DE1043011B

DE1043011B - Verfahren zur Herstellung von Metallmaschennetzen

Info

Publication number: DE1043011B
Application number: DEE5611A
Authority: DE
Inventors: Herbert Edward Holman; Leslie James White
Original assignee: EMI Ltd
Current assignee: EMI Ltd
Priority date: 1951-06-19
Filing date: 1952-06-13
Publication date: 1958-11-06
Also published as: US2732288A; NL94438C; FR1062077A; NL170242B; GB717166A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Metalltnaschennetzen, wie sie z. B. in Fernsehaufnahmeröhren, Elektronenröhren u.dgl. verwendet werden und die achtzig bis achthundert oder mehr Ausnehmungen pro cm besitzen.

Es wurde bereits früher (Deutsches Patent 880 678) vorgeschlagen, ein Metallmaschennetz unter Verwendung einer Matrize zu erzeugen, welche Rillen entsprechend dem Muster des herzustellenden Netzes hat. Die Matrize wird hierbei mit einer Metallschicht überzogen und danach das Metall von den Abschnitten zwischen den Rillen der Matrize entfernt. Die Matrize wird dann wieder von dem Metallnetz, welches so hergestellt wurde, entfernt. Die Matrize kann dadurch hergestellt werden, daß eine blanke Wachsfläche entsprechend liniiert, die liniierte Oberfläche durch anodische Zerstäubung oder durch andere Mittel elektrisch leitend gemacht und dann elektrolytisch Metall auf die elektrisch leitende Oberfläche niedergeschlagen wird. Hierdurch entsteht ein negativer Abdruck der liniierten Oberfläche, und von diesem negativen Abdruck wird ein metallisches Positiv, das die Matrize bildet, durch weiteres elektrolytisches Niederschlagen eines Metalls erzeugt. Nachdem die Matrize mit dem Metall, welches das Netz bilden soll, überzogen ist, wird bei diesem Verfahren das Metall durch Schleifen oder Läppen so entfernt, daß die Matrize zwischen den Rillen freigelegt wird und die Perforationen gebildet werden.

Es könnte möglich erscheinen, das zu entfernende Metall durch Ätzen oder Auflösen des Metalls in einem geeigneten Reagenz zu entfernen. Aber es hat sich herausgestellt, daß die Ätzung keineswegs gleichmäßig ist, wenn ein Metall in eine Ätzlösung eingetaucht wird, und daß gewisse Flächen des Metalls von der Ätzlösung in nicht vorherzubestimmender Weise angegriffen werden. Bei den Bemühungen, ein Netz aus der obenerwähnten, mit Metall überzogenen Matrize durch Eintauchen in eine Ätzlösung herzustellen, wurde festgestellt, daß eine wahllose Ätzung die Wirkung hatte, daß an einigen Stellen ein Teil der durch Absetzen des Metalls in den Rillen der Matrize gebildeten Rippen vollständig weggeätzt wurde, bevor dünnere Metallflächen an anderen Teilen der Matrize perforiert waren.

Mit der vorliegenden Erfindung wird ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Metallnetzes angegeben, bei welchem zur Herstellung der Perforation das zu entfernende Metall in kontrollierbarer Weise zersetzt wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung besteht das Verfahren zur Herstellung von Metallmaschennetzen aus einem Metallteil, der aus Rippen, die dem herzustellenden Netz entsprechen, und aus dünnen Flächen, welche zwischen diesen Rippen He-Verfahren zur Herstellung
von Metallmaschennetzen

Anmelder:

Electric & Musical Industries Ltd.,
Hayes, Middlesex (Großbritannien)

Vertreter: Dipl.-Ing. W. Bischoff, Patentanwalt,
Hannover, Am Klagesmarkt 10-11

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 19. Juni 1951 und 10. Juni 1952

Herbert Edward Holman, West Drayton, Middlesex, und Leslie James White, Hayes, Middlesex

(Großbritannien),
sind als Erfinder genannt worden

gen, gebildet wird, darin, daß der ganze Metallteil intermittierend in Intervallen einer Zersetzung unterworfen wird, während denen das zwischen den erwähnten Rippen liegende Metall schneller zersetzt wird als die erwähnten Rippen, und daß die intermittierende Zersetzung so lange durchgeführt wird, bis die Flächen zwischen den Rippen entfernt sind.

In der vorzugsweisen Form der Erfindung wird der Metallteil, welcher das erwähnte Netz bilden soll, erst dann von der Matrize entfernt, wenn der Zersetzungsprozeß beendet ist, obwohl, falls wünschenswert, der Teil vor dem Zersetzungsprozeß von der Matrize durch Auflösen derselben entfernt werden kann.

Vorzugsweise wird die intermittierend durchgeführte Auflösung der dünnen Flächen dadurch bewirkt, daß der das Netz bildende Metallteil für eine bestimmte Zeitdauer in eineÄtzflüssigkeit eingetaucht, aus dieser Ätzflüssigkeit entfernt, gewaschen und dabei abgekühlt und dann erneut in die Ätzflüssigkeit eingetaucht wird. Diese Operation wird wiederholt, bis schließlich ein perforiertes Netz entstanden ist.

Wahlweise kann auch der Ätzprozeß in einer Flüssigkeit stattfinden, welche die Metallflächen, die zwecks Perforierung des Metallteiles entfernt werden sollen, viel schneller passiviert als die Flächen der Rippen und wobei ein elektrischer Strom zur intermittieren-

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den Aufhebung der Passivierung dient. Wahlweise können die Metallflächen auch durch Elektrolyse zersetzt werden.

Es ist bekannt, Maschennetze so herzustellen, daß eine Schablone des Netzes aus nicht angreifbarem Material auf einer Platte angebracht wird, die dann so geätzt wird, daß die Flächen, die nicht durch das resistente Material bedeckt sind, zersetzt werden. Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist indessen völlig verschieden von diesen bekannten Verfahren, da der Teil, welcher geätzt werden muß, nicht mit einer Schablone desISTetzes aus nicht angreifbarem Material versehen ist und da außerdem die gesamte Fläche des Metallteiles einer chemischen Zersetzung unterworfen wird.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung beispielsweise beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Ansicht im Querschnitt eines Metallteils, der auf einer Matrize angebracht ist;

Fig. 2 zeigt den erwähnten Teil und die Matrize in einer Ätzlösung;

Fig. 3 stellt den Waschprozeß dar;

Fig. 4 zeigt den Querschnitt des Teils in Fig. 1, nachdem eine teilweise Zersetzung stattgefunden hat;

Fig. 5 zeigt das Netz nach Beendigung des Zersetzungsvorganges, und

Fig. 6 und 7 zeigen wahlweise Verfahren zur Durchführung der Erfindung.

Wie in Fig. 1 gezeigt, bezeichnet das Bezugszeichen 1 den Metallteil, aus welchem das Netz gebildet werden soll. Dieser Metallteil wird dadurch hergestellt, daß Silber elektrolytisch auf einer Kupfermatrize 2 niedergeschlagen wird, die mit Rillen versehen ist. Der Metallteil 1 enthält somit Rippen 3 mit. eingeschlossenen Flächen 4, welche dünner sind als die Rippen 3. Die Oberfläche des Teils 1 trägt Eindrücke oder Rillen 5, welche sich unumgänglich während der elektrischen Abscheidung des Metallteils 1 bilden. Vorzugsweise wird der Metallteil 1 gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt, während er auf der Matrize 2 liegt. Der Teil 1 und die Matrize 2 werden in ein Ätzbad 6 eingetaucht, wie in Fig. 2 gezeigt, und hängen mit Hilfe von geeigneten Trägern 7 ungefähr 15 Sekunden lang in dem Bad 6. Die Flächen4 zwischen den Rippen 3 können eine Stärke von ⁵/_loOo bis ⁷ⁱ⁵/₁₀₀₀ mm haben, während die Kupfermatrize 2 eine Maximalstärke von 0,25 bis 0,38 mm hat. Die Ätzflüssigkeit, welche in dem Bad 6 enthalten ist, kann aus 19 Volumteilen konzentrierter Schwefelsäure und 1 Volumteil konzentrierter Salpetersäure bestehen. Eine solche Flüssigkeit zersetzt im wesentlichen das Silber und hat nur geringen Zersetzungseinfluß auf das Kupfer. Nachdem der Teil 1 in die Ätzflüssigkeit ungefähr 15 Sekunden lang eingebracht war, wird er herausgenommen, unter fließendem Wasser aus einem Hahn 8 gewaschen (Fig. 3), dadurch abgekühlt und nach Trocknung wieder in die Ätzflüssigkeit für eine weitere Ätzperiode von 15 Sekunden eingetaucht, dann wird er wieder herausgenommen, gewaschen, getrocknet und wieder eingetaucht.

Es wurde festgestellt, daß während des beschriebenen Ätzprozesses die Mitten der Flächen 4, die zwischen den Rippen 3 liegen, schneller geätzt werden als die Flächenteile in der Nähe der Rippen 3, so daß nach mehrmaligem Eintauchen die Flächen 4 zwischen den Rippen entfernt sind; es verbleibt ein Gebilde, das ungefähr die in Fig. 4 gezeigte Form hat. Sobald die Flächen 4 perforiert worden sind, wird die Ätzung schneller erfolgen, da die Ätzflüssigkeit zu den anderen Seiten der Flächen zwischen den Rippen Zutritt hat. Nach ungefähr 12 bis 13maligem Eintauchen sind die Flächen 4 genügend entfernt, und das Netz hat dann eine Ouerschnittsform, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist. Die Kupfermatrize 2 kann nunmehr durch Auflösung des Kupfers in einem geeigneten Mittel, welches das Kupfer, aber nicht das Silber löst, entfernt werden. Ein solches Mittel ist beispielsweise Ammoniumpersulfat. Wie aus der Fig. 5 hervorgeht, hat das endgültig gebildete Netz eine etwas konvexe obere

ίο Oberfläche 9, was von Vorteil ist, da hierdurch das Netz etwas verstärkt wird. Für das wiederholte Eintauchen und Waschen kann eine Gesamtdauer von 10 bis 15 Minuten erforderlich sein.

Auf welche Weise das erfindungsgemäße Verfahren eine schnellere Ätzung der Flächen 4 ergibt, ist noch nicht ganz erkannt, aber es wird angenommen, daß in den dünneren Flächen 4 ein schnellerer Temperaturanstieg im Vergleich zu den dickeren Teilen der Rippen 3 erfolgt. Da die Ätzung temperaturabhängig ist, werden diese Flächen schneller geätzt als die Flächen der Rippen. Folglich werden durch Entfernen des Teils 1 aus der Ätzlösung vor dem Waschen und Wiedereintauchen in die Ätzflüssigkeit die dünneren Flächen schneller zersetzt als die anderen Flächen.

Die Zersetzung wird vorzugsweise unterbrochen, bevor sich die Temperaturen aller Teile des Teils 1 ausgleichen. Das Waschen des Teils bringt einen Temperaturausgleich aller Teile des Teils 1.

Fig. 6 zeigt ein abgeändertes Verfahren zur Herstellung eines Netzes, bei dem der Teil 1 und die Kupfermatrize 2 in ein Bad 10 eingetaucht werden. Das Bad enthält eine Ätzflüssigkeit, welche die Oberfläche des Teils 1 schnell passiviert, z. B. verdünnte Salpetersäure. Durch diese Passivierung hört die Zer-Setzungswirkung auf. Die Passivierung wird durch Anlegen eines elektrischen Stromes in Intervallen an den Teil 1 aufgehoben, wobei der Teil 1 in dem Bad 10 die Anode bildet und eine zweite Elektrode 11 vorgesehen ist. Der Teil 1 und die Elektrode 11 werden an eine Stromquelle 12 angeschlossen, von welcher negative elektrische Impulse 13 intermittierend dem Teil 1 zugeführt werden. Zum Beispiel kann die Anordnung so sein, daß dem Teil 1 in jeder Minute 1 bis 5 Sekunden lang ein Impuls von ungefähr 12 V zugeführt wird. Es hat sich gezeigt, daß mit solch einer Anordnung die Flächen 4 viel schneller zersetzt werden als die Rippen, so daß sich schließlich ein Netz ergibt, welches das Aussehen hat, wie es in Fig. 5 gezeigt ist. Es wird angenommen, daß die schnellere Auflösung der Flächen 4 ihre Ursache darin hat, daß ein schnellerer Temperaturanstieg in diesen Flächen stattfindet als in den Flächen der Rippen 3. Sobald diese Flächen passiv werden, kühlen sie sich ab, und durch das Anlegen des Stromimpuls wird fast momentan die Passivität aufgehoben, so daß die weitere Ätzung der Fläche 4 stattfinden kann.

Es kann bei dem oben beschriebenen Verfahren erwünscht sein, die Bäder (Fig. 6 und 7) kalt zu halten, was durch Verwendung geeigneter Kühlmittel erfolgen kann. Die notwendige Kühlung kann auch dadurch bewirkt werden, daß der Teil 1 in den Bädern in Bewegung gehalten wird.

In einem abgeänderten Erfindungsverfahren werden die Flächen 4 durch Elektrolyse zersetzt. Wie in Fig. 7 gezeigt, ist der Teil 1 in einem Bad 14 angeordnet, welches eine Silbercyanidlösung enthält, die einen Überschuß von Cyanid besitzt. Teil 1 ist mit dem positiven Pol der Stromquelle 15 verbunden, während der negative Pol der Stromquelle mit der Kathode 16 aus rostfreiem Stahl verbunden ist. Bei der in Fig. 7

Claims

1 043 Oil gezeigten Anordnung wurde gefunden, daß periodisch etwa alle halbe Sekunde die Stromstärke auf einen niedrigen Wert fällt und dann wieder ansteigt, obgleich die Stromquelle konstant ist. Die Elektrolyse ist damit intermittierend, und die Passivität wird intermittierend aufgehoben, wobei sich dieser Vorgang automatisch wiederholt, ohne daß die Stromstärke absichtlich geändert wird. Bei diesem Verfahren hängt die Stromdichte von der Form des herzustellenden Netzes ab. Beispielsweise kann für die Herstellung eines Netzes aus einem Teil 1, das die obenerwähnten Dimensionen besitzt, eine Stromdichte von 10 mA/cm2 verwendet werden, wobei das Bad 14 Raumtemperatur besitzt. Obwohl die Erfindung an Hand der Anwendung auf die Herstellung von Metallnetzen aus Silber auf einer Kupfermatrize beschrieben worden ist, versteht es sich doch, daß auch andere geeignete Metalle verwendet werden können. 20 F A T E N T A N S P R 0 C H E:

1. Verfahren zur Herstellung eines Metallmaschennetzes aus einem Metallteil, der aus Rippen, die dem herzustellenden Maschennetz entsprechen, und aus dünneren Flächen, die zwischen den Rippen liegen, gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine chemische Zersetzung der Rippen und dünneren Flächen dadurch erzielt wird, daß der Metallteil intermittierend einer Zersetzung in einer Flüssigkeit in solchen Zeitintervallen unterworfen wird, in denen das zwischen den Rippen liegende Metall schneller zersetzt wird als die Rippen, und daß die intermittierende Zersetzung so lange fortgesetzt wird, bis die Flächen zwischen den Rippen entfernt sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturanstieg, der infolge der schnelleren Zersetzung der dünneren Flächen im Vergleich zu den Rippen auftritt, vor Fortsetzung der intermittierenden Zersetzung ausgeglichen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zersetzungswirkung unterbrochen wird, bevor die Zersetzungsgeschwindigkeit der dünneren Flächen und der Rippen gleich ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte Metallteil der Zersetzungswirkung ausgesetzt wird, während er auf einer Matrize liegt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zersetzungswirkung dadurch erhalten wird, daß der Metallteil der Wirkung einer Ätzflüssigkeit ausgesetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Ätzflüssigkeit Stoffe verwendet werden, welche die Oberfläche des Teiles passivieren, und daß ein elektrischer Strom intermittierend dem Metallteil zugeführt wird, wobei die Passivität zeitweilig aufgehoben wird.

7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dünnen Zwischenflächen durch Elektrolyse zersetzt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 619 465.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 677/736 1tt.