WO2013056970A2 - Verfahren und vorrichtung zur elektrophoretischen herstellung von flächigen rohlingen aus einem metall- oder keramikschlicker - Google Patents

Abstract

Die Erfindung ermöglicht die Herstellung sehr dünner Keramikrohlinge als Vorstufe für Keramikscheiben, beispielsweise zur Verwendung als Zifferblätter in Armbanduhren. Auf der anderen Seite ist mit der Erfindung die Herstellung von Metallrohlingen für den Einsatz in CAD/CAM-Maschinen möglich. Beide Verfahren basieren auf der Abscheidung des Materials aus einem Schlicker durch Elektrophorese. Der Kern der Erfindung liegt in der Isolierung des Randbereiches der Niederschlagselektroden, der durch einen nichtleitenden Rahmen erzeugt wird. Hierdurch lässt sich die niedergeschlagene Masse von der Niederschlagselektrode leicht abheben. Durch die anschließende Sinterung mit möglicher vorausgehender spanabhebender Bearbeitung lassen sich präzise Gegenstände herstellen.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur elektrophoretischen Herstellung von flächigen Rohlingen aus einem Metall- oder Keramikschiicker

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur elektrophoretischen Herstellung von flächigen Rohlingen aus einem Metall- oder Keramikschiicker.

Stand der Technik

[0002] Die Herstellung von sinterfähigen Vorprodukten durch Elektrophorese aus Schlicker ist in der Dentaltechnik bekannt. Als Beispiel für die Herstellung von Metallgerüsten, die zunächst durch elektrophoretischen Niederschlag eines Metallschlickers mit anschließendem Sintern hergestellt werden, wird auf die DE 10 2005 052 1 13 A1 verwiesen. Eine vergleichbare Technik für die Herstellung von keramischen Zahnteilen ist beispielsweise in der EP 1 280 475 B1 beschrieben. Ein Eingehen im Detail auf diese Technik ist daher nicht weiter erforderlich.

[0003] Mit der bisherigen Technik ist aber die einfache Herstellung von flachen Produkten aus Keramik mit einem Durchmesser von mehr als 20 mm nicht möglich, insbesondere wenn die Dicke weniger als 1 mm betragen soll. Als Beispiel seien Zifferblätter von Armbanduhren genannt. Diese können aber mit der erfindungsgemäßen Technik problemlos hergestellt werden. Auf der anderen Seite besteht für die Herstellung von dünnen scheibenförmigen Metallprodukten an sich kein Bedarf, da solche Produkte einfach aus Blech ausgestanzt werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt aber die Herstellung von mechanisch stabilen Rohlingen für ein CAD/CAM Verfahren. Solche Rohlinge werden gemäß der WO 201 1/023490 A1 nach einem anderen, nicht- elektrophoretischen Verfahren hergestellt. Als Nachteil hierbei kann die Trockenzeit von mehreren Stunden angesehen werden, da bei der elektrophoretischen Herstellung unmittelbar nach dem Ende der Elektrophorese ein stabiles Produkt vorliegt, das sofort spanabhebend bearbeitet und gesintert werden kann.

Aufgabenstellung

[0004] Es ist daher Aufgabe der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung und der darauf basierenden Vorrichtung, die präzise Herstellung von sinterfähigen, flächigen Rohlingen aus Metall- oder Keramikschiicker zu ermöglichen. Unter flächig im Sinne der Anmeldung werden nicht nur ebene sondern auch leicht gebogene Gegenstände verstanden, die zusätzlich an einer Oberflache profiliert sein können. Beschreibung der Erfindung

[0005] Es zeigen:

- Figur 1 einen vertikalen Schnitt durch die erfindungsgemäße Maschine;

- Figur 2 den Schnitt in der Ebene A-A gemäß Figur 1 . [0006] In Figur 1 ist ein Teilschnitt durch die Vorrichtung zur

Durchführung der Erfindung gezeigt. In einem leitfähigen Behälter 1 , der mit dem Minuspol einer Gleichstromquelle verbunden ist, befindet sich eine Elektrophoresesuspension 2, die durch einen Rührer 3 in Bewegung gehalten wird, um die Bildung von Agglomeraten zu verhindern. Mittels eines Substrathalters 4 kann eine Niederschlagselektrode 5, die positiv gepolt ist, in die Elektrophoresesuspension ein- und ausgetaucht werden. Diese Vorrichtung unterscheidet sich bis hierher nicht von dem vorgenannten Stand der Technik zur Herstellung von Zahnteilen durch Elektrophorese.

[0007] Neu gegenüber der vorgenannten Technik ist aber, dass die

Niederschlagselektrode 5 flach ist und ihr Rand durch einen isolierenden Rahmen 6 abgedeckt ist. In der Ausführung nach Figur 2 der Beschreibung ist die Niederschlagselektrode 5 von beiden Seiten beaufschlagbar.

[0008] Mit der gezeigten Vorrichtung lassen sich beispielsweise Keramikscheibchen mit einem Durchmesser von 30 mm und einer Dicke unter 1 ,5 mm aus Alumina herstellen. Hierzu wird eine Niederschlagselektrode 5 aus Zinkblech in den Rahmen 6 eingespannt und elektrophoretisch beschichtet. Bei einer Beschichtungszeit von 180 sec und einer Stromstärke von 35 mA haben sich auf der Niederschlagselektrode 5 zwei Scheibchen der gewünschten Größe gebildet. Die an sich bekannte Elektrophoresesuspension 2 benötigt eine für die Viskositätsmessung nötige Durchlaufzeit von 38 sec für eine Durchlaufmenge von 10 ml in einem Messtrichter mit einem Durchmesser von 2,3 mm. Nach der Beschichtung lassen sich die Aluminascheibchen leicht von der Niederschlagselektrode abheben. Der Grund hierfür liegt in der Zinkoxidschicht, die sich gebildet hat und die quasi als Trennschicht wirkt. Anschließend werden die erhaltenen Rohlinge, wie üblich, gesintert.

[0009] Wenn die herzustellenden Produkte nicht auf beiden Seiten vollkommen eben sein sollen, kann die Niederschlagselektrode nur auf einer Seite beschichtet werden. Dies eröffnet aber die Möglichkeit, gewölbte Produkte herzustellen. [0010] Eine weitere Möglichkeit der Erfindung besteht darin, auf der herzustellenden Scheibe erhabene oder eingeprägte Zeichen, z.B. Ziffern einer Uhr, herzustellen. Hierzu müssen nur in der Oberfläche der Niederschlagselektrode die entsprechenden Ausnehmungen oder die entsprechenden erhabenen Zeichen vorgesehen werden. [0011] Das Isolieren der Niederschlagselektrode am Rande mit dem

Rahmen 6 ist wesentlich für die Erfindung, da zur Vermeidung von Trockenrissen der Randbereich der Elektrode frei von Schlicker sein muss. [0012] Die Erfindung ist aber auch für die Herstellung von metallischen Rohlingen einsetzbar. Aus der WO 201 1/023490 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Zahnteilen aus Dentalmetallpulver bekannt, bei dem ein Schlicker in eine Form eingegossen wird und durch Trocknung in der Form ein stabiler Rohling entsteht, der durch spanabhebende Bearbeitung und Sinterung zu einem metallischen Zahnteil umgeformt wird. Diese Rohlinge können einen Durchmesser von 96 mm und eine Dicke von 20 mm aufweisen. Solche Rohlinge lassen sich auch elektrophoretisch herstellen, wenn die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Vorrichtung entsprechend dimensioniert ist. Eine Änderung der Schlickerzusammensetzung ist gegenüber der bekannten Technik hierbei nicht nötig.

Bezugszeichenliste

1 Behälter

2 Elektrophoresesuspension

3 Rührer

4 Substrathalter

5 Niederschlagselektrode

6 Rahmen

Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung eines flächigen Rohlings aus einem Metall- oder Keramikschiicker 2 durch Elektrophorese, dadurch gekennzeichnet, dass der Randbereich einer flächigen Niederschlagselektrode 5 mit einem isolierenden Rahmen 6 bei der Elektrophorese abgedeckt wird.

Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Niederschlagselektrode 5 ein- oder beidseitig beschichtet wird.

Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Niederschlagselektrode 5 aus Zink besteht und als Elektrophoresesuspension 2 ein Alumina-Schlicker verwendet wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Niederschlagselektrode 5 mit erhabenen oder eingeschnittenen Zeichen versehen wird.

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem leitfähigen, mit Elektrophoresesuspension 2 gefülltem Behälter 1 , der mit dem Minuspol einer Gleichstromquelle verbunden ist, wobei die Suspension durch einen Rührer 3 zur Verhinderung von Agglomeraten gerührt werden kann, gekennzeichnet durch einen positiv gepolten und vertikal verfahrbaren Substrathalter 4, der einen Rahmen 6 zum Abdecken des Randbereiches der Niederschlagselektrode 5 trägt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen zweigeteilten Rahmen 6.