadarabban lévő kémiai elemként vagy vegyületként, vagy az ív helyére bevezetett gázokkal, vagy az ív helyére például rúd alakjában vagy más bevezető eszközzel bevezetett vegyületekként. Lényeges az, hogy a kezelés reagenseit vagy a kombinálandó szereket az ív szomszédságában hozzuk össze, és ezzel megkönnyítsük a kívánt kezelést vagy reakciót vagy mást, ami a munkadarab felületének módosítását vagy előkészítését eredményezi.

Az ív területén végzett kezelésen kívül a találmány kiterjed az ívhatás előtt vagy után végzett, más kezelésekre is. A 12a. ábra szerint például reagenst vagy kezelési szert lehet felhordani egy sík 130 munkadarabra (ami lehet egy fémlemez a 140 doboznál, a 12a. ábra szerinti 110 elrendezés jobb oldalán). A 140 dobozzal vázlatosan jelképezett kezelés lehet egy bevonat vagy anyag felhordása, ami kívánat esetén az ív területén reagálhat, vagy felhordható bármilyen kívánt anyag, mielőtt az ív érinti a 130 munkadarab felületét. Kezelési anyagot vagy szert lehet felhordani azután is, hogy a 130 munkadarab érintkezett az ívvel a 140 doboznál (a 12a. ábra szerinti 110 elrendezés bal oldalán). Például vizet lehet a 131 munkadarabra felhordani lényegében közvetlenül azután, hogy átment (a 12a. ábrán jobbról balra) az ívkisüléses kezelésen a 110 elrendezésben. Kívánat esetén víz helyett vagy víz mellett más anyagot fel lehet vinni.

Amint ezt korábban hangsúlyoztuk, a találmány szerinti eljárás lehetővé teszi fém vagy más tárgy felületének érdesítését

vagy texturálását. Ahogyan ezt kifejtettük, rendkívül jelentős alkalmazási terület a litográfiái lemezek gyártása, ahol rendkívül szigorú és pontos minőségi követelmények vannak. A találmány szerinti eljárással ezt eredményesen lehet megvalósítani. Ez bizonyítja a találmány szerinti eljárással elérhető pontosságot. Ezenkívül más anyagokat is lehet érdesíteni vagy texturálni, így gépkocsik karosszérialemezeit, kondenzátorfóliákat, armatúralemezeket, konzervdobozok alapanyagát, hőcserélők lamellaanyagát, szerszámanyagokat vagy bármilyen fémet vagy más terméket, amelyen textúráit vagy érdesített felületre van szükség. Nemcsak lemez alakú munkadarabokat és nemcsak fém munkadarabokat, hanem - mint már említettük - más munkadarabokat is lehet a találmány szerinti eljárással előkészíteni. Amint erre már utaltunk, a találmány szerinti eljárás gyakorlati megvalósításakor az érdesítést kísérheti vagy követheti egy kémiai reakció, például oxidálás, esetleg böhmitezés. Más későbbi folyamatok lehetnek kémiai konverziós kezelések vagy bevonások vagy bármilyen kívánt kémiai vagy egyéb kezelés, amely megváltoztatja a találmány alkalmazásával előállított szemcsézet felületet. Véleményünk szerint a találmány egyik hasznos alkalmazása hengersori hengerek texturálása. A fémhengerlés szakterületén ismeretes, hogy a textúráit hengerek nagyobb szűkítést tesznek lehetővé azzal, hogy a csúszást elkerülő húzást hoznak létre. A csúszás különben bekövetkezhet, ha nagyobb hengersori szűkítéseket kísérelnek meg. A szóban forgó szűkítésen azt a mértéket értjük, amellyel a fém egy adott hengerüregben összenyomódik vagy elvékonyodik. 50 %-os hengerlés! szűkítés például a munkadarab vastagságát a felére

csökkenti, és ennek megfelelően a hosszát megkettőzi. A hengerlés! texturálás létrehozhat kis üregeket is, amelyek - mint ismeretes - a hengerlési folyamatot javító hengerlési kenőanyagokat tartalmazhatnak. A textúráit hengereket arra is lehet használni, hogy a hengerelt termék felületén textúrát vagy mintát hozzanak létre. Különböző célokra különböző típusú texturálást lehet használni. A hengerek texturálására mechanikai vagy forgácsoló műveleteket alkalmaztak. Újabban lézeres és más bonyolult és költséges megoldásokat használtak a felület kívánt állapotának elérésére. Az egyik bonyolult módszer például az elektronkisülési texturálás (EDT, electron discharge texturing). Ezt általában fontos folyamatnak tekintik, amellyel hengereken finom textúrát lehet létrehozni, de a folyamat nagyon drága. A találmány szerinti eljárás az elektronkisülési texturálással létrehozott legtöbb felületnél nagyságrendileg finomabb felületet tud kialakítani, például 2 gm körüli méretet (például a kiemelkedések vagy bemélyedések között), míg az elektronkisülési texturálással létrehozott felületen ez kb. 200 μτα, vagy ennél több. Előnyösnek tekintjük továbbá a találmány szerinti eljárással textúráit felületnek azt a jellemzőjét, hogy az elektronkisülési texturálással létrehozott felülettel összehasonlítva lekerekített (és nem éles vagy hegyes) abból a szempontból, hogy hengerléskor kevesebb törmelék keletkezik. A találmány szerinti eljárás gyakorlati megvalósítása lehetővé teszi, hogy a kívánatos textúráit felületet a hengereken jelentősen kisebb költséggel hozzuk létre. Amint ezt korábban kifejtettük, a találmány szerinti eljárással kialakított texturálás a művelet sebességének, valamint az ív erősségének és jelleggörbéjének szabályozása útján viszonylag finom pontossági lépcsőkben szabályozható és változtatható az érdesség vagy texturálás mértékének változtatása végett.

Az egyenáramú polaritás és más paraméterek kellő szabályozása útján - mint már említettük - a texturálási hatás csökkenthető vagy megszüntethető, és a találmány szerinti eljárás a felületnek az érdesítéstől eltérő előkészítésére használható. A találmány szerinti eljárást sikeresen alkalmaztuk vékony, kb. 0,25 és 0,51 mm közötti vastagságú fémlemez tisztítására, ami lehetővé teszi festéknek kémiai tisztító vagy marató eljárás nélküli felhordását. Ez nem jelenti azt, hogy vastagabb lemezt nem lehet használni. Vastagabb, így 1,14 mm vastag lemezt hasonlóképpen kezeltünk, bár vékonyabb lemez kezelése érzékenyebb lehet. Az eljárás kétféleképpen alkalmaztuk: i) tisztítás érdesítés nélkül, és ii) tisztítás plusz érdesítés.

Az említett első műveletben (tisztítás érdesítés nélkül) a vékony alumíniumlemez munkadarab volt a pozitív villamos kapcson, és az elektróda volt a negatív villamos kapcson. A sebességet és az egyenáramú ív áramerősségét úgy állítottuk be, hogy az ív energiája inkább a felszínen hasson (viszonylag nagy sebesség és kis áram), hogy a felületi szennyezéseket, főleg szerves kenőanyaghártyákat a hidegen hengerelt, hőkezelt fém belső szövetszerkezetének módosítása nélkül és a fém felületének az érdesítéssel történő komoly befolyásolása nélkül eltávolítsa. A festék ebben az esetben átlátszó festék volt és jól tapadt a fényes alumínium alaphoz. Szerves hártyák vagy kenőanyaghártyák eltávolítása az előbb leírt módon alkalmazható hajlékony csomagolófém (például fólia), konzervdobozok alapanyaga esetén és • · • · ·♦*· « ·· • · · »

más alkalmazási területeken, így gépkocsiipari és repülőgépipari alumíniumlemezek és más lemezek esetében. A felületi topográfia a kezelés után kellően megmaradónak tűnt. A folyamat lelassítható, hogy a fém teljes vastagságában átmelegedjen, és belső szövetszerkezete lágyító izzítással vagy a fém átkristályosításával módosítható, de ezt nem végeztük el, mert ebben az esetben az volt a kívánalom, hogy a festéshez tisztított fém hideghengerlési hőkezelt állapota megmaradjon.

A második műveletben egyenes polaritást használtunk (elektróda a negatív kapcson, munkadarab a pozitív kapcson). Ez tisztította és enyhén érdesítetté a vékony alumínium munkadarabot. Az érdesítés tovább javította a festék tapadását, és az érdesített felület fehérsége javította a festék színét, mivel a fehéres érdesített felület könnyebben színezhető a festékkel és esetleg kevesebb festéket is igényel, mint egy maratott felület.

A találmány most leírt használata tisztításra és érdesítésre többek között gépkocsiipari lemezek esetében lehetséges.

Rendkívül érzékeny termék, mint például litográfiái lemez előállításakor kívánatos a litográfiái lemezekkel kapcsolatban leírt általános jellemzőket elérni. Tágabb értelemben azonban a találmány kiterjed más, kevésbé egyenletes textúrákra is, így olyanokra, amilyeneket korábban a hegesztéshez szolgáló ívkisüléses tisztítás kapcsán írtunk le. Nyilvánvaló, hogy a találmány bizonyos kiviteli alakjai, például a 8. ábra szerinti, nyitott ovális elektródát tartalmazó kiviteli alak inkább terjedelmes* felületek kezeléséhez kapcsolódnak, és nem a nagyon lokalizált érdesítéshez, ami például ponthegesztési művelethez ·«· * kapcsolódik. Általában, egyes előnyös kiviteli alakokban a találmány nagy, lényegében sík (akár könnyen tekercselhető vagy hajlítható, akár nem) munkadarabfelületeken, így tekercselhető fémlemezeken alkalmazható, amelyben a lényegében egymással határos, például 4,65 vagy 9,3 m²-es területek kisebbik mérete, a szélessége legalább 50,8 mm vagy 76,2 mm vagy 101,6 mm vagy 127,0 mm vagy 152,4 mm. A találmány gyakorlati megvalósítása során például alumínium vagy alumíniumötvözet vagy más fém anyagú tekercs vagy galvanizált vagy galvanizálatlan tábla vagy lemez vagy fólia felületének teljes területe kezelhető. A szóban forgó felület egy főfelület, ellentétben egy éllel, például egy 0,6 m széles, 90 m hosszú lemezen 46,5 vagy 56 m² lényegében folytonos terület kezelhető. Ez nagyon kívánatos litográfiái lemez vagy felületileg textúráit kondenzátorfólia, konzervdoboz alapanyag, hőcserélő lamellaanyag vagy más tekercselhető vagy nem tekercselhető fém vagy más termékek esetében. A tipikus alkalmazásokban terjedelmes területek, amelyek egy teljes anyagtekercs, így fémtekercs felszínének több mint 40 %-ára vagy 50%-ára vagy 60%-ára vagy 75%-ára vagy 85%-ára kiterjednek, például egy teljes fémtekercsben lévő lemez egyik oldalán lévő felületnek vagy mindkét oldalán lévő felületnek 85%-a vagy 90%-a vagy 95%-a vagy több, például 99%-a kezelhető a találmány szerinti eljárással. Hasonlóképpen azokban az esetekben, amelyekben nem anyagtekercsekről van szó, hanem például hengeres felületről vagy egy sík tábla felületéről vagy melegen hengerelt anyag, például egy tuskó felületéről van szó, a terjedelmes kezelési felületek kiterjedhetnek a szóban forgó felületnek több mint 40%-ára vagy 50%-ára vagy 60%-ára vagy 75%-ára vagy 80%-ára • 4 • · ·· · vagy ennél többre, például egy tuskó vagy tábla egyik oldalának 30%-ára vagy ennél többre, vagy egy hengeres vagy más felület 30%-ára vagy 40%-ára vagy ennél többre.

Amint kifejtettük, a kezelés tartalmazhat érdesítést, és az érdesítés lehet hasonló az US-4,633,054 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalomban korábban ismertetett érdesítéshez, vagy lehet némileg eltérő, vagy a folyamat kevés érdesítést tartalmaz vagy nem tartalmaz érdesítést, és ehelyett kívánat esetén a fém vagy más munkadarab a felületinél mélyebb kezelést kap. A találmány szerinti eljárás alkalmazható például alumínium vagy más anyagú, különösen többé vagy kevésbé állandó vastagságú anyagból készült teljes tekercs vagy más test lágyító izzítására vagy más hőkezelésére. így a találmány szerinti eljárás használható bármilyen, az eljáráshoz alkalmassá tett olyan felület kezelésére vagy előkészítésére, amelyen többé vagy kevésbé stabil villamos ívet lehet létesíteni. A kezelés kiterjed a hatások széles körére, kezdve a felszíni szennyezéseket, például szerves hártyákat vagy kenőanyaghártyákat eltávolító felszíni tisztítással a felület jelentősebb módosításáig, mint amilyen a felület érdesítése, és még tovább a felületi reakcióhatásokig, vagy mindezeknek és bármilyen hatásoknak a kombinációiig. A találmány szerinti eljárás alkalmazható gyors hőátvitelre egy tárgyba, különösen és előnyösen egy fémlemezbe. Ezáltal egy folytonos lágyító izzítás vagy más hőkezelés a néhány más nagysebességű hevítési megoldásban használt, drága vákuumberendezés nélkül végezhető. Itt a kezelés kifejezést a legtágabb értelemben használjuk, beleértve egy tárgynak (például alumíniumlemeznek) mind a felületkezelését, mind a belső ·· ···· ·

- 46 kezelését, bár jelenleg úgy véljük, hogy az alumíniumlemez vagy más fémlemez felületkezelése különösen jelentős kiviteli alak.

Az alábbiakban ismertetünk néhány alkalmazási vagy használati példát, amelyekben a találmány gyakorlati megvalósítását hasznosnak és kedvezőnek tekintjük.

Kondenzátorfólia: a kondenzátorfóliák felületét hagyományosan elektrokémiai maratással növelik vagy érdesítik. Ezt dielektromos hártya létrehozása végett anódos oxidálás követi. A találmány lehetővé teszi az érdesítő és felületnövelő hatás elérését, és ezzel együtt oxidbevonatot hoz létre, ami anódos oxidálással növelhető.

Katalizátorok és katalizátorhordozók: a katalizáló hatást gyakran fokozza a felületnövelés alkalmazása, és a katalizátorhordozók felületét gyakran növelik, hogy a katalizátorokat erre lehessen felhordani. A növelt felület magának a katalizátornak a felületét is növeli.

Biológiai hordozó: a találmány felületnövelési előnyei baktériumházakként alkalmazhatóak, amennyiben a növelt felületben lévő bemélyedések és hasadékok baktériumok számára vagy más biológiai szaporodási aktivitáshoz helyet képezhetnek.

A fenti alkalmazásokban - kondenzátorfólia, katalizátorok és biológiai hordozó - egyszerűen a találmány szerinti szemcsézési eljárást alkalmazzuk viszonylag nagy lemezen vagy fólián, ami lehet alumínium vagy esetleg más fém. Az alumínium később anódosan oxidálható. Biológiai hordozó lemez esetében például a fém lehet nemrozsdásodó acél vagy titán.

‘Protetika: a találmánnyal megvalósítható növelt felületű topográfia alkalmazható a protetlkában a felület növelésére, amelyen a testszövet megtapad vagy rögzítődik.

Fokozott tapadás: A találmánnyal megvalósítható felületérdesítés és felületmódosítás hasznos lehet a ragasztott kötésben, mert a felület megnövelése vagy érdesség egy fém felületen javíthatja a tapadást egy ragasztóanyag és egy fém között. A ragasztóanyagokhoz adalékanyagokat, így kelátképzőket lehet hozzáadni a ragasztott kötés tartósságának javítása végett. Kelátképzők alkalmazásával a kötés tartósabbá tehető. Javított ragasztott kötés másik módja szerint egy fémfelületet a találmány szerinti eljárással érdesítünk vagy a felületet megnöveljük. Ezt konverziós bevonat követheti, így például konverziós króm vagy kromát bevonat vagy foszforos, foszfátos vagy szerves-foszfátos kezelések, így polifoszfinsavas vagy polifoszfonsavas kezelés, bevonat létrehozása vagy a felület módosítása végett.

Ilyen ragasztott kötés van például a szerkezeti rétegelt anyagokban. Ezekben több réteg alumínium vagy más fém vagy más anyagú lemez van, amelyek kötőanyagot vagy mátrixot tartalmazó rétegekkel váltakoznak. A mátrix lehet egy szerves anyag és erősítő szál, így rostüveg, grafit, bőr, acél, aromás poliamid, kálium-titanát tűkristály vagy hasonló. Az aramid szál jó választás. Ezek a szálak lehetnek folytonosak vagy nem folytonosak. A folytonos szálakat gyakran előnyben részesítik. Az US 4,500,589 számú és 4,489,123 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalom, amelyekre itt a jelen szabadalmi bejelentés részeként hivatkozunk, leír a szóban forgó általános típushoz tartozó, bizonyos szerkezeti rétegelt anyagot. A ragasztóanyag lehet' hőrelágyuló, de a termikus stabilitás végett előnyös lehet a ragasztóréteg hőre keményedő jellege. A kötés a ·· ··«« fémhez nagyon fontos, és úgy véljük, hogy a találmány szerinti eljárással megvalósított, javított érdesített felület vagy növelt felület javítja ezt a fontos alkalmazást a ragasztott kötésben. Egy másik példa a gépkocsilemezekként, így ajtóként, motorháztetőként, csomagtérfedélként vagy más gépkocsilemezekként használt lemezek, így alumíniumötvözet lemezek. Az alumíniumötvözet lemezeket egyre nagyobb mértékben használják a járművekben. Járműlemezként (vagy gépkocsilemezként) Aluminum Association (AA) 2000 jelű ötvözeteket (a fő ötvöző elem réz), 5000 jelű ötvözeteket (a fő ötvöző elem magnézium) és 6000 jelű ötvözeteket (a fő ötvöző elem magnézium és szilícium) használnak. Mint ismeretes, járművek különböző kettősfalú szerkezetei, így például az ajtó, egy külső lemezből és az attól bizonyos távolságban lévő belső lemezből állnak. A belső lemez külső részeit a külső lemez felé hajlítják vagy alakítják, és ahhoz kötik. A kötési mód lehet összeperemezés, ponthegesztés és ragasztás és ezek kombinációja. Az ilyen lemezt néha konverziós bevonattal, mint például kromát, foszfát vagy szervesfoszfát bevonattal látják el, majd kenőanyagot képező kompatibilis ragasztóval (például epoxival) vonják be. Ezzel kapcsolatos néhány szabadalom, többek között az US 4,082,598 számú, 4,784,921 számú, 4,840,852 számú és 5,026,612 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalom, amelyek teljes tartalmára a jelen szabadalmi bejelentés részeként hivatkozunk. A járműipari lemezek a gépkocsiipari lemezek (beleértve valamennyi méretű tehergépkocsit és vontatót), csónakok, repülőgépek, légpárnás hajók és más járművek lemezei. A találmány szerint kezelt és érdesített vagy textúráit felülettel ellátott járműipari lemeznek ·*· · « · · »· • · « ···· · · ·· · · · , az az előnye, hogy tapad bevonatokhoz (így konverziós bevonatokhoz) és ragasztóanyagokhoz (így epoxikhoz), és ugyanakkor jó ponthegesztési jellemzői vannak. A találmány szerinti eljárással textúráit felület azon jellemzőjének révén, hogy az érdessége nem irányított, jobb lesz az alakváltozási viselkedés (alakítás, egyöntetűség és más jellemzők) és a ponthegesztés is. Mindezek a jellemzők nagy mértékben javított gépkocsiipari lemezt jelentenek.

Annak, hogy a találmány szerinti eljárással előállított textúráit felület érdessége nem irányított, számos előnye van, többek között a súrlódási tényező nagyobb mértékben izotróp (ez olyan lemezalakítási műveleteknél hasznos, mint a húzás), jobb a ponthegesztés és a ragasztott kötése.

Szerves bevonatok tapadása: mint fentebb taglaltuk, festékek, polimerek és más szerves anyagok, így ragasztóanyagok tapadási minősége javítható azzal, hogy a fém vagy más anyag felületét a találmány szerinti eljárással érdesítjük vagy textúráijuk. Ezt számos területen lehet alkalmazni, például gépkocsikarosszériák és lökhárítók lemezein vagy elemein, redőnyök alapanyagán, konzervdobozok zárólapjának és palástjának alapanyagán, ruhaakasztók alapanyagán, tévékészülékek állványainak betétjeiben, stb.

Általában, a találmány gyakorlati megvalósításával előállított, javított felület kisebb súlyú (kisebb vastagságú) bevonattal teszi lehetővé egy kívánt optikai bevonat kellő tulajdonságainak elérését.

Más bevonási és ragasztási alkalmazások: fémek vagy nem szerves bevonatok is jobban tapadnak fémhez vagy alapként • ··

9t · ·» · « · • ·»· · e « » · » 1*«· * · ·»· ·· · · ·.

- 50 szolgáló más anyaghoz, ha ezt az anyagot először a találmány szerinti eljárással kezeljük. Ekkor az alapként szolgáló anyag javított felülete vagy felületi érdessége elősegíti a jobb tapadást. Erre példa acél vagy más vasfém lemez horganyozása. Az acélt agresszív vegyszerekkel pácolják vagy kezelik, majd horgannyal bevonják, például úgy, hogy olvadt horganyba merítik. A kémiai kezelés vagy pácolás egy részének vagy egészének helyettesítése a találmány szerinti eljárással, és az acél ilyen előkezelése és felületének érdesítése nemcsak környezetkímélőbb, hanem gazdasági előnyökkel is jár. Másik példa gépkocsiipari vagy egyéb lemez lokális részének ívkisüléses szemcsézése javítási célból, például egy horpadás kijavítása végett. Ekkor a mélyedés vagy horpadás kitöltésére fémszórást alkalmaznak, ami előtt a felületet kezelni kell, hogy a termikusán fémszórt anyagot felvegye, és közöttük kellő mértékű tapadás legyen. A lemez érdesítése a találmány szerinti eljárással a horpadás helyén vagy a javítási helyen növeli a termikusán fémszórt anyag tapadását. A termikus fémszórás további alkalmazási területe gépkocsik belsőégésű motorjai vagy más belsőégésű motorok motorblokkjainál fordul elő, ahol termikus fémszórással kemény bevonatot hordanak fel. A motorblokk furatainak termikus fémszórás előtti mechanikai érdesítése vagy köszörülése helyett a termikus fémszóró fej mágnesesen mozgatott ívgyúrűt hordozhat, amely a hengerfuratot a találmány szerinti eljárással lényegében közvetlenül a termikus fémszórási művelet előtt felületkezeli. Ebben az esetben a mágneses mozgatótekercs részben az elektróda belsejében van elhelyezve, és az ív sugárirányban kifelé mozog a gyűrű alakú elektródától a hengerfurat belső felületéhez. Ezt az alkalmazást * «· lentebb a 12c. ábra kapcsán részletesebben ismertetjük.

Katódlemez horgany elektrolíziséhez: horganynak savas cinkszulfát oldatból, esetleg más oldatokból elektrolitikus kinyeréssel történő előállításakor alumínium katódlemezt vagy indítólemezt használnak, aminek érdesített felülete lehet. Ilyen eljárást ismertet az 1,046,799 számú kanadai szabadalom, amelynek a teljes tartalmára a jelen szabadalmi bejelentés részeként hivatkozunk. Az érdesítést gyakran mechanikai köszörüléssel vagy kefézéssel végzik. Ezek a felületek nem eléggé egyformák. A találmány szerinti eljárás alkalmazása a felület érdesítésére jobb katódlemez anyagot eredményez.

Lemez texturálása: textúráit hengersori hengereket lehet lemez texturálására használni, amint ez az adott szakterületen ismeretes. A találmány gyakorlati megvalósításával a lemezt közvetlenül lehet texturálni ahelyett, hogy az erre a célra textúráit hengereket használnánk.

Textúráit hengersori hengerek: hengersori hengereket a korábban leírt módon bármilyen célra lehet texturálni. A találmány gyakorlati megvalósítása hasznosan helyettesítheti a drágább hengertexturálási műveleteket. A találmány gyakorlati megvalósításával előállítható felület érdessége 2 μπι körül van, szemben a texturáló hengerléssel elérhető 30 és 60 μπι közötti érdességgel.

Vízzel nedvesíthető lamellaanyag: egyes alkalmazásokban, így kondenzátorokhoz és más hőcserélőkhöz a lamellaanyagot kémiai vagy elektrokémiai maratással vagy más felületmódosító eljárással hidrofillé vagy liofillé teszik. A találmány gyako’rlati megvalósítása olcsóbb és környezetet inkább kímélő folyamatot * ·’ ···♦ * *· ·· · · · · • ··♦ · · » ·♦· • · · · ···· · ♦ 4·· ·· · · « szolgáltat fém lamellaanyag, így alumínium hidrofil vagy liofil felületének létrehozására. A lamellaanyag vastagsága tipikusan 0,075 - 0,15 mm, és a lamellaanyagot rétegekbe vagy csomagokba egymásra rakják, amelyeken hőcserélő csöveket dugnak át, vagy egyes esetekben folyadékot tartalmazó csövek között cikkcakkban vezetik hátra és előre. így készítenek egy hőcserélőt, például légkondicionáló berendezés elpárologtatóját, amelyben a csövek hűtőközeget tartalmaznak és a lecsapódás a lamellák felületén következik be. Hidrofil lamellafelületekre van szükség, hogy a víz vagy folyadék ne tudjon cseppeket képezni, amelyek áthidalják a szomszédos lamellák közötti teret, és nyomásesést okoznak vagy ellenállást képeznek a levegő vagy gáz áramlásával szemben.

A jelen leírásban lamellaanyagon minden olyan anyagot, általában vékony alumíniumlemezt értünk, amelyet javítja a hőátadást egy közegcsatornában, így például csőben vagy más járatban vagy csatornában. A lemez forrasztással vagy keményforrasztással köthető a közegcsatorna falaihoz, vagy egyszerűen a falakoz van helyezve azon a hosszon, amelyen a lamellaanyag hőátadási kapcsolatban van a csatorna falaival, úgyhogy a hő a falról átmehet a lamellára vagy fordítva. A találmány gyakorlati megvalósításával, fokozott hatékonysággal lehet lamellaanyagon jó minőségű felületet létrehozni.

Hengerlés! kenőolaj megtartása: hengersori hengerek texturálásának változataként a találmány szerinti eljárással szemcsézett lemezre kenőanyagot lehet felhordani, és az érdesített felület kenőanyagot vihet be a hengerbefogásba.

Kenőolaj megtartása és egyforma súrlódás kialakítása: a hagyományosan hengerelt lemeznek tipikusan hosszirányú .: .·· *··ί : .♦· • ··« · · · ··« ·..· ; ··:· ·. · hengerköszörült felületi textúrája van. Ha a lemezt alakítási műveletekben használják, akkor a lemezre felhordott kenőanyag hajlamos arra, hogy befolyjon a lemezen lévő hengerköszörült felületi textúra hosszúkás, általában párhuzamos völgyeibe. A kenőanyag ekkor felhalmozódhat, és a hengerlésre keresztirányban hidrodinamikus kenőanyagmintát képezhet. Ez a súrlódási tényező anizotrópiáját idézi elő (a súrlódási tényező keresztirányban és hosszirányban különböző). A találmány szerinti eljárással textúráit lemezt lényegében izotróp felületi textúrával lehet ellátni, ami a kenőanyagot lényegében egyformán és irányítatlanul tartja meg, és így - az irányított vagy anizotrop hatásokat csökkentve - javítja a lemezalakítási műveleteket.

Differenciális súrlódás: mivel a találmány felületmódosító jellemzői ilyen olcsón megvalósíthatók, a találmány hasznos lehet nagysorozatú gyártási műveletekben, így például konzervdobozok előállításánál. Ennek során a konzervdobozok készítéséhez használt lemez egyik oldalának felülete a találmány szerint úgy módosítható, hogy a súrlódási jellemzők eltérőek legyenek. Ez hasznos lehet konzervdobozoknak lemezből húzási vagy húzási és vasalási művelettel való előállításakor. Az adott szakterületen ismeretes a húzási és vasalási művelet alkalmazása eldobható italos dobozok, vagy élelmiszerekhez, italokhoz vagy más anyagokhoz használt dobozok gyártásában. A húzási műveletben előnyös lehet, ha a konzervdoboz előállításához használt lemeznek az egyik, a matrica felé eső oldala a találmány szerint szemcsézve és kenve van. A szemcsézett oldal súrlódása a húzási műveletben kisebb, mint a bélyeg felé eső, hengerelt oldalé.

···· * «« • · ··· •44» · • 4

Villamos érintkezők: nagy felszínű villamos érintkezők, így állandóan vagy félig állandóan zárt érintkezők tökéletesíthetők az érintkező felület találmány szerinti kezelésével, ami érdesített, de deformálható felületet hoz létre, úgyhogy az érintkező felületek összenyomásakor tökéletesebb a villamos érintkezés. A felületen van egy vékony, stabil oxidréteg is, ami csökkenti az érintkezés megszakadását. Szoros érintkezés jön létre sok helyen ahelyett, hogy az érintkezés csak kevesebb, véletlenszerűen elhelyezkedő, nagyobb folton jönne létre. Ez egyenletes árameloszlást és általánosan kisebb kontaktellenállást eredményez. Ez az előny jelentős lehet nagyáramú érintkezőnél. Ilyen érintkezőket alkalmaznak például alumíniumolvasztó kemencékben, ahol nagy alumínium vezetőket erősítenek egymáshoz, és fontos, hogy az érintkező kötésnél az áram hatékonyan menjen át. A találmány szerinti eljárás erre a célra réz vagy alumínium vagy más érintkezőknél alkalmazható. Úgy véljük, hogy általában a találmányt jobban lehet nagy érintkező felületen, nagy áramsűrűséghez alkalmazni. Nagy áramsűrűségen 9000 A/m² vagy ennél sokkal nagyobb, így 46000, sőt 56000 vagy 65000 A/m² vagy ennél nagyobb áramsúrűséget értünk.

Hengerplattírozás: szerkezeti alumíniumötvözet, például repülőgépipari ötvözet egyik vagy mindkét oldala a korrózióállóság javítása végett vékony, de tisztább ötvözettel hengerplattírozható. Repülőgépipari ötvözetek az Aluminum Association (AA) szerinti azon ötvözetek, amelyek fő ötvöző elemként rezet, és emellett tipikusan egy vagy több más elemet, így Mg-ot és Mn-t tartalmaznak (2000 jelű ötvözet), valamint amelyek fő ötvöző elemként Zn-et, és emellett tipikusan Mg-ot és »··· w

• · <· • · · ··· • ·4·» >

• · W

Cu-ot, valamint ezek mellett egy vagy több segédelemet, így Crot, Zr-ot, Mn-t, V-ot és/vagy Hf-ot tartalmaznak. Egy másik hengerplattírozási műveletben vékony keményforrasz ötvözetet hordanak fel vastagabb magötvözetre. Ez a bevonás végezhető hengerkötéssel, megnövelt hőmérsékleten. A magötvözet vagy szerkezeti ötvözet, például alumíniumötvözetek esetében, félig folyamatos öntéssel készült nagy tuskó (például 1270 mm széles vagy ennél szélesebb, 300 mm vastag vagy ennél vastagabb és 1 - 2 m hosszú tuskó) vagy folyamatosan öntött anyag, amit forgó hengerek vagy mozgó szalagok között öntenek. Mindezeket tuskó eredetű fémnek nevezzük. A maganyag is lehet hengerelt, kovácsolt, extrudált vagy más módon megmunkált alapanyag. A hengerplattírozási műveletet elősegíti, ha a vastag szerkezeti tuskó vagy alapanyag felületeit vagy a plattírozó anyag felületét először a találmány szerint kezeljük. Véleményünk szerint a javított felületi texturálás kiküszöböli vagy csökkenti a hólyagképződést vagy más hibákat, amelyek a hengerplattírozási műveletek során előfordulhatnak. A hengerplattírozás során a mag és a burkolat közötti kötés az oxid nyújtásával és az oxidbevonatokban lévő szakadásoknál alumínium és alumínium vagy fém és fém közötti érintkezés (kötés) keletkezésével jön létre. Ezért a kötés létrehozásához jelentős hengerlés! szűkítésre van szükség. A diszkrét területek, ahol ilyen érintkezés nem jön létre, a kötés nélküli területeken hólyagképződést okoznak. A találmány szerinti textúrával elért, egyenletes, nagy sűrűségű deformációs felületek lehetővé teszik a deformálást, a kisérő oxid feltörését és a naszcens fémes érintkezés létrehozását normális erőkifejtéssel, továbbá a kötés jóval kisebb hengerlés!

• · ·· « szűkítéssel való létrehozását, és ugyanakkor kisebb a valószínűsége a helyi, nem kötött területek, vagyis hólyagok előfordulásának. Az előző példában alumíniumról volt szó, de úgy véljük, hogy az eljárás más kötési műveletekhez, többek között különböző fémek kötéséhez is alkalmazható.

Kötés képlékeny alakváltozással: a hengerplattírozás esetéhez hasonlóan lehetségesek a képlékeny alakváltozással létrehozott kötés más alakjai is. Ezeknél fém és fém között közvetlen érintkezést hozunk létre képlékeny alakváltozással, ami a felületi oxidot megszakítja vagy elmozdítja. Erre példa a hideg sajtolóhegesztés, a tompaleolvasztó hegesztés és más, hasonló eljárások. A találmány szerinti eljárás érdesített vagy textúráit felületet hoz létre, ami a kötés létrehozásához véleményünk szerint kisebb alakváltozást igényel.

Optikai hőmérsékletmérés: a hengerművekben a hőmérsékletet, például a fém hengerlés közbeni hőmérsékletét a hengerlés szabályozásának segédeszközeként optikai műszerekkel lehet mérni. Amikor a fémet hengerük és a fém fényesen világít, akkor az alumínium felületének optikai jellemzői nem egyformák, és az optikai hőmérsékletmérés hibás vagy ellentmondásos eredményeket nyújthat. Alumínium vagy más fém hengerlésekor lekérdezhető csíkot lehet a hengerlendó fém egyik szélén, közvetlenül az optikai mérőműszer előtt elhelyezni, hogy az optikai berendezés számára lekérdezhető csík álljon rendelkezésre. A találmány szerinti eljárással készített lekérdezhető csíkban lévő, nagy mértékben nem-irányított felületi textúra homogén emisszióképessége véleményünk szerint homogénebb hőmérsékletmérést biztosít optikai műszerek használatával.

- 57 - *

Hegeszthetőség lézerrel: az alumíniumot nagy visszaverőképessége, vagyis kis emisszióképessége miatt nehéz lézerrel hegeszteni. Az energiacsatolások javítása végett nagyobb emisszióképességú bevonatokkal próbálkoztak, de ezek szennyezőek lehetnek. A találmány szerinti felületi texturálás nagy emisszióképességű, nem szennyező, nem agresszív felületet hoz létre, és megkönnyíti a fényes felület lézeres hegesztését. A tökéletesítést nemcsak alumínium felületeken, hanem más fényes vagy visszaverő felületeken is lehet alkalmazni, ahol a lézeres hegesztési felületek a találmány szerint előkezelhetőek a lézeres hegesztési folyamat javítása végett.

Hegesztőhuzal vagy hegesztőpálca: hegesztőhuzal, például alumínium hegesztőhuzal kezelése külső felületének érdesítése végett jobb hegesztést eredményez, mivel az érdesített felületen vékony, stabil oxidbevonat van. Ez elősegíti az áram átvitelét a hegesztőpálcára, és még a hegesztés teljességét is javítja azzal, hogy a nedvesítést a hegesztendő terület külső részén fokozza. A stabil oxidhártya meghosszabbíthatja a hegesztőhuzal vagy a hegesztőpálca burkolatának élettartamát, ami fontos költségszempont.

Fontos tény, hogy a találmány szerinti eljárásnak számos módosítása és alkalmazási lehetősége van. A csatolt igénypontok kiterjednek minden ilyen módosításra és alkalmazásra, amelyeket az adott szakterületen járatos szakemberek kialakíthatnak.

Ha ezt külön nem jeleztük, akkor az alábbi definíciók érvényesek:

a) Az összetett anyagoknál a százalékos arány szilárd anyagok esetében tömeg%-ot, folyadékok és gázok esetében

- 58 - ’ térfogat%-ot jelent.

b) A tuskó eredetű kifejezés folyékony fémből ismert vagy később kifejlesztett öntési eljárással nyert, megszilárdult, és nem porkohászati módszerrel előállított darabot jelent. Ezen a kifejezésen értjük többek között, de nem korlátoz jelleggel, a közvetlen kokillaöntést, elektromágneses öntést, szóróöntést és ezek minden változatát.

c) Bármilyen számszerű tartomány, vagy számszerű minimum vagy maximum megadásakor a számok kerekítésére vonatkozó szokásos szabályoktól eltekintve és azokat kiegészítve, minden számot úgy értünk, hogy bezárólag tartalmaz minden törtrészt és tizedes törtet

i) egy tartományban a megadott minimumon és maximumon belül és ezek között, vagy ii) egy megadott minimumot és a minimum felettieket, vagy iii) egy megadott maximumot és a maximum alattiakat. (Például az 1 és 10 közötti tartományban van 1,1;

1,2;...1,9; 2; 2,1; 2,2... és így tovább 10-ig, és a 100 és 1000 közötti tartományban van 101, 102... és így tovább 1000-ig, és ezen belül tartalmaz minden számot és törtrészt vagy tizedes törtet, és 5-ig azt jelenti, hogy 0,01...0,1....1, és így tovább 5-ig).

A leírásban a jelenleg előnyösnek tartott kiviteli alakokat ismertettük, de nyilvánvaló, hogy a találmány a csatolt igénypontok terjedelmén belül másképpen is megvalósítható.

Claims (14)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárásvtárgy~kezelésére, azzal jellemezve, hogy a felületen mágneses mozgatással folytonosan mozgatunk egy villamos ívet egy zárt pályán, amelyet egy zárt körvonalú elektróda határoz meg, és ez a zárt pálya ívátadási kapcsolatban van a felülettel; a zárt pályában mért távolság jóval nagyobb, mint az ív vastagsága; egy vagy több ilyen villamos ív és a felület között viszonylagos mozgást hozunk létre úgy, hogy a felület nagyobbik része érintkezik az egy vagy több ívvel a felület felszíni területének növelése végett.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a zárt pálya lényegében kör alakú.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a zárt pálya lényegében ovális vagy ellipszis alakú.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy több ív megy át a felületre.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy több elektróda van a kezelendő mozgó felület szélességben elhelyezve, és a mozgó felület a szélességéhez viszonyítva lényegében keresztirányban mozog.
6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az ívet hengeres felületre visszük át.
7. 7. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a felület egy sík felület.

   jellemezve, hogy a\
8. 9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a Xárg-y/aTumínium és alumíniumötvözetek közül kiválasztott fém.
9. 10. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy aüfeárgyf'Sgy’ vasfém lemez, és a vasfém lemezt utóbb horganyt tartalmazó anyaggal vonjuk be
10. 11. Az 1-10. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy fémleme utóbb járműelemmé alakítunk.
11. 12. Az 1-10. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fém tárgy egy hőcserélő lamellaanyag lemez, amelyet a lemez által képzett lamellákkal ellátott hőcserélőbe építenek be.
12. 13. Az 1-13. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a semleges gázt az ív helyére vezetjük.
13. 14. Az 1-14. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy reagenst vagy kezelési szert viszünk be az ív helyére és azt a felület módosítása végett reagáltatjuk.
14. 15. Az 1-5., 7-9., 13 vagy 14. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy litográfiái lemezt állítunk elő.