DE2842201A1

DE2842201A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen verzinnter kupferdraehte

Info

Publication number: DE2842201A1
Application number: DE19782842201
Authority: DE
Inventors: Jacobus Van Moorsel; Hanspeter Dipl Schwindenhammer
Original assignee: Felten and Guilleaume Carlswerk AG
Current assignee: Philips Kommunikations Industrie AG
Priority date: 1978-09-28
Filing date: 1978-09-28
Publication date: 1980-04-03
Also published as: DE2842201C2

Description

Verfahren und Vorrichtung zumiierstellen verzinnter Kupferdrähte
Beschreibung: Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen verzinnter Kupferdrähte, bei welchem auf Maß gezogener, ausgeglünter Kupferdraht kontinuierlich oberflächenbehandelt, durch Zinnschmelze hindurchgeführt und nach Abstreifen überflüssigen Zinns gekühlt und aufgewickelt wird sowie eine Vorrichtung für dessen Durchführung.
Es ist bekannt, blanke Kupferdrähte durch galvanischen Auftrag oder durch Spritzverfahren, vor allem aber durch das Hindurchführen derselben durch Bäder mit flüssigem Zinn (Feuerverzinnung) zu vernonen, um sie lötfähig zu machen. Während jedoch die erstgenannten Verfahren recht aufwendig sind und nur zu einem sehr dünnen Zinnbelag führen, umschließen die durch Feuerverzinnung aufgebrachten Zinnschichten den Draht mehr oder weniger exzentrisch. Diese unberechenbare und unkontrollierbare Exzentrizität führt zu unterschiedlich gravierenden lokalen Lötschwierigkeiten.
Ursache der Exzentrizität ist ein nennenswertes Übermaß, das die lichte Weite des als Zinnabstreifer verwendeten Ziehsteins, üblicherweise ein Verzinnungsdiamant, gegenüber dem Blankdrahtdurchmesser zur Erzielung einer ausreichend starken Zinnauflage aufweisen muß. Dadurch ist eine definierte Rührung des Drahtes im Diamanten nicht mehr gegeben. Darüber hinaus begünstigen ungleichmäßige Abkühlbedingungen (Luftkühlung) ein mehr oder minder starkes Verlaufen des noch teigigen Zinns zum jeweils tiefsten Punkt, wodurch ebenfalls Uinregelmäßigkeiten der Verzinnung entstehen können. Ungleichmäßig verzinnte Kupferdrähte entsprechen jedoch nicht den für bestimmte Anwendungszwecke unvermeidlichen hohen Anforderungen an die Verzinnungsqualitat wie sie z.B. mit den Verzinnungsklassen 1-5 des DIN-Blattes 40.500 festgelegt sind.
Eine umfänglich gleichmäßige Verzinnung von blanken Kupferdrähten konnte im Tauchverfahren bisiier nur durch vertikale Drahtführung und "Tandem"-Zinnauftrag mittels mehrer in der Bewegungsrichtung des Drahtes miteinander fluchtend angeordneter und sich verjüngender Düsen, bei teilweisem Gegenstrom des auf eine bestimmte Temperatur abgestellten, flüssigen Zinns und einer genau geregelten auf die Draht-bzw. Verzinnungsdicke abgestimmten Abzugsgeschwindigkeit von höchstens 20-25 m/min erzielt werden, wie dies beisRelsweise US-PS ),540,918 zu entnehmen ist. Es versteht sich, daß das Produkt einer so komplizierten und von so vielen Faktoren abhängigen Verfahrensweise nicht i.er befriedigend und jedenfalls sehr kostenaufwendig ist, und daß diese Art der Fertigung für die ständig auch quantitativ steigenden Anforderungen viel zu langsam ist. Weitere mit qualitativ hochwertiger Verzinnung von Kupferdrähten verbundene Probleme liegen in der Gewährleistung guter Haftung des Zinns an der blanken Drahtoberfläche sowie in der bekannten Erscheinung der Diffusion des Zinnbelages durch Kupferteilchcn im Laufe der Zeit, womit dessen Lötfähigkeit rapide Exbnimmt und schließlich völlig schwindet, sowie in der Venhinderung von Oxidation und umweltbelastender Dünste und Gase.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, riit dessen Hilfe man einen blanken Kupferdraht mit einer in Längs-und Umfangsrichtung gleichmäßigen mindestells /u starken, gut haftenden und möglichst diffusionsfesten Zinnschieht bedeckt und die Verinnen, im Querschnitt konzentrisch zum Blankdrant, auf möglichst einfache, wirtschaftliche Weise sowie mit gegenüber dem Bisherigen z-iesentlich erhöhter Abzugsgeschwindiglceit bewerkstelligen kann. Ausziehend von dem eingangs umrissenen Verfahren ergibt sich die Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß der Kupferdraht geradlinig durch ein Beizbad in die Zinnschmelze Gezogen, darin umgelenkt und aus dieser geradlinig durch ein Iiühlclittel gezogen wird, und daß das überflüssige Zinn wenig oberhalb des Pegels der Zinnschmelze unter äußerem Luftabschluß abgestreift, wobei der Draht zentrisch geführt wird.
Weitere Ausgestaltungen dieses nachstshend enhand der Zeichnung eingehender erliuterten Fertigungsverfahrens sind mit den Unteransprüchen 2 bis 5 angegeben, welche die bevorzugte Art der Drahtführung, deren Neigungswinkel und Abzugsgeschwindigkeit sowie Maßnahmen zur verbesserten Haftung der Verzinnung am blanken Draht und zur Verhinderung der Oxidation bzw. Verminderung der Diffusion betreffen.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt in der Einfachheit des Verfahrens, das trotz hoher Abzugsgeschwindigkeit zugleich die angestreUte allseits ausreichende Dicke der mit der Drahtoberfläche konzentrischen umfänglichen Verzinnung und deren gute Haftung gew;hrleistet, sowie ferner in der umweltfreundlichen Arbeitsweise, die sowohl die unerwünschte Zinnoxidbildung als auch die Abgabe von schädlichen Dämpfen und AhTnlichem an die Umgebung verhindert bzw.
weitgehend einschränkt.
Eine zur Durchführung dieses Verzinnungsverfahrens geeignete Vorrichtung weist einen Ablauf, ein Beizbad, ein Verzinnbad, ein Kühlbad und einen Aufwickler auf. Sie ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß dem Verzinnbad das Beizbad und das Kühlbad mit gegenüber dem Pegel der Zinnschmelze erhöhtem Niveau des flüssigen Beiz- bzw. Kühlmittels zugeordnet sind, wobei das Verzinnbad mit einer Umlenkrolle sowie mit einem etwa in Pegelhöhe der Zinnschmelze justierbar zugeordneten und von einer in Betriebsstellung mit ihrem Randbereich in dieser eingetauchten Haube umschlossenen Abstreifeinrichtung ausgestattet ist.
Vorteilhafte Gestaltungsmerkmale dieser Vorrichtung sind mit den Unteransprüchen 7-12 umrissen und nachstehend im einzelnen anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels erläutert, wobei deren Zweckmäßigkeit und die sich daraus ergebenden Vor teile beschrieben werden. In der Zeichnung zeigen in schematischer Darstellung: Fig. 1 einen Längsschnitt durch die gesamte Vorrichtung mit dem Verzinnbad, Fig. 2 in etwas vergrößerter Darstellung einen Abriß des Verzinnbades gemäß Fig. 1 mit zugeordnetem Kühlbad sowie mit einer Umlenkrolle und einer Abstreifeinrichtung, Fig. 5 ebenfalls im Längsschnitt und weiter vergrößert die Abstreifeinrichtung der Fig. 2 und Fig. 4 im Querschnitt stark vergrößert die Bohrung des Ziehsteins der Abstreifeinrichtung.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind in einem von außen zugänglichen, vorzugsweise begehbaren Gehäuse 51 auf einer gemeinsamen Grundplatte 12 ein Ablauf 5 für einen zu verzinnenden blanken Kupferdraht 1 sowie ein Aufwickler 7 für den bereits gekühlten, verzinnten Kupferdraht 10, sowie von diesen vorzugsweise möglichst getrennt, ein Verzinnbad 15 mit einer darin verstellbar angeordneten Umlenkrolle 8, einer Abstreifvorrichtung 16 und einem ihm nachgeordneten Kühlbad 4 angeordnet, wobei in der Bewegungsrichtung des zu verzinnenden Drahtes 1 vor dem Verzinnbad 15 ein Beizbad 2 vorgesehen ist.
Das Beizbad 2 und das Kühlbad 4 sind mit gegenüber dem Pegel der Zinnschmelze 5 des Verzinnbades 15 erhöhtem Niveau ihres flüssigen Beiz- bzw. Kühlmittels derart zu- bzw. nachgeordnet, daß der zu verzinnende Kupferdraht 1 unter einem Neigungswinkel gegenüber der Horizontalen von zwischen 25 und 75 Grad, vorzugsweise zwischen 50 und 60 Grad in die Zinnschmelze eingeführt bzw. aus dieser herausgezogen, und darin nur einmal umgelenkt wird. Der Kupferdraht 1 durchläuft bei seinem Austritt aus der Zinnschmelze 5 eine hierrür speziell ausgebildete Bohrung 18 der etwa in Pegelhöhe der Zinnschmelze 5 justierbar angeordneten und von einer in Betriebsstellung mit ihrem Rand in die Schmelze 3 eintauchenden Haube 15 umschlossenen Abstreifeinrichtung 16, wo er zentrisch geführt, auf das vorbestimmte Dickenmaß der Verzinnung kalibiert und zugleich das überflüssige Zinn in noch zähflüssigem Zustand abgestreift wird, das zur Schmelze 5 zurückfließt.
Hierzu umfaßt die Abstreifeinrichtung 16 einen mit der Verschlußhaube 15 versehenen Halter 17 für einen Ziehstein 14, der an seiner durchgehenden, im wesentlichen Kreisquerschnitt aufweisenden Bohrung 18 in gleichmäßiger Austeilung mit Drahtführungsflächen 19 und Zinnflußkanälen 20 versehen ist (Fig. 4). Bei seinem Durchgang durch die Bohrung 18 halten die Führungsflächen 19 den Draht 1 in der vorgesehenen zentrischen Ausrichtung, während das überflüssige Zinn durch die Zinnflußkanäle 20 abfließt, so daß der verzinnt Kupferdraht 10 mit genau kalibriertem konzentrischen Zinnbelag austritt, wenn auch entsprechend den Bereichen der Zinnflußkanäle 20 mit kontinuierlichen, achsparallelen, geringfügigen Wellungen der Oberflächen seines Zinnbelages. Diese sind für die Qualität des Endproduktes ohne Belang, wogegen vielmehr die Konzentrizität und die so gewährleistete allseitige Mindestdicke des Zinnbelages wesentlich ist.
Vorteilhaft ist die im Eingangsbereich 21 gegen außen konzentrisch erweiterte Bohrung 18 des Abstreifziehsteins 14 mit gleichmäßig in diese geringfügig vorragenden, glatten, vorzugsweise konkaven Führungsfläche 19 verstehen, die Abschnitte eines dem Querschnitt des abzustreifenden Drahtes mit etwas Übermaß entsprechenden Kreiszylinders bilden. In einer ebenfalls vorteilhaften Variante ist der Abstreifziehstein 14 so ausgebildet, daß von der zylindrischen Wandung seiner gegenüber dem abzustreifenden, verzinnten Kupferdraht 10 geringfügiges Übermaß aufweisenden Bohrung 18 in deren Durchgangsrichtung verlaufende, vorzugsweise abgerundetes Profil aufweisende Nuten oder Rillen als Zinnflußkanale 20 ausgenommen sind. Hierbei sind die dazwischen belassenen Abschnitte der Bohrungswandung als Filhrungsfläche 19 für den verzinnten, abzustreifenden Kupferdraht 1 vorgesehen.
Die jeweils bevorzugte Ausbildung der Führungsbohrung 18 des Abstreifziehsteins 14 richtet sich nach dem Werkstoff aus dem er erstellt ist, z.B. Diamant oder Hartmetalllegierung sowiqseiner Herstellung,unter Berücksichtigung der vom Drahtdurchmesser samt geforderter Verzinnungsdicke abhängigen lichten Weite seiner Bohrung 18.
Diese soll in jedem Fall gegenüber dem Nenndurchmesser des zu verzinnenden Drahtes ein Übermaß von zwei bis vier Prozent und jeder der Zinnflußkanäle 20 eine wenigstens dem Zweifachen, vorzugsweise Dreifachen dieses Querschnittübermaßes entsprechenden Tiefe auSweisen.
Im Betrieb wird der Pegel der Zinnschmelze 5 in vorgegebenen Grenzen im wesentlichen konstakt gehalten, wobei der Schmelze ferner ein diffusionshinderndes Mittel, vorzugsweise Blei, in geringer Menge von weniger als 5 Gexf. zugesetzt wird. Die letztgenannte Maßnahme erhöht sehr wesentlich die Diffusionsbeständigkeit der Verzinnung und somit die Lager fähigkeit des verzinnten Kupferdrahtes 10, der infolgedessen wesentlich länger als in der üblichen Weise verzinnte Kupferdraht lötfähig bleibt.
Für die Verzinnung wird der zuvor ausgeglühte blanke Kupferdraht 1 kontinuierlich von einem Ablauf 5 im wesentlichen vertikal abgezogen, vor dem Beizbad 2 und - zur Rückführung - nach dem Kühlmittel 4 umgelenkt, und als verzinnter Draht 10 in Nähe des Ablaufs 5 aufgewickelt. Hierbei wird er mit einer Abzugsgeschwindigkeit von wenigstens 80> vorzugsweise mehr als 180 m/min bewegt und vor und nach der Verzinnung ggf. durch eine Wandungsöffnung 6 hindurchgezogen, nämlich bei getrennter Anordnung des Verzinnbades 13 mit den ihm unmittelbar zugeordneten Einrichtungen. Diese hohen Abzugsgeschwindigkeiten werden durch die Einfachheit dieser Vorrichtung, deren geringe Anzahl von Umlenkstellen, die besondere Art der geneigten Drahtes führung beim Ein- und Austritt aus der Zinnschmelze 3 sowie insbesondere innerhalb der am Austritt vorgesehenen speziellen Abstreifeinrichtung 16 ermöglicht. Da hierbei das Abstreifen des überflüssigen Zinns praktisch unter Luftabschluß erfolgt, ist jegliche Oxidation an der Oberfläche des verzinnten Kupferdrahtes 10 wirksam verhindert. Zugleich sorgen eine über dem Verzinnungsbad 13 vorgesehenen Dunsthaube 11 mit Absaugeeinrichtung, daß die schädlichen Zinndämpfe bzw. deren Verbindungen kontinuierlich abgeführt werden, während die gesamte Vorrichtung von dem Gehäuse 31 umschlossen ist, so daß jegliche Umweltbelastung vermieden wird.
Vorteilhaft ist zwischen einem für den Ablauf 5 und den Aufwickler 7 vorgesehenen Abteil 54 das Gehause 31 und einem für die eigentliche Verzinnung bestimmten Gehauseabteil 35 eine Trennwand 52 vorgesehen.
Diese weist eine mit Umlenkrollen 8 oder dergleichen Drahtführung für den blanken bzw. den verzinnten Draht 1 bzw. 10 ausgestattete oeffnung 6 sowie ggf. weitere, vorzugsweise geschürzte oder auf andere Weise gegen den Durchtritt von Gasen und Dämpfen geschützte Offnungen auf1 zur Kontrolle und Bedienung des Verzinnbades 13 und der ihm zugeordneten Einrichtungen, wie Speisung der Zinnschmelze 5 der Beiz- und der Kühlbäder 2 bzw. 4 und deren Steuerung sowie ähnliche für den Betrieb der Vorrichtung notwendige Vorgänge.
Vor dem Verzinnen wird der blanke Kupferdraht 1 zur Vorbehandlung seiner Oberfläche im Beizbad 2 mit einem Chlorid oder einer Säure, vorzugsweise Salzsäure, behandelt sowie gleichzeitig der Einwirkung eines elektrischen Spannungsfeldes ausgesetzt, wodurch die Wirkung des Beizbades und somit die Haftung der Verzinnung erheblich erhöht werden kann.
Um bei der gegenüber der Horizontalen und der Vertikalen geeigneten Draht führung die für die Haftung der Verzinnung auf dem blanken Kupferdraht 1 wichtige Vorbehandlung desselben im Beizbad 2 sowie die erforderliche, abgestufte Kühlung mit einem flüssigen Kühlmittel 4 bei dessen Austritt aus dem Verzinnbad 13 zu ermöglichen, sind das Beizbad 2 und das Kühlbad 4 durch geschlitzte Trennwände 9 in je eine Anzahl kaskadenförmig hintereinander angeordneter Kammern 22 bzw. 24 unterteilt. Diese Unterteilung des Beiz- bzw. KUhlbades 2 bzw. 4 ist so eingerichtet, daß die Schlitztiefe jeder Trennwand 9 bei in Grenzen vorgegebener Führungsneigung des blanken bzw. verzinnten Kupferdrahtes 1 bzw. 10 etwa dem Niveau des Inhalts der in dessen Bewegungsrichtung nächstfolgenden Kammer 22 bzw. 24 entspricht. Hierbei ist die jeweils unterste Kammer 23 bzw.
25 mit einer Abfluß- sowie vorzugsweise einer Rückführungseinrichtung für die Beiz- oder Kühlflüssigkeit zur obersten Kammer 22 bzw.
24 verbunden.
Auf diese Weise lassen sich trotz geneigter Drahtführung die notwendige Vorbehandlung der Drahtoberfläche vor dem Verzinnen und die nachfolgende, abgestufte Kühlung des verzinnten Drahtes ohne nennenswerten Verluste der hierfür verwendeten flüssigen Medien gut durchführen. Da sich das zur obersten Kammer 25 des Kühlbades rückgepumpte, ggf. zuvor rückgekühlte und durch die Schlitze der Kaskadenbadtrennwände 9 bis zur untersten Kammer 25 ergießende Kühlmittel 4 hierbei allmählich erwärmt, durchläuft der aus dem Verzinnbad 13 herausgezogene, verzinnte Draht 10-nach dem Abstreifen des über flüssigen Zinns, wobei ebenfalls etwas Wärme abgeführt wird, vor der Austrittskuhlung zunächst wärmeres Kühlmittel 4, womit eine qualitätsmindernde Schockwirkung vermieden wird.
In bevorzugter Ausführung dieser Vorrichtung sind die Abstreifeinrichtung 16 und das Kühlbad 4 sowie.wenigstens die Umlenkrolle 8 des Zinnbades 13 in fluchtender Ausrichtung und mit in vorgegebenen Grenzen junstierbarem gegenseitigen Abstand auf einem gemeinsamen langgestreckten Träger 26 angeordnet,der der in vertikaler Richtung versohwenkbar und in beliebiger Schwenklage feststellbar am Rande 30 des Verzinnbades 13 befestigt ist. Der langgestreckte Träger 26 ist vorzugsweise mittels einer an der Wandung 55 des Verzinnbades 15 festgelegten, z.B. angeschweißten Halterung 28 befestigt, die mit einem Schwenklager ausgestattet ist. Der so angebrachte Träger 26 hält nicht nur die Umlenkrolle 8, die Abstreifeinrichtung 16 und das Kaskadenkühlbad 4 stets in der vorgesehenen, mit ihren Drahtführungsteilen bzw. Bohrung und Schlitzen untereinander fluchtend ausgerichteten Lage sondern läßt sich darüber hinaus entsprechend den jeweiligen Betriebserfordernissen verschwenken und in der gewünschten Neigungslage feststellen, in der die jeweils optimale Draht führung erfolgt.
Dies bringt die Vorteile mit sich, daß die Führungsrolle 8 bei im wesentlichen konstantem Pegel der Zinnschmelze 3 je nach der gewünschen Verweilzeit des zu verzinnenden Drahtes 1 bzw. der bevorzugten Auftragetemperatur der Schmelze 3 mehr oder weniger tief darin eingetaucht werden kann, bei entsprechender Einstellung des Abstands zwischen der Umlenkrolle 8 und der Abstreifeinrichtung 16, und daß die Lage der letzteren in gewissen Grenzen an den jeweiligen Pegelstand der Zinnschmelze 3 angepaßt werden kann, wobei nur darauf zu achten ist, daß der untere Rand ihrer Verschlußhaube 15 immer in der Schmelze eingetaucht bleibt, um Oxidation zu vermeiden. Ein wesentlicher Vorteil dieser Anordnung ergibt sich bei der Inbetriebnahme der Vorrichtung. Hierbei wird nämlich das vordere Ende des zu verzinnenden Kupferdrahtes 2 bei zunächst aus der Zinnschmelze 8 3 ausgeschwenkter Umlenkrolle in bzw. durch die einzelnen Vorrichtungsteile geführt und erst bei hierauf einsetzendem Betrieb des Aufwicklers 7 und hierdurch bewegtem Draht bis zur gewünschten Tiefe in die Zinnschmelze 3 eingetaucht, womit die Verzinnung des Drahtes unverzüglich bewerkstelligt wird.
Wie vorausgehend ausgeführt, wurde mit der Erfindung die bekannte Verfahrensweise, den blanken Kupferdraht durch ein schmelzflüssiges Zinnbad zu ziehen und anschließend mit einer Düse oder dergleichen das überflüssige Zinn abzustreifen, so modifiziert, daß durch eine spezielle Ziehsteinform in Kombination mit einer wirksamen Drahtkühlung unter den angegebenen Produktionsbedingungen qualitativ hochwertige Verzinnungen hergestellt werden können. Hierbei kommt der Umlenkrolle im Zinnbad eine besondere Bedeutung zu, da von ihrer einwandfreien Funktion im schmelzflüssigen Metall nicht unwesentlich die Produktqualität abhängt. Gute Erfahrungen liegen mit einer Lagerung der Rolle 8 in Hartmetallsteinen vor. Von wesentlicher Bedeutung für die gute Qualität der Verzinnung bei hoher Abzugsgeschwindigkeit ist ferner, daß der Ziehstein 14 der Abstreifeinrichtung 16 nahe der Oberfläche der Zinnschmelze gehalten wird, um ein Temperaturgefälle an dieser Stelle zu vermeiden, wobei zugleich der rohrförmige untere Bereich der die Abstreifeinrichtung 16 umgebenden Verschlußhaube 5 ausreichend tief in die Zinnschmelze 3 hineinragen muß, um die an der Badoberfläche unvermeidlichen Zinnoxide vom austretenden Draht 10 fernzuhalten.
Mit jeder der beschriebenen Ausbildungsvarianten der Bohrung 13 des Abstreifziehsteins 14 wird erreicht, daß der Draht sicher geführt wird und zugleich ausreichend Zinn durch den Abstreifer abfließen kann, was im folgenden durch ein Dimensionierungsbeispiel näher erläutert wird: Zum Verzinnen eines blanken Kupferdrahtes mit 0,500 mm Durchmesser, der im Endzustand eine Zinnschichtstärke von 0,004 mm, also als verzinnter Draht einen Gesamtdurchmesser von 0,508 mm aufwies, wurde ein Ziehstein mit einer Bohrung verwendet, deren Durchmesser im Bereich Ihrer Führungsflächen 0,510 mm und im Bereich gegenüberliegender Zinnflußkanäle 0,560 mm betrug, wobei also Zinnflußkanal nur 0,025 mm tief bemessen war.
Eine wichtige Voraussetzung für die hohen Produktionsgeschwindigkeiten ist ferner die intensive Kühlung, wobei am Ende der Kühlstrecke der Wasserüberschuß vom verzinnten Draht 10 abgeblasen wird. Durch den schnellen Eintritt in die kaskadenartig ausgebildete Wasserkühlung 4 behält der verzinnte Draht 10 die Form, die er unmittelbar hinter dem Ziehstein 14 annimmt, d.h. die Zinnschicht verläuft leicht wellige jedoch gleichmäßig entlang des Drahtumfangs.
Die dabei auftretenden Abweichungen von der kreisrunden Querschnittform sind für alle bekannten Anwendungsfälle unerheblich.
Für die Verzinnung wird der blanke, weich durchlaufgeglühte Kupfer draht 1 über Kopf von dem Ablauf 5, beispielsweise einer Maschinenspule, abgezogen und dabei mittels einer geeigneten Vorrichtung wie Bürstenkranz, Fleyerbremse oder dergleichen gebremst, damit er im straffen Zustand die aufeinanderfolgenden Bearbeitungsstufen kontinuierlich durchlaufen kann. Diese sind zunächst das Beizbad 2, das mit einer Lötöllösung gefüllt ist, die auf der Basis von Salzsäure oder von Amoniumchlorid aufgebaut sein kann. In diesem wird der Blankdraht von anhaftenden Ziehmittelresten und anderen Verunreinigungen gereinigt und zugleich die Metalloxidschicht seiner Oberfläche aufgebrochen. Die Verweilzeit des Drahtes 1 innerhalb des Beiz- und Flußmittelbades 2 ist entscheidend für die spätere Haftung zwischen Zinn und Kupfer und für eine lückenlose Benetzung der Dralltoberfläche, wobei die vorgesehene, kaskadenförmige Führung des Beizmittels der Forderung nach restloser Drahtreinigung optimal entgegenkommt, da die Verweilzeit durch entsprechende Bemessung der Kammern bzw. Bestimmung ihrer Anzahl auf die vorgesehene Abzugsgeschwindigkeit abgestellt werden kann.
In der nächstfolgenden Stufe, nämlich dem Verzinnbad 13 muß zum Erreichen des gesteckten Ziels besonders darauf geachtet werden, daß die Temperatur der Zinnschmelze 5 über Badlänge und -querschnitt nahezu konstant in engen Grenzen, etwa zwischen 260 und 265 oC gehalten wird. Hierzu werden durch den kalt und möglichst oxidfrei eingeführten Blankdraht bewirkte Wärmeverluste feinfühlig ausgeglichen. Ebenso wird der Kupfergehalt im Bad ständig kontrolliert und bei Bedarf reguliert. Dem Reinzinn der Schmelze 5 wird vorteilhaft etwa 2-4 Gew. Blei zulegiert, das im Zinn die Alterungsbeständigkeit des Drahtes erhöht, da es die Diffusionsvorgänge zwischen Kupfer und Zinn blockiert, die eine zeitabhängige Verschlechterung der Lötbarkeit bewirken, was bei oft jahrelanger Lagerung von Bauelementen zu erheblichen Ausfällen führen kann. Leerseite

Claims

Ansprüche: Verfahren zum Herstellen verzinnter Kupferdrähte, bei welchem auf Maß gezogener, ausgeglühter Kupferdraht kontinuierlich oberflächenbehandelt, durch Zinnschmelze hindurchgezogen und nach Abstreifen überflüssigen Zinns gekiRllt und aufgewickelt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Kupferdraht (1) geradlinig durch ein Beizbad (2) in die Zinnschmelze ()) gezogen, darin umgelenkt und aus dieser geradlinig durch ein Kühlmittel (4) gezogen wird, und daß das überflüssige Zinn wenig oberhalb des Pegels der Zinnschmelze (3) unter äußerem Luftabschluß abgestreift, wobei der Draht (1) zentrisch gerElrt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c ii g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Kupferdraht (1) unter einem Neigungswinkel gegenüber der Horizontalen von zwischen 25 und 75 Grad, vorzugsweise zwischen 30 und 60 Grad in die Zinnschmelze (D) eingeführt bzw. aus dieser herausgezogen, und darin nur einmal umgelenkt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der blanke Kupferdraht (1) kontinuierlich von einem Ablauf (5) im wesentlichen vertikal abgezogen vor dem Beizbad (2) und - zur Rückführung - nach dem Kühlmittel (4) umgelenkt und als verzinnter Draht (10) in Nähe des Ablaufs (5) aufgewickelt wird, wobei er mit einer Abzugsgeschwindigkeit von wenigstens 80, vorzugsweise mehr als 180 m/min bewegt, und vor und nach der Verzinnung vorzugsweise durch eine Wandungsöffnung (6) hindurchgezogen wird.
4. Verfahren nach einem der ltnsprüene 1 bis 5, d a d u r c h gek e n n z e i c h ne t, daß der blanke Kupferdraht (1) im Beizbad (2) mit einem Chlorid oder einer Säure, vorzugsweise Salzsäure, behandelt sowie gleichzeitig der Einwirkung eines elektrischen Spannungsfeldes ausgesetzt (dekapiert) wird.
5. Verfahren nach einem der Anspruche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e 1 c h n e t, daß der Pegel der Zinnschmelze (3) in vorgegebenen Grenzen im wesentlichen konstant gehalten, und daß der Drahtverzinnungsschmelze ein diffusionshinderndes Mittel, vorzugsweise Blei, in geringer Menge von weniger als 5 Gew.5s zugesetzt wird.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüehe 1 bis 5, mit einem Ablauf, einem Beizbad, einem Verzinnbad, einem Künlbad und einem Aufwickler, d a d u r c h g e -k e n n z e i eh n t, daß dem Verzinnbad (13) das Beizbad (2) und das Kühlbad (4) mit gegenüber dem Pegel der Zinnschnelze (5) erhöhtem Niveau des flüssigen Beiz- bzw. Kühlmittels zugeordnet sind, wobei das Verzinnbad (15) mit einer Umlenkrolle (8) sowie mit einem etwa in Pegelhöhe der Zinnschmelze (5) Justierbar angeordneten und von einer in Betriebsstellung mit ihrem Randbereieh in dieser eingetauchten Haube (15) umschlossenen Abstreifeinrichtung (16) ausgestattet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß das Beizbad (2) und das Kühlbad (4) durch geschlitzte Trennwände (9) in je eine Anzahl kaskadenförmig hintereinander angeordneter Kammern (22 bzw. 24) so unterteilt sind, daß die Schlitztiefe jeder Trennwand (9) bei vorgegebener Fuhrungsneigung des blanken bzw. des verzinnten Kupferdrahtes (1 bzw. 10) etwa dem Niveau des Inhalts der in dessen Beazegungsrichtung nächstfolgenden Kammer (22 bzw. 24) entspricht, wobei Jedoch die jeweils unterste Kammer (23 bzw. 25) mit einer Abflußsowie ggf. einer Rückführeinrichtung für die Beiz- oder Kuhlflüssigkeit zur obersten dieser Kammern (22 bzw. 24) verbunden ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Abstreifeinrichtung (16) einen mit der Verschlußhaube (15) versehenen Halter (17) für einen Ziehstein (14) umfaßt, der an seiner durchgehenden, im wesentlichen Kreisquerschnitt aufweisenden Bohrung (1)) in gleichmäßiger Austeilung mit Drahtführungsflächen (19) und Zinnflußkanälen (20) versehen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, a a d u r c ii g e k e n n -z e i c h n e t, daß die im ßingangsbereich (21) gegen außen konisch erweiterte Bohrung (18) des Abstreif-Ziehsteins (14) mit gleichmäßig in diese geringfügig vorragenden, glatten, vorzugsweise konkaven Führungsfläche (19) versehen ist, die Absclmitte eines dem Querschnitt des abzustreifenden Drahtes mit etwas Übermaß entsprechenden Krei:;zyn crs bilden.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß von der zylindrischen Wandung der gegenüber dem abzustreifenden, verzinnten Kupferdraht (10) geringfügiges Ubermaß aufweisenden Bohrung ('8) in deren Durchgangsrichtung verlaufende, vorzugsweise ahgerundetes Profil aufweisende Nuten oder Rillen als Zinnflußkanäle (20) ausgenommen sind, wobei die dazwischen belassenen Abschnitte der Bohrungswandung als Führungsflächen (19) für den verzinnten, abzustreifenden Kupferdraht vorgesehen sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ne t, daß die Bohrung (18) des Abstreifziehsteins (14) gegenüber dem Nenndurchmesser des zu verzinnenden Drahtes (1) ein Ubermaß von zwei bis vier Prozent, und jeder der Zinnflußkanäle (20) eine wenigstens dem Zweifachen, vorzugsweise Dreifachendieses (L'iers chnitts übermaßes entsprechende Tiefe aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche Ó bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Abstreifeinrichtung (16) und das Kühlbad (4) sowie wenigstens die Umlenkrolle (8) des Zinnbades (13) in fluchtender Ausrichtung und mit in vorgegebenen Grenzen jwastierbarem, gegenseitigen Abstand auf einem gemeinsamen, langgestreckten Träger (26) angeordnet sind, der in vertikaler Richtung verschwenkbar und in beliebiger Schwenklage feststellbar am Rande (30) des Verzinnbades (13) befestigt ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, d a d u r c h -g e k e n n z e i c h n e t, daß eine Dunsthaube (11) mit Absaugeeinrichtung über dem Verzinnbad (13) angeordnet, und dieses samt dem ihm zugeordneten Beizbad (2) und dem Kühlmittelbad (4) von einem Gehäuse (31) mit einer diese Bäder vom Ablauf (5) für den blanken Draht (1) und vom Abwickler (7) für den verzinnten Draht (10) abgrenzenden, mindestens eine Wandungsöffelullg (6) für den Drahtdurchlaß aufweisenden Trennwand (32) umschlossen ist, wobei auf der gleichen, mit den Bädern (2, 13, 4) gemeinsamen Grundplatte (12) der Ablauf (5) und der Aufwickler (U) in einem Abteil ()4) des so geteilten ggf. weitere Umlenkrollen (8) tragenden Gehäuses (31) angeordnet sind.