DE2250836A1

DE2250836A1 - Verfahren zur herstellung elektrischer leiter

Info

Publication number: DE2250836A1
Application number: DE2250836A
Authority: DE
Inventors: Marvin E Hartz
Original assignee: Essex International Inc
Current assignee: Essex International Inc
Priority date: 1971-10-18
Filing date: 1972-10-17
Publication date: 1973-04-26
Also published as: FR2156771A1; DE2250836B2; CA970940A; FR2156771B1; IT970710B; US3842487A; GB1389316A

Description

Essex International, Inc., Sort Wayne, Indiana/USA

Verfahren zur Herstellung elektrischer Leiter

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung elektrischer leiter, die aus einer Mehrzahl leitender Fasern bestehen, und insbesondere auf die Herstellung der Endstücke eines Leiters aus einer Mehrzahl von Aluminiumlitzen, wie er für die Herstellung von Autobatteriekabeln verwendet wird.

In der Herstellung von Batteriekabeln oder ähnlichem ist es wünschenswert, einzelne Fasern aus Aluminium zu verwenden, so daß das Kabel zwar die gewünschte Stärke hat,, aber doch flexibel ist. Wenn der Aluminiumdraht der ,luft ausgesetzt wird, bildet sich jedoch auf der Oberfläche eine einen hohen Widerstand aufweisende Oxydschicht. Die Entfernung dieser Oxydschicht ist notwendig, um eine befriedigende elektrische Verbindung zwischen dem Kabel und einer Klemme herzustellen· Die Notwendigkeit der Entfernung des Oxydfilms ist bekannt und, wird durch Anwenden von chemischen Flußmitteln auf die Aluminiumdrahte zur Lösung.des Oxydfilms erreicht. Solche Flußmittel wandern entlang der einzelnen Fasern des Leiters und reagieren bei Vorhandensein von Feuchtigkeit bei Verwendung der Kabel und erzeugen ein corrosives Oxyd, welches das Aluminium angreift und den Leiter fehlerhaft macht.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dessen Hilfe eine gute elektrische und mechanische Verbindung zwischen einem Leiter, insbesondere einem Aluminiumleiter und einer Klemme erzeugt wird. _t

Es ist weiter Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Bildung der Enden von Litzen-Alumini-umleitern anzugeben₉ welches die Verwendung herkömmlicher Einrichtungen zum Bilden der-Enden

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und herkömmlicher Verfahren zur Verarbeitung ¥on gabeln. ■ ermöglicht. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, ein Kabel aus Aluminiumlitzen mit wenigstens einer Klemme darauf und einer ausgezeichneten elektrischen und metallurgischen Zwischenschicht sswischen Leiter und der Klemme zu schaffen·

Biese Aufgaben werden durch ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art gelöst, das sich gemäß der Erfindung dadurch kennzeichnet ι daß die Fasern an wenigstens einem Ende des Leiters verschmolzen werden zum Bilden eines festen Kopfes und daß das eine Ende des Leiters alt einem elektrisch leitenden Metall beschichtet wird«

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig· 1 Ein Diagramm zur Barstellung der Schritte dee bevorzugten Verfahrens;

Flg. 2 eine bruchstückhafte Teilanaicht eines Endes eines Litzenkabels, das für die Verzinnung und Ausbildung seines Endes vorgesehen ist; und

Fig. 3 eine teilweise geschnitten dargestellte Draufsicht zur Illustration eines typischen Batteriekabels·

Ein gemäß der Erfindung hergestelltes Batteriekabel ist mit 1 bezeichnet und weist eine Mehrzahl von einzelnen Fasern 2 aus vorzugsweise leicht verdrillten Aluminiumdrähten auf zum Bilden eines langgestreckten Leiters 3 mit geeigneter Länge und Durchmesser. Ein typisches Kabel ist gebildet aus 127 Fasern von 27 Gauge-Draht. Der Leiter besitzt gewöhnlich eine äußere Schicht aus Gummi, oder anderem Isolationsmaterial 4, welches an den Enden mit nicht gezeigten herkömmlichen Maschinen zum Entfernen der Isolation entfernt entfernt worden ist,

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so daß die Enden des Leiters frei sind.

Die freien Enden des Altuniniuinkabels werden nach, herkömmlicher Weise mit einer Schicht 5 aus lötmittel oder einer Zink-Zinn-Legierung versehen, um die Berührungsspannung möglichst niedrig zu halten, die entsteht zwischen dem Aluminiumkabel und den Kontaktstückeh,.welche aus anderen Metallen gebildet und so geformt sind, daß sie an die entgegengesetzten Enden des "Deiters passen. In der gezeigten Ausführungsform weist eine kupferhaltige Klemme 6 eine Hülse 7 auf, die an einem Ende des Leiters befestigt ist, und eine Blei-Zinn-Legierungs-Batterieanschlußklemme 8 mit einer Hülse 9» die am entgegengesetzten Ende des Leiters befestigt ist. Insoweit ist der Aufbau des betriebenen Batteriekabels gleich dem bei bekannten Kabeln.

Ein der Luft ausgesetzter Aluminiumdraht oder ein Aluminiumkabel oxydiert schnell und bildet einen Oxydationsfilm auf seiner Oberfläche, der einen hohen Widerstand besitzt. Es ist bekannt, daß das Vibrieren eines festen Drahtes oder Bandes aus Aluminium bei Ultraschallschwingungen einen Aluminiumosydfilm vom Draht oder Band abreiben und entfernen kann. Es ist auch bekannt, daß Ultraschallschwingungen eines festen Alumiiiiumdrahtes, der in ein Bad geschmolzenen Lötmittels oder einer Zink-Zinn-Legierung eingetaucht ist, nicht nur das Aluminiumoxyd vom Draht abreibt, sondern auch auf den Draht eine Schicht aus geschmolzenem Lötmittel oder aus der Legierung mit extrem guter metallurgischer Bindung zwischen den beiden darauf aufbringt. Diese Vorgänge konnten bisher nicht auf Leiter angewendet werden, die aus einer Mehrzahl von Litzendrähten und so fein hergestellt sind, wie sie für Batteriekabel benötigt werden, weil die feinen Litzendröhte einfach mitschwingen oder vibrieren mit dem Ergebnis, daß der Oxydfilm nicht abgerieben wird. Polglich bleibt der den hohen Widerstand aufweisende Aluminiumfilm auf den Litzendrähten des Leiters bestehen und die Oxydschicht

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muß wieder mit den vorgenannten chemischen Flußmittel entfernt werden.

Ein gemäß der Erfindung hergestelltes Batteriekabel ermöglicht es, den vorteilhaften Effekt der Ultxasdiallreinigung des Leiters in einem Bad aus geschmolzenen Lötmittel oder Zink-Zinn-Legierung auszunutzen, ohne daß ein "beizendes Flußmittel verwendet werden muß. Dieses Ergebnis wird dadurch erzielt ι daß die Enden der einzelnen Faserstränge 2. zusammengeschmolzen oder verschweißt werden, so daß an jeden Ende des Leiters 3 ein fester Kopf 1o entsteht. Das Verschmelzen der Litzen an den Enden des Leiters kann bewirkt werden durch eine herkömmliche Kohlelichtbogenlampe, die genügend Hitze erzeugt, um die einzelnen Litzendrähte zu verpuddeln. Sobald die einzelnen Litzendrähte verpuddelt sind, wird der Leiter aus der Kohlelichtbogenlampe herausgenommen, woraufhin die verpuddelten Litzendrähte fest werden und den Kopf 1o bilden, an dem alle Litzendrähte verbunden sind.

Die Enden des freigelegten Leiters können verzinnt werden durch Eintauchen in ein Ultraschallbad in geschmolzenem Lötmittel oder in Zink-Zinn4Legierung, welches eine Temperatur unterhalb dem Schmelzpunkt der Aluminiumlitzen 2 hat* Die Schwingung wird erzeugt mit einer herkömmlichen Vibrationsvorrichtung, wie sie etwa von der Firma Branson Ultrasonic Instrument Company, Stamford, Connecticut hergestellt wird. Der Leiter wird eingetaucht in das geschmolzene Metallbad bis kurz vor die Isolation und wird mit einer Ultraschallschwingung von über 2o kHz behandelt. Der thermische und der chemische Vorgang dabei erzeugen einen genügend großen Abrieb des Oxydfilms vom Leiter und ermöglichen, daß die Zinnlegierung metallurgisch mit den Aluminiumdrähten verbunden wird. Das verschmolzene Ende des Leiters liefert eine geeignete mechanische Festigkeit für die einzelnen Litzen des Leiters, so daß eine Schwingung der einzelnen Drähte als Antwort auf die angewandte Ultraschallfrequenz vermieden wird, wodurch es möglich wird, daß die einzelnen Litzendrähte sauber

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•von dem Oxydfilm "befreit und metallurgisch mit der Zinnlegierung verbunden werden. lach dem Verzinnen der Enden des Leiters können die Klemme 6 und die Anschlußklemme 8 auf den leiter aufgesteckt werden. Das Aufbringen der Klemmen kann durch herkömmliche Mittel erfolgen, etwa durch Spritzen oder durch Iiöten oder durch Aufschrumpfen einer vorverzinnten Messingklemme auf den Leitern mit einer solchen Kraft, daß die Schicht 5 fließend oder plastisch wird und dadurch eine metallurgische Verbindung zwischen der Klemme und dem Leiter bildet. .

Ein anderer Vorteil des Verschmelzen der Enden der Drähte 2 besteht darin, daß alle Drähte oder Litzen an ihren Enden miteinander verbunden sind und dadurch alle Drähte den Strom weiterleiten, unabhängig davon, ob die Aluminiumoxydschicht von den inneren Litzendrähten des Kabels entfernt worden ist oder nicht.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Herstellen von Endstücken eines elek- ' trischen Leiters aus einer Mehrzahl leitender lasern, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (2) an wenigstens einem Ende des Leiters (3) verschmolzen werden zum Bilden eines festen Kopfes (1o) und daß das eine Ende des Leiters (3) mit einem elektrisch leitenden Metall (5) beschichtet wird,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende nach dem Verschmelzen der Fasern (2) in Schwingung versetzt wird, bei einer solchen Frequenz, die ausreicht, die Oxydationsschicht auf dem Leiter (3) abzureiben.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende des Leiters (3) mit Ultraschallfrequenz in Vibration versetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende des Leiters (3) in Schwingung versetzt wird in einem Bad aus geschmolzenem Metall, welches die Schicht (5) auf dem einen Ende des Leiters (3) bildet.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das leitende M-HaIl einen Schmelzpunkt hat, der unter dem der Faser (2) liegt.

6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (2) aus Aluminium bestehen und daß das leitende Metall eine Zink-Zinn-Legierung ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Klemme (6,8) auf das eine Ende des Leiters (3) unter Anwendung einer solchen Kraft aufge-

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"bracht wird, daß das leitende Metall fließt und eine metallurgische YerMndung zwischen dem leiter (3) und der Klemme (6,8) entsteht.

8, Elektrischer. !Leiter aus einer Mehrzahl elektrisch leitender Metallfasern, dadurch gekennzeichnet „ daß die !Fasern (2.) an einem Ende des !Leiters (3) zusammengeschmolzen sind zur Bildung eines festen Kopfes (1o) und daß das eine Ende des Leiters (3) mit einem leitenden Metall (5) "beschichtet ist.

9«, Elektrischer leiter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das leitende Metall (5) der Schicht ungleich dem Metall der lasern (2) ist.

ο. Elektrischer leiter nach. Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Pasern (2) aus Aluminium gebildet sind und das leitende Metall aus einer Zink-Zinn-legierung feesteht·

11. Elektrischer leiter nach einem der Ansprüche 8 fels to, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrisch leitende Klemme (6,8) fest auf einem Ende des !Deiters (3) aufgebracht ist und daß die Beschichtung (5) metallurgisch mit dem leiter (3) und der Klemme (6,8) verbunden ist«

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