DE2509865B2

DE2509865B2 - Verfahren zur herstellung von metalldekors mit verschiedenen farben von strukturen auf einer beliebig strukturierten metallunterlage

Info

Publication number: DE2509865B2
Application number: DE19752509865
Authority: DE
Inventors: Walter Grenchen Bloesch (Schweiz)
Original assignee: W. Bloesch AG, Grenchen (Schweiz)
Priority date: 1974-10-22
Filing date: 1975-03-06
Publication date: 1977-05-26
Also published as: IT1034398B; DE2509865A1; FR2288795A1; FR2288795B1; CH583302A5

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Metalldekors mit verschiedenen Farben und Strukturen auf einer beliebig strukturierten Metallunterlage, wobei auf die Metallunterlage mindestens eine Metallisierungsschicht galva- *u nisch aufgetragen und nach einem bestimmten Muster zumindest teilweise abgetragen wird.

Häufig werden Gegenstände wie z. B. Taschenfeuerzeuge, Schmuckwaren, Abdeckplatten für Geräte oder Uhrengehäuse mit Verzierungen versehen, die darin bestehen, daß die Struktur der zu verzierenden Metalloberfläche teilweise mechanisch so verändert wird, daß sie von der Urstruktur dieser Metalloberfläche absticht, was z. B. bei verschiedenartigen Ziselierungen auf Taschenfeuerzeugen der Fall ist.

Dabei entstehen die meisten Schwierigkeiten beim Mattbürsten oder Sandstrahlen von scharf abgegrenzten Flächen, insbesondere bei solchen, die auf der gleichen Ebene sind, da für diesen Zweck mit Abdeckmasken oder Abdecklacken gearbeitet werden *o muß, die zuwenig scharfe Grenzlinien ergeben oder sogar teilweise weggebürstet oder weggestrahlt werden, insbesondere wenn Abdecklacke verwendet werden.

Aus dem DT-Gbm 66 01 646 ist ein Verfahren zum '«' Herstellen bildlicher Darstellungen auf Dekorationsgegenständen bekannt, wobei ein Blech mit einer dünnen Kupferschicht überzogen und dann entsprechend der bildlichen Darstellung bis zur Unterlage durchgeätzt wird, woraufhin das Trägermaterial chemisch gefärbt "^s wird. Einerseits bezieht sich dieses Gebrauchsmuster nur auf ein Metall, und andererseits ist die für dieses Verfahren in Frage kommende Kupferschicht so dünn, daß sie nicht mechanisch bearbeitet werden kann, so daß eine Kontrastwirkung durch Strukturieren nicht gegeben ist Außerdem führt das Anätzen des darunterliegenden Bleches dazu, daß dieses nicht beliebig strukturiert sein kann.

Aus der US-PS 18 21 561 ist ferner ein Verfahren bekannt, nach welchem auf eine beliebig strukturierbare Silberunterlage, wie ein Zifferblatt, Goldzeichen aufgebracht werden können. Dabei wird im wesentlichen das ganze Zifferblatt mit einer dünnen Goldschicht und anschließend mit einer Chromschicht überzogen. An den Stellen außerhalb der Zeichen wird die Chromschicht abgeätzt, und anschließend wird dort die Goldschicht mechanisch durch Abbimsen entfernt. Dieses Verfahren ist nur sinnvoll für dünne Goldschichten, da sonst der Arbeitsaufwand zu groß und die Kanten der Zeichen unscharf werden. Eine solche dünne Goldschicht ist jedoch außerhalb eines schützenden Uhrenglases nicht abriebfest, auch ist es infolge der dünnen Schicht und der Arbeitsmethode nicht möglich, beide Schichten unabhängig voneinander beliebig zu strukturieren.

Es ist demgegenüber das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Metalldekors anzugeben, die abriebfest sind und einen größtmöglichen Kontrast durch eine voneinander unabhängige und beliebige Strukturierung der verschiedenen Schichten und durch eine Verwendung einer großen Auswahl von Metallen erlauben.

Dieses Ziel wird durch ein Verfahren erreicht, das sich dadurch auszeichnet, daß die abriebfesten Metallisierungsschichten, die strukturiert sein können, chemisch oder elektrochemisch abgetragen werden, wobei die Zusammensetzung der Metallisierungsschichten und der Metallunterlage sowie der Ätzmittel derart gewählt wird, daß das Aussehen der jeweils darunterliegenden Schicht oder Unterlage nicht verändert wird. In einer bevorzugten Anwendung besteht die Metallunterlage aus rostfreiem Stahl.

Eine Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, daß auf die Metallunterlage nach einem bestimmten Ätzplan mehrere Metallisierungsschichten aus unterschiedlichen Metallen aufgetragen, jeweils bearbeitet und nach einem bestimmten Muster teilweise wieder abgetragen werden, wobei eine der Metallisierungsschichten als abriebfeste Abdeckmaske dienen kann.

Die Erfindung wird anhand von einigen nachfolgenden Beispielen erläutert, die auch die sich daraus ergebenden Vorteile klar erkennen lassen.

1. Beispiel

Auf eine Metalloberfläche, aus z. B. poliertem rostfreiem Stahl oder Gold, wird eine Schicht von etwa 20 μπι Nickel galvanisch aufgetragen. Auf diese getrocknete Nickelschicht Wird mittels eines bekannten Druckverfahrens mit einem Abdecklack eine Figur aufgedruckt. Nach dem Austrocknen des aufgedruckten Abdecklackes wird die Metalloberfläche in Salpetersäure getaucht und so lange in dieser belassen, bis die nicht mit Abdecklack versehene Teiloberfläche vollständig entnickelt ist. Daraufhin wird der Abdecklack in einem Lösungsmittel weggelöst, die Metalloberfläche getrocknet und anschließend mattgebürstet oder sandgestrahlt. Diejenigen Teiloberflächen, die nun immer noch mit Nickel versehen sind, verhindern, daß die darunterliegende Metalloberfläche die neue Struktur annimmt, während diejenigen Teiloberflächen, die entnickelt wurden, die neue Struktur annehmen. In diesem Falle

dient die Nickelschicht also als abriebfeste, d. h. bearbeitungsresistente, scharf abgegrenzte Abdeckmaske. Nach der Fertigbearbeitung der Teiioberfläche wird die Metalloberfläche nochmals in Salpetersäure gelegt und das restliche Nickel ebenfalls noch aufgelöst Die so erhaltene neue Metalloberfläche besteht nun aus zwei verschiedenen Strukturen, die eine poliert, Urstruktur der Metalloberfläche, die andere gebürstet oder sandgestrahlt Mit diesem Verfahren lassen sich feinste Linien oder Punkte herstellen, so daß sogar Bilder, ic bestehend aus Fotoraster, damit hergestellt werden können. Es ist selbstverständlich bei diesem Verfahren darauf zu achten, daß das Ätzmittel., in diesem Falle Salpetersäure, die galvanisch aufgetragene Metallschicht auflöst, ohne die darunterliegende Metallart anzugreifen. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß dieses Verfahren weiterentwickelt werden kann, und zwar derart, daß die erhaltene neue Metalloberfläche, bestehend aus zwei verschiedenen Strukturen nochmals neu vernickelt wird, daß nochmals neue TeiJflächen mh ic Lack abgedruckt werden, daß wieder geätzt wird und auf die entnickelten Teilflächen eine neue, dritte Struktur aufgebracht wird, z. B. Grundstruktur poliert, erste aufgebrachte neue Struktur gebürstet und zweite aufgebrachte neue Struktur gesandstrahlt. Nach der erstellten dritten Struktur wird die gesamte Metalloberfläche wieder in Salpetersäure getaucht und die verbleibenden vernickelten Flächen wieder entnickelt. Es ist dann eine Metalloberfläche mit auf gleicher Ebene sich befindenden drei Strukturen entstanden. Das Verfahren läßt selbstverständlich noch mehr Strukturen auf gleicher Ebene zu.

Eine Weiterentwicklung des Verfahrens ist die Herstellung verschiedener Strukturen auf verschiedenen Ebenen. ;,s

2. Beispiel

Eine Grundplatte bestehend aus z. B. rostfreiem Stahl wird poliert und anschließend mit 20 ;im Nickel versehen. Auf die Nickelschicht wird nun eine bestimmte Struktur aufgebracht, z. B. gebürstet. Anschließend wird eine Teilfläche des gebürsteten Nickels mit Abdecklack bedruckt und der nicht bedruckte Teil in Salpetersäure wieder entnickelt. Nach dem Entfernen des Abdecklackes ist das Stück fertig.

3. Beispiel

Das Grundmaterial besteht aus rostfreiem Stahl (z. B. Ni-Cr-Stahl), die aufgalvianisierte Metallisierungsschicht aus Gold.

Um eine einwandfreie Haftfestigkeit der Goldschicht auf dem rostfreien Stahl zu gewährleisten, wird wie folgt vorgegangen:

1) Elektrolytische Entfettung des Stahlgehäuses.

2) Spülen. Während 3 Minuten eintauchen in eine HCl-Lösung mit 50% HCl und 50% Wasser zur Entfernung der Cr-Kristalle aus der Oberfläche.

3) Vernickeln während 3 Minuten in einem HCl-Nikkelbad mit 60 gr/Liter HCl 20° Βέ, 90 gr/Liter NiCl₂ + 6 H₂O, Badspannung 6 Volt. <>o

4) Nach dem Spülen bis zur gewünschten Schichtdicke vergolden.

5) Thermische Behandlung während ca. 5 Minuten bei ca. 480⁰C, um jegliche Spannung aus dem Goldniederschlag zu entfernen, damit keine späte- <<> ren Ausbrüche aus feinen Zeichenstrichen entstehen. 6) Aufbringen der Lack-Zeichenform auf eine der oben geschilderten Arten und Abwarten der optimalen Haftfestigkeit des Lackes.

7) Abätzen der Goldmetallisierungsschicht vom rostfreien Stahlgehäuse. Dies erfolgt elektrolytisch in einer Lösung bestehend aus:

10 gr/Liter Kaliumcyanid (KCN), Rest destilliertes Wasser, Temperatur: ca. 6O⁰C, Stromstärke: 10 bis 12 Amp/dm².

8) Entfernen des Zapponlackes mittels Aceton.

4. Beispiel

Das Grundmaterial besteht aus rostfreiem Stahl (z. B. Ni-Cr-Stahl).
Aufgalvanisierte Metallisierungsschicht:

Schwarzchrom.

1) Stahl vorbehandlung wie im 1. Beispiel, aber anstelle von Gold Schwarzchrom auftragen.

2) Allenfalls thermische Behandlung der Schwarzchromschicht wie im ersten Beispiel.

3) Aufbringen der Lack-Zeichenform auf eine der oben beschriebenen Arten und Abwarten der optimalen Haftfestigkeit des Lackes.

4) Abätzen der Schwarzchromschicht während ca. 2-3 Minuten in einer Lösung aus 10gr/Liter Natronlauge (NaOH), Rest destilliertes Wasser, Temperatur: ca. 6O⁰C, Stromstärke: 10 bis 12 Amp/ dm².

5) Entfernen des Zapponlackes mittels Aceton.

5. Beispiel

Grundmaterial des Uhrgehäuses:

Gold oder Goldplaque.
Aufgalvanisierte Metallisierungsschicht:

Chrom oder Schwarzchrom.

Chemisches Abätzen der Chrom- oder Schwarzchromschicht während 2-3 Minuten in einer Lösung von 60% Salzsäure (HCl), die Gold nicht angreift, und 40% destilliertem Wasser. Temperatur: ca. 40° C.

Zur Ablösung der Goldschicht von Stahl bei wenig hohen Reliefzeichen von z. B. 2 bis 5 μπι können auch im Handel bekannte Produkte (Trockensäure, Flüssigsäure) verwendet werden. Diese Produkte entmetallisieren chemisch, ohne Zuhilfenahme von elektrischem Strom. Sie sind so zusammengestellt, daß immer das eine Metall aufgelöst und das andere Grundmaterial nicht angegriffen wird.

Es entstehen somit zwei verschiedene Strukturen auf zwei verschiedenen Ebenen.

Diese Verfahren können nochmals weiterentwickelt werden, und zwar auf verschiedenen Strukturen auf verschiedenen Ebenen in verschiedenen Farben.

6. Beispiel

Eine Platte aus rostfreiem Stahl wird 20 μίτι dick mit Gelbgold versehen. Die Grundplatte ist z. B. gebürstet, Bürststrichrichtung horizontal. Die aufgebrachte 20 μηι dicke Goldschicht wird hochglanzpoliert. Anschließend wird auf die Gelbgoldschicht eine Nickelschicht von ebenfalls 20 μιτ» galvanisch aufgetragen. Die Oberfläche der Nickelschicht wird gebürstet, Bürststrichrichtung diesmal vertikal. Auf diese Nickelschicht wird eine 20 μηι dicke Rotgoldschicht aufgetragen. Diese kann z. B. sandgestrahlt werden. Auf diese Rotgoldschicht wird als vierte Schicht wieder Nickel aufgetragen und die Oberfläche z. B. wieder poliert. Die so vorbehandelte Platte wird nun stufenweise auf die nächstfolgende Schicht abgeätzt, selbstverständlich unter vorherigem, teilweisem Abdecken mittels Abdecklack. Dabei ist zu beachten, daß zur Ätzung immer ein Verfahren oder

eine Lösung verwendet wird, die einerseits die abzuätzende Metallart auflöst und andererseits die darunterliegende andere Metallart nicht angreift. Nachdem nun ein Teil der Oberfläche mit einem Abdecklack versehen ist, wird die oberste Schicht bis auf das darunterliegende Metall der zweitobersten Schicht abgeätzt. Die Platte wird nun getrocknet, ohne die erste Abdeckschicht aus Lack wegzulösen, und anschließend mit Lack eine zweite Fläche abgedeckt, wobei die erste Abdeckung bleibt Nun wird wieder entmetallisiert bis ,■ auf die nächstfolgende darunterliegende Metallschicht anderer Art. Diese Prozedur, Abdecken und Entmetallisieren, wird weitergeführt bis auf die Grundplatte. Nachdem die letzte Abätzung erreicht ist, wird die Platte in ein Lösungsmittel gesteckt, das die Aufgabe ihat, den Abdecklack aufzulösen. Anschließend wird sie entfettet und getrocknet. Das so erhaltene Dekor ist mit verschiedenen Strukturen und Farben -uif verschiedenen Ebenen versehen. Es ist offensichtlich, daß man mehr als die fünf erwähnten Ebenen oder Schichten ;< auftragen kann. Dieses Verfahren eignet sich insbesondere zur Dekorierung von Feuerzeugen und Schmuckwaren, teilweise sogar auch für Uhrengehäuse und Uhrenzifferblätter. Es kann aber auch zur Erstellung von großen Bildern verwendet werden, wobei der ; Künstler den Abdecklack mittels Pinsel aufträgt und so ein plastisch wirkendes farbiges Bild erzeugt. Wie weiter oben erwähnt, muß die verwendete Ätzlösung oder das Ätzverfahren se abgestimmt sein, daß es die aufzulösende Metallschicht wirklich auflöst und die darunterliegende andere Metallschicht nicht angreift. Dies geschieht z. B. wie folgt: Ablösen von Nickel auf Gold und rostfreiem Stahl mittels konzentrierter Salpetersäure oder einer Lösung bestehend aus ^sh Schwefelsäure 66° Be 4 '/3 Wasser 4- ^xh Wasserstoffsuperoxid. Ablösen von Gold auf Nickel oder rostfreiem Stahl mittels einer Lösung bestehend aus Wasser 4- 100 g/l Kaliumzyanid, ca. 60° warm, elektrolytisch, wobei das zu entgoldende Teil als Anode an den 4--PoI geschaltet wird und die Kathode aus rostfreiem Stahl besteht, Stromstärke: ca. 10 Amp/dm².

Das im ersten Beispiel beschriebene Verfahren hat den klaren Vorteil, daß die aus hartem Nickel bestehende Maske eine sehr scharfe Abgrenzung erlaubt, was z. B. bei der Herstellung von Bildern aus Fotorastern von wesentlichem Vorteil ist. Dazu kommt noch, und dies gilt im besonderen Maße für die anderen Beispiele, daß die Strukturen der verschiedenen Schichten oder Teilflächen völlig unabhängig voneinander beliebig hergestellt werden können, was besonders für das Herstellen von Beschriftungen auf einer Metallunteriage von Vorteil ist, wobei gemäß den Beispielen 2-5 vorgegangen werden kann, während bei der Weiterbildung nach dem dritten Beispiel die Dekoration besonders dauerhaft ist, da sie aus jeweils etwa 20 μιη dicken aufgalvanisierten Schichten besteht.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Metalldekors mit verschiedenen Farben und Strukturen auf einer beliebig strukturierten Metallunterlage, wobei auf die Metallunterlage mindestens eine Metallisierungsschicht galvanisch aufgetragen und nach einem bestimmten Muster zumindest teilweise abgetragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die abriebfesten Metallisierungsschichten, die strukturiert sein können, chemisch oder elektrochemisch abgetragen werden, wobei die Zusammensetzung der Metallisierungsschichten und der Metallunterlage sowie der Ätzmittel derart gewählt wird, daß das Aussehen der jeweils darunterliegenden Schicht oder Unterlage nicht verändert wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallunterlage aus rostfreiem Stahl besteht.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Metallunterlage nach einem bestimmten Ätzplan mehrere Metallisäerungsschichten aus unterschiedlichen Metallen aufgetragen, jeweils bearbeitet und nach einem bestimmten Muster teilweise wieder abgetragen werden, wobei eine der Metallisierungsschichten als abriebfeste Abdeckmaske dienen kann.

4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisierungsschichten aus Gold eine Dicke von 20 μηι aufweisen.