DE2457201A1 - Verfahren zum bilden von loetbaren ueberzuegen auf legierungen - Google Patents

Verfahren zum bilden von loetbaren ueberzuegen auf legierungen

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DE2457201A1 DE19742457201 DE2457201A DE2457201A1 DE 2457201 A1 DE2457201 A1 DE 2457201A1 DE 19742457201 DE19742457201 DE 19742457201 DE 2457201 A DE2457201 A DE 2457201A DE 2457201 A1 DE2457201 A1 DE 2457201A1
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Pat F Mentone
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Description

Carr St Mentone, SiT«r falls, Wisconsin, USA. Ca«·
Verfahren zee Bilden von lStbaren ttbersSgen auf Legierung·«
Die Erfindung betrifft ie allgemeinen ein Verfahren, auf galvanische« Vege einen IStbarea überzug auf eine« Oegenstand oder Artikel aufzutragen, und insbesondere ein aus ■ehreren Verfahrensschritten bestehendes Verfahren, durch das eine festhaftende galvanische Qrundschicht auf eine« Gegenstand Torgesehen wird« Die Erfindung kann also als zwei TeilTerfahren uafassend angesehen werden· Hierbei werden durch das erste TeilTerfahren lötbare überzüge auf de« Gegenstand gebildet, die jedoch unterhalb einer Ausbeute von 10056 liegt, und durch das zweite TeilTerfahren wird erreicht, dass sogar unter äusserst widrigen Bedgen
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ArtikelauHäbeute e4«r -satseuag von i« wesentlichen 1QG% erzielt wird. Es ist in diese« Zuewueenhang klar-KJWlallen, dass bei der A&v&Bduag des Verfahrens i« Falle ein&r nicht iOG£ig erforderlichen Ausbeute das allgemeine Verfahren ohne verfeinerten Teile befelgt werden kann. Auch ftSnute m is einigen Füllen gegeben sein, die «it eines galva^iscnes Über2sug versehenen Cfegeastand« nicht öxfcraaen Betrieb»- und Prüfuagebedin.g«5igen auesetsea au aüseen. Für iswei derartige Bediagungan gilt beiepielsh&lber, dass Bleieantelrafeeea eine Brennfolge von etwa 48O0C (9O0*F) durcfeeteh«n mtd dk'iiiaoch lötbar sein ssusaea. Eis hierbei in Erscheinung tretendes Problem besteht darin, dass der Überzug abpellt oder Blasen bildet, wenn der Gegenstand oder Artikel einer bei hoher Temperatur stattfindender Brennfolge ausgesetzt wird, wsus dazu führt, dass der Gegenstand wertlos wird.
Die Nickeleisen-, Eisen(H)- und Kupf«rlegi«xnmgea eowi* Kov&r (die Handelsbezeichnung für Kickel---»!tob&lt-EiB*ii-= Legierungen) -legierungen werden bei Bleiraheen für elektrische Schaltungen bevorzugt verwendet« Ee hat eich j«doch bei der Verwendung derartiger Artikel aua Kickeleiseulegierungen in einem Bleirahmen als notwendig erwiesen, auf der Oberfläche des Artikels einen lötbaren überzug
aufzutragen, es daas die elektrischen Zuführungen sw. den Bleieantelmhaen gelötet oder befestigt werden kÖOaaa. Bis jetzt sind noch keine Verfahren bekannt geworden, die sich für die etagenweise Anbringuag galvanisch»? überzüge an Bleirahaengestellen
3 -
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BAD ORIGINAL
Ija «ine· bekannten Verfahren wird «in· Anschlaggalvanisierung aus Gold auf den Legierungsgegenetand gebracht, auf den dana über diesen ersten dünnen Goldniedkrschlag Silver galvanisch aufgetragen wird. Die hohen Ausgaben für Gold haben jedoch die Anwendung dieses Verfahrens fast aussichtslos geeacht. Als Ersatz wurde die Oalvanisierung alt einem anderen Metall vorgeschlagen. Bisher konnte jedoch noch kein anderes geeignetes Metall oder derartiges Verfahren ausfindig gewicht werden, sit bsw. durch das ein lötbarer Überzug aufgetragen werden kann, der fest an der Nickeleisenlegierung haftet.
Die Erfindung sieht ein Verfahren zur galvanotechnischen Behandlung eines Gegenstandes oder Artikels vor, der «ine Anzahl verschiedener Materialsschichten aufweist und der nach einer durchgehenden Reinigung seiner Oberfläche be» handelt wird.
Zusammenfassend liegt der Erfindung die Entdeckung zugrunde, dass ein Verfahren zum Auftragen eines zähe haftenden lötbaren Überzuges auf einer Nickeleisenlegierung eine durchgehende Reinigung des Artikels voraussetzt, worauf dann Grundschichten zur Aufnahme einer endgültigen Schicht aus lötbarem Material ausgebildet werden. Insbesondere bedingt das erfindungagemässe Verfahren ein Säubern des Artikels, um organische und anorganische Stoffe zu entfernen, einen Kupferanschlag und dann einen Kupferailberanachlag aufzutragen, worauf ein lötbarer Überzug wie Silber auf die Oberseite des Silberanschlage galvanisch aufgetragen wird.
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-If -
Bsschroibunc dee
Bei der galvanischen Behandlung Bit Silber wurde die Legierung wie folgt behandelt:
Zunächst wurde der Artikel oder Gegenstand sit etwa 6 Volt Spannung anodisch gereinigt, und zwar in einer alkalischen Lösung alt einer Konzentration von etwa 1 Kg Alkalireiniger pro 5,8 Liter Wasser wahrend einer Dauer Ton 3 Hinuten und bei einer Temperatur von ungefähr 66 Grad. Der Alkalireiniger kann aus eine« beliebigen alkalischen Stoff bestehen wie Kaliuahydroxid oder Natriuavhydroxid. Eine eingehendere Behandlung anodischer Reinigung kann de« "Metal Finishing Guidebook and Directory*', .1971* Seite 190 enoη werden. Der Zweck der ersten Behandlnsgs· stufe besteht darin« irgendwelche auf des Artikel vorhandene organische Stoffe zu entfernen.
Hiernach wird der Artikel durch Absprühen gespult oder abgewaschen, um die alkalische Lösung voa Artikel zu entfernen, e
Der Artikel wird drittens in einer aus annähernd ZOK SaIz-
, enthaltenden Lösung
säure/30 Sekunden bei etwa Zflrc^pbsiBt. Dies dient dazu, die gegebenenfalls auf des Artikel verbliebenen Oxide zu entfernen und die Alkalilösung auf des Artikel zu neutralisieren.
Viertens wird der Artikel abgespritzt, so dass etwaige auf des Artikel verbliebene Beatbeatände entfernt werden.
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Fünftens wird der so gesäuberte Artikel in einer Lösung gegeben, die aus ca. 1 Kg Kaliueayanid pro 3,8 Idter (Gallone) Wasser besteht, wabei der Artikel 3 Minuten in. dieser Lösung gehalten und einer anodischen Reinigung unter einer Spannung von 6 Volt auegesetzt wird. Durch diese Verfahrenastufe verbleibt am Artikel eine aktive
Metalloberfläche.
Es können jedoch auch andere geeignete Reinigungslöeungen verwendet werden, z.B. Chelierungsmittel oder Natriusgluconat. Das anodische Reinigungsverfahren ist dem Stand der Technik bekannt und kann im einzelnen ia "Metal Finishing
Guidebook and Directory*1, 1971, nachgelesen werden.
Sechstens wird der Artikel entnosnen und abgespritzt, um die gegebenenfalls aus der vorhergehenden Verfahrensstufe stammenden Reststoffe zu entfernen.
Siebentens kann der nunmehr völlig gereinigte Artikel den galvanotechnischen Behandlungsstufen nach den erfindungsgemässen Verfahren unterworfen werden, indem er zunächst in eine Kupferanschlaglösung getaucht wird, die in eines
typischen Fall etwa 70 g (2,5 oz.) Kupferzyanid pro 3*8 Liter (Gallone) Wasser und etwa 145 g Kaliumzyanid pro 3,3 Liter Wasser aufweist» Der Legierungsartikel wird eine Minute lang bei einer Temperatur von h-9 C in das Bad getaucht und erhält bei einer Spannung von 1,5 v einen
ersten dünnen Kupferniederschlag oder -anschlag. Hierbei
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wird di· KupferanschlagslSsuag stir Beelt—uiiu des Verhältnisse* von fr·!·« Kalivasyanid zvm Kupfer Sberwacht. Ergebnisse haben gezeigt, dass* di· Nutzung höher liegt, ventt ds* Verhältnis 1 sb1 betrigt. Durch das Verfahren werden jedoch auch galvanisch behandelte Artikel aanehsftrcGKite geschaffen, vesB das Verhältnis nicht bei 1 m 1 aufrechterhalten wird· Während der Zeit, in der der Kupferaaschlag aufgetragen wird, wird ein Sehela- oder Srsatzartikel ebenfalls bei 1,5 Volt galvanisch behandelt« Dieser Sehein- oder Ersatsartikel ist ein Gegenstand, der des. gerade galvanisch behandelten Artikel ähnlich ist, jedsch nur als Kupferüberzugsverbraucher verwendet wird· Es ist noch nicht völlig geklärt, wan» der Scheinartikel erforderlich ist; es hat sich jedoch herausgestellt, dass durch die Verwendung dieses Scheinartikels die Ausbeute und Nutzung richtig galvanisch behandelter Artikel beinahe bei 100# liegt, wogegen ohne diesen Scheinartikel die Ausbeute verwendbarer Artikel von einea Durchlauf zu« n&chsten grossen Schwankungen unterworfen ist. Das Anlegen eines gewebten Sacks u« die Anode wShrend der galvanischen Behandlungsfolge hat sich darüber hinaus als vorteilhaft erwiesen, da der Sack als Filter arbeitet, us Qrobstoffe oder sonstige Stoffe daran zu fabdern, sich an der Anode zu bilden und .dort anzusaaneln.
Achtens wird der Artikel ait dea Kupferanschlag herauegenoamen und durch Bespritzen abgespült, so dass die restlichen auf des Artikel verbliebene Stoffe entfernt werden.
Neuntens wird der Artikel gleich hierauf in eine Silberanschlagsloeung gebracht. Als typisches Silberanschlagebad kann eine Losung ait ungefähr 10 g (0,3 oz.) Silberzyanid
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pro 3,8 liter (Gallon·) Wasser, 10 g (0,3 ob.) bis 11 g (0,37 ob.) Kupfer pro 3*8 Liter (Qallon) Wasser und etwa 2UO g (12 os.) Kaliumzyamid pro 3*8 Liter (Gallone) Wasser verwendet werden. Der Legierungsartikel wird bei einer Temperatur von 2^°C 1 Hinute lang unter 1,5 Volt Spannung galvanisch behandelt. Es ist für das Verfahren wichtig, dass das Silber am einer stfeomlosen Herstellung eines Uberauges auf dem Artikel gehindert wird. Eim derartiger überzug ist deshalb unerwünscht, weil er nicht gat auf des Kupferanschlag haftet. Bs hat sich zur Vermeidung dieses Probleme herausgestellt, dass die Silberionenkonsentration niedrig gehalten und die galvanische Spannung an den Artikel gelegt werden sollte, bevor dieser in das Glavanikbad eingetaucht wird· Obgleich es keinen absoluten Grenzwert für die Ionenkonzentration gibt, hat sich erwiesen, dass sich gute Resultate mit einer auf 11* g (0,5 os.) pro 3,8 Liter (Qallome) Wasser gehaltenen loneakonsentration erzielen lassen; jedoch gilt dies auch bis eu einer Konzentration von 28 g (1 ob.) pro 3,8 (Gallone) Wasser. Durch diesen Verfahreneschritt wird verhindert, dass also das Silber keinen stromlosen oder Xsaersionsüberzug auf dem Kupfer auftragen kann. Es hat sich darüber hinaus vorteilhaft herausgestellt, den Legierungsartikel wKhrend der Zwischenschritte in angefeuchtetem Zustand zu halten.
Zehntens wird der Artikel nach dem Auftragen des Silberanschlags aus dem Bad genommen, worauf dann ein lötbarer UberBug, in diesem Falle Silber, in einer Lösung auf den Artikel aufgetragen wird. Biese Losung enthält etwa 165 g (6 ob.) Silbersyanid pro 3*8 Liter (Gallone) Wasser, ca.
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2,8 g (0,1 os.) bis 11 g (0,4 ob.) Kupferzyanid pre Oalleae Wasser und annMhernd k25 g (15 ob.) Kaliuszyanid pro 3,8 Liter (Gallone) Wasser.
Elften· wird der Artikel nach dem Aufbringen des Silber-Überzugs aus der Löeung genosnen, gespült und getrocknet.
Xn de« erwähnten Aueführungebeispiel sind die Galvanik- und Reinigungelöeungea zur Veraaechaulichung der bekannten Lösungen ausgewählt worden. Weitere Lösungen dieser Art können dem 1971 erschienen "Metal Finishing Guidebook and Directory1* entnommen werden. Ee wird hier hervorgehoben, dass die einzelnen spezifischen Verfahrensstufen, d.h. anodisch«Reinigen, alkalische Reinigungsmittel, Beizen und Spülen, an sieh bekannt sind. Durch dieses Verfahren hat sich eine Ausbeute der Artikel von nahezu 10056 erzielen lassen, wenn die Anzahl der zusätzlichem Verfahrensstufen und ein Schein- oder Ersatzartikel in die KupferzjanidlSsung gelegt wird. Das Hauptgewicht der Erfindung ist jedoch das Auftragen des Silberanschlage dunh die Begrenzung der Silberionenkonzentration in der Silberanschlagelösung sowie das Anlegen der galvanischen Spannung an den Artikel, bevor der Artikel in die Silberanschlagslösung eingeführt wird. Die Bedeutung und Wichtigkeit der Ionenkonsents ati©äs Xiagt darin, dass bei zu hoher Ionenkonzentration und keiner angelegten Spannung an den Artikel, bevor dieser in dae Silberanschlagabad eingetaucht wird, auf dem Artikel stromlos ein überzug aus Silber aufgetragen wird.
Ein derartiger SilberübenBghat eich deshalb als unerwünscht
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htiwigwttUt, mil er sieht gat haftet und im Artikel Abblättert, wodurch dar Artikel nicht mehr verwendbar iat· Somit kann da« Verfahren nach der Erfindung geeigaetermassen ala ein Verfahren zum Auftragen eiaee lötbaren überrage auf eiae Legierung beschrieben werden, wonach der Artikel sualchst gereinigt wird, tat organiache oder anorganiache Stoffe zu entfernen, dann ein Kupferansehlag auf den Artikel aufgetragen wird, worauf der alt des Kupferaaachlag versehene Artikel entnommen und in angefeuchtete« Zuetand gehalten wird, ua dann einen Silberanechlag galvaniach auf den Artikel aufzutragen, wobei sicher gestellt wird, dass die galvanische Spannung an den Artikel vor dessen Eintauchen in das Silberanechlagsbad angelegt wird. Daraufhin kann der Artikel auf den dünnen Silberniederschlag eine lötbare Galvanikgrundlage aufnehmen·
Obgleich Veränderungen in der Lösung und der Temperatur ia Bahmen des technischen Könnens eines Durchschnittefachsanne vorgenomen werden können, hat es sich als wichtig herausgestellt, dass die Konsentration der Silberanschlagslö'eung nicht über 28,3 g (1 os.) Silberzyanid pro 3*8 Liter (Gallone) Wasser ausaacht, falls die Temperatur annähernd 2k°C und die Spannung etwa 1,5 Volt beträgt bei einer Zeitdauer von ungefähr einer Minute. Der Facheann wird erkennen, dass die Spannung, Temperatur und Zeit umr galvanischen Behandlung alle miteinander in Beziehung stehen und dass mit veränderten Parametern auch weiterhin Artikel hergestellt werden können, die eine annehmbare Galvanikbehandlung erfahren haeen.
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Obgleich da« Verfahren ia Hinblick auf eine Legierung beachrieben wurde, kann daa Verfahren aelbatverstiüaUch auch Mit Grundaetallen in Anwendung gebracht werden, wobei jedoch zu bemerken iat, daea mit urundaetallen und einigen Legierungen die Probleae zur Erzielung einee za*h haftenden Überzugs nicht ao achwierig eiad als ait Legierungen wie »ickel-Eiaen« Zusätzlich werden nicht alle Artikel abblättern oder aich abschälen, wenn der galvanisch behandelte Artikel einer BErennbehandlung bei hoher Temperatur ausgesetzt wird· Ea wurde in diesem Zusammenhang ermittelt, daea die Anzahl der unannehmbaren Artikel in dea Kasse zunimat, in welchem die Artikel einer mit höheren Temperaturen betriebenen Brennbehandlung unterworfen werden·
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Claims (1)

  1. ■- 11 -
    PATENTANSPRÜCHE
    1. Verfahren cua Auftrages eines lötbaren Überzugs auf einen Legierungsgegenstand, bestehend aus den folgenden Verfahreneschritten:
    Reinigen des Gegenstandes sue Entfernen organischer und anorganischer Stoffe;
    Auftragen eines Kupfergalyanieierungsanechlags auf den Legierungsgegenetand}
    Entnehmen dee mit dem Kupferanschlag überzogenen Legierungsgegenstandes unter Feuchthaltung des Legierungegegenstandee ait darauffolgenden Auftragen eines Silbergalvanisierungsanschlags auf den Iegierungegegenstand, indem eine galvanische Spannung an den Legierungsgegenstand angelegt und dieser in ein galvanisches Kupfer-Silberbad getaucht wird}
    galvanisches Auftragen eines Grundüberaugs aus lötbaren Werkstoff auf den Legierungsgegenstand.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Silberkonzentration während des Auftragens des Silbers im Silbergalvanisierungsanechlagsbad geringer ist als 28,5 g (1 oz.) pro 3,8 Liter (Gallone) galvanischer BadflUssigkeit.
    3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Legierungegegenstand anodisch gereinigt wird, um etwaige auf seiner Oberfläche vorhandene Stoffe zu entfernen.
    - 12 -
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    k. Verfahr·» nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass der Legierungsgegenstand gebeizt wird, vm das gegebenenfalls eich auf seiner Oberfläche befindlich· Oxid abzutragen.
    5« Verfahre» nach Anspruch ^f, dadurch gekennzeichnet« dass der Legierungsgegenstand weiter gereinigt wird« indem er einer zweiten anodiachen Reinigung ausgesetzt wird.
    6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schein» oder Ersatsgegenetand und ein Legierungsgegenstand gleichseitig galvanisch mit eines Kupferüberzug in demselben galvanischen Bad versehen werden.
    7· Verfahren zum Erzielen einer im wesentlichen bei 100% liegenden Ausbeute der erfindungsgenäss geschaffenen Artikel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von freiem Kaliumzyanid su Kupfer aufrechterhalten und dieses Verhältnis bei 1:1 Überwacht und kontrolliert wird.
    8. Verfahren nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, dass die LegierungsgegenstSnde etagenartig in Mehrfachbädern galvanisch behandelt werden.
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DE19742457201 1974-01-30 1974-12-04 Verfahren zum bilden von loetbaren ueberzuegen auf legierungen Withdrawn DE2457201A1 (de)

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