DE2353692C3 - Verfahren zur Herstellung von leitende und nichtleitende Flächenbereiche aufweisenden Matrizen für die galvanoplastische Erzeugung von definiert strukturierten Metallschichten - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von leitende und nichtleitende Flächenbereiche aufweisenden Matrizen für die galvanoplastische Erzeugung von definiert strukturierten MetallschichtenInfo
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Description
Überschuß ausgefüllt werden und durch eine Bearbeitungsoperation, insbesondere Schleifen, auf
die Höhe der Abdeckschicht eingeebnet werden. <*>
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Grundkörpers mit
einer Schicht aus nichtleitendem Material abgedeckt wird und hierauf die Vertiefungen durch die
Abdeckschicht hindurch in den Grundkörper eingeprägt und galvanisch ausgefüllt werden, worauf die
Schicht entfernt und die entstehenden vertieften Partien zur Bildung einer ebenen Matrizenoberflä-
ehe mit einem nichtleitenden Material ausgefüllt werden.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zar Herstellung
von leitende und nichtleitende Flächenbsreiche aufweisenden
Matrizen für die galvanoplastische Erzeugung von definiert strukturierten Meiallschichten, insbesondere
von Sieben, durch mechanische Herstellung von Vertiefungen, die mit leitendem Material versehen
werden.
Es ist ein Verfahren zur Herstellung feinmaschiger Siebe bekannt (US-PS 25 29086), bei dem auf einen
Grundkörper aus Glas oder keramischem Material eine Abdeckschicht aufgebracht und das Siebmuster durch
diese Schicht in die Oberfläche des Grundkörpers geritzt wird. Nach Entfernen der Abdeckschicht wird
eine Metallschicht aufgedampft und diese auf der Oberfläche mit Ausnahme in den Nuten und am Rand
entfernt Das Sieb wird galvanoplastisch in die Nuten niedergeschlagen und anschließend gewaschen, bis es
leicht aus der Matrize geschält werden kann. Abgesehen von der aufwendigen Herstellung der Matrize können
damit keine nahtlosen Zylindersiebe hergestellt werden.
Bei einem weiteren bekannten Verfahren zur Herstellung einer Matrize, mit der auch nahtlose
Zylindersiebe hergestellt werden können, werden an der Oberfläche eines Matrizenkörpers bus leitendem
Material Vertiefunge?.· an den Stellen der Sieböffnungen
eingeprägt die mit nichtleitendem Material ausgefüllt werden. Da es jedoch bei Sieben erwünscht ist ein
möglichst großes Öffnungsverhältnis zu erreichen, ist die aufzuwendende Einprägearbeit sowohl bezüglich
der Herstellzeit als auch der benötigten Einrichtungen aufwendig.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art so auszubilden,
das auch die Herstellung nahtloser Zylindersiebe erlaubt jedoch gegenüber dem zweitgenannten Verfahren
einen wesentlich geringeren Herstellungsaufwand benötigt
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst daß die Vertiefungen eingeprägt und mit
leitendem Material ausgefüllt werden.
Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand von Vcrfahrensbeispielsn dargestellt and nachfolgend beschrieben.
Es zeigt
F i g. 1 bis 3a die Matrizenherstellung nach dem bekannten zweitgenannten Verfahren,
wobei
wobei
F i g. i eine Ansicht des Reliefs,
F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie H-H in F i g, 1,
Fig.3 einen Schnitt durch die Oberfläche der geprägten Matrize zeigt und
F i g. 3a einen Schnitt durch ein »negatives« Relief darstellt
F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie H-H in F i g, 1,
Fig.3 einen Schnitt durch die Oberfläche der geprägten Matrize zeigt und
F i g. 3a einen Schnitt durch ein »negatives« Relief darstellt
ι _*„u.._„
Ausfü hrungsfonm,
F i g. 10 bis 14 die Matrizenherstellung nach einer zweiten Ausführungsform und
Fig. 15 bis 18 die Matrizenherstellung nach einer weiteren Ausführungsform.
Das in Fig. t bis 3 dargestellte bekannte Verfahren zur Matrizenherstellung für die Herstellung von
nahtlosen Zylindersieben geht von einem Metallzylinder als Grundkörper 4 aus, der die Abmessungen des
herzustellenden Siebes aufweist Seine Mantelfläche besteht aas einer mehr oder weniger dicken Schicht
eines prägbaren Materials, z. B. Kupfer, Messing oder
Weichstahl, deren Oberfläche geglättet ist, z. B. durch
Schleifen, Rollen oder elektrolytisches PoEeren.
In die Oberfläche des Gnmdkörpers 4 wird eine
Struktur eingeprägt. Diese entspricht der Struktur des s
mitteb des Gnmdkörpers herzustellenden Siebes. Zur
Prägung bedient man sich eines sogenannten Reliefs 1. Es ist dies ein kleinerer, gehärteter Stahlzyiinder, der auf
seiner Oberfläche refiefarüg das Muster zeigt, welches
man in den Grundkörper 4 einprägen wilL Das Relief 1
ist auf gravurtechnischem Wege hergestellt. Die Elemente seines Musters bestehen in der Regel aus
erhabenen Kegeln 2 mit sechseckigen Grundflächen, die zueinander versetzt angeordnet sind pnd die Reliefoberfläche
nahtlos überziehen, wie dies in r" g 1 und 2 ι ^
dargestellt ist. Zwischen den Kegeln 2 s-mi Nuten 3
angeordnet, die bei der Prägung Ripr ·? in™ Grundkörper
4 ergeben.
Preßt man dieses Relief 1 <r"=c einer geeigneten
Maschine, die einer Drehbar', ähnelt, in die relativ zo
weiche Oberfläche des Gi» - i*:5rpers 4, so entsteht der
negative Abdruck des Reliefs i in der Oberfläche des Grundkörpers 4, siehe F i g. 3. Der P; eßvorgang selbst
wird hierbei rotativ vorgenommen. Um die Nahtlosigkeit
des Reliefmusters auch auf dem Grundkörper 4 zu verwirklichen, steuert man das Relief t während seiner
Abwälzbewegung gegenüber dem Grundkörper 4 in der Weise an, daß pro Grundkörperumdrehung das Relief
einen Längsvorschub vom Betrag eines oder mehrerer Musterelemente 2 erhält und die Abwälzbewegung des
Reliefs 1 pro Grundkörperumdrehung so erfolgt, daß an
der scheinbaren Nahtstelle der Prägung in die erstgeprägte Vertiefung wiederum ein erhabenes
Musterelement 2 des Reliefs fällt Auf diese Weise entsteht ein Verzahiiungs- oder Schraubeffekt, der nach
Vornahme einer zwangsweisen Ansteuerung in eine Selbststeuerung übergeht. Je nach den Bedingungen
dieser als Molettage bekannten Operation ist der
Grundkörper 4 nach einem oder mehreren Prägedurchgängen fertig geprägt Darauf werden die tiefliegenden
partien T des Gnindkörpers 4 mit einem elektrisch
nichtleitenden Material, z. B. Lack, ausgefüllt. Hierbei
wird die geprägte Oberfläche mit dem Beschichtungsmaterial völlig bedeckt und anschließend dieses, z. B.
durch Schleifen, so weit entfernt, daß die erhabenen
Herstellungsprozeß des Siebes verteuern.
Um den Aufwand zu senken, geht die Erfindung von
dem Gedanken der Herstellung sehr Seichter Matrizen aus. Hierzu müssen die beim Moiettieren aufzuwendenden
Drücke verhältnismäßig klein gehalten werden. Dies kann nur über die Art der Mustergebung des
Reliefs erfolgen, da die Härte des zu prägenden Metalls nur in engen Grenzen variiert werden kann.
Bis heute wird, wie bereits vorstehend erläutert wurde, das Relief 1 stets entsprechend F i g. 1 und 2
ausgebildet Das in dem Grundkörper 4 (Fig.3) zu prägende Mustervolumen, das aus Rasternäpfchen 2'
besteht ist hierbei hoch, jedenfalls erheblich größer als das Volumen der durch die Prägung entstandenen Rippe
3'. Werden jedoch nicht die einzelnen Rasternäpfchen 2', sondern die Rippen 3' — der sogenannte Steg — in
den Grundkörper 4 geprägt weil hierbei das zu verdrängende Volumen nur einen Bruchteil des bei der
herkömmlichen Molettage zu verdrängenden Volumens ausmacht kann mit erheblich geringeren Moiettagedrücken
gearbeitet werden. Ein entsprechendes Relief ist ohne Schwierigkeit durch Umprägen eines »normalen«
Reliefs 1 in Weichstahl mit anschießender Härtung herstellbar, das die in Fig.3a dargestellte Oberfläche
mit kegeligen Vertiefungen 2" und Erhebungen 3" erhalten kann, wobei die Vertiefungen 2" auch z. B.
eineii ebenen Grund erhalten können. Dieses »negative«
Refcjf Y, wie es im Vergleich zum bekannten Relief 1 anschaulicht genannt werden kann, wird nach dem
vorstehend beschriebenen Verfahren in einen Grundkörper 5 geprägt siehe Fig.4, auf dem eine
Netzstruktur aus tiefliegenden Einkerbungen 6 und hochliegenden Rächen 7 entsteht deren Tiefe und
Ausformung je nach Molettage sowie Reliefstruktur gesteuert werden kann.
Die Weiterbearbeitung des Grundkörpers 5 kann auf drei verschiedene Weisen erfolgen, die alle die
Herstellung einer Matrize zur Nickelsieb-Herstellung zum Ziele haben.
Bei der ersten Herstellungsweise (F i g. 4 bis 9) wird der nunmehr »negativ« moletticte Grundkörpef 5 im
galvanischen Bad z.B. hartverchromt (Fig.5). Es
entsteht hierbei ein Aufbau, bei dem auf dem geprägten Material des Grundkörpers 5 eine Chromschicht 8
abgeschieden wird, die aus den in die Einkerbungen 6
wesentlichen ist damit die Behandlung des Grundkörpers 4 abgeschlossen. Man bezeich let ihn in diesem
Zustand als Matrize oder Mutterwalze.
Die Matrize wird vorzugsweise galvanisch vemickelL
Entsprechend den leitenden Partien, welche die Matrize netzartig überziehen, srhlägt sich Nickel ebenfalls
netzartig oder siebförrrcg nieder. Nach Erreichen der erforderlichen Schichtstärke wird der Vernicklungsvorgang
abgebrochen und die entstandene, perforierte Nickelhaut von der Matrize mittels einer geeigneten
ιliner aHc7c^7.\CTi3n· e*c ic* «»in
vrtll
rwrfrt-Chrompartien
10,11 besteht
Nunmehr wird die Chromschicht 8 soweit abgetragen, z. B. abgeschliffen, daß die ehemais hochliegenden
Grundkörperoberflächen 9 keine Chromschicht 11 mehr tragen. Die Chromfüllung iO in den Einkerbungen
6 der Grundkörperoberfläche 9 erhält hierbei das gleiche Höhennivea.1 wie die Grundkörperoberfläche 9
selbst (F ig. 6).
Nun wird die Grundkörperoberfläche 9 durch ein
geeignetes Ätzmittel, das lediglich das Gmndkörperma-
riertes Nickelsieb entstanden.
Dem beschriebenen Verfahren haften Nachteile an, von denen der wesentliche darin besieht daß für den Ao
Prägevorgang, der darauf hinzielt, etwa 2Iz der
Oberfläche des Grundkörpers 4 2x1 vertiefen, erhebliche
Drücke auf das Relief 1 und damit auf den Grundkörper 4 nötig sind. Abgesehen von der entsprechenden
schweren Ausführung der für die Durchführung der (15
Molettage benötigten Maschine muß der Grundkörper selbst sehr stabil ausgeführt sein. Dies führt zu sehr
hohen Matrizengewichten, die ihrerseits den gesamten
angreift abgetragen (F i g. T), wobei vertiefte Partien 12 zwischen den zu Stegen gewordenen Chromfüllungen
10 entstehen.
Es folgt hierauf eine Beschichtung mit einem geeigneten, nichtleitenden Material 13 (F ig. 8/, z.B.
Lack, das soweit abgetragen wird, daß die netzartig angeordneten Chrom-Stege 10 wieder freilieger*
(Fig.9). Damit ist die Herstellung abgeschlossen und
eine Matrize entstanden, die sich zur Nickelsiebherstellung
eignet
Bei der zweiten Hersteiiungsweise (Fig. 10 bis 14)
5 6
wird der »negativ« molettierteGrundkörper mit einem Bei der dritten Herstellungsweise (Fig. 15 bis 18)
geeigneten Abdecklack 14 tamponiert Unter Tampo- wird der Grundkörper 5 nach dem Drehen, Schleifen
nieren versteht man ein in der Tiefdruckformenherstcl- und eventuellen Polieren mit einem geeigneten Lack 17
lung bekanntes Verfahren. Es hat zum Ziel, eine gleichmäßig beschichtet Sodann erfolgt die »negative«
strukturierte Oberfläche derartig mit z. B. einem Lack $ Molettage in der Weise, daß die Beschichtung 17 von
abzudecken, daß nur die hochliegenden Partien eine den Stegen des Reliefs durchschnitten und der
Lackschicht erhalten. Mit der Tamponage erreicht man Grundkörper 5 mit Einkerbungen 18 relativ schwach
die Abdeckung aller hochliegenden Musterflächen 9 der geprägt wird (Fig. 15). Hierzu ist der Reliefsteg
Oberfläche des Grundkörpers 5 (Fi g. 10), wahrend die zweckmäßigerweise messerartig auszubilden,
netzartig angeordneten tiefliegenden Einkerbungen 6 lo Nun erfolgt eine Vernicfclung oder Verchromung, die
(F i g. 10) keine Abdeckung erfahren. ίη dem Zeitpunkt beendet wird, in dem die eigentliche,
Der so präparierte: Grundkörper 5 wird z. B. metallische Prägetiefe IS ausgefüllt und mit etwa
vernickelt oder hartverchrörriL Es entsteht ein Quer- 20-t00% vom galvanisch niedergeschlagenen Metall
schnitt gemäß Fig. 11; die tiefliegenden Einkerbungen 6 19 überwachsen ist (F ä g. ί 6).
erhalten eine metallische Füllung 15, während die vom 15 Die weitere Verarbeitung kann nun in ähnlicher
elektrisch nichtleitenden Lack abgedeckten Partien des Weise wie bei der zweiten Herstellungsweise auf zwei
Grundkörpers 5 keine Metallauflage erhalten. verschiedene Weisen erfolgen. Hierbei wird entweder
Nun wird, z. B. durch eine Schleifoperation, die die Oberfläche des Grundkörpers so lange geschliffen,
Oberfläche des Grundkörpers eingeebnet womit die bis zwischen den Chrom-bzw. Nickelstegen 19 (F ig. 18)
Herstellung der Matrize abgeschlossen ist Ihr Quer- 20 und den Lackpartien 17 eine plane Fläche entsteht, mit
schnitt ist in F ig. 14 dargestellt welcher Einebnungsoperation die Herstellung der
Sollte der Tamponierlack zwar für den einmaligen Matrize abgeschlossen ist
Galvanisierungsprozeß (Verchromen, Vernickeln o.a.) Oder es wird nach der Vernkklüng bzw. Verchrö-
der Matrizenherstellung, nicht aber für den Dauerge- mung der Lack entfernt, wobei vertiefte Partien 20
brauch der eigentlichen Nickelsieb-Herstellung (z.B. 25 zwischen den Stegen 19 entstehen (Fig. 17). Sodann
wegen mangelnder chemischer Resistenz über längere wird die Oberfläche des Grundkörpers 5 mit einem
Zeit im Nickelelektrolyten) geeignet sein, wird er nach elektrisch nichtleitenden Material, z. B. einem Lack,
der Vernicklungs- oder Verchromungsoperation, z.B. beschichtet und analog den in Fig.9 und 14
mit einem geeigneten Lösungsmittel entfernt Hier- dargestellter; Arbeitsoperationen eingeebnet womit
durch entstehen vertiefte Partien 16 (F ig. 12). Nunmehr 30 ebenfalls ein? Matrize entstanden ist die sich zur
wird die Oberfläche der Matrize mit einem geeigneten Herstellung von Sieben eignet
Material, z.B. einem Lack, beschichtet (Fig. 13) und Die auf diese Weise hergestellten Matrizen dienen
sodann soweit eingeebnet, daß die Lackschicht 13 mit der Herstellung von Sieben aller Art, fcei denen, wie z.B.
den M etallstegen 15, die frei von Bescfrkhtungsmaterial bei Filtern und Siebdruckiormen, eine bestimmte Größe
sind, eine ebene Fläche bildet (Fig. 14), womit die 55 und/oder Form der öffnungen vorgeschrieben ist
Herstellung der Matrize abgeschlossen ist
Herstellung der Matrize abgeschlossen ist
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Verfahren zur Herstellung von leitende und > nichtleitende Flächenbereiche aufweisenden Matrizen
für die galvanoplastische Erzeugung von definiert strukturierten Metallschichten, insbesondere
von Sieben, durch mechanische Herstellung von Vertiefungen, die mit leitendem Materia* /ersehen <u
werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen eingeprägt und mit leitendem Material
ausgefüllt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
daß nach der Herstellung der Vertiefungen eine Metallschicht insbesondere galvanisch, auf die
gesamte Oberfläche des Grundkörpers aufgebracht wird, deren Vertiefungen hierbei ausgefüllt werden,
und die Metallschicht insbesondere durch eine Schleifoperation so weit entfernt wird, daß die ^o
Partien zwischen den ausgefüllten Vertiefungen freigelegt w*: "den, worauf die freigelegten Partien,
insbesondere durch Ätzen, abgetragen und die gesamte Oberfläche des Grundkörpers mit einer
Schicht aus einem nichtleitenden Material bedeckt und diese Schicht anschließend bis zur Freilegung
der ausgefüllten Vertiefunge. durch eine Bearbeitungsoperation,
insbesondere Schleifen abgetragen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
daß die mit den Vertiefungen versehene Oberfläche des Grundkörpers mit einem Abdeckmaterial
aus nichtleitendem Material tamponiert wird und hierauf die nichtbedecilcten Vertiefungen galvanisch
mit Metall ausgetollt weiden und zur Bildung einer ebenen MatrizenoberftLjhp eingeebnet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die mit den Vertiefungen versehene
Oberfläche des Grundkörpers mit einer Abdeckschicht aus nichtleitendem Material tamponiert wird
und hierauf die nichtbedeckten Vertiefungen galvanisch mit Metall ausgefüllt werden, worauf die
Abdeckschicht entfernt und die nunmehr entstandenen vertieften Partien zur Bildung einer ebenen
Mainzenobcriiäche mit einem nichtleitenden Maie
rial ausgefüllt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Oberfläche des Grundkörpers mit
einer Schicht aus einem nichtleitenden Material abgedeckt wird und hierauf die Vertiefungen durch
die Abdeckschicht hindurch in den Gründkörper eingeprägt diese sodann galvanisch ausgefüllt und
zur Bildung einer ebenen Matrizenoberfläche eingeebnet werden (F i g. 18).
6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 5, dadurch
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