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Verfahrell zum partiellen galvanischen Beschichten von Drahtstifier
sowie Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens Die erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren zum partiellen gallRanischen Beschichten von dünnen Drähten, insbesondere
von Anschlußdrähten für kleine elektrische Bauteile, hunter Verwendung eines in
das galvanische Bad einführbaren, die galvanisch zu beschichtenden Teile aufnehmenden
und während der galvanischen Behandlung von der Badflüssigkeit durchsetzten umlaufenden
Korbes. Fernerhin bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Ausübung des
Verfahrens.
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Derartige dünne, vorzugsweise aus Kupfer oder Silber bestehnde Drähte
besitzen einen Durchmesser, der weniger als 0,1 inir und deren Länge 20 bis 30 mm
beträgt. Das Verbinden bzw. KontakLieren dieser Drähte mit den Kontal.tstellen der
Bauteile erfolgt durch Weichlöten. Zu diesem Zweck ist es bekarjnt, vor dem Kontaktieren
die Anschlußdrähte lediglich im Bereich ihrer Verbindungsstelle mit einer Lotschicht
zu überziehen. Dies geschieht z.B. dadurch, daß man vor der galvanischen Behandlung
den zu beschichtenden Draht mit einer Lackschicht über zieht und jene Teile freiläßt,
welche eine die Kontaktierung erleichternde Lotschicht tragen sollen. Nach der galvanischen
Behandlung wird der Lack wiederum gelöst. Fernerhin ist es bekannt, durch Eintauchen
der Teile in ein galvanisches Bad eine partielle Beschichtung im Bereich der Anschlußstellen
der Drähte durchzuführen. Die Länge des zu beschichtenden Teiles ergibt sich aus
der Eintauchtiefe.
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Die vorgenannten Verfahrensweisen zum partiellen Beschichten insbesondere
von dünnen Drähten kurzer Längen ist zeit- L'.fld arbeitsaufwendig. Aurh wurde es
als nachteilig empfunden,
daß die Beschichtungsgrenze stets abrupt
ist. Dadurch ist die Gefahr des Knickens solcher Anschlußdrähte an der scharfen
Beschichtungsgrenze gegeben. Es ist daher vorteilhaft, die Schichtdicke stetig vom
unbeschichteten Teil des Drahtes zum beschichteten Teil übergehen zu lassen. Dies
geschieht gemäß dem erfinderischen Verfahren dadurch, daß man die Badflüssigkeit
des galvanischen-Bades mir an den für das partielle Beschichten der Drähte vorgesehenen
Orten durch einen d-e Drähte aufnehmenden Korb leitet, sowie die Drähte an das I'thodenpotential
legt und mit losem Spiel innerhalb des sich drehenden Korbes lagert.
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Bedingt dadurch, daß die Badilüssigkelt nur an den für das Beschichten
der Drähte freigcgebenen Orten diese umströmen und den Korb durchströmen kann, lagert
sich an diesen bevorzugten Stellen das aus der Badflüssigkeit ausgeschiedene Metall
an den Drähten an. Der besondere Vorteil dieser Verfahrenstreise besteht darin,
daß der Schichtauftrag an den Dläi1-ten am Orte des Baddurchsat7es durch den Korb
den größten Wert annimmt und von dort allmShlich und stetig über die Drahtlange
abnimmt. Ein Abdecken der nicht zu beschichtenden Flächen bzw ei Aufhängen und Tauchen
einzelner Drähte entfällt somit.
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Vorteilhaft zwingt man den Drähten während der partiellen galvanischen
Beschichtung zusätzlich zur drehenden Bewegung noch eine axiale Bewegung auf. Durch
diese Maßnahme wird einem "Zusnmmengalvanisieren" der in den Korb eingebrachten
Drähte vorgebeugt.
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Ausgehend von einer Vorrichtung zum galvanischen Beschichten von Teilen,
bestehend aus einem innerhalb des galvanischen Bades angeordneten, am Kathodenpotential
liegenden, die zu galvanisierenden Teile aufnehmenden Korb, besteht die zur Ausübung
des Verfahrens dienende Vorrichtung darin, daß
a) der Korb in Form
einer Hülse und der Hillsentoden als Kathode gebildet ist, b) die Länge der Hülsenbohrung
der Länge der galvanisch zu beschi.chtenden Teile entspricht, c) die Hiilsenbohrung
mindestens einen, mit der isadflüssi£-Xeit in Verbindung stehenden Kanal aui'weist,
d) der Ort des in die Hülsenbohrung mündenden Kanals iln Bereich der partiell galvanisch
zu beschichtenden Flächen der Teile gelegen ist.
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Die zur Ausübung des Verfahrens dienende Vorrichtung schließt somit
an eine Trommelgalvanisiervorrichtung für Schüttgut an, bei der die Teile vollständig
vom Elektrolyten, d.h. von der Badflüssigkeit, umgeben sind. Der in Form einer Hülse
gebildete Korb dient zur Aufnahme der Drähte. Durch die Anordnung des die Hülsenbohning
aurchsetzenden Kanals kommt es zu einer Führung des elektrischen Feldes innerhalb
des galvanischen Bades. Die Kanäle münden dor-t in die Hülsenbohrung, wo eine Abscheidung
des Metalls auf den Teilen bzw. Drähten erfolgen soll. Der Durchmesser der Hülse
ist so gewählt, daß sich die einzelnen Drähte während der Rotation der Hülse axial
umeinander abwälzen können. Durch diese Måßnahne wird ein Zusammenwachsen während
der galvanischen Beschichtung vermieden. Wie an sich bekalrnt, werden die zu beschichtenden
Teile bzw. die Draht vor dem Beschichten entfettet ui14 geprüft und sodarzl in den
Korb eingelegt.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Hülse auf einem
der Stromzuführung dienenden Kathodenzapfen drehbar gelagert. Dieser Zapfen trägt
einen elektrisch isolierenden Lagerring. Während des Galvanisierens stehen immer
einige der zu beschichtenden Teile in Berührungs- und somit Kontaktverbindung mit
dem Kathodenzapfen. Bedingt dadurch, daß alle Drähte parallel und somit in Berührungskontakt
innerhalb der Hülse gelagert sind, liegen alle Drähte am Kathodenpotential.
Damit
der als Lager für die Hülse dienende Kathodenzapfen nicht ebenfalls eine Beschichtung
während der galvanischen Behandlung erleidet, ist dieser mit einem aus einem Isolierstoff
bestehenden Ring umgeben, wobei dieser Ring der Lagering für die Hülse ist. Vorteilhaft
besteht die Iiülse aus einem durchsichtigen elelutrisch isolierenden Stoff. Dadurch
wird eine optische Beobachtung des Beschichtungsprozesses eiög;tcht.
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Empfehlenswert ist es, innerhalb der Hülse einen kleinen Wulst anzuordnen;
dieser Wulst hat die Aufgabe, während der Rotation der Hülse auch die Drähte um
ihre Längsachsen zu wälzen. zur Sicherung einer guten Kontaktierung ist es vorteilhaft,
die Hülse innerhalb des galvanischen Bades so anzuordnen, deB die Drähte immer am
Kathodenpotential, d.h. gegen den Hülsenboden anliegen. Durch einen Schwingungserzeuger
ist die die Drähte aufnehmende Hülse in axiale Schwingungen versetzibar. Dadurch
wird eine weitere Sicherheit gegen ein "Zl1surl-unengalvanisieren" der in ihr enthaltenden
Teile geschaffen.
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In den Zeichnungen sind eine zur Ausübung des Verfahrens dienende
Vorrichtung sowie einige gemäß dem Verfahren beschichtete Drähte dargestellt Figur
1 zeigt einen, die galvanisch zu besci1:Lchtenden Teile aufnehmenden Korb oder Käfig.
Er besteht aus einer Hülse 1, die aus einem durchsichtigen nichtleitenden Material
gebildet ist; sie ist drehbar auf einem Zapfen 2 gelagert. Die Hülse besitzt eine
mittige Bohrung zur Aufnahme der galvanisch zu beschichtenden Teile bzw. Drähte,
z.B. Anschlußdrähte für kleine elektrische Bauelemente. Die Beschickung des Korbes
geschieht durch einfaches Abziehen der Hülse in Richtung des Pfeiles 4 vom Zapfen
2. Der Zapfen trägt eine äußere, aus einem Isolierstoff 5 bestehende Beschichtung;
auch der Zapfen 2 ist mit einem aus Isolierstoff bestehenden Ring 5' umgeben.
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Der Kern 2' des Zapfens 2 besteht aus einen1 gut leitenden
Metall,
z.B. aus Kupfer und dient als Kathode. Wie ersichtlich, besitzt die Hülse Kanäle
6, die den Außenraum-7 mit der Hülsenbohrung 3 verbinden. Innerhalb der-Hülse sind
kleine Zapfen 8 angeordnet, -wele-he dazu dienen, bei einer Rotation der Hülse 1
die im Hlflsenrauin 3 gelagerten Drähte in eine Bewegung zu versetzen. An der Stirnfläche
12 der Hülse 1 ist eine Kerbung 9 eingebracht, in der ein hier nicht dargestellter
Führungszapfen hineinragt. Vor dem galvanischen Beschichten wird die Hülse von Zapfen
2 abgezogen und mit zlm galvanischen Beschichten vorbehandelten Drahtstiften lose
gefüllt.
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Darauf folgend wird die Hülse wiederum auf den Zapfen 2-gesteckt.
Der aus lIUlse und Zapfen bestehende Korb wird nunmehr in eine Behandlungseinheit
eingesetzt, wobei diese hier nicht dargestellte Behandlungseinheit einen Antrieb
aufweist, dessen Antriebszapfen in die Kerbe 9 eingreift.
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An die Kathode 2' wird das Kathodenpotential gelegt. Diese Einz'mit
wird ntmmehr in das galvanische Behandlungsbad eingetaucht und in Betrieb gesetzt.
Die Hülse 1 dreht sich um ihre Längsachse, wo hingegen der Kathodenzapfen 2 ruht.
Tnnerhalb- der Badflüssigkeit und der Hülse kommt es zu einem Ionenstrom. Die Ionen
besitzen lediglich die Möglichkeit, durch die Kanäle 6 in den Hülsenraum 3 einzudringen.
Der Ionenstrom 10 trifft im Bereich der Kanaleinmündung auf die am Kathodenpotential
2l liegenden Drähte 11. Es kommt also vornehmlich in Bereich der EinmUndurng der
Kanäle 6 zu einer Abscheidung des Metalls an den Drähten. Damit diese Drähte. nicht
"Zusammengalvanisieren", werden sie während der Rotation der Hülse 1 durch die Zapfen
in einer ständigen Bewegung gehalten. Die Isolierstoffbuchse 5t auf dem Lagerzapfen
2 der Kathode 2' dient dazu, ein Aufgalvanisieren dieses Zapfens während der Behandlung
zu verhindern. Während der Rotation der Hülse liegen nur einzelne Drähte gegen die
Kathodenflächen 12; alle Drähte stehen jedoch im gegenseitigen Berührungskontakt,
Es ist vorteilhaft, die Behandlungseinheit derart in das Bad einzusetzen, daß die
Längsachse 13 des Korbes eine leichte Neigung gegen die
Horizontale
aufweist. Dadurch wird bewerkstelligt, daß möglichst viele der Drähte in Berührungskontakt
mit der Kathodenfläche 12 gelangen. Vorteilhaft ist es, den Korb auch in eine axiale
Schwingung zu versetzen, wie durch den Pfeil 14 angedeutet; dadurch wird sowohl
eine gleichmäßige Bcsehicntung der einzelnen Teile titer den Umfang ihrer Flächen
erfllöglicht als auch ein 'tZusammengalvanisieren" verhindert.
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Figur 2 zeigt einen sog. IWJagelkopfdraht, an dessen Kontaktierungsstelle
15 eine in Form eines Nagelkopfes gestaltete Zimlschicht aufgetragen ist.
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Die Figuren 3 bis 5 gegen in stark vergrößerter Darstellung die Kontaktierungsstelle
15 eines solchen Nagelkopfdrahtes.
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In der Darstellung gemäß Figur 3 erstreckt sich die Zinnschicht 16
relativ weit über die Länge des Nagelkopfdrahtes. Das Anwachsen der Zinnschicht
während der galvanischen Behandlung wird entweder durch die Dauer der Behandlung
oder durch die Anordnung und Formgebung de: Kanäle 6 in der Hülse 1 gemaß Figur
1 bewerkstelligt bzwe beeinflußt.
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Wie insbesondere aus Figur 5 zu ersehen ist, bildet sich bei einer
Anordnung der Kanäle gemäß Figur 1 zunächst im nahen Bereich des Kontaktierungskopfes
15 eine Zinnschicht 16 aus.
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Bei längerer Behandlung wächst diese Zinnschicht an, wie insbesondere
aus Figur 4 zu ersehen ist. Bei hinreichend langer Behandlung überziehen sich die
Drähte über ihrer gesamten Länge mit einer Zinnschicht, wobei die Dicke der Zinnschicht
im Bereich der Kanäle 6 am größten ist. Mit einer in der Figur 1 dargestellten Vorrichtung
wurden Schichtdicken bis zu 10 /u auf einer Länge von 20 mm des Drahtes erzielt.
Das Aufwachsen der Schlichten läßt sich durch die aus einem durchsichtigen Werkstoff
gefertigte Hülse 1 gut beobachten.
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6 Patentansprüche 5 Figuren