DE880678C - Galvanoplastisches Verfahren zur Herstellung eines Metallgitters - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein galvaniaplastisches Verfahren zur Herstellung· eines Metallgitters sehr geringer Maschenweite,, das insbesondere für Elektronenröhren oder Kathodenstrahlröhren mit einem Mosaikschirm verwendet werden kann. Eine Kathodenstrahlröhre, wie sie für Bildübertragung benutzt wird, enthält z. B. -eine Mosaikelektrode in Form eines Metallgitters, das mit einem isolierenden Stoff bekleidet ist und in seinen Maschen isolierte Metallelemente enthält. Die eine Seite jedes der Mosai.kelemente ist dabei mit einem photoelektrisch aktiven Stoff bekleidet. Derartige Mosaikschirme erfordern eine besonders feine Maschenteilung. Dabei können die Maschen selbst mit den isolierten lichtempfindlichen Elementen. übereinstimmen. Es kann direkt über dem Mosaik ein Gitter vorgesehen sein, das die gleiche feine Unterteilung wie der Mosaikschirm selbst besitzen soll und das dazu dient, die Mosaikelemenüe auf einem gewünschten Potential zu halten bzw. zu verhindern, daß Sekundärelektronen, die durch Aufprall des abtastenden Kathodenstrahls von den Mosaikele-

nienten frei gemacht werden, sich auf benachbarte Elemente ausbreiten und dadurch den Betrieb der Rohre verschlechtern.

Die Herstellung derartig feiner Metallgitter birgt verschiedene technische Schwierigkeiten in sich, die durch die vorliegende Erfindung überwunden werden sollen. Gemäß der Erfindung· wird ein galvanoplastisches Verfahren zur Herstellung eines derartigen Metallgitters verwendet, bei dem

ίο eine elektrisch leitende Matrize verwendet wird. Diese Matrize weist Nuten auf, die dem fertigen Gitter entsprechen und die mit Metall ausgefüllt werden. Dies geschieht derart, daß die Matrize zunächst auf der mit den Nuten versebenen Seite vollständig mit einer Metallschicht bekleidet wird und daß dieser Metallüberzug dann durch Schleifen od. dgl. zwischen den Nuten abgetragen wird, worauf die Matrize von dem so hergestellten Metallgitter entfernt wird.

zo Das Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung soll im folgenden an Hand der Abb. ι bis 7 näher erläutert weiden. Abb. r und 2 zeigen eine Matrize 40 aus Kupfer im Schnitt iind in Übersicht. Diese Matrize ist mit sich kreuzenden Nuten 40« und 40* versehen, die dem gewünschten Gittermuster entsprechen. Die Nuten haben beispielshalber einen Abstand von 0,25 mm 'und können entweder, wie gezeichnet, einen U-förmigen Querschnitt haben oder einen dreieckigen, teilweise runden oder trapezförmigen Querschnitt mit nach auswärts genieigten Flanken besitzen. Zweckmäßig haben beide Nutenscheren, gleiche Tiefe. Diese Matrize wird auf ihrer mit den Nuten versehenen Seite mit einem geeigneten Metall, beispielsweise mit Nickel, bis zu einer Dicke von 0,08 mm elektrolytisch plattiert. Nickel eignet sich besonders dann, wenn das Gitter, für seine weitere Verwendung anschließend emailliert werden soll. Wenn die gewünschte Schichtdicke erreicht ist, wird die vernickelte Matrize aus. dem Bad herausgenommen und besitzt dann das Aussehen entsprechend 'dem Querschnitt der Abb. 3, wo der Nickelniederschlag mit 41 bezeichnet ist.

Der nächste Schritt des Verfahrens besteht im Schleifen oder Schwabbeln der vernickelten Ober-

4-5 fläche der Matrize. Dies dient dem Zweck, den Nickelüberzug von der Oberfläche zu entfernen, so daß nur 'die Nuten 40" und 40* mit Nickel gefüllt zurückbleiben. Wenn auf diese Weise das Nickel weggescbliffen ist, hat der Querschnitt die Form der Abb. 4. Man sieht eine karierte" Ebene von quadratischen Kupfer flächen, die von Nickellinien der gewünschten Breite durchkreuzt werden.

Es ist wesentlich, darauf zu achten, daß beim Schleifen keine Nickelzungen in die quadratischen Kupfergebiete hineinragen, sonst würde das fertige Gitter unregelmäßige Maschen aufweisen, was Schwierigkeiten beim Emaillieren zur Folge haben würde. Bei Verwendung des richtigen Schleifmittels kann 'diese Gefahr vermieden werden.

Wenn Nuten von dreieckigem oder halbkreisförmigem oder einem sonstigen schrägflanikigen Querschnitt verwendet werden, bestimmt sich die Breite der Nickelbänder durch das Maß des Schleifens; wenn die Platte in ihrer Dicke verringert wird, wird die Breite der Bänder entsprechend verringert, und es kann so eine Einstellung der Größe der Öffnung und der Drahtstärke bewirkt werden. Das Maß des Abschleifens kann durch Meßmikroskope bestimmt werden. Wenn andererseits die Nuten, wie dargestellt, U-förmigen Querschnitt haben,wird eine Veränderung des Schleifens nicht das Verhältnis der Breite des Nickelbandes zu der Größe der Maschen verändern. Wenn die Kupferelektrotypie 40 vollständig entfernt ist, bleibt ein, Nickelgitter übrig, wie es in Abb. 5 und 6 mit 41" bezeichnet ist und dessen Farm und Größe der Nutenanordnung an der ursprünglichen Matrize entspricht. Dieses Gitter ist vollkommen eben und ganz homogen, da es durch einen gleichmäßigen Niederschlag van Nickel gebildet ist. Der Querschnitt der Gitterdrähte ist auch derselbe wie der der Nuten, und infolgedessen kann für ein gegebenes Metallgewicht ein Schirm von großer Steifheit gemacht werden.

Der Nickelniederschlag kann so dünn sein, daß er nicht die Nuten ausfüllt, wie bei 41' in Abb. 7 angegeben, so· daß die Masebendrähte Kanalquerschni'tt haben. Auf diese Weise kaum man erforderlichenfalls ein leichtes und starkes Gitter herstellen.

Das Kupfer wird dadurch entfernt, daß die mit den Nuten versehene Oberfläche mit einem widersitandsfähigen Firnis abgedeckt und die Kupferelektrotypie zur Anode in einem Kupferbad gemacht wird, wobei etwaiges schließlich vorhandenes Kupfer in einer Lösung von Ferrochlorid oder Ammoniumpersulfat entfernt wird, welche Stoffe eine vernachlässigbare Wirkung auf das Nickel ausüben.

Der Schirm wird nun in ein Salpetersäurebad gelegt, das die scharfe Kante entfernt, die durch das Schleifen gebildet worden ist. Die Entfernung dieser Kante ist notwendig, um an diesem Punkt ein Spalten der später aufzubringenden emaillierten Oberfläche zu verhindern. Die Säure raubt auch die Oberfläche auf, wodurch das Anhaften der Emaille 'unterstützt wird; es muß aber dafür gesorgt werden, die Wirkung der Säure zu beschränken.

Der Schirm kann nun montiert werden, indem man zwei Nickel dr ah trechtecke von geeigneter Form mit dem Schirm dazwischen aufeinanderlegt und diie Ecken der Drahtgestelle durch Widerstandschweißüng miteinander verbindet. Die Ecken des Schirmes werden abgeschnitten, damit die Drahtgestelle an diesen Punkten direkt miteinander verschweißt werden können. Die elektrische Verbindung zwischen diesen Drähten und dem Schirm kann erforderlichenfalls dadurch hergestellt werden, daß man das Drahtgestell an wenigen Punkten längs der Kante mit dem Schirm verschweißt.

Ein anderes Verfahren zur M änderung ist folgendes:

Nachdem das Schwabbeln und Schleifen vollzogen ist, wird das Kupferpositiv, das sich in dem Stadium gemäß Abb. 4 befindet, auf seiner genuteten Oberfläche abgedeckt, wobei eine geeignete Randbreite frei bleibt. Dieses Abdecken kann etwa

dadurch geschehen., daß man¹ eine dünne rechtwinklige Scheibe von Ebonit oder Paxolin auf der abzudeckenden Fläche mittels eines Stoffes fest- j klebt, der nicht durch die Nickellösung beeinträchtigt wird. Das Positiv wird nun in ein Nickel bad gelegt und die Kante plattiert, bis ein Gestell her- ι gestellt ist, das dick genug ist, um den Schirm zu J tragen, wenn das Kupfer, wie oben beschrieben, j endgültig· entfernt wird. Nunmehr werden Stütz- j

ίο drähte an den Schirm angeschweißt, der nun fertig ι zum Emaillieren ist. j

Bevor auf die Metallflächen ein Glasemail aufgebracht wird, wird zweckmäßig· ein Oxydfilm darauf aufgebracht. Diesen Film kann man leicht dadurch erzeugen, daß man den Schirm in einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre erhitzt, bis sich auf dem blanken Nickel eine tiefblaue Farbe bildet. Wesentlich ist natürlich, daß der Schirm vollkommen frei von Fett ist; die entsprechende Reinigung kann durch ein elektrolytisches Bad bewirkt werden.

Das Email kann von handelsüblicher Art sein. Es ist nicht fein genug, wie man es vom Händler bezieht, und muß deshalb in einer Kugelmühle weitergemahlen werden. Das Email wird dann mit zusätzlichem Wasser gemischt, und man erhält durch die üblichen Abgießverfahren eine Suspension von sehr kleinen Teilchen. Diese Suspension wird auf den Schirm gespritzt und der Überzug getrocknet, wobei seine Dicke vor dem Erhitzen durch ein Mikroskop gemessen wird.

Man kann jeden Ofen verwenden, wenn er eine Temperaturregelung ermöglicht; vorgezogen werden elektrische Strahlungsofen. Das im Schmelzzustand befindliche Email bedeckt den Schirm, vorausgesetzt, daß die Oxydation vollständig ist, mit Ausnahme von kleinen Stellen, die hier und dort auftreten können. Diese können durch einen zweiten Überzug abgedeckt werden.

Es hat sich gezeigt, daß ein leichter Kupferniederschlag auf dem Nickel die vollständige Bedeckung stark erleichtert, wobei das Kupfer vor der Emaillierung· thermisch oxydiert wird. Wo es jedoch wichtig ist, die elektrisch isolierenden Eigenschäften des Emails aufrechtzuerhalten, soll dieser Kupferüberzug sehr dünn sein. Der Emailüberzug wird im Vakuum geschmolzen, damit kleine Gasblasen beseitigt werden.

Schirme, die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt sind, können für viele Zwecke verwendet werden.

Beispielsweise wird bei der Herstellung von Druckstöcken für photographische Reproduktion von Bildern usw. in der Druckindustrie von feinmaschigen Schirmen Gebrauch gemacht, die gewöhnlich durch ein Photo-Ätz-Verfahren hergestellt sind. Solche Schirme haben gewisse Mängel, die in erster Reihe von der Unregelmäßigkeit der Wirkung des Lichtes auf den lichtempfindlichen Überzug herrühren, der durch diese Mittel unlösbar gemacht ist. Es ist sehr schwierig, eine Streuung des Lichtes zu verhindern, und es werden infolgedessen die Kanten des Gitters, wenn die unbeeinflußten Teile weggelöst werden, etwas rauh. Diese rauhen Kanten werden noch weiter durch den Atzprozeß hervorgehoben, da die Wirkung der Säure innerhalb feiner Grenzen selbst unregelmäßig ist.

Bei dem vorliegenden Verfahren tritt wegen der Unterstützung, die dem Nickelgitter durch die Kupfermatrize beim Abschleifen gegeben wird, diese Rauheit nicht" auf, vielmehr schließt das Nickel die Räume ganz gerade und genau ab.

Eine weitere Verwendung solcher Schirme ergibt sich bei dem Sichten von körnigen Stoffen durch Sieb verfahren. Bei einem Gewebestoff von guter Qualität, wie er für diesen Zweck benutzt wird, treten notwendigerweise große Abweichungen bezüglich der Maschenweite auf, und es können infolgedessen Teilchen durch das Gewebe hindurchgehen, die beträchtlich die nominale Größe überschreiten, oder es wird andererseits der Siebprozeß dadurch verzögert, daß nur ein Teil des Gewebes tatsächlich verwendet wird. Zusätzlich zur Beseitigung dieses Nachteils gestattet es die vorliegende Erfindung, solche Gitter viel fester zu machen, als man sie mit gewebtem Draht machen kann, da die Tiefe der die Maschen bildenden Elemente um ein Mehrfaches größer ist als ihre Breite in der Gitterebene.

Es ist manchmal erwünscht, bei Kathodenstrahlröhren einen offenen Maschenschirm aus Metall zu verwenden, der nicht leicht oxydiert, und diesen Schirm in der Nähe einer anderen Elektrode, z. B. eines Mosaikschirmes, aber mit einem gewissen Abstand davon, zu montieren.

Zur Herstellung solches Schirmes eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren besonders, wobei an die Stelle der Nickelplattierung Goldplattierung gesetzt wird. Die Kupfermatrize kann, nachdem das Abschleifen vollzogen ist, dadurch entfernt werden, daß das Plattenaggregat in Salpetersäure gelegt wird. Da der auf diese Weise hergestellte Goldschirm verhältnismäßig zerbrechlich ist, wird er zweckmäßig auf ein Montierungsgestell aufgebracht, bevor die Stützschicht des Matrizenmetalls ganz entfernt wird. So kann die Kupfermatrize weggelöst werden, bis ihre Dicke ungefähr 0,06 mm beträgt. Dann wird die Platte gewaschen und getrocknet und ihre Goldseite an einen Metallrahmen geschweißt, der beispielsweise aus 1,5-mm-Nickeldraht besteht und so gestaltet ist, daß er die Gitterfiäche umgibt. Dieser Rahmen kann mit Isolation durch Glaskügelchen versehen sein, wodurch er nachher mit einem Mosaikschirm od. dgl. verbunden werden kann. Der Rahmen und der Goldschirm werden dann in das Salpetersäurebad getaucht, bis das ganze Kupfer aufgelöst ist; da die Kupferschicht dünn ist, ist die Verringerung der Nickelstärke durch die Säure unwichtig.

Nach einer anderen Monitierungs.weise kann der Nickelrahmen an das Goldgitter angeschweißt werden, bevor die Kupfermatrize beseitigt ist oder nachdem die Matrize in ihrer Dicke teilweise verringert ist. Dann wird auf die ganze Gitterfiäche ■und die Kupferstützschicht ein Überzug von Asphaltfirnis aufgebracht und dann das aus Platte

und Riahmen bestehende Aggregat in ein Goldbad gelegt 'und ein säurebeständiger Überzug auf den Rjahnien und die Schweißstellen aufgebracht. Sodann wird der Asphalt durch Kochen in Äther entfernt und das Ganze schließlich in das Salpetersäurebad gebracht, wo das gesamte Kupfer ohne Schaden für den Rahmen entfernt wird,

Ein anderes Verfahren zur Beseitigung der Kupfermatrize, das bei der Herstellung von Sehirmen aus Nickel oder Gold verwendet werden kann, besteht darin, die Matrize mit dem darin hergestellten Schirm und erforderlichenfalls einem daran befindlichen Nickelrahmen in eine Lösung von Ammoniumpersulfat (etwa 20o/o bei 25⁰ C) zu legen. Diese Lösung hat aber gegenüber Nickel einen, etwas lösenden Effekt.

Claims (10)

1. PATENTANSPRÜCHE: 20

   i. Galvanoplastisches Verfahren zur Herstellung eines Metallgitters, insbesondere für Elektronenröhren oder Kathodenstrahlröhren mit einem Mosaikschirm, bei dem eine elektrisch leitende Matrize verwandt wird, die Nuten aufweist, die deim fertigen Gitter entsprechen und die mit Metall ausgefüllt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize auf der mit den Nuten versehenen Seite vollständig mit einer Met&llschieht. bekleidet wird und daß der Metallüberzug von den Teilen der Matrize zwischen den Nuten abgetragen wird, worauf -die Matrize von den! so hergestellten Metallgitter entfernt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 'daß der Metallüberzug eine solche Dicke erhält, daß die Nuten in der Matrizenplatte nur teilweise ausgefüllt werden (Abb. 7).
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 'die Matrize aus Kupfer und das 'die Nuten ausfüllende Metall aus Nickel oder Gold bestehen 'und daß diie Ablösung" des Gitters von der Matrize durch Eintauchen in eine Lösung von Ammoniumpersulfat geschieht.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rahmen an dem Gitter angebracht wird, bevor dieses teilweise oder ganz von der Matrkenplatte entfernt wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize mit dem darauf niedergeschlagenen Gitter mit Ausnahme eines Randteiles abgedeckt wird 'und daß auf dem frei gebliebenen Randteil der Rahmen galvanoplastisch niedergeschlagen, wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrizenplatte teilweise durch Ätzen 'entfernt wird, dann das. Gitter mit einem verhältnismäßig dicken Rahmen versehen wird 'und darauf der Rest der Matrizenplatte weggeätzt wird. ■
7. 7. Verfahren nach Anspruch 4 zur Herstellung eines Gitters aus säurefestem Metall, 'dadurch gekennzeichnet, daß ein Rahmen an dem Gitter angebracht wird, während es noch von der in Säure löslichen Matrizenplatte getragen wird, daß dann die Matrizenplatte und der Metallteil des Gitters abgedeckt werden, darauf das ganze Gebilde mit einem säurebeständigen Metall galvanoplastisch überzogen wird und daß zum Schluß nach Entfernung der Abdeckung. die Matrizenplatte in einem Säurebad aufgelöst wird.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 1 oder folgenden zur Herstellung eines Nickelgitters, dadurch gekennzeichnet, daß Z¹Ur Beseitigung scharfer Kanten das Nickelgitter anschließend an die Herstellung leicht geätzt wird.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 1 -oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter mit einem im Vakuum aufgeschmolzenen Emailüberzug versehen wird.
10. 10. Verfahren nach Anspruch g, dadurch gekennzeichnet, daß das Nickelgitter zunächst mit einem dünnen Kupferüberzug versehen wird, welcher thermisch oxydiert wird, bevor das Gitter emailliert wird. ·

    Angezogene Druckschriften:
    Deutsche Patentschrift Nr, 619 465.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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