DE1950158A1 - Einrichtung zum Ummanteln von Draht - Google Patents

Description

DR.-IN0. MPL.-IN&. M. SC. OK=l..-PHYS. DR. DIPL₁-PHYS.

HÖGER - STELLRECHT- GRIESSBACH - HAECKER

PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

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U.S.Ser.No. 770,678

Texas Instruments Incorpo rated Dallas, Texas, U.S.A.

Einrichtung zum Ummanteln von Draht

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum kontinuierlichen metallischen Ummanteln eines Drahtes oder dergleichen mit einem eine Metall ablagernde Flüssigkeit enthaltenden Gefass, durch das der Draht nach vorheriger spanabhebender Oberflächenbearbeitung hindurchbewegbar ist.

Der Vorgang von Elektroplattieren, Heisstauchen oder Verzinnen von fortlaufenden Längen von kernbildendem Metall zum Herstellen von unterschiedlichen metallischen Ummantelungen oder Abdeckungen erfordert eine sehr reine Kernoberflache, Dies trifft besonders, auf Aluminiumdraht zu, der mit Kupfer elektroplattiqrt yrerden soll, da Aluminium sehr rasch in ' . Luft nach Entfernung eines Oxides wieder oxidiert, Die Oxide wirken als Verschmutzungen und. beeinflussen das Aufbringen einer befriedigenden Ummantelung ungünstig, Zwar ist es bekannt, die Oberfläche.des Drahtes vor dem Ummanteln zu reini-

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gen und spanabhebend zu bearbeiten, doch ist keine günstige "■ und einfache Lösung bekannt, um vor dem Eintauchen in die Überzugsflüssigkeit ein Reoxidieren zu verhindern. "■ ·

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zügrunde, mit einfachen⁵ Mitteln eine reine Drahtoberfläche bis zum Eintauchen aufrecht zu erhalten. Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung bei der eingangs erwähnten Einrichtung dadurch gelöst, dass der mindestens mittelbare Drahteingang in das Gefäss durch ein Schabewerkzeug gebildet ist, das zum umfänglichen Abschaben des Drahtes eine Schneidkante aufweist, die den Draht gegen Luftzutritt abdichtet und so die reine Drahtoberfläche aufrecht erhält. Die Erfindung ist im Besonderen viertvoll, um auf einem Aluminiumkerndraht durch Galvanisieren einen Kupfermantel aufzubringen, doch kann „die Erfindung auch in Verbindung mit anderen Kombinationen von Kern- und Mantelmetallen beim Feuerummanteln, Verzinnen oder dergleichen benützt werden. ·

Der Vorgang gemäss der Erfindung ist dabei so, dass ein den Kern bildender Draht, der mit einem Metall ummantelt werden soll, kontinuierlich vorzugsweise zuerst durch eine Umfangsfrasvorrichtung zur Entfernung der Haut und dann, durch eine axial arbeitende Schabevorrichtung und ein Sehubzwerkzeug hindurchgezogen wird,, um ...eine völlig reine Oberfläche zu erzielen» Vom Schabewerkzeug bewegt sich der Drahb in nicht verschmutztem Zustand in ein Bad, um einen Metallmantel auf der Oberfläche durch Galvanisieren, Feuerummanteln, Verzinnen oder dergleichen aufzubringen, Der Kern ist.dann in ummanbeltem Zustand, wenn er das Bad verlässt. Mach der Verfestigung des Unimantelungsmaterials kann er durch geeignete, die end-"

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gültige Form herstellende Mittel hindurchgezogen werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung, die Ausführungsbeispiele der Erfindung enthält. In der Zeichnung zeigen:

Fig.l einen Schnitt durch eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig.2 einen Schrfitt durch die spanabhebenden Vorrichtungen gemäss Fig.l in grösserem Masstab als diese,

Fig.3 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 und 2 ist mit 1 ein aus Aluminium bestehender Draht bezeichnet,

/der mit Kupfer galvanisch überzogen werden soll. Die Oberfläche des Drahtes ist wie üblich durch Berührung mit Luft oxidiert. Der Draht 1 wird aus einem nicht dargestellten Drahtvorrat abgezogen und kann gegebenenfalls durch eine übliche vorbereitende Einrichtung 3 unter Ziehen, Führen und Entfernen grober-Verunreinigungen hindurchgeführt werden. Weitere Einzelheiten sind hierzu nicht erforderlich, da diese Vorgänge üblich und bekannt sind. Auf jeden Fall hat der Draht trotz dieser Vorbereitungen an Luft gebildete Oxidverunreinigungen auf seiner Oberfläche.

Wenn der Kerndraht die Einrichtung 3 verlässt, passiert er durch eine Führungshülse 5 hindurch, die von einer drehbaren Fräsvorrichtung 7 mit einem Drehkopf 9 umgeben ist, der eine

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Anzahl von Fräsern 11 trägt. Die Drehung der Fräsvorrichtung geschieht durch nicht dargestellte Mittel, deren Einzelheiten gegebenenfalls aus der Patentanmeldung P 1.6 o2 992.8-14 entnommen werden können. Die Führungshülse 5 wird geschmiert, und auch die Fräser können durch eine übliche Anwendung von Schneidöl geschmiert werden, obgleich dies nicht unbedingt notwendig ist.

Wie bei 13 dargestellt, wird die Aussenhaut des Drahtes durch die auf den Umfang wirkenden Fräser 11 entfernt, so dass nun der Drahtdurchmesser reduziert wird. Wenn der Draht, von dem die Haut entfernt wurde, sich von den Fräsern 11 wegbewegt, so tritt er in ein Schabewerkzeug 15 ein, das einen konischen Umfang 17 hat, der in eine konische Öffnung einer Wand 19 eines Gefässes 21 eingesetzt ist, in dem sich Flüssigkeit befindet. Das Gefäss 21 kann aus einem Material sein, das einem elektrolytischen Angriff standhält, oder es kann auch als Tiegel dienen, der vorzugsweise aus einem keramischen Material hergestellt ist« .

Im Schabewerkzeug 15 ist eine harte Schneidbuchse 23 angeordner, die am Einlass eine kreisförmige' Schneidkante 25 zum Abschaben des hindurchgehenden Drahtes hat. Die Schneidbuchse ist aus Siliziumkarbid oder einem anderen bekannten, harten Schneidmaterial hergestellt.. Die Schneidkante 25 schabt eine weitere Materialmenge vom Draht 1 derart ab, dass nun eine völlig reine Oberfläche vorhanden ist, wenn dieser Draht in das Schabewerkzeug eintritt. Die kreisförmige Schneidkante 25 bildet ferner eine wirksame Abdichtung gegen den Zutritt von . irgendwelcher oxidierender Luft auf die abgeschabte, saubere Oberfläche des Drahtes innerhalb des Schabewerkzeuges. Sie ist

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im übrigen nur wenige tausendstel Millimeter von der Schneidbahn des Fräsers 11 entfernt, Damit brechen die Präser auch Späne ab, die durch die Schneidkante 25 des Schabewerkzeuges erzeugt werden. Hierdurch wird ein Verklemmen und Festfressen an der Schneidkante 25 verhütet. Diese bessere Schab- und Abdichtwirkung ergibt eine günstigere Erzeugung und einen besseren Schutz der reinen Oberfläche beim Eintritt in das Gefäss 21.

Das Gefäss 21 hat zum Zwecke einer Galvanisiserung mit Kupfer auf der reinen Oberfläche des eintretenden Aluminiumdrahtes ein Bad 29 aus einem üblichen Elektrolyt, beispielsweise Kupferfluorborat, Kupfersulfat, Kupferzyinid., Kupferpyrophosphat, Im Bad 29 ist eine lösliche oder unlösliche Anode 31 eingetaucht. Ferner ist ein eine Stromquelle enthaltender Stromkreis 33 an einem Anschlusschaft 35 der Anode und ferner über einen entsprechenden Gleitkontakt an den Draht L angeschlossen, v/ie dies durch die Pfeilköpfe des Stromkreises angedeutet ist. Bei Erregung des Stromkreises 33 wird ein Teil des in das Bad 29 eintretenden Drahtes zur Kathode, die hier durch 3.7 gekennzeichnet ist. Wenn.die Anode 31 zum Galvanisieren mit Kupfer Löslich ist, so besteht sie aus Kupfer, In diesem Fall erfordert das FLuorborat oder sonstige E.lektrfcJ.ytbad für das Bad 29 wenig oder keine Erneuerung. Wenn jedoch die Anode 31 unlöslich ist, erfordert das· Bad ' von Zeit zu Zeit eine Erneuerung, um so die richtige Elektrolysierwirkung sicherzustellen,

Aus den- vorstehenden-Darlegungen ergibt sich, dass der Draht in den Elektrolyten mit einer nichtverschmufezten, ganz·reinen Oberfläche, eintritt. Der plattierte oder ummantelte Aluminiumdraht wird nach oben aus dem Bad 29 über eine Führung, be.i-? spielsweise einen Führungsschuh 39» oder gegebenenfalls über eine drehbare eingetauchte Seilscheibe, die durch die gestri-

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ehelten Linien *H angedeutet ist, geleitet. Ferner ist bei ' ¹15 ein Ziehring erkennbar, durch den der Draht kalibriert und die Draht oberflächengüte verbessert wird. Ausserdem ergibt sich hierdurch ein besserer Verbund zwischen dem Draht· und seinem durch eine Punktierung 47 angedeuteten Mantel. Ferner ist eine Zugvorrichtung, beispielsweise Zugrollen, vorhanden, um den Draht während der Behandlung entsprechend entlang einer schematisch durch Pfeile angedeuteten Richtung zu bewegen. . ' ·

Eine Ummantelung aus Zinn_s einer aus Blei und Zinn bestehenden Legierung oder dergleichen kann auch ohne Elektrolyse erreicht werden. In diesem Fall wird der Stromkreis 33 und die Elektrode 31 weggelassen, und der Behälter wird als beheizter Tiegel verwendet, um so geschmolzenes Metall der betreffenden Ummantelung aufzunehmen, durch das der Draht hindurchgeführt wird. Eine elektrische Heizvorrichtung ist schematisch bei ¹19 angedeutet. Wenn der Draht aus dem Gefäss 21 austritt, hängt sich ein Teil der Schmelze an den Draht an imd kühlb dann zur Bildung des gewünschten Mantels ab.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass die Drähte nicht.nur gleichmässiger ummantelt werden können, sondern auch ■ mit hoher gleichbleibender Geschwindigkeit im Hinblick auf die ausreichende Reinigung und Vorbereitung. Wenn beispielsweise . ein ο,oo25 nun starker Kupfermantel auf einen Aluminiumdraht aufgebracht werden soll, kann dies unter entsprechenden Elektrolysebedingungen in ungefähr 6 Sekunden im Bad 29 erreicht, werden. Dies erfordsrt ein Gefäss 21 von nur ungefähr 3_: Ρϊ Läuse,, um eine Erzeugung-von 3o m pro Minute eines fertigen_s kupfer-:.,. umhüllten Aluminiumdrahtes zu erhalten. Die Einfachheit des

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Vorganges ist also bemerkenswert.

Fig.3 zeigt eine Abwandlung, bei der für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen wie in Fig.l und 2 verwendet werden. In diesem Fall ist die Schneidbuchse in einer abgedichteten Stirnwand 51 einer Einlasskammer 53 angeordnet, die durch einen Einlass 55 mit einem Schutzgas oder einem reduzierenden Gas, beispielsweise gekracktem Stadtgas, Stickstoff, Helium oder dergleichen, versorgt wird. Das in der Einlasskammer vorhandene Gas wird durch bekannte Mittel auf einem üblichen Überdruck gehalten. In einer Auslassleitung 59 kann zu diesem Zweck beispielsweise ein Steuerventil 57 vorgesehen sein.

Mit 6l ist eine Stirnwand eines Flüssigkeitsgefässes 63 zur Aufnahme der Flüssigkeit bezeichnet, durch welches der geschabte Draht 1 zum Ummanteln hindurchgeführt wird, nachdem er durch einen Durchgang 65 in der Stirnwand 6l mit Spiel hindurchbewegt wurde. Der in der Einlasskammer 53 vorhandene , Druck verhindert einen Auswärtsleckfluss von Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsgefäss 63 durch den Durchgang 65, der so gross ist, dass der vorerwähnte freie Durchgang möglich ist·. Mit 67 ist eine zweite Stirnwand des Flüssigkeitsgefässes bezeichnet, die einen ähnlichen Durchgang 69 hat_? um so eine freie Bewegung des ummantelten Drahtes aus dem Flüssigkeitsgefäss 63 heraus zu gestatten. Der Durchgang hat eine derartige Grosse, dass die ummantelte Drahtoberfläche beim Austritt aus dem Flüssigkeitsgefäss 63 nicht beschädigt wird. .Ah der Stirnwand 67 Et eine Auslasskammer 71 angeordnet, durch die der ummantelte Draht 1 hindurchbewegt wird. Diese Auslasskammer 71 ist ebenfalls mit einem Schutzgas oder reduzierendem Gas unter Druck gefüllt, das ebenfalls einen Leckfluss aus dem Durch-—

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gang .69 verhindert. Ein Gaseinlass ist bei 73 und ein Gasauslass bei 75 vorgesehen, wobei im letzteren ein Steuerventil 77 angeordnet ist. Die Auslasskammer 71 hat eine abgedichtete Stirnwand 79, in der ein Durchgang 8l zum freien Austritt des ummantelten Drahtes 1 vorgesehen ist. Wie bei dem Gefäss 21 der -Fig.l und 2 ist auch hier das Flüssigkeitsgefäss 63 an einen Stromkreis für das Galvanisieren anschliessbar oder mit einer Heizvorrichtung zum Feuerummanteln versehen ψ_ Ferner kann eine Reinigungsvorrichtung, eine Bremsvorrichtung oder dergleichen, wie dies bei 3 in Fig.l angedeutet ist, und ein Ziehring, wie bei H5 in Fig.l angedeutet, auch bei der Ausführungsform nach Fig.3 vorhanden sein. Q4-^eSil ^s¥?_; ^dcfn%^<:n^och in dieser Figur nicht dargestellt, da diese/an sieh bekannt sind und im übrigen auf diese Teile bereits im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 2 eingegangen wurde.

Die Vorteile der Ausführungsform nach Fig.3 bestehen darin, dass das Schabewerkzeug 15 gegen irgendwelchen Ausfluss von Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsgefäss 63 geschützt ist, was auf die Schneidbuchse 23 korrodierend einwirken könnte.

Die Durchgänge 65,69 und 8l weisen ein Spiel gegenüber dem Draht 1 auf, so dass eine Beschädigung oder ein Verkratzen , des neu auf dem Draht aufgebrachten Mantels verhindert wird. Ein Leckfluss der Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsgefäss 63 durch diese freien Räume erfolgt deswegen nicht, weil ein Teil des Druckgases in den Kammern 53 und 71 von dort in das Flüssigkeitsgefäss 63 einströmen will und dadurch ein Leckfluss durch diese freien Ringräume in den Durchgängen verhindert wird.

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Das Fluchten der Durchgänge gemäss Fig.3 macht.es möglich, auf Drahtführungen im Flüssigkeitsgefäss 63 für den gespannten Draht zu verzichten«... .. .- .■ - ■■ ■

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Claims (1)

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   Patentansprüche

   1. Einrichtung zum kontinuierlichen metallischen Ummanteln,; ; eines -Drahtes oder dergleichen mit, einem eine .Metall ab-. lagernde Flüssigkeit enthaltenden ,Gefäß, durch das ;de_;r_: -, Draht naeh vorheriger spanabhebender ■Ober.flächen.bearbei-jiung 'hindurchhewegbar ist, dadurch gekennzeichnet,, daß der ,-.mindestens jmittelbare .Drahteingang in das Gefäß. (21) durch.ein Schabewerkzeug (15) gebildet ist, das zum umfänglichen .Ab- _;i.sc.habe.n d es Draht es (1) eine Schneidkante (25) aufweist, die . _;! , d en ..Draht (1) gegen Luftzutritt abdichtet .und so die. reine Drahtoberfläche aufrecht erhält.

   2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schabewerkzeug (15) die Schneidkante (25) an der Drahteintrittsseite aufweist,

   3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dicht vor dem Schabewerkzeug (15) eine Präsvorrichtung (7) angeordnet ist, welche die Drahtoberfläche abfräst. .

   4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schabewerkzeug (15) unmittelbar in eine Stirnwand (19) des Gefäßes (21) eingesetzt ist.

   5· Einrichtung nach einem d,er Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Gefäß (63) eine Einlaßkammer (53) angeordnet ist, die mit einem reduzierenden oder schützenden Druckgas gefüllt ist, daß das Schabewerkzeug (15) in die äußere Stirnwand (51) der Einlaßkammer (53) eingesetzt ist und die benachbarte Stirnwand (61) des Gefäßes (63) einen Durchgang (65) hat, durch den der Draht (l) mit. Spiel hindurchbewegbar ist.

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   6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Gefäß (63) eine Auslaßkammer (71) angeordnet ist, die mit einem reduzierenden oder schützenden Druckgas gefüllt ist, und daß die der Auslaßkammer (71) benachbarte Stirnwand (67) des Gefäßes (63) und die äußere Stirnwand (79) der Auslaßkammer (71) je einen Durchgang (69, 81J haben, durch den der Draht (1) mit Spiel hindurchbewegbar ist.

   7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß alle Durchgänge (65, 69, 81) 'und das Schabewerkzeug (15) miteinander fluchten.

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