圆珠笔的笔芯和其用图
【专利说明】圆珠笔的笔芯和其用途
[0001] 本发明涉及圆珠笔的笔芯和其用途。
[0002] 文献DE 10 2009 021 336 Al公开了用于书写用具的铜-镍-锌合金。因为美观 原因，常常由镍银生产圆珠笔的高质量的笔芯尖端。由下列组分的可机械加工的镍银金属 丝材料作为揉捏材料制造这些笔芯尖端：Cu :40. 0 %到48. 0 %重量、Ni :8. 0 %到14. 0 %重 量，Mn: 4. 0 %到6. 5 %重量、Si: 0. 05 %到1. 5 %重量，平衡：Zn和不可避免的杂质。可选地， 可以添加有最多1. 5%重量的Al或者最多2. 5%的Pb。该镍银合金包含双相结构，该双相 结构包含α和β相，其中间生有硅化物。
[0003] 此外，文献EP 1 608 789Β1公开了一种铜基合金，其适合用于圆珠笔构件的生产 中。该合金具有下列组分：Cu:43%到48%重量、Zn: 33%到38%重量、Ni :10%到15%重 量、Mn:3. 5%到6. 5%重量，该合金具有单相α结构和双相α/β结构。该合金的重要特 征是合金的至少一个热变形加工步骤结合热处理引起了最初存在的双相α/β结构转变 为单相α结构。目的是由此形成具有均一结构的单晶相的圆珠笔构件。
[0004] 本发明的目的是进一步开发圆珠笔的笔芯。
[0005] 权利要求1的特征描述了本发明关于圆珠笔笔芯，并且权利要求5描述了关于圆 珠笔笔芯的用途。进一步的从属权利要求描述了本发明的有益形式和改进。
[0006] 本发明包括用于圆珠笔的笔芯的技术教导，包括墨水管和圆珠，该圆珠设置在墨 水管的最远端处的书写尖端中，其中至少墨水管的书写尖端包含下列组分的铜锌合金（以 重量％计）：
[0007] 28. 0 %到 36. 0 % Zn，
[0008] 0.5%到1.5%51
[0009] L 5 %到 2. 5 % Mn，
[0010] 0.2%到1.0%·，
[0011] 0.5%到1.5%八1，
[0012] 0.1%到1.0%卩〇，
[0013] 可选地，最多0· 2% Pb的最大值，
[0014] 可选地，最多0. 2% Sn的最大值，
[0015] 可选地，最多0. 1% P的最大值，
[0016] 可选地，最多0· 08% S，
[0017] 平衡：Cu和不可避免的杂质，带有在基质中间生、混合的含铁-镍-锰的硅化物。
[0018] 书写尖端作为独立构件可以连接到墨水管的其余部分上。可替代地，墨水管也可 以与书写尖端是单件设计。
[0019] 已经发现，令人惊奇地，例如，也可以用除了镍银合金以外的其它合金实现具有在 书写本体的最远端处提供的书写尖端的书写工具，特别地圆珠笔。迄今，根据申请人自己的 德国公开说明书DE102007029991A1设想了这种合金的用途，该合金仅仅用于内燃发动机、 变速器或液压组件中的滑动元件。该公开说明书的内容全部并入到本说明书中。特别地在 发动机应用中，这种不同的用途正在追求对特定最终用途最优的特性组合的不同目的：强 度、结构热稳定性和复杂的抗磨损的增加，同时结合足够的延展性特性的形式的特性组合。 此外，在滑动支撑应用中，合金具有良好的紧急运转特性，这抵消了支撑配对件的磨损。
[0020] 本发明的产生来自于使用铜锌合金的主意，该铜锌合金具有间生、混合的包含 铁-镍-锰的硅化物，在连续或半连续链铸造方法的帮助下可以生产该铜锌合金。作为混 合硅化物形式的结果，铜锌合金具有高的硬相含量，这有助于材料抗磨损以及圆珠笔的圆 珠作为摩擦配对件的改善。
[0021] 因此，合金具有高的硬度和强度值，然而，要确保必需程度的延展性，如在拉伸试 验中在破裂值时的伸长所表示的。因为特性的组合，本发明的主题特别地适合用在圆珠笔 笔芯中。
[0022] 在合金的铸造过程中，最初存在铁和镍富集的混合娃化物的早期沉淀。在进一步 生长过程中，这些沉淀可以生长以变成常常是柱形、相当大尺寸、混合的含铁-镍-锰的硅 化物。此外，相当大的比例也保持比较小的球形，精细地分布在基质中。
[0023] 精细分布的硅化物特别地被考虑是为什么β相的稳定发生的原因。这对热稳定 性和抗磨损的增加做出了重要贡献。
[0024] 对于圆珠笔笔芯的生产，中心地钻取孔洞通过约15mm到20mm长度的金属丝段。将 分级轮廓引入到尖端中，这样可以压入例如碳化钨的圆珠。最后的卷边固定圆珠，以致于不 需要任何作用它可以转动，但是不会从笔芯尖端出来。为此目的，合金必须具有足够的冷成 形能力，以实现绕着圆珠的尖端的无裂缝的卷边。通过碳化钨圆珠的圆珠座的磨损确定圆 珠笔的墨水消耗。材料也应该相应地是抗墨水腐蚀的。通过本发明的合金确保了必需的冷 成形能力和抗腐蚀两者。
[0025] 本发明合金的特别的优点是基于强度、结构的热稳定性和抗磨损性的增加以及同 时地足够的刚度特性的形式的对最终用途最优的特征的组合。此外，合金对常规使用的墨 水具有良好的抗腐蚀性。此外，考虑缺少或极其低的铅含量，所要求保护的材料方案考虑了 对环境友好合金的必要性。
[0026] 而且，设计该材料用于特定的应用，其中尽管对硬度和强度的高要求，但是必需程 度的可塑性能力是重要的。根据选择的硅和镍的元素范围，可以使混合的铁-镍-锰硅化 物形成物特别地适于特性的最优组合，该特性特别地涉及必要程度的延展性。
[0027] 在铸造状态下，结构可以存在有最多50%体积的β相含量。这被当做通过挤压的 铜合金的足够良好的热成形能力的必要条件。
[0028] 在本发明的优选的构造中，在包括至少一次热或冷成形操作的进一步加工操作以 及进一步的退火步骤后，结构可以存在有5%到最多45%体积的β相、最多20%体积的混 合的含Fe-Ni-Mn的硅化物的含量和平衡的α相。
[0029] 因为在α相基质中不同尺寸分布的这些β间生和硬相，这种合金确保了结构的 有利的热稳定性以及足够的刚性特性，以及构件的成比例的抗磨损。因为硅化物的低的冷 焊接趋势，特别地，高硅化物含量有助于支撑元件情况下滑动和紧急运转特性方面的改善， 这可以补偿Pb含量的缺少。通过这种方式，同样已经考虑了用于书写用具的材料的更好环 境相容性的要求。
[0030] 在优选的实施方式中，混合的含铁-镍-锰的硅化物可以在结构中以柱状形式