DE19710292C2 - Verfahren zur Herstellung eines verzinnten Bandes - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines verzinnten Bandes

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines bandförmigen Verbundmaterials mit einem Grundmaterial aus Kupfer oder einer Kupferlegierung und mit einer Oberflächen­ beschichtung aus Reinzinn oder einer Zinnlegierung.
In der elektrotechnischen Industrie werden feuerverzinnte Bänder aus Kupferwerkstoffen u. a. für die Herstellung von Steckverbindern, Kabelschuhen, Kontaktteilen, Lötfaden und Batterieklemmen verwendet. Die Verarbeiter stellen hohe Quali­ tätsansprüche sowohl an das Grundmaterial als auch an die Überzüge. Die Qualität verzinnter Bänder hängt entscheidend vom Ausgangszustand des Grundmaterials, von der sorgfältigen Oberflächenvorbereitung vor dem Verzinnen und von der sach­ gemäßen Ausführung des Verzinnungsvorganges ab.
Es hat sich gezeigt, daß die Verzinnung von Kupferbändern mit herkömmlichen Mitteln und Methoden, wie z. B. Einsatz von Flußmitteln, bei höchsten Qualitätsansprüchen nicht immer zu­ friedenstellend und darüber hinaus noch umweltbelastend sein kann, weil z. B. Ammoniumchloride, Zinkchloride oder bromid­ haltige Lösungen zum Einsatz gelangen.
Außerdem entsteht bei diesem Verfahren eine Schlacke als Produkt der chemischen Reaktion zwischen dem Flußmittel und den Oxiden, die den Produktionsprozeß negativ beeinflussen kann. Verschleppte Flußmittelrückstände, z. B. Chloride, kön­ nen in bestimmten Fällen auf der verzinnten Oberfläche Flecken bilden.
Weiterhin ist aus der US-A-2.937.108 ein Verfahren zur Ver­ zinnung von Stahlband als Grundmaterial bekannt, bei dem das Stahlband in einer reduzierenden Gasatmosphäre auf eine Tem­ peratur von 900°C erwärmt werden muß und bei dem auf Ober- und Unterseite des Bandes durch in flüssiges Zinn eintauchende Walzen jeweils Zinnschichten unterschiedlicher Dicke erzeugt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der genannten Art anzugeben, bei dem insbes. die Haftung der Zinnschicht auf dem Grundmaterial aus Kupfer oder einer Kup­ ferlegierung verbessert wird, bei dem sich gleichzeitig eine Zinnschicht gleichförmiger Dicke ausbildet und bei dem darüber hinaus auf den Einsatz eines Flußmittels verzichtet werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden erfindungsgemäß die in An­ spruch 1 genannten Verfahrensschritte durchgeführt.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden überraschender­ weise eine hinreichende Desoxidation und eine Aktivierung der Bandoberfläche erzielt, so daß eine vollflächige Zinnschicht definierter Dicke aufgebracht werden kann. Diese Schicht ist auch dicht, d. h. es treten keine durchgehenden Poren auf. Zwischen Bandoberfläche und der Zinnschicht bildet sich eine intermetallische Phase (IMP) aus, die für gute Haftungsbe­ ständigkeit der Zinnschicht auf der Bandoberfläche sorgt.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens ergeben sich aus den Verfahrensschritten nach den Ansprüchen 2 bis 8.
Die Erfindung wird anhand des folgenden Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Figur zeigt schematisch den erfindungsgemäßen Verfahrens­ ablauf bei der Verzinnung eines bandförmigen Grundmaterials 1 aus Kupfer oder einer Kupferlegierung. Das von einem Abhaspel 2 ablaufende Grundmaterial 1 wird nach Passieren einer Umlenk­ rolle 3 in einer Vorkammer 4 unter Einhaltung einer Wasserstoff-Stickstoff-Atmosphäre auf eine Temperatur T von etwa 200°C erwärmt und unmittelbar anschließend durch ein Zinnbad 5 (Temperatur: 240°C) mit Umlenkrolle 6 geführt. Überflüssiges Zinn wird von der Abstreifung 7 zurückgehalten. Nach Passieren einer Kühlstrecke 8 und einer Umlenkrolle 9 gelangt das Verbundmaterial 10 (verzinntes Band) auf einen Aufhaspel 11.
Zahlenbeispiel
Es wurden vier Bänder aus Kupferwerkstoffen unterschiedlicher Abmessung gemäß folgender Tabelle in einer Vorkammer 4 konvek­ tiv auf eine Temperatur von etwa 200°C erwärmt (Atmosphäre: 90/10 Stickstoff-Wasserstoff-Gasgemisch/10% H2 in N2) und durch ein Zinnbad 5 aus Reinzinn geführt. In der Tabelle sind gleichzeitig die eingehaltenen Bandgeschwindigkeiten v ange­ geben.
Es zeigte sich eine einwandfreie Benetzung der Bänder. Es wurden Zinnschichtdicken D gemäß der Tabelle erzielt.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung eines bandförmigen Verbundmate­ rials (10) mit einem Grundmaterial (1) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung und mit einer Oberflächenbeschich­ tung aus Reinzinn oder einer Zinnlegierung, dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) das Grundmaterial (1) in einer reduzierenden Gas­ atmosphäre für 3 bis 30 s auf eine Temperatur T von 80 bis 300°C erwärmt wird,
  • b) das Grundmaterial (1) mit einer Schicht im µm- Bereich verzinnt wird, indem es durch ein Zinn- oder Zinnlegierungsbad (5) gezogen wird, und
  • c) das Verbundmaterial (10) schnell abgekühlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung induktiv, konduktiv oder konvektiv erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung auf eine Temperatur T von 100 bis 230°C erfolgt.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als reduzierende Gasatmosphäre Wasserstoff oder ein Wasserstoff-Stickstoff-Gasgemisch verwendet wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine 0,5 bis 100 µm dicke Zinnschicht aufgebracht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine 0,5 bis 20 µm dicke Zinnschicht aufgebracht wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung mit einer Geschwindigkeit von 5 bis 50°C/s erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung mittels Gas oder Wasser erfolgt.
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