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Verfahren zum Feuerverzinnen Das Feuerverzinnen von Lötösen, Lötfahnen,
Anschlußteilen, Drähten, Bindern u.a.m, als Vorbereitung für eichlötverbindungen
in der Llet@tro-, Radio- oder Fernmeldetechnik durch zintauchen der Teile
| in ein geschmolzenas pinn- bzw. Zinn-;"leibad und anschließendes |
| Abschleudern bzw. Abstreifen des zuganhaftenden flüssigen Me- |
tallüberzuges ist bekannt.
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:s ist auch bekannt, daß beim Lintauchen der "ietall teile in das
schmelzflüssige Lotmatallbad das Grundmetall- der -ware gelöst wird. Das Bad wird
nach und nach durch das Grundmetall angereichert und damit verunreinigt. In dem
Maße der Badverunreinigung werden die lerzinnungsqualität und damit auch die Lötfähigkeit
der ,iIetallüberzizge schlechter und schließlich unbrauchbar. Das Lotmetallbad muß
entweder regeneriert oder durch neues Metall ersetzt werden. Beides ist kostspielig,
weil es zeitlich aufwendig und mit erheblichen Metallverlusten verbundjn ist. Eine
gleichbleibende Verzinnungsqualität ist nicht gew,-hrleistet, weil stets eine Aufnahme
von Grundmetall, z.i. von r_upfer und ::upferlegierungen besonders von Zink aus
Messing, gegeben ist und durch die Regeneration eines Bades-nicht restlos beseitigt
werden kann. Zink wirkt sich hier sehr nachteilig auf die Lötfähigkeit aus.
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Man hat durch vorangehendes Vernickeln der Teile den Austausch zwischen
dem Grundmetall und dem Zinnbad auch weitgehend unterbinden können, da Nickel als
Sperrschicht dient, selbst nur gering angelöst wird und eine Badverunreinigung durch
Nickel keine so ausgepr=;gten Nachteile wie die vorbezeichneten mitsichbringt. Abgesehen
davon, daß das Galvanisieren die Verzinnungskosten erhöht, ist eine Sperrschicht
durch Nickel in hohlen Teilen auch nicht ausf uhrbar. Solche Teile würden gegen
den Grundmetallaustausch in einem Verzinnungsbad nicht geschützt werden können.
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Die in Folgendem beschriebene Erfindung vermeidet diese Nachteile.
zrfindungsgemäfl
werden die zu verzinnenden Teile bis oberhalb des Lotmetallschmelzpunktes erhitzt
und dann in einer wz-ssrigen Suspension aus i lu2mitteln, wie sie beim Feuorver-innen
ge;;rauctit werden und feinen Lotmetallpulvern abgeschreckt.
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Hierdurch ,überziehen sich die Teile auf ihrer überfl,:che mit einer
bestimmten ..enge Lotmetall. "ihrend das :;intauchans der heißen seile in die wIIssrige
Suspension wird ::ur.ä;:eiti; ein die `'eile umgebender Dampfraum gebildet, in dem
die Lotmetalltcilchan mit dem zu verzinnenden ;arenteil in -:--ontakt Kommen und
soweit die Temperatur des .,arenteils noch über dem i.ot;nF,-tall_sc"unelzpunkt
liegt auch noch @:ngeschmolzen. Der iwipfraun entsteht hnlich dem Leidenfrostschen
rh_,nomen, wenn der @ie:@-@r:un:@t der Su 'pensi@a ausgepr `gt ist und unter -"er
Z'rvr-;irmungste:nperatur das <:u verzin:lenden Teiles liebt.
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Jie das ;@arenteil um@jben-e i_a:nr-)fschicht wir:zt star i hemmend
aui' die weitere Ab:cühlung @_=gs .iarenteilas. Dadurch ist es r_löglich, dafl die
mit der ..arenoberfl-:che in r,ontaZ'ät nomnlenen Lotmetallt#eilchen auch noch aasgeschmolzen
v:ersen.
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Das Verfahren nach der Irrfindung vereinfacht die sonst üblich:: Vorbehandlung
der gare. Fett- und Ölfilme, die von der Verarbeitung herrühren könne., brauchen
nicht zuvor entfernt zu werden, da beim Anw#-:rmen diese Verunreininigungen entweder
abbrennen oder beire ,iintauchen dcs Teiles in die Suspension abgesprengt werden.
Da beim Anw-rmen der -.'Jarenteile bis oberhalb der Lotmetallschmelztemperatur die
:iarenoberfl;-chen oxydieren, ist die Beseitigung der Oxydfilme w_lhrend des r:intauchens
in die Suspension eine Voraussetzung der #-#rfindung. Erfindungsgemäß mufl die Suspension
:ehr stark wirkende -zteduktionsmittel enthalten.
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Die niederzuschlagenden Lotmetallmengen auf der Warenoberfli=che können
nach diesem Verfahren durch einfache 1,Iaflnahmen gesteuert werden.
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Erf indungsgemä fl werden die Warenteile 1, noch weiter über den Lotmetallschmelzpunkt
hinaus erhitzt und dann in die Suspension getaucht. Durch die höhere ',;arentemperatur
wird die Zeit der Dampfbildung langer. 'ir@hrend dieser Zeit können mehr Lotmetallteilchen
an die heiße riarenoberfläche aasgesprüht und dort aasgeschmolzen werden.
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Bei TJ.2#r.,,etallen können unbedenklich Temperaturen von 25o- 5oo
o C und auch darüber angewandt werden.
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Durch die Jähl der iarentemperatur kann also die Auflegemenge an Lotmetall
variiert werden.
2. Irrah erhöht die Temperatur der Suspension bis
kurz unterhalb der Temperatur des Lotmetallschmelzpunktes. Hierdurch wird die Zeit
der Dampfbildung ebenfalls länger und die Abkühlgeschwindigkeit geringer wodurch
wiederum mehr Lotmetallteilchen an das Narenteil gelangen können.
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Die Suspension kann bis unter ihren Siedepunkt erwärmt werden. Höchstens
jedoch bis ca. 2o- 50 00 unterhalb des Lotmetallschmelzpunktes.
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Zu Beginn der Verzianung nach diesem Verfahren ist es daher zwecknäßig,
die Suspension erst vorzuwärmen. Nach Beginnv:und dauerndem Gebrauch muß wegen der
ständig durch die heiße Ware zugeführten Wärme gekühlt werden. Gebrauchsfähige Suspensionstemperaturen
von wässrigen Zinkchlorid, Natriumchloridr Ammonchloridj und Stannochloridlösungen
mit etwa 30 - 50% Nasser liegen zwischen 2o - 18o 00.
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Durch die Wahl einer Suspensionstemperatur in dem angegebenen Temperaturbereich
kann also auch die Auflagemange an Lotmetall variiert werden.
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Es ist aber auch möglich, den Siedepunkt der Suspension zu höheren
Temperaturen zu verschieben,da die höhere Temperatur das Ansprühen von Lotmetallpulverteilchen
begünstigt.
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Dies wird in einfacher Weise dadurch erreicht, daß man mit salzreichen
und wasserarmen Flußmitt:ellösungen arbeitet.
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3. Durch die Lotmetallpartikel - Konzentration in der Suspenläßt sich
die Auflagedicke an Lotmetall auf der idiarenoberfl ; che ebenfalls bestimmen. eine
größere Konzentration erhöht die Dicke, eine geringere mindert sie.
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Recht brauchbare Lotmetallkonzentrationen in der Lösung sind 5o bis
15o Gramm Pulver pro Liter Lösung.
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Um das Absetzen des Lotmetallpulvers in der Suspension zu verhindern,
ist es zweckmäßig, dickflüssige Suspensionen zu verwenden und die Suspension während
der Benetzung in Bewegung zu halten.
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Verhältnismäßig wasserarme Suspensionen zu verwenden, ist im Hinblick
auf die Dispersion des Metallpulvers günstig. Das Sedimentieren wird durch die viskoseren
Flußmittel stark zurückgedrängt.
:iss ist zweckmäßig, sehr feinkörnige
Lotmetallpulver zü-v-b r-.' wenden. Es hat sich gezeigt, daß die Warenoberflächen
mit feinen Pulverteilchen glatter überzogen sind als bei Verwendung gröberen Pulvers.
Eine zweckmäßige Teilchengröße liegt bei '! o bis 30 mi.
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"s hat sich gezeigt, daß man sowohl von legiertem als auch von nichtlegiertem
Zinn-Bleipulver ausgehen kann, d.h., ein Gemisch aus z.8. 63 % Zinnpulver und 3'7
% Bleipulver ergibt eutektische Niederschläge von gleicher Zusammensetzung.
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Es ist denkbar, daß auch andere Zusammensebungen von Zimipulvern
und Bleipul__rrn antsprechend ihrem Mischungsverhältnis niederschlagen werden.
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Es sit auch denkbar, daß sogar weitereTVietallkomponenten wik z.B.
Sb, Cd,Bi,Ni,Zn oder andere in Verbindung mit Zinn oder Zinn Blei niedergeschlagen
werden können.
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Die höher schmelzenden Metallpartikel wie z.B. Ni, werden erwartungsgemäß
selbst nicht schmelzen aber doch von dem niedrig schmelzenden Metall mitgerissen
und gewissermaßen als Einlagerung im geschmolzenen Lotmetall verbleiben. Die Auf
tragung solcherlvletallgemische kann u. Umst. technische Bedeutung erlangen.
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In vielen Fällen wird eine nach diesem Verfahren aufgebrachte Lotmetallschicht
aus Zinn bzw. Zinn-Blei für die weitere Verwendung ausreichen.
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In Fällen, wo eine besonders glatte geschmolzene Lotmetallfläche gewünscht
wird, empfiehlt sich ein Nachschmelzen des angesprühten Lotmetalles. Hierzu werden
die Teile nach Be-
netzung mit einer sehr verdünnten wässerigen Flußmittel
-lösung bis kurz oberhalb des Lotschmelzpunktes erhitzt und anschließend sofort
in einem Wasserbad abgeschreckt.
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Das Verzinnen von Warenteilen nach diesem Verfahren kann ein -zeln
und auch in der Masse, z.B. mit Massenteilen, erfolgen. Bei Drähten, Bändern und
Rohren kann die Verzinnung kontinuierlich im Durchlauf erfolgen. Bei dickwandigen
Teilen empfiehlt sich das Anwärmen mit Gasbrennern oder durch Ofenwärme. ?ei dünnen
Bändern, Rohren oder Drähten ist die elektrische Widerstandserwärmung zusätzlich
oder allein sehr zweckmäßig.
Hierdurch wird erreicht, daß die für
den Ansprühprozeß notwendige Wärme ihren Höchstwert unmittelbar vor der Berührung
mit der Suspension erreicht. Die Widerstandserwärmung unterstützt die Wirkung( des
Ansprühens von Lotmetallpulverteilchen durch Erhöhung der Warentemperatur beim Eintritt
in die Suspension und durch geringere Abkühlungsgeschwindigkeit während der Dampfphase.
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Verzinnungsschichten, die nach diesem Verfahren aufgebracht sind,
entsprechen der Reinheit des Ausgangspulvers. Die sehr kurzzeitige Ansprühdauer
verhindert eine durch die aufgetragene Lotmet$llschicht hindurchgehende Beeinflussung
durch das Grundmetall von z.B. Zn aus Messing. Die Ansprühdauer beträgt z.B. bei
1,o bis 1,2 mm Blechmaterial nur etwa o,2 Sekunden. Während dieser sehr kurzen Anaprühzeit
lassen sich Schichtstärken von z.B. 1 bis 7 mp ohne Schwierigkeiten aufbringen.
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Solche Schichten weisen deshalb eine hervorragende Lötfähigkeit auch
nach langer Lagerung auf.
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Ls ist auch ohneweiteres möglich, Teile oder Bänder nur partiell zu
verzinnen. Dies wird dadurch erreicht, daB man die Teile bzw. die Blechbänder nur
in den zu verzinnenden Bereich in die Suspension eintauchen 1 äßt.
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Lin weiterer Vorteil dieses Verfahrens besteht in dem geringen Kostenaufwand.
Der Einsatz an Zinn und Blei beträgt nur 1/5o bis 1/1oo gegenüber einem vergleichbaren
Zinn-Bleibad.