DE2207719B2 - Vorrichtung zum Feuerverzinnen von elektrischen Schaltungsdrahten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Feuerverzinnen von elektrischen Schaltungsdrähten, insbesondere eines Kupferdrahtes mit einer dicken Lotschicht aus Zinn oder Mischzinn, bei welcher der Draht senkrecht oder nahezu senkrecht aufwärts ein Lotbad durchläuft und die Drahtaustrittsstelle im Lotbad von einem teilweise in das Lotbad eintauchenden Mantel umgeben ist, der ein den Lotbadspiegel benetzendes Zinnoxid lösendes Mittel beinhaltet.

Das kontinuierliche Überziehen eines Kupferdrahtes 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 einem vorbestimmten seitlichen Spiel von etwa 0,4 mm in die Vorrichtung eintritt; er durchläuft sodann eine Gegenstromstrecke, in der flüssiges Lot von einem Lotbehälter entgegen dei Drahtbewegungsrichtung fließt. Letztlich verläßt der Draht das Lotbad durch eine Abstreifdüse, die den Draht mit

ίο einem seitlichen Spiel von wenigstens 0,2 mm umgibt. Zum Überziehen von Metallbändern und Drähten mit Zinn oder Mischzinn, bei der der Draht ein Lotbad durchläuft, ist es bekannt, die Lotbadoberfläche mit einem Zinnoxid lösenden Mittel, vornehmlich mit Zinkchlorid, zu benetzen. Durch diese Maßnahme soll unter anderem die Bildung von die Uberzugsschicht verunreinigender Zinnasche vermieden werden. Auch wurde schon vorgeschlagen, zum Überziehen von Stahlbändern oder Drähten mit schmelzflüssigen Metallen oder Legierungen, insbesondere mit Blei, Zink, Antimon, Wismut od. dgl., unter Anwendung von im Schmelzbad gelagerten Austrittsbzw. Quetschrollen, die Austrittsstelle des Bandes oder Drahtes ius der Metallschmelze mit einem Mantel zu umgeben. Dieser Mantel beinhaltet ein Oxid lösendes Mittel; er dient dazu, die der Austrittsstelle nahe Badoberfläche und damit auch die zum Überziehen der Drähte oder Bänder benötigten Austrittsrollen von Verunreinigungen freizuhalten.

Auch wurde schon vorgeschlagen, zum Freihalten der Badoberfläche von Oxiden bei Zinn- bzw. Lotbändern zum Überziehen von Stahl- oder Metallbändern ein die Badoberfläche beaufschlagendes inertes Gas zu verwenden.

Es hat sich indessen gezeigt, daß es mittels dieser bekannten Vorrichtungen nicl.t möglich ist, insbesondere dünne Kupferdrähte, wie solche in der elektrischen Schaltungstechnik Anwendung finden, mit einer sehr gleichmäßigen Zinnauflage zu versehen.

Mit sogenannten Quetsch- oder Austrittsrollen arbeitende Vorrichtungen zum Feuerverzinnen können bei Kupferdrähten der vorgenannten Art nicht angewendet werden. Abgesehen davon, daß sich der Profilquerschriitt der dünnen Drähte durch die Last der

Rollen verändert, bildet sich auch eine Quetschnaht in der Überzugsschicht. Beim Durchlaufen des Drahtes durch das Zinnbad entsteht ein den Draht ummantelnder kleiner, aus flüssigem Zinn bestehender Kegel mit einer im wesentlichen konkaven Kegel-

5= mantelfläche, der sogenannte Austrittskegel. Dieser Austrittskegel muß und soll bei konstanter Drahtdurchzugsgeschwindigkeit durch das Zinnbad unveränderlich sein, denn nur dadurch ist es möglich, die Oberfläche des Drahtes mit einer sehr gleichmäßigen Zinnauflage zu versehen.

Ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die einen stets gleichbleibenden Austrittskegel beim Durchziehen des Drahtes durch die Zinnschmelze ermöglicht, um so eine entsprechend gleichmäßige Zinnschicht auf die Oberfläche des Drahtes aufzutragen. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Mantel aus einem nichtmetallischen Rohrstutzen besteht, der oberhalb des Badspiegels einen eine Drahtführungsöffnung aufweisenden Einsatz trägt, wobei entweder durch den Rohrstutzen oder durch den Einsatz ein Kanal geführt ist, der mit einem Zinnoxid

lösendes Mittel enthaltenden Vorratsbehälter in Verbindung steht.

Diese Vorrichtung ermöglicht die Aufrechterhaltung eines stets gleichbleibenden Austrittskegels. Bedingt dadurch, daß der als Rohrstutzen gehildete Mantel aus einem nichtmetallischen Werkstoff gebildet ist, wird eine Verunreinigung des der Drahtaustrittsstelle nahen Bereiches durch eine mögliche Lösung eines aus Metall bestehenden Mantels in der Zinnschmelze vermieden. Der den Rohrstutzen abdeckende Einsatz dient einerseits zur Abdeckung des der Drahtaurtrittsstelle nahen Bereiche^ aber auch andererseits zur Erwärmung der Drahtführur.gsöffnung. Die Drahtführungsöffnung ist die Nachwärmestr;cke des verzinnten Drahtes. Das Zinnoxid lösende Mittel gelangt vorteilhaft durch den Einsatz in den nahen Bereich der Drahtaustrittsstelle auf die Zinnbadoberfläche. Bei der Zuleitung des Zinnoxid lösenden Mittels zur Zinnbadoberfläche enväimt es sich im Einsatz, so daß das Zinnbad bei der Beaufschlagung mit dem Zinnoxid lösenden Mittel nicht abgeschreckt wird. Die Zinnbadoberfläche und damit auch der Austrittskegel können durch diese konstruktive Anordnung weitgehendst in Ruhe gehalten werden. Die gewünschte, auf den Draht aufzutragende Schichtdicke wird durch die Wahl der Durchzugsgeschwindigkeit des Drahtes durch das Zinnbad geregelt. Die Schichtdicke kann so von wenigen iim bis zu einigen hundertstel Millimeter eingeregelt werden. Wichtig ist es hierbei, daß die Durchzugsgeschwindigkeit des Drahtes sowie die Temperatur des Lotbades weitgehendst konstant bleiben. Als Zinnoxid lösendes Mittel empfiehlt sich auch hier Zinkchlorid. Das Zinkchlorid dient auch zur Minderung der Oberflächenspannung des Lotbades. Eine stets gleichbleibende Oberflächenspannung ist, wie erkannt wurde, für einen während des Durchlaufbetriebes unveränderlichen Austrittskegel von Bedeutung. Die sich im Bereich des abgekapselten Raumes ansammelnden Oxidreste können nach einer vorbestimmten Zeit mechanisch entfernt werden. Zur Erzeugung einer gleichmäßigen Oberfläche·" spannung bzw. zum Verhindern einer Zinnoxidbildung ist es, wie bekannt, auch möglich, durch den abgekapselten Raum ein Inertgas zu führen. Hierbei besteht indessen der Nachteil, daß an der Drahtaustrittsstelle des abgekapselten Raumes Inertgas entweicht. Das Arbeiten mit Inertgas zum Schutz gegen Oxidbildung an der Zinnbadoberfläche ist also nur mit der Hinnahme mehr oder weniger größerer Verluste an Inertgas zu betreiben.

Besonders vorteilhaft ist es, durch den Rohrstutzen oder durch den Einsatz eine Entlüftungsbohrung zum Abzug der Brüden zu führen. Durch diese konstruktive Anordnung wird verhindert, daß durch den Stau der Brüden in dem den Austrittskegel ummantelnden Schutzraum eine Schwankung oder auch Bewegung des Lotbadspiegels und somit eine Beeinträchtigung des Austrittskegels verursacht wird. Der den abgekapselten Raum umgebende Rohrstutzen ist vorzugsweise aus Quarz oder Quarzglas gebildet. Dadurch wird eine jute Beobachtung des Austrittskegels ermöglicht.

Der oberhalb des Badspiegels im Rohrstutzen angeordnete Einsau ist in Form eines Stopfens gebildet; er besteht ebenfalls aus einem Kunststoff. Exzentrisch zur Drahtführungsbohrung ist im Einsatz ein Kanal für die Zuführung des Zinnoxid lösenden Mittels eingebracht. Dieser Kanal steht mit einem das Zinnoxid lösende Mittel enthaltenden Vorratsbehälter in Verbindung. Eine derartige Vorrichtung ist mit wenigen Mitteln und mit einem geringen Aufwand zu erstellen. Der Kunststoffeinsatz wird von der vom Zinnbad ausgehenden Wärmestrahlung erwärmt, so daß auch das durch den Kunststoffstopfen geleitete Zinnoxid lösende Mittel erwärmt wird, bevor es auf den Badspiegel des Zinnbades gelangt. Der Kunststoffstopfen

ίο besitzt einen tellerförmigen Flansch, der dem Badspiegel zugekehrt ist, wobei die dem Zinnbad abgekehrte Fläche des Flansches unter der Ausmündung des Zuführungskanals für das Zinnoxid lösende Mittel gelegen und als Rinne ausgebildet ist. Das Zinnoxid

lösende Mittel sammelt sich in der Rinne und tropft über den peripheten Rand des Flansches auf den Badspiegel des Zinnbade«. Durch diese Ausbildung des Stopfens wird eine gi»;e, d. h. gleichmäßige. Verteilung des Zinnoxid lösenden Mittels im Bereich der

Austrittsstelle des Drahtes aus dem Zinnbad bewerkstelligt. An Stelle des Oxid lösenden Mittels kann durch den Kanal auch ein Inertgas dem Zinnbad zugeführt werden, wobei auch hier durch den in das Zinnbad eintauchenden Rohrstutzen ein übermäßiger Verlust an Inertgas vermieden wird.

Im nachfolgenden werden an Hand der Zeichnungen zwei, gemäß der Erfindung gebildete und mit Vorzug zur Anwendung kommende Vorrichtungen näher erläutert.

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 Austrittskegels 7', dient die Verzinnungsvorrichtung 6. Im ein- zelnen besteht die Verzinnungsvorrichtung hier vorzugsweise aus einem aus durchsichtigem Werkstoff, z. B. aus Quarzglas, gefertigten Rohrstutzen 8, der etwa 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 Flansch 12, wobei die Flanschoberseite 13 unter der Mündung 14' des Kanals 10 gelegen ist. Wie ersichtlieh, ist die Flanschfläche 13 in Form einer Rinne gebildet. Aus einem Vorratsbehälter 14 gelangt ein Zinnoxid lösendes Mittel, vorzugsweise Zinkchlorid, in eine Steuer- und Regeleinheit 15, die ein nicht dargestelltes elektromagnetisch arbeitendes Dosierventil aufweist, und durch die das Oxid lösende Mittel kontinuierlich oder in Schüben über eine Rohrleitung 16 in den Kanal 10 gelangt. Durch die vom Zinnbad ausgehende Wärmestrahlung und Wärmeleitung über den Rohrstutzen 8, erwärmt sich auch der Einsatz 9.

Das über die Leitung 16 dem Kanal 10 zufließende Oxid 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 weitgehendst konstant gehalten. Wesentlich ist es hierbei, daß der Zinnbadspiegel ständig ruh ig bleibt. Zu diesem Zweck

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ist entweder im Rohrstutzen 12, vorzugsweise jedoch oberhalb des Zinnbadspiegels 11. Das von einem im Einsatz 9, eine Entlüftungsbohrung 22 eingebracht, Druckvorratsbehälter 19 über ein Reduzierventil 20 durch die die Brüden des Zinnoxid lösenden Mittels und einer Rohrleitung 21 dem Raum 18 zugeführte ungehindert abziehen können. Die Schichtstärke des Inertgas ist hinsichtlich der Menge und des Druckes Zinns ist hierbei weitgehendst von der Durchzugs- 5 so eingeregelt, daß im abgekapselten Raum oberhalb geschwindigkeit ν des Drahtes abhängig. Die Dicke des Zinnbadspiegels 11 ein geringfügiger Überdruck der Zinnauflage beträgt im allgemeinen 5 bis 15 μπί. herrscht. Durch diese Maßnahme soll verhindert wer-Die Verzinnungsvorrichtung 6 ist vorteilhaft mittels den, daß durch die Drahtaustrittsdüse 9' Luft an die einer Traverse 17 am Zinnbad gehalten. Zinnbadoberfläche gelangen kann. Es entweicht so* F i g. 2 zeigt eine Verzinnungsvorrichtung für einen io mit ständig eine geringfügige Menge Inertgas durch Kupferdraht 3, bei der die Oberflächenspannung des den engen Ringspalt zwischen der Oberfläche des Zinnbades 1 durch Zuführung eines Inertgases kön- Drahtes 3 und der Düsenmündung 9'. Die Ringspaltstant gehaltert wird. Auch hier ist ein Rohrstutzen 8 breite ist indessen gering und beträgt nicht mehr als vorgesehen, der in das Zinnbad 1 eintaucht. Dadurch 0,2 mm. Durch den im Raum herrschenden Überwird der nahe Bereich um die Austrittsstelle T des 15 druck ist der Badspiegel hier geringfügig tiefer geDrahtes aus dem Zinnbad abgekapselt. Im Einsatz 9 legen als der den Rohrstutzen 8 umgebende äußere befindet sich exzentrisch zur Drahtaustrittsdüse 9' ein Badspiegel 11'. Der Rohrstutzen 8 ist aus einem Zuführungskahal 10, hier für die Zuleitung eines nichtmetallischen Werkstoff, vorzugsweise aus Quarz, Inertgases, beispielsweise Stickstoffs, in den durch den gebildet, so daß dadurch die Möglichkeit zur Beob-Einsatz 9 Weitgehendst abgeschlossenen Raum 18 ao achtung des Verzinnungsvorganges gegeben ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Feuerverzinnen von elektrischen Schaltungsdrähten, insbesondere eines Kupferdrahtes mit einer dicken Lotschicht aus Zinn oder Mischzinn, bei welcher der Draht senkrecht oder nahezu senkrecht aufwärts ein Lotbad durchläuft und die Drahtaustrittsstelle im Lotbad von einem teilweise in das Lotbad eintauchenden Mantel umgeben ist, der ein den Lotbadspiegel benetzendes Zinnoxid lösendes Mittel beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel aus einem nichtmetallischen Rohrstutzen (12) besteht, der oberhalb des Badspiegels (11) einen eine Drahtzuführungsöffnung (9') aufweisenden Einsatz (9) trägt, wobei entweder durch den. Rohrstutzen oder durch den Einsatz ein Kanal (10) geführt ist, der mit einem Zinnoxid lösenden Mittel enthaltenden Vorratsbehälter (14) in Verbindung steht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Rohrstutzen (12) oder durch den Einsatz (9) eine Entlüftungsbohrang (22) zum Abzug der Brüden geführt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrstutzen (12) aus Quarz oder Quarzglas gebildet ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz aus einem Kunststoffstopfc.a besteht, wobei exzentrisch zur Drahtführungsbourung (9') ein Kanal (10) für die Zuführung des Zinnoxid lösenden Mittels vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffstopfen (9) einen tellerförmigen Flansch (12) aufweist, der dem Badspiegel (11) zugekehrt ist, wobei die dem Zinnbad abgekehrte Fläche (13) des Flansches unter der Ausmündung (14) des Zuführungskanals (10) für das Zinnoxid lösende Mittel gelegen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (10) im Einsatz (9) des Rohrstutzens (8) an eine Inertgasleitung (21) angeschlossen ist.