DE2207719A1

DE2207719A1 - Verfahren und vorrichtung zum feuerverzinnen von elektrischen schaltungsdraehten

Info

Publication number: DE2207719A1
Application number: DE2207719A
Authority: DE
Inventors: Hans Raab; Hermann Trattner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-02-18
Filing date: 1972-02-18
Publication date: 1972-08-30
Also published as: US3827398A; NL7301662A; SE391953B; IT979049B; JPS5216698B2; BR7301188D0; DE2207719C3; FR2172177B1; CH590337A5; AR193687A1; BE795558A; FR2172177A1; JPS4893546A; LU67051A1; GB1394484A; DE2207719B2

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Feuerverzinnen von elektrischen Schaltungsdrähten

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung zum Feuerverzinnen von elektrischen Sehaltungsdrähten.

Das kontinuierliche Überziehen eines Kupferdrahiss mit einer dicken Lotschicht aus Zinn oder Mischzinn ist bekannt. Der Draht wird hierbei in senkrechter oder nahezu senkrechter Richtung aufwärts durch ein Lotbad und darauf folgend durch ein, die Überzugsstärke regelndes Element mit allseitigem Spiel geführt. Bei einer bekannten Vorrichtung zum kontinuierlichen Überziehen eines Kupferdrahtes wird der Draht durch eine Ansaugdüse geführt, durch die der Draht mit einen vorbestimmten seitlichen Spiel von etwa 0,4 mm in die Vorrichtung eintritt} er durchläuft sodann eine Gegenstromstreeke, in der flüssiges Lot von einem Lotbehälter entgegen der Brahtbewegimgsrichtung fließt. Letztlich verläßt der Draht das Lotbad durch eine Abstreifdüse, die den Draht mit einem seitliehen Spiel von wenigstens 0,2 mm umgibt.

Eine derartige Vorrichtung zum Dick- bzv/. Feuerverzinnen eines Kupferdrahtes hat sich gut bewährt. Ss besteht indessen der Nachteil, daß nach einer gewissen Betriebszeit der Vorrichtung die Lotschicht unregelmäßig wird. An der Drahtaustrittsstelle des Zinnbades bildet sich ein den Draht ummantelnder kleiner aus flüssigem Zinn bestehender Kegel mit konkaven Kegelmantelflachen aus, der sogenannnte Austrittskegel. Dieser Austritts-

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kegel muß und soll bei konstanter Draht-Durchzugsgeschwindigkeit durch das Zinnbad unveränderlich sein, denn nur dadurch kann letztlich eine sehr gleichmäßige Zinnauflage auf die Oberfläche des Drahtes bewerkstelligt werden.

Ausgehend von einem Verfahren zum kontinuierlichen Oberziehen eines Kupferdrahtes mit einer dicken Lotschicht aus Zinn oder Mischzinn, bei welcher der Draht senkrecht oder nahezu senkrecht aufwärts durch ein Lotbad geführt wird und darauf folgend das Lotbad durch ein-düsenf öriaiges Organ verläßt, besteht die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe darin, durch verfäirensmäßig es Handeln sowie durch Schaffung einer zur Ausübung des Verfahrens dienenden Vorrichtung eine stets gleichmäßige Lotschicht auf den Draht aufzutragen. Diese Aufgabe wird gemäß dem erfinderischen Verfahren dadurch gelöst, daß man während des Überziehens des Drahtes mit einer Lotschicht

die Oberflächenspannung im Bereich der Drahtaustrittsstelle des Zinn- bzw. Lotbades konstant hält.

Verfährt man derart, so erhält man einen stets gleichbleibenden, den Draht ummantelnden Austrittskegel. Die gewünschte Schichtdicke wird hierbei durch die Y/ahl der Durchzugsgeschwindigkeit des Drahtes durch das Zinnbad geregelt; die Schichtstärke kann so von wenigen /u bis zu einigen Hundertstel Millimeter eingeregelt werden. Wichtig ist es hierbei, daß die Durchzugsgeschwindigkeit des Drahtes sowie die Temperatur des Lotbades weitgehend konstant bleibt.

Eine konstante Oberflächenspannung des Lotbades kann auf verschiedenen verfahrensmäßigen Wegen erzeugt werden. Vorzugsweise wird derart verfahren, daß man den nahen Bereich um die Austrittsstelle des Drahtes aus dem Lotbad abkapselt und in dem abgekapselten Raum ein die Badoberfläche beaufschlagendes vorgewärmtes Zinnoxyd lösendes Mittel zuführt. Als Oxyd lösendes Mittel ist Zinkchlorid geeignet. Durch diese verfahrensmäßige

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Maßnahme erhält man eine weitgehend konstante Oberflächenspannung im Bereich der Drahtaustrittsstelle und somit einen stets gleichmäßigen, den Draht ummantelnden Austrittskegel, und zwar ohne größeren Aufwand an mechanischen Mitteln. Die im Bereich des abgekapselten Saumes sich ansammelnden Oxydreste τ/erden nach einer vorbestimmten Zeit mechanisch entfernt.

Zur Erzeugung einer gleichmäßigen Oberflächenspannung bzw. zum Verhindern einer Zinn-Oxyd-BiIdung ist es auch möglich, durch den abgekapselten Raum ein Innertgas zu führen. Dadurch wird einer Oxydbildung an der Oberfläche des Lotb&des entgegengewirkt. Hierbei besteht indessen der liachteil, daß an der Drahtaustrittsstelle des abgekapselten Raumes Innertgas entweicht, so daß dieses Verfahren nur mit der Hinnahme mehr oder weniger größerer Verluste an Innertgas zu betreiben ist. Letztlich besteht an sich die Möglichkeit, eine konstante Oberflächenspannung im Bereich der Drahtaustrittsstelle des Lotbades durch mechanische Mittel zu bewerkstelligen. Dies kann z.B. dadurch geschehen, daß man dem flüssigen Zinn eine Zirkularströmung aufzwingt und zwar derart, daß der Rotationsvektor mit der Drahtachse zusammenfällt. Dadurch wird bewerksteiligt, daß durch die auftretenden Zentrifugalkräfte an der Oberfläche des Zinnbades die Oxydhaut ständig nach außen getrieben wird; sie kann vom Rand des Zinnbades durch mechanische Mittel entfernt werden. Indessen ist dieses mechanisch arbeitende Verfahren schwierig zu betreiben, weil im Bereich des Drahtaustritts aus dem Zinnbad schwer überschaubare Strömungsverhältnisse herrschen, die sich störend auf die Bildung eines gleichmäßigen den Draht ummantelnden Austrittskegel auswirken,

Die Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens, bei der der nahe Bereich der Austrittsstelle des Drahtes aus dem Lotbad abgekapselt und in den abgekapselten Raum ein, die Badober-

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fläche beaufschlagendes Zinnoxyd lösendes Mittel eingeführt wird, besteht gemäß der Erfindung darin, daß der abgekapselte Raum im Bereich der Drahtaustrittsstelle aus dem Lotbad durch einen in das Zinnbad eintauchenden nicht metallischen Rohrstutzen gebildet ist," wobei in dem Rohrstutzen oberhalb des Badspiegels ein, eine zentrische Drahtführungsöffnung aufweisender Einsatz befestigt ist und entweder durch den Rohrstutzen oder durch den Einsatz ein Kanal geführt ist, der mit einem Zinnoxyd lösendes Mittel enthaltenden Vorratsbehälter in Verbindung steht. Eine derartige Vorrichtung ist mit wenigen Mitteln und mit einem geringen Aufwand zu erstellen. Vorteilhaft besteht der Einsatz aus einem Kunststoffstopfen, wobei exzentrisch zur Drahtführungsbohrung der Kanal für die Zuführung des Zinnoxyd lösenden Mittels eingebracht ist. Der Kunststoffeinsatz wird von der vom Zinnbad ausgehenden Wärmestrahlung erwärmt, bo daß auch das durch den Kunststoffstopfen geleitete Zinnoxyd lösende Mittel erwärmt wird, bevor es auf den Badspiegel des Zinnbades gelengt. Der Kunststoffstopfen besitzt einen tellerförmigen Plansch, der dem Badspiegel zugekehrt ist, wobei die dem Zinnbad abgekehrte Fläche des Flansches unter der Ausmündung des Zuführungskanals für das Zinnoxyd lösende Mittel gelegen und als Rinne ausgebildet ist. Das Zinnoxyd lösende Mittel sammelt sich in der Rinne rind tropft über den peripheren Rand des Flansches auf den Badspiegel des Zinnbades. Durch diese Ausbildung des Stopfens wird eine gute, d.h. gleichmäßige Verteilung des Zinnoxyd lösenden Mittels im Bereich der Austrittsstelle des Drahtes aus dem Zinnbad bewerkstelligt. Anstelle des Oxyd lösenden Mittels kann durch den Kanal auch ein Innertgas dam Zinnbad zugeführt werdem, wobei auch hier durch den in das Zinnbad eintauchenden Rohrstutzen ein übermäßiger Verlust an Innertgas vermieden wird.

Anhand der Zeichnungen wenden das erfinderische Verfahren sowie zwei zur Ausübung des Verfahrens dienende und mit Vorzug zur Anwendung kommende Vorrichtungen näher erläutert.

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In einem Lotbad 1 mit einer regelbaren elektrischen Heizung 2 wird ein zu verzinnender Kupferdraht 3 über Führungsrollen 4 und Umlenkrollen 5 der Verzinnungsvorrichtung 6 zugeführt. Der Kupferdraht ist bereits vorbehandelt, d.h. metallisch gereinigt und mit einem Lotflußmittel beschichtet* Zur Konstanthaltung der Oberflächenspannung des Zinnbades,und zwar im Bereich der Drahtaustrittsstelle 7 bzw. zur Bildung eines gleichmäßigen Austrittskegel 7¹ dient die Verzinnungsvorrichtung 6. Im einzelnen besteht die Verzinnungsvorrichtung hier vorzugsweise aus einem durchsichtigen Werkstoff, z.B. aus Quarzglas, gefertigten Rohrstutzen 8, der et.v/a 10 mm tief in das Zinnbad eintaucht. Der Rohrstutzen trägt, einen aus Kunststoff bestehenden Einsatz 9 mit einer Drahtaustrittsdüse 9' sowie einen dazu exzentrisch angeordneten Kanal 10. Der Einsatz besitzt einen, dem Zinnbadspiegel 11 zugekehrten Plansch 12, wobei die Planschoberseite 13 unter der Mündung 14· des Kanals 10 gelegen ist. Wie ersichtlich, ist. die Plansehflache 13 in Porm einer Rinne gebildet. Aus einem Vorratsbehälter 14 gelangt ein Zinnoxyd lösendesMittel, vorzugsweise Zinkchlorid, in eine Steuer- und Regeleinheit 15* die ein nicht dargestelltes elektromagnetisch arbeitendes Dosierventil aufweist, und durch die das Oxyd lösende Mittel kontinuierlich oder in Schüben über eine Rohrleitung 16 in den Zanal 10 gelangt. Durch die vom Zinnbad ausgehende Wärmestrahlung und Wärmeleitung über den Rohrstutzen 8, erwärmt sieh auch der Einsatz 9· Das über die Leitung 16 dem Kanal 10 zufließende Oxyd lösende Mittel wird im Einsatz und im Bereich der Rinne 13 vorgewärmt und tropft - wie dargestellt - über den Rand 13' des Flansches auf die Zinnbadoberfläche 11. Durch diese Maßnahme wird die Oberflächenspannung des Zinnbades im Bereich der Austrittsstelle 7 des Drahtes 3 weitgehenösfc konstant gehalten. Wesentlich ist es hierbei, daß dor Zinnbadspiegel ständig ruhig bleibt. Zu diesem Zweck ist entweder im Rohrstutzen 12, vorzugsweise jedoch im Einsäte 9 eine Entlüftungsbohrung 22 eingebracht, durch die die Brüden des Zinnoxyd lösenden Mittels ungehindert abziehen können.

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Die Schichtstärke des Zinns ist hierbei weitgehendst von der Durchzugsgeschwindigkeit ν des Drahtes abhängig. Die Dicke der Zinnauflage beträgt im allgemeinen 5-15 /u. Die Verzinnungsvorrichtung 6 ist vorteilhaft mittels einer Traverse 17 am Zinnbad gehalten.

Figur 2 zeigt eine Verzinnungsvorrichtung für einen Kupferdraht 3, "bei der die Oberflächenspannung des Zinnbädes 1 durch Zuführung eines Innertgases konstant gehalten wird. Auch hier ist ein Rohrstutzen 8 vorgesehen, der in das Zinnbad 1 eintaucht. Dadurch wird der nahe Bereich um die Austrittsstelle 7' des Drahtes aus dem Zinnbad abgekapselt. Im Einsatz 9 "be- « findet sich exzentrisch zur Drahtaustrittsdüse 9' ein Zuführungskanal 10, hier für die Zuleitung eines Innertgases, beispielsweise Stickstoff, in dem durch den Einsatz 9 weitgehendst abgeschlossenen Raum 18 oberhalb des Zinnbadspiegels 11. Das von einem Druckvorratsbehälter 19 über ein Reduzierventil 20 und einer Rohrleitung 21 dem Raum 18 zugeführte Innertgas ist hinsichtlich der Menge und des Druckes so eingeregelt, daß im abgekapselten Raum oberhalb des Zinnbadspiegels 11 ein geringfügiger Überdruck herrscht. Durch diese Maßnahme soll verhindert werden, daß durch die Drahtaustrittsdüse 9' Luft an die Zinnbadoberfläche gelangen kann. Es entweicht somit ständig eine geringfügige Menge Innertgas durch den engen Ringspalt zwischen der Oberfläche des Drahtes 3 und der Düsenmünäung 9'· Die Ringspaltbreite ist indessen gering und beträgt nicht mehr als 0,2 mm. Durch den im Raum herrschenden Überdruck ist der Badspiegel hier geringfügig tiefer gelegen als der den Rohrstutzen 8 umgebende äußere Badspiegel 11'. Der Rohrstutzen 8 ist aus einem nicht metallischen Y/erkstoff, vorzugsweise aus Quarz, gebildet, so daß dadurch die Möglichkeit zur Beobachtung des VerzinnungsVorganges gegeben ist.

11 Patentansprüche
2 Figuren

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Feuerverzinnen von elektrischen Schaltungsdrähten, insbesondere eines Zupferdrahtes, mit einer dicken Lotschicht aus Zinn oder Mischzinn, bei welcher der Draht senkrecht oder nahezu senkrecht aufwärts durch ein Lotbad geführt wird und darauf folgend das Lotbad durch ein düsenförmiges Organ verläßt, dadurch gekennzeichnet , daß man während des Überziehens des Drahtes mit einer Lotschicht die Oberflächenspannung im Bereich der Drahtaustrittsstelle des Zinn- bzw. Lotbades konstant hält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man den nahen Bereich um die Austrittssseile des Drahtes aus dem Lotbad abkapselt und in äen abgekapselten Raum ein, die Drahtoberfläche beaufschlagendes vorgewärmtes, Zinnoxyd lösendes Mittel zuführt.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß man als Zinnoxid lösendes Mittel Zinkcblorid verwendet.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man dem abgekapselten Raum ein Innertgas zuführt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man dem flüssigen Zinn eine Zirkularströmung aufzwingt, und zwar derart, daß der Rotationsvektor mit der Bad- · achse an der Austrittsstelle des Drahtes aus dem Zinnbad zusammenfällt .
6. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Ansprüchen 1

bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß der abgekapselte Raum (18) im Bereich der Drahtaustrittsstelle (7) aus dem Lotbad (1) durcheinen in das Zinnbad eintauchenden nicht metallischen Rohrstutzen (12) gebildet ist, wobei in dem Rohrstutzen oberhalb des Badspiegels (11) ein eine

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zentrische Drahtführungsöffnung (9') aufweisender Einsatz (9) befestigt ist und entweder durch den Rohrstutzen oder durch den Einsatz ein Kanal geführt ist, der mit einem, Zinnoxyd lösenden Mittel enthaltenden Vorratsbehälter (H) in Verbindung steht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß durch den Rohrstutzen (12) oder durch den Einsatz (9) eine Entlüftungsbohrung (22) zum Abzug der Brüden geführt ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Rohrstutzen (12) aus Quarz oder Quarzglas gebildet ist.
9. Vorrichtung nach Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Einsatz aus einem Kunststoffstopfen besteht, wobei exzentrisch zur Drahtführungsbohrung (9¹) ein Kanal (10) für die Zuführung des Zinnoxyd lösenden Mittels eingebracht ist.
10. Vorrichtung nach Ansprüchen 6 bis.9» dadurch gekennzeichnet , daß der Kunststoffstopfen (9) einen teile: förraigen Plansch (12) aufweist, der dem Badspiegel (11) zugekehrt ist, wobei die dem Zinnbad abgekehrte Fläche (13) des Flansches unter der Ausmündung (H) des Zuführungskanals (10) für das Zinnoxyd lösende Mittel gelegen ist.
11. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Kanal (10) im Einsatz (9) des Rohrstut;;ens (8) an eine Innertgasleitung (21) angeschlossen ist.

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