PT97141A - Processo de tratamento galvanico atraves de correntes pulsadas - Google Patents

Description

f A presente invenção diz respeito ao tratamento galvâni-co por depósito de níquel, isolado ou com outros metais» Mais particularmente esta invenção diz respeito à realização de "stenc.il“ rotativos para a impressão têxtil e, ds um modo geral , ao tratamento galvânica ds peças que apresentam reentrâncias com dimensão reduzida, nomeadamente inferior a 12Θ micrometros»

0 "stenc.il” gravada é obtido normal mente por galvarto-plastia em corrente contínua» Partindo do desenho que se quer imprimir, fabrica-se um filme negativo entrelaçado. Conduz-se o desenho entrelaçado â exposição do filme sobre um indutor foto-sensível que reveste um rolo, o qual funciona como matriz do "stencil" a fabricar» Depois da isolado e desenvolvido, dissolve--se o indutor correspondente às zonas que não foram expostas» A matriz que funciona como cátodo é colocada no banho galvânico, por exemplo sulfato de níquel à ordem de 250 a 450 g/1» 0 depósito de níquel executa-se de modo a regular sobre a superfície exterior da matriz; as zonas correspondentes à indução isolante formam os pontos de entrelaçamento do depósito» 0 cilindro utilizada rto depósito de níquel é em seguida deslocado da matriz e forma o "stencil". Suando a espessura do depósito de níquel for superior à do indutor, constata-se que o depósito toma uma fortim cónica na periferia dos pontos de entrelaçamento, tendo tendência a tapar o orifício do ponto. A taxa de obturação, ou coeficiente de tapamento, é no mínimo de 35 %« Assim, para se obter sobre o "stencil" um ponto de 180 micrometros, a gravador deve partir de um ponto teórico de 3Θ@ micrometros, o que é dificii de conseguir no entrelaçamento. Esta elevada taxa de obturação έ uma limitação importante da técnica galvânica, quando se pretendem obter peças que apresentam reentrâncias com dimensões reduzidas, do tipo “stencil"„ ψ

Procurou-se remediar este inconveniente, realizando “stencil" com pouca espessura, inferior a 7Θ micromeiros, mas a desmoldagem ê difícil, e α ‘‘stencil" tem uma vida ma is curta» Realizaram-se também "stencil15 em duas etapas. A primeira etapa consiste em obter um "stencil” com espessura reduzida, coma indicado anteriormente5 a segunda etapa consiste em prosseguir o tratamento galvanico sobre o "stencil” desmoldado e montado sobre u.m eiKQ giratório, de maneira, que o depósito se efectue sobre as duas faces do "stencil". Outra dificuldade é a desmoldagem, pois esta técnica apresenta. vários inconvenientes: manipulações sucessivas, necessidade de utilização de dois banhos, riscos de separação dos depósitos, em particular se houver psssivação do primeiro depósito.

Em galvanoplastia, ê conhecida, a utilização de correntes pulsadas, com impulsos quadrados, para depósitos contínuos, em particular para os trabalhos de "LANDOLT". Ela permitiu utilizar densidades de corrente mais fortes do que com corrente contínua e melhorar a repartição do depósito.

0 documento EP. €>€>79642 diz respeita aum processo de tratamento galvSnico que utiliza correntes pulsadas. Neste documento o desenvolvimento tío metal, de entre outros o níquel, é realizado sobre u.m grelha. Ele visa limitar o tapamento das aberturas da grelha, mas aparentemente sem descer para lá dos 12Ô micrometros. 0 processo descrito funciona com correntes pulsadas em que o tempo de imposição (T) da corrente catódica está compreendido entre €> e 99&Θ ms. Trata-se de corrente pulsada simples com tempos de repouso (Τ') compreendidos entre 9 e 99€>€> ms. Pode—se tratar também de corrente pulsada invertida. limitar o tapamento das 0 objectiva fixada pela requerente é aumentar 3. qualidade do tratamento galvãnxco e poder reentrâncias de dimensão ainda mais reduzida, podendo ir até uma dezena de mieromeiros.

Este objectivo é perfeitamente atingido pelo processo da invenção. Trata-se, como jâ é conhecido, de um processo de tratamento galvlnico por depósito de níquel, isolado ou em mistura com outro metal, que funciona com correntes pulsarias invertidas»

Num modo característico, a corrente pulsada invertida tem um tempo de repouso (Tr> inferior ou. igual a 10 ms, um tempo de imposição da corrente catódica (Tc) compreendida entre 0,1 e 10 ms, um tempo de imposição da corrente anódica ÍTa) compreendido entre Θ,5 e 10 ms, uma densidade do pico catódico compreendida entre 4 e 40 A/dm2 e uma densidade do pico anódico compreendida, entre 1 e 20 A/dm2=

Graças è. combinação destes parâmetros, e em particular á obtenção de um tempo de repouso da corrente pulsada invertida, foi possível descer até âs rentrãncias com dimensões da ordem da dezena de micromeiros» 0 tempo de repouso modifica a polarização catódica e permite orientar a cristalização segundo um crescimento vertical do depósito.

De preferência, o desenvolvimento do depósito έ realizado a partir de uma matriz, coberta localmente por pontos de indução, tendo estes pontos por objectivo a formação de furos no depósito. Neste casa, e contráriamente ao que se passa quando se realiza o desenvolvimento do depósito a partir de um grelha como acontece na realização revelada pela documenta EP»0079642, & matéria constitutiva dos pontos de indução participa na cristalização.

De preferfncia, a tensão nos bornes entre o ânodo e α cátodo está compreendida entre 0 e +/- 40 volt. Esta disposição particular confere à corrente pulsada uma orientação dos equipa™ tenciais e melhora a cristalização do depósito galvãnico.

No caso da realização de um "stencil" rotativo destina™ do â impressão têxtil, utilizando as correntes pulsadas invertidas acima definidas, a taxa de obturação é no máximo de 25 %.

De preferência, o banho galvãnico deve apresentar de 55© a 60Θ fflçj/1 de sul fama ta de níquel.

Dutras vantagens e características da invenção tornar--se-ão evidentes a partir da leitura da descrição que se fará a seguir, de um exemplo de tratamento galvãnico para a obtenção de um “stencil" rotativo, ilustrado pela desenha anexo, no qualí a figura íft a 1D ilustra as etapas de realização de uma gravura por galvanoplastia, revelando os cortes longitudinais. A figura 2 representa a curva de densidade corrente/ tempo de uma corrente pulsada simples. A figura 3 é uma representação da curva transitória potencial/tempo coma resposta a uma impulsão quadrada de corrente. A figura 4 é uma representação da curva densidade de corrente/tempo de uma corrente pulsada invertida. gravura negativo

Para obter por galvanoplastia uma reproduz um determinado desenha, entrelaçado <1>, de acordo peça ob com a gravada em que a tém-se um filme técnica de entrelaçamento hem conhecida. 0 negativo entrelaçado Cl) representado na figura IA apresenta zonas opacas (2) que delimitam zonas transparentes <3)? são as zonas transparentes (3) que correspondem ao desenho a imprimir, no caso d© um "stencil" para impressão, nomeadamente impressão têxtil. 0 negativo entrelaçado (i> é colocado por cima de uma matriz (4) em que a superfície exterior é revestida por um indutor fotosensível C5>. No caso de um "stencil" rotativo, a matriz <4) à um rolo.

Depois da insolação, dissolvem-se as partes do indutor fotosensível (5) não expostas, enquanto que as partes expostas, não dissolvidas, formam as saliências (6) na superfície da matriz <4) (figura 1B)« 0 conjunto matriz (4)/saliência íó> è colocado num banho galvânico à base de sulfamato de níquel. A matriz <ò) funciona como cátodo. Em primeiro lugar forma—se um depósito (7) da níquel, o qual se distribui sobre a superfície da matriz de maneira uniforme envolvendo as saliências (6> e, de seguida, logo que a espessura do depósito aumenta de modo a ultrapassar a espessura, das saliências, o dito depósito de níquel apresenta furos (8) ao nível das ditas saliências (6)? estes furos constituem os pontos de entrelaçamento (figura 1C>. Logo que a espessura é suficiente, o depósito <7) é descolado da matriz <4> e forma o "stencil” (figura 1D)«

Contata-se que os pontos (8) não têm paredes (9) verticais e regulares, mas que estas paredes (9) têm uma forma cónica que tende a tapar parcialmente a reentrância, devido à presença de uma saliência (6). A taxa de obturação, ou coeficiente de tapamento, corresponde à parte da reentrância inicial que é 7

ocupada pelas excrescências cónicas do depósito. Compreende-se que o fenómeno de tapamento constitui um grande obstáculo, uma vez que as reentrâncias têm par abjectivo conter um fluido.

Na figura 2 está representada a curva densidade de 1 „ corrente/«.empo5 de uma corrente pulsada simples. Uma corrente deste tipo é caraeterizada por ter um período "T" que se decompõe num tempo de imposição da corrente catódica "Tc11 e num tempo de repouso "Tr", e pela densidade da corrente do pico catódico "Jc”.

Na figura 3 representou-se a curva transitória potencial /tempo, como resposta a uma impulsão de corrente quadrada. A variação do potencial durante o tempo ''Tc11 de imposição da corrente catódica produz-se em várias etapas distintas» A primeira etapa é quase instantânea; ela corresponde à carga da dupla camada electroquímica na vizinhança do cátodo, desde o potencial "V€i", no tempo inicial nT0", até ao potencial “VI". A segunda etapa corresponde á gaiola farádica, mantendo—se o potencial constante, Durante a terceira etapa que acaba com o tempo "Tc”, α potencial aumenta progressivamente até ,,V2". A quarta etapa, que começa cora α tempo de repouso “Trn, corresponde à descarga da dupla camada electroauímica. 0 requerente constatou que a electrodeposição do níquel, quando se dá o tratamento galvãnico, faz-se em condições diferentes de acordo com o que acontece nas segunda, terceira e quarta etapas, e que o fenómeno de tapamento produz-se para os depósitos realizados preferencialmente durante a terceira e quarta etapas. Deste modo, a escolha do tempo de imposição da corrente catódica, compreendido entre 0,1 e 10 ms, tem por abjectivo diminuir o- tempo global de difusão, conservando-se a gaiola farádica.

Nu.m exemplo de realização, a corrente utilizada era uma corrente pulsada invertida, do tipo da representada na figura 4, na qual o tempo de imposição da corrente catódica "Tc" ê de imediato seguido por uma inversão anódica durante um tempo "Ta” e

Os parâmetros eram os Jc-13 A/dm2, Ja-5 A/dm2. de seguida por um tempo de repousa !íTrH seguintes? Tc=l& ms» Ta=3 ms, Tr=©,i ms,

Partiu-se de um banho gaivânico com a seguinte composição aproximadas sul fama to de níquel de 55© a 60© g/1, cloreto de níquel de 5 a 15 g/1, ácido bórico de 3© a 4© g/1, sendo o pH entre 3,5 e 4,5? a temperatura entre 4© e 7© SC. Os ânodos eram em níquel electrolítico ou em níquel despolarizado com enxofre. Como amolecedor juntou-se ©-sulfimido benzéico, e para facilitar a desmoldagem de <2) utilizou-se butino 1-4 dial, à razão de alguns mg/1, A tensão nos bernes entre o ânodo e o cátodo estava compreendida entre © e +/- 4*3 volt. Realizou-se u.m "stencil" com uma espessura de 9© micromeiros com reentrâncias de dimensões, muito reduzidas, até cerca de uma dezena de micrometros. A taj<& de obturação constatada foi de 2© %, A invenção não é limitada pelos modos de realização qU(g foram descritos a título de exemplo, mas cobre todas as variantes, Em particular, a invenção não é limitada pelo depósito níquel isolado, mas diz também respeito aos depósitos de níquej misturado com outros metais, por exemplo cobalto ou tungsténio.

Claims (2)

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RE IVI MD I C;-iCuES s í- — Processo de tratamento galvânico por depósito de níquel, xsolada ou misturada cam um outro metal, permitindo limitar o tapamento de peças com reentrâncias de dimensões reduzidas5 nomeadamente inferiores a 12© mieromeiros, ® trabalhando com correntes pulsadas invertidas, caracterizado pela corrente pulsada invertida ter um tempo de repouso <Tr> inferior ou igual 1© ms, um tempo de Imposição da corrente catódica (Tc) compreendido entre ©,1 e 1© ms, um tempo de imposição da corrente anódica (Ta) compreendido entre ©,5 e 1© ms, uma densidade do pico catódico compreendida entre 4 e 4© A/dm2 e uma densidade do pico anódico compreendida entre 1 e

2© A/dm2. 2ã - Processo de tratamento galvânica ρara o fabrico de lâmina metálica rotativa para impressão, de acordo com a reivindicação í, caracterizado por a taxa de obturação ser no máximo de

3ã - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o banho galvânica de niquelagem apresentar de 55© a ó©© mg/1 de sul famato de níquel. 4§ - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o desenvolvimento do depósito ser realizado a partir de um matriz, & qual apresenta revestimentos locais formados por pontos de indução a fim de se obterem furos no depósito. 5â Processo de acordo com a reivindicação 1, cátodo caracterisado por a tensão nos bornes entre o ânodo e o estar compreendida entre ® e +/~ 40 volt„ Lisboa, 26 de Março de iv91

J. PEREIRA DA CRUZ Agente Oficial da Propriedade Industria! RUA VtCTOR CORDON, 10-A 3.° 1200 LISBOA