CH351473A - Verfahren zur Herstellung von der Verformung oder Trennung dienenden Werkzeugen, wie Pressformen, Stanz- und Schneidwerkzeugen - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung von der Verformung oder Trennung dienenden Werkzeugen,  wie     Pressformen,        Stanz-    und     Schneidwerkzeugen       Ein bedeutendes Anwendungsgebiet der Galvano  plastik     umfasst    die Herstellung von     Pressformen    für       Kunststoffe,

          Hartgummi    und dergleichen sowie von       Gussformen    für leicht schmelzende     Werkstoffe.        Press-          formen    sind bei ihrer Anwendung oft hohen Drucken       ausgesetzt.    Daher werden die auf     galvanoplastischem     Wege mit relativ geringer Wandstärke hergestellten  Formen durch Um- oder Hintergiessen und durch  Einlagern in Stahlgehäuse in ihrer Widerstandsfähig  keit verstärkt.  



  Ein besonderes Anwendungsgebiet der galvani  schen Reproduktionstechnik ist die Herstellung von  Prägeformen für Leder,     Kunststoffe    und Papier, auf  denen z. B. Schriftzüge, Narbungen und ähnliche  Profilierungen erzeugt werden sollen. Auch hat man  versucht, Schneid- und     Stanzwerkzeuge    durch     gal-          vanoplastische    Abformung von einem z. B. in Blei,  Wachs oder     Kunststoff    hergestellten Negativ herzu  stellen. Solche Schneid- und     Stanzwerkzeuge    sind  wesentlich höheren Drücken und deformierenden so  wie verschleissenden Einwirkungen ausgesetzt als  Giessformen.

   In der Praxis hat sich gezeigt, dass die  durch     galvanoplastische    Reproduktion hergestellten  Schneid- und     Stanzwerkzeuge    diesen Beanspruchun  gen nur in begrenztem Masse gerecht werden, und dass  gerade die am meisten der Abnutzung ausgesetzten  Spitzen, Kanten und Winkel zu einem raschen Ver  schleiss neigen, brechen oder sich spalten.  



  Die Ursache dafür besteht darin, dass diese Par  tien der     Stanzformen    oder     Schneidwerkzeuge    in dem  zur galvanischen Herstellung dienenden Negativ am  tiefsten gelegen sind, so dass die Stromlinien     im    gal  vanischen Bad durch die übrigen Flächen oder Kan  ten abgeblendet werden. Das begrenzte Streuungsver  mögen der galvanischen Bäder und die Auswirkung  einer solchen Abblendung bzw. Abschirmung in die-    sen Bädern sind bekannt. Die Niederschlagsdicke an  den tiefsten Stellen bleibt daher weit hinter der durch  schnittlichen Dicke des     Galvanos    zurück.

   Auch die  modernen     Elektrolyte    mit einem besonderen Ein  ebnungsvermögen können die hier in Betracht kom  menden Unterschiede nicht in ausreichender Weise  ausgleichen. Weiterhin ist durch Beobachtung des  Niederschlagsgefüges an mikroskopischen Querschlif  fen zu erkennen, dass gerade im Innern spitzer Winkel  der galvanische Niederschlag, der sich senkrecht auf  der     Winkelfläche    aufbaut, aufeinander zuwächst. Es       tritt    dabei jedoch kein absolutes     Verwachsen    der  Kristalle ein. Infolgedessen bleiben bei solchen     gal-          vanoplastischen    Gebilden deutliche Nahtlinien im  Gefüge sichtbar und zumeist auch schmale Hohl  räume zurück.

   Sie entstehen dadurch, dass nach aussen  hin das Wachstum rascher verläuft als in den engen  Winkeln, zumal dort rasch durch mangelnden     Elek-          trolytenaustausch    bzw. mangelnde Nachlieferung fri  scher     Badflüssigkeit    eine Störung der normalen     Me-          tallabscheidung    eintritt.  



  Die Erfindung bezweckt, die unzureichende me  chanische Festigkeit der spitzen Schneiden bzw. Kan  ten an     Pressformen,    Schneid- und     Stanzwerkzeugen     und dergleichen, die     mittels        Metallabscheidung    durch  Abformen von Negativen hergestellt sind, sowie die  Ursache hierfür, nämlich den an den Kanten gestör  ten Gefügeaufbau, zu vermeiden.  



  Durch langwierige Versuche ist gefunden und be  stätigt worden, dass sich diese Fehler und Mängel  beseitigen lassen, wenn die Reproduktion zumindest  anfänglich mittels eines Verfahrens der stromlosen       Metallabscheidung    aus chemisch reduzierbaren Me  tallsalzlösungen durchgeführt wird, z. B. mittels eines  Verfahrens der stromlosen Vernickelung. Bei dieser       Abscheidungsweise    findet auch     an    den tiefsten Stel-           len    des Negativs eine völlig gleichmässige,     naht-    und  lückenfreie     Metallabscheidung    statt.

   Durch die ausser  ordentlich feinkörnige Struktur und die zur Negativ  fläche parallele Wachstumsweise wird eine Positiv  form von aussergewöhnlich hohen     Festigkeitseigen-          schaften        erhalten,    die sich weiterhin dadurch aus  zeichnet, dass     dasbeigalvanischerHerstellungsweisebe-          sonders    störende Zurückbleiben der Schichtdicke an  Stellen der späteren extremsten     Beanspruchung    völlig  unterbleibt.

      Sollte die Gesamtstabilität der Form oder des  Werkzeuges nicht ausreichen oder die Gesamtherstel  lung durch die stromlose Vernickelung oder gleich  artige     Metallabscheidungen    nicht genügen, so kann  eine nachträgliche Verstärkung auf normalem     gal-          vanoplastischem    Wege und     gegebenenfalls    auch ein  abschliessendes Ausfüllen von     Schneidkanten-Rest-          winkeln    mit     aufschmelzbaren        Metallen    oder Legie  rungen     resp.    Kunststoffen oder Kunststoffzementen  erfolgen. Auch können die Formen oder Werkzeuge  zur Erhöhung ihrer mechanischen Festigkeit und bzw.

    oder ihrer Widerstandsfähigkeit gegen Verschleiss  einer thermischen Nachbehandlung unterzogen wer  den.  



  Der bevorzugte Werkstoff für die Herstellung der  Formen,     Matrizen    und Werkzeuge ist Nickel. Die       Nickelabscheidung    kann durch chemische Reduktion  von     Nickelsalzen    sowohl in alkalischen als auch in  sauren Lösungen durchgeführt werden. Anstelle von  Nickel können auch     Abscheidungen    von Kobalt oder  von     Kobaltnickellegierungen    durch chemische Reduk  tion erzeugt werden.  



  Die Negativform besteht im     allgemeinen    aus  Weichblei oder Hartblei, vorzugsweise mit einem  geringen Gehalt von Zinn oder Wismut in einer       Menge        von        etwa    3     %.        Im        allgemeinen        sollen        die        für     die Negativform verwendeten Werkstoffe sich durch  gute     spanabhebende        Bearbeitbarkeit    auszeichnen. Sie       dürfen    anderseits sich bei der nachfolgenden Behand  lung in dem     Metallabscheidungsbad    nicht verformen.

    Sie werden also     zweckmässigerweise    einen genügend  hohen     Schmelzpunkt    haben, um in den Bädern auch  bei 90  C nicht zu schmelzen. Auch dürfen die  Negativformen von den     Bädern    nicht chemisch     an-          gegriffen    werden.  



  Die Verstärkung durch galvanische Niederschläge  oder durch Hintergiessen wird     zweckmässigerweise    so  fort im Anschluss an die     Nickelabscheidung    durch  Reduktion durchgeführt, vorzugsweise aber solange  das Positiv sich noch auf der     Negativform    befindet.       Hiernach    werden die Ränder     beschnitten    oder     abge-          fräst,    wonach sich das Positiv leicht aus der Negativ  form absprengen     lässt.     



  Zur Erleichterung des     Abhebens    kann eine me  chanisch trennende, aber elektrisch nicht isolierende  Zwischenschicht dienen, z. B. ein dünner Film eines       elektrisch    leitenden Öls oder eine     Oxydhaut    oder z. B.  ein hauchdünne Schicht     Süberjodid,    die durch Er  zeugung eines Spiegelbelages aus Silber und anschlie  ssende Behandlung dieses Belages mit Joddampf er-    zeugt werden kann. Die galvanische Verstärkung wird       vorteilhafterweise        durchgeführt,    solange das Positiv  sich noch in der Negativform befindet. Weitere Ver  stärkungen werden ebenfalls zweckmässig noch in der  Form durchgeführt, z.

   B. das Aufbringen von Kunst  harzen, wie ungesättigte Polyesterharze, die nach Zu  satz von Katalysatoren durch     Polymerisation    aus dem  flüssigen in den festen Zustand überführt werden,  oder     Äthoxylinharze.    Wird dagegen Metall aufge  schmolzen, z. B. auch     antirnonhaltiges    Blei, so wird  man     vorteilhafterweise    das Positiv vorher aus der  Negativform herausnehmen.

   Zum Aufschmelzen     kom-          men        Bleilegierungen        in        Betracht,        die        z.        B.        95        %        Blei,     2     bis    3     %        Zinn        und    3     bis    2     %        Antimon        enthalten.     



  Wendet man eine     thermische    Nachbehandlung  zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit und der  Widerstandsfähigkeit gegen Abrieb an, so ist vorher  die Negativform zu entfernen. Es haben sich Tempe  raturen von 375 bis 515  C für die thermische Be  handlung als vorteilhaft erwiesen.  



  Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung  im     Querschnitt    eine Negativform 1, die auf der In  nenfläche dieser Form angebrachte, die Trennung  erleichternde Zwischenschicht 2, die durch chemische  Reduktion abgeschiedene Metallschicht 3 aus Nickel,  Kobalt oder dergleichen, welche die Aussenfläche der  positiven Form     bildet,    und die rückseitige Verstär  kung derselben durch die Schicht 4.  



  Die folgenden Beispiele erläutern die Zusammen  setzung von Bädern, aus welchen Nickel und Kobalt  durch chemische Reduktion ohne Anwendung einer  äusseren Stromquelle abgeschieden werden können:    <I>Beispiel 1</I>  Eine     alkalische    Nickellösung hat pro Liter fol  gende Zusammensetzung:

    Nickelchlorid 30 g/1     NiC1,    - 6     H20          Na-Hypophosphit    10     g/1        NaH,PO,.        H,0          Ammoniumchlorid    50     g/1    NH4C1       Natriumzitrat    100 g/1 Na     3C6H507    .51/2<U>11,0</U>       Abscheidungsgeschwindigkeit    etwa 0,006     mm/Std.    bei  90 bis 95  C; PH-Zahl 8 bis 10.  



  <I>Beispiel 2</I>  Ein geeignetes saures Nickelbad hat folgende Zu  sammensetzung pro Liter:  Nickelchlorid 30     gll        NiCl,    - 6 H ,O       Na-Hypophosphit    10 g/1     NaH2PO,        #        H20          Na-Hydroxyacetat    50     g71        NaC,H303          Abscheidungsgeschwindigkeit    etwa 0,012 mm/Std. bei  90 bis 95  C;     PH-Zahl    4 bis 6.  



  <I>Beispiel 3</I>  Ein zur stromlosen     Abscheidung    von Kobalt ge  eignetes Bad hat folgende Zusammensetzung pro  Liter:       Kobaltchlorid    30 g/1     CoC1,    - 6     H20          Na-Hypophosphit    10 g/1     NaH,PO,        #        H20          Ammoniumchlorid    50     gll        NH4C1          Natriumzitrat    100     g/1    Na     3C6H507    - 51/2     H20  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von der Verformung oder Trennung dienenden Werkzeugen, wie Press- formen, Schneid- und Stanzwerkzeugen und derglei chen, durch Metallabscheidung auf der Oberfläche einer dem zu erzeugenden Werkzeug entsprechenden Negativform, dadurch gekennzeichnet, dass die Ab formung des Negativs zunächst mittels eines Verfah rens der stromlosen Metallabscheidung aus chemisch reduzierbaren Metallsalzlösungen durchgeführt wird.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Abformung mittels eines Ver fahrens der stromlosen Vernickelung durchgeführt wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch und Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfor mung in einer chemisch reduzierbaren Lösung von Nickelchlorid durchgeführt wird, die Natriumhypo- phosphit, Ammoniumchlorid und Natriumzitrat ent hält. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteran spruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung im Liter etwa 30 g Nickelchlorid,' 10 g Natriumhypo- phosphit, 50g Ammoniumchlorid und<B>100</B> g Na triumzitrat enthält. 4. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Abformung durch stromlose Abscheidung von Kobalt durchgeführt wird. 5.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Abformung durch stromlose Metallabscheidung nur bis zur Erreichnung einer Schicht von gegen Reibungsverschleiss ausreichender Dicke durchgeführt und diese Schicht durch galva nische Niederschlagsarbeit verstärkt wird. 6. Verfahren nach Patentanspruch und Unteran spruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Verstärkung des Gegenstandes durch Aufbringen von Metall vorgenommen wird. 7.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteran spruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Verstärkung des Gegenstandes durch Aufbringen von Kunststoff vorgenommen wird. B. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der Gegenstand zur Erhöhung seiner mechanischen Festigkeit und Widerstands fähigkeit gegen Verschleiss einer thermischen Nach behandlung unterzogen wird.