DE2842201C2 - Vorrichtung zum Herstellen verzinnter Kupferdrähte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen verzinnter Kupferd-ähte, mit einem Ablauf, einem

Beizbad, einem Verzinnbad, in dem eine Umlenkrolle

und — in Pegelhöhe der Zinnschirielze — eine

Abstreifeinrichtung angeordnet sind, sowie mit einem Kühlbad und einem Aufwickler. Es ist bekannt, blanke Kupferdrähte durch galvani-

sehen Auftrag oder durch Spritzverfahren, vor allem aber durch das Hindurchführen derselben durch Bäder mit flüssigem Zinn (Feuerverzinnung) zu verzinnen, 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 lokaleu Lötschwierigkei ten.

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 Führung des Drahtes im Diamanten nicht mehr gegeben. Darüber hinaus begünstigen ungleichmäßige Abkühlbedingungen (Luftkühlung) ein mehr oder minder starkes

so Verlaufen des noch teigigen Zinns zum jeweils tiefsten Punkt, wodurch ebenfalls Unregelmäßigkeiten der Verzinnung entstehen können. Ungleichmäßig verzinnte Kupferdrähte entsprechen jedoch nicht den für bestimmte Anwendungszwecke unvermeidlichen hohen Anforderungen an die Verzinnungsqualität, 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 bisher nur durch vertikale Drahtführung und »Tandem«-Zinnauftrag mittels mehrere 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 Abzugsg'äschwindigkeit von höchstens 20—25 m/min erzielt wurden, wie dies beispielsweise US-PS 35 40 918

zu entnehmen ist Ein so verzinnter Draht ist jedoch wegen der von so vielen Faktoren abhängigen Verfahrensweise nicht immer befriedigend und jedenfalls sehr kostenaufwendig.

Andererseits ist aus CH-PS 5 90 337 eine Vorrichtung zum Feuerverzinnen von Kup'erdraht mit einer dicken Verzinnung bzw. Lötsehich·, bekannt, die ebenfalls bei etwa vertikaler Drahtführung aufgebracht wird. Bei dieser Verzinnuiigsvorrichtung durchläuft der zu verzinnende Draht ein Zinnbad, dessen Draht-Austrittsstelle von einem darin teilweise eingetauchten Mantel umgeben ist, der entweder ein den Lot- insbesondere Zinnbadspiegel benetzendes, Zinnoxid lösendes Mittel oder ein Inertgas enthält Der Mantel dieser Vorrichtung besteht aus einem nichtmetallischen Rohrstutzen, der im Abstand oberhalb des Badspiegels einen Einsatz mit einem sich gegen außen verjüngenden Führungskanal für den Draht sowie zusätzlich einen Kanal für die kontinuierliche Zufuhr des Zinnoxid lösenden Mittels, z. B. Zinnchlorid, bzw. das Inertgas in das Mantelinnere trägt.

Dadurch soll die Bildung einer Zinnoxidschicht an der Badoberfläche verhindert werden. Die Verzinnungsdikke ergibt sich hierbei im wesentlichen aus der Regelung der Durchzugsgeschwindigkeit des Drahtes durch das Zinnbad, derart, daß der Austrittskegel, welcher sich rings um den herausgezogenen Draht bildet, stets gleich bleibt Dementsprechend muß bei dieser Vorrichtung der Draht mit sehr geringer Geschwindigkeit hindurchgezogen werden, um eine starke Verzinnung seiner Oberfläche zu erreichen. Ein weiterer Nachteil sind die komplizierten Einrichtungen über dem Zinnbad dieser bekannten Vorrichtung für die gleichmäßige adäquate Zufuhr des Zinnoxid lösenden Mittels bzw. des inerten Gases.

Eine ähnliche Vorrichtung, bei welcher die Zentrierung des zu verzinnenden, ebenfalls vertikal geführten Drahtes durch den Staudruck einer über dem Zinn- oder Lötbad angeordneten Stau- und Abstreifdüse erfolgt, ist aus DE-OS 2υ 59 086 bekanntgeworden. Hierbei soll die Bildung einer Oxidhaut an der Verzinnungsoberfläche dadurch vermieden werden, daß die mit der Abstreifdüse zusammengebaute Staudüse mit ihrer Einlauföffnung für den Draht in der Zinnschmelze angeordnet ist, wobei in der Staudüse ein vor der Abstreifdüse liegender Raum angeordnet ist, und die Abstreifdüse den Draht mit etwas Spiel umgibt, entsprechend der zu erzielenden Schichtdicke der Verzinnung. Zusätzliche Kanäle führen von der Abstreifdüse zurück zum Lötbad für die Rückführung überflüssigen Zinns.

Auch hierbei ist die Qualität der Verzinnung im wesentlichen von der Durchzugsgeschwindigkeit des zu verzinnenden Drahtes durch die Vorrichtung abhängig, welche bestimmte relativ unwirtschaftliche Werte nicht überschreiten darf. Dies kann jedoch bei den z. B. durch Spulenwechsel oder sonstige betriebliche Unregelmäßigkeiten bedingten Schwankungen der Drahtgeschwindigkeit zu einer ungleichmäßigen Verzinnungsdicke in verschiedenen Draht-Längenabschnitten oder auch — bei zu geringer Drahtgeschwindigkeit - zu μ einer umfänglich unterschiedlichen Verzinnung führen, wodurch die Qualität des so hergestellten stark verzinnten Drahtes beeinträchtigt wird.

Schließlich ist auch noch aus der Zeitschrift »Draht-Welt«, Düsseldorf 52 (1966) Nr. 10, S. 716 eine es Verzinnungsanlage bekannt, wobei der zu verzinnende Draht über mehrere teils außerhalb teils innerhalb der aufeinanderfolgenden Beiz- bzw. Zinnschmelzenbehälter angeordnete Umlenkrollen geführt wird, von welchen jeweils eine Umlenkrolle in d»s betreffende Bad eingetaucht ist Wegen der vielen Umlenkungen und der Gefahr einer Rechung des Drahtes bei dessen Abzug über die Mehrzahl mitzudrehender Umlenkrollen kann diese Art der Drahtverzinnung ebenfalls mit nur geringer Durchlaufgeschwindigkeit des Drahtes erfolgen.

Die gleiche Schrift verweist auch auf die vorerwähnten Verzinnungsverfahren mit vertikaler Drahtführung und einem über der Zinnbadoberfläche möglichst schwimmend angeordneten Abstreifer. Als Nachteil ist hierzu angeführt, daß der Draht eine längere vertikale Kühlstrecke durchlaufen muß, ehe sich sein Zinnbelag unter der Einwirkung eines Kühlluftstromes ausreichend verfestigt hat, für die nächstfolgende Umlenkung von der Steig-Kühlstrecke zu einem darunter angeordneten Aufwickler. Dennoch können sich aus dieser letzten Umlenkung sowie aus der unkontrollierten Aufwärtsbewegung des sich noch v> -iinem flüssig bis teigigen Zustand befindlichen Zinütsc'agcs weitere Ungenauigkeiten seiner Schichtdicke ergeben.

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 Kupferteilchen im Laufe der Zeit womit dessen Lötfähigkeit rapide abnimmt und schließlich völlig schwindet, sowie in der Verhinderung von Oxidation und umweltbelastender Dünste und Gase.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Verzinnen eines blanken Kupferdrahtes mit einer in Längs- und Umfangsrichtung gleichmäßigen, mindestens 3 μπι starken gut haftenden und möglichst diffusionsfesten Zinnschicht zu schaffen, mit der die Verzinnung, im Querschnitt konzentrisch zum Blankdraht, auf möglichst einfache, wirtschaftliche Weise sowie mit gegenüber dem Bisherigen wesentlich erhöhter Abzugsgeschwindigkeit aufgebracht werden kam und bei welcher trotz hoher Abzugsgeschwindigkeit zugleich eine Oxidation an der Oberfläche der aufgebrachten Verzinnung ausgeschlossen und auch eine umweltfreundliche Arbeitsweise ermöglicht ist, die neben der unerwünschten Zinnoxidbildung auch die Abgabe von schädlichen Dämpfen und Ähnlichem an die Umgebung verhindert bzw. weitgehend einschränkt. Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 umrissen.

Vorteilhafte Gestaltungsmerkmale dieser Vorrichtung sind mit den Unteransprüchen 2—7 angegeben und nachstehend im einzelnen anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispieles näher erläutert, wob^: auch deren Zweckmäßigkeit und die sich daraus ergebenden Vorteile beschrieben werden. In der Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung

F i g. 1 einen Längsschnitt durch die gesamte Vorrichtung mit einem Zinnbad in einem Zinnschmelzenbehälter,

F i g. 2 in etwas vergrößerter Darstellung einen Abriß des Zinnbades gemäß F i g. 1 mit zugeordnetem Kühlbad sowie mit einer Umlenkrolle und einer Abstreifeinrichtung,

F i g. 3 ebenfalls im Längsschnitt und weiter vergrößert die Abstreifeinrichtung der F i g. 2 und

F i g. 4 im Querschnitt stark vergrößert die Bohrung

des Ziehsteins der Abstreifeinrichtung.

Wie aus F i g. I ersichtlich ist, sind in einem von außen zugänglichen, vorzugsweise begehbaren Gehäuse 31 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 Zinnschmelzenbehälter 13 für ein Zinnbad 3 mit einer darin verstellbar angeordneten Umlenkrolle 8. einer Abstreifvorrichtung 16 und einem ihm nachgeordneten Kühlbad 4 angeordnet, wobei in der Bewegungsrichtung des zu verzinnenden Drahles 1 vor dem Zinnschmelzcnbehälier 13 ein Beizbad 2 vorgesehen ist.

Das Beizbad 2 und das Kühlbad 4 sind mit gegenüber dem Pegel der als Zinnbad in dem Zinnschmelzenbehäller 13 befindlichen Zinnschmelze 3 erhöhtem Niveau ihres flüssigen Beiz- bzw. Kühlmittels derart zu- bzw. nachgeordnet, dall der zu verzinnende Kupierdraht I unter einem Neigungswinkel gegenüber der Horizontalen von zwischen 25 und 75 Grad, vorzugsweise zwischen 30 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 3 eine hierfür speziell ausgebildete Bohrung 18 der etwa in Pegelhöhe der Zinnschmelze 3 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 3 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 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 Hartmetallegierung sowie seiner Herstellung, unter Berücksichtigung der vom Drahtdurchmesser samt geforderter Verzinnungsdicke abhängigen lichten Weite seiner Bohrung 18. Diese soll in jedem Fall gegenüber

ίο dem Nenndurchmesser des zu verzinnenden Drahles ein Übermaß von zwei bis vier Prozent und jeder der Zinnflußkanäle 20 eine wenigstens dem Zweifachen, vorzugsweise Dreifachen dieses Querschnittübermaßes entsprechenden Tiefe aufweisen.

Im Betrieb wird der Pegel der Zinnschmelze 3 in vorgegebenen Grenzen im wesentlichen konstant gehalten, wobei der Schmelze ferner ein diffusionshinderndes Mittel, vorzugsweise Blei, in geringer Menge von weniger ais 5 Gew.-% zugesetzt wird. Die letztgenannte Maßnahme erhöht sehr wesentlich die Diffusionsbeständigkeit der Verzinnung und somit die Lagerfähigkeit des verzinnten Kupferdrahtes 10, der infolgedessen wesentlich langer 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, vordem 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 Abzugsgeschwintiigkeit 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 Zinnschmelzenbehälters 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 Drahtführung beim Ein- und Austritt aus der Zinnschmelze 3 sowie insbesondere innerhalb der am Austritt vorgesehenen

zentrischen Ausrichtung, während das überflüssige Zinn durch die Zinnflußkanäle 20 abfließt, so daß der verzinnte 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 Kunzentrizität 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 versehen, die Abschnitte eines dem Querschnitt des abzustreifenden Drahtes mit etwas Übermaß entsprechenden Kreiszyljnders 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 Zinriflußkanäle 20 ausgenommen sind. Hierbei sind die dazwischen belassenen Abschnitte der Bohmngswandung als

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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 Absaugeeinrichtungen, 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 34 das Gehäuse 31 und einem für die eigentliche Verzinnung bestimmten Gehäuseabteil 35 eine Trennwand 32 vorgesehen. Diese weist eine mit Umlenkrolle 8 oder dergleichen Drahtführung für den blanken bzw. den verzinnten Draht 1 bzw. 10 ausgestattete Öffnung 6 sowie ggf.

weitere, vorzugsweise geschürzte oder auf andere Weise gegen den Durchtritt von Gasen und Dämpfen geschützte Öffnungen auf. zur Kontrolle und Bedienung des Verzinnbades 13 und der ihm zugeordneten Einrichtungen, wie Speisung der Zinnschmelze 3 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 Ammoniumchlorid 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 Drahtführung die für die Haftung der Verzinnung ai/f 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 Zinnbad 3 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 Abflußsowie 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 nennenswerte 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 überflüssigen Zinns, wobei ebenfalls etwas Wärme abgeführt wird, vor der Austrittskühlung 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 justierbarem gegenseitigen Abstand auf einem gemeinsamen langgestreckten Träger 26 angeordnet, der in vertikaler Richtung verschwenkbar und in beliebiger Schwenklage feststellbar am Rande 30 des Verzinnbades 13 befestigt ist. Der langgestreckte Träger 26 ist vorzugsweise mittels einer an der Wandung 33 des Verzinnbades 13 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 Kaskadenkühibad 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 ;Drahtführung erfolgt.

Dies bringt die Vorteile mit sich, daß die Führungsrolle 8 bei im wesentlichen konstantem Pegel der Zinnschmelze 3 je nach der gewünschten Verweilzeit des zu verzinnenden Drahtes 1 bzw. der bevorzugten

Auftragetemperatur der Sehmieze 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 3 ausgeschwenkter Umlenkrolle 8 in bzw. durch die einzelnen Vorrichlungsteile 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 Kupferdrahl 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 3 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 3 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 lu iernzuhaiien.

Mit jeder der beschriebenen Ausbildungsvarianten der Bohrung 18 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 500 μπι Durchmesser, der im Endzustand eine Zinnschichtstärke von 4 μπι, also als verzi inter Draht einen Gesamtdurchmesser von 508 μπι aufwies, wurde ein Ziehstein mit einer Bohrung verwendet, deren Durchmesser im Bereich ihrer Führungsflächen 510 μπι und im Bereich gegenüberliegender Zinnflußkanäle 560 μπι betrug, wobei also Zinnflußkanal nur 25 μπι 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, dh, die Zinnschicht verläuft leicht wellig, jedoch gleichmäßig entlang des Drahtunifangs. Die dabei auftretenden Abweichungen von der kreisrunden Querschnittform sind für alle bekannten Anwendungs-

fälle unerheblich.

Für die Verzinnung wird der blanke, weich durchlaufgeglühte Kupferdraht 1 über Kopf von dem Ablauf 5, beispielsweise einer Maschinenspule, abgezogen und dabei mittels einer geeigneten Vorrichtung wie Bürstenkranz, Fleycrbremse 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 atihaftenden 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 Drahtoberfläche, wobei die vorgesehene, käskädeniuiniige Führung des Beizmitteis der Forderung nach restloser Drahtreinigung optimal entgegenkommt, da die Verweilzeit durch entsprechende Bemessung de-r Kammern bzw. Bestimmung ihrer Anzahl auf die vorgesehene Abzugsgeschwindigkeit abgestellt werden kann.

In der nächstfolgenden Stufe, nämlich dem Zinn-■ schmelzenbehälter 13 muß zum Erreichen des gesteckten Ziels besonders darauf geachtet werden, daO die Temperatur der Zinnschmelze 3 über Badlänge und -querschnitt nahezu konstant in engen Grenzen, etwa zwischen 260 und 265° C gehalten wird. Hierzu werden

id durch den kalt und möglichst oxidfrei eingeführten Blankdraht bewirkte Wärmeverluste feinfühlig ausgeglichen. Ebenso wird der Kupfergehalt im Bad ständig kontrollier! und bei Bedarf reguliert. Dem Reinzinn der Schmelze 3 wird vorteilhaft etwa 2—4 Gew.-% Blei

ii zulegiert, das im Zimm die Alterungsbeständigkeit dta Drahtes erhöht, da es die Diflusionsvorgänge zwischen Kupfer und Zinn blockiert, die eine zeitabhängige Verschlechterung der Lötbarkeit bewirken, was bei oft jahrelanger Lagerung von Bauelementen zu erhebli-

;n chen Ausfällen führen kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche;

1. Vorrichtung zum Herstellen verzinnter Kupferdrähte, mit einem Ablauf, einem Beizbad, einem Verzinnbad, in dem eine Umlenkrolle und — in Pegelhöhe der Zinnschmelze — eine Abstreifeinrichtung angeordnet sind, sowie mit einem Kühlbad und einem Aufwickler, dadurch gekennzeichnet, daß das Beizbad (2) und das Kühlbad (4) mit gegenüber jenem der Zinnschmelze (3) erhöhtem Niveau des flüssigen Beiz- bzw. Kühlmittels angeordnet und durch geschlitzte Trennwände (9) in kaskadenförmig hintereinander angeordnete Kammern (22 bzw. 24) unterteilt sind, daß die Umlenkrolle (8) im Zinnbad (3) sowie die Abstreifeinrichtung (16), die mit einer diese umschließenden und mit ihrem Randbereich in die Schmelze eintauchenden Verschlußhaube (15) versehen ist, gegenüber d«r Pegelhöhe der Zinnschmelze (3) höhenverstellbar angeordnet sind, und daß die Abstreifeinrichtung (16) einen Ziehstein (14) umfaßt, der an seiner durchgehenden, im wesentlichen Kreisquerschnitt aufweisenden Bohrung (18) in gleichmäßiger Austeilung mit Drahtführungsflächen (19) und Zinnflußkanälen (20) ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifeinrichtung (16) und das Kühlbad (4) sowie wenigstens die Umlenkrolle (8) des Zinnbades (3) in fluchtender Ausrichtung und mit in vorgegebenen Grenzen justierbarem, gegenseitigen Abstand auf einem gemeimmen, langgestreckten Träger (26) angeordnet sind, der in vertikaler Richtung verschwenkbar und in b-iiebiger Schwenklage feststellbar am Rande (30) des Zinnschmelzenbehälter (13) befestigt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei vorgegebener Neigung des Beizbades (2) bzw. des Kühlbades (4) die Schlitztiefe jeder Trennwand (9) zwischen den Kammern (22 bzw. 24) etwa der vorgesehenen Pegelhöhe des Inhaltes der in Bewegungsrichtung des Kupferdrahtes (1 bzw. 10) nächstfolgenden Kammer (22 bzw. 24) entspricht, wobei deren jeweils unterste Kammer (23 bzw. 25) mit einer Abfluß- oder einer Rückführeinrichtung für die zuströmende Flüssigkeit zur obersten dieser Kammern (22 bzw. 24) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nur im Eingangsbereich (21) konisch erweiterte Bohrung (18) des Abstreif-Ziehsteins (14) geringfügig in sie vorragende, glatte Führungsflächen (19) aufweist, die Abschnitte eines dem Querschnitt des abzustreifenden Drahtes (10) mit etwas Übermaß entsprechenden Kreiszylinders bilden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vom zylindrischen Wandungsabschnitt der Bohrung (18), in deren Durchgangsrichtung verlaufende, nuten- oder rillenförmige Zinnflußkanäle (20) ausgenommen sind, wobei die dazwischen belassenen Wandungsabschnitte als Führungsflächen (19) für den abzustreifenden Kupferdraht (10) ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (18) des Abstreifziehsteins (14) gegenüber dem Nenndurchmesser des zu verzinnenden Drahtes (1) ein Übermaß von zwei bis vier Prozent und jeder der Zinnflußkanäle

(20) eine wenigstens dem Zweifachen, vorzugsweise Dreifachen dieses Querschnittsübermaßes entsprechende Tiefe aufweist.

7, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dunsthaube (H) mit Absaugeeinrichtung über dem Zinnbadbehälter (13) angeordnet, und dieser samt dem ihm zugeordneten Beizbad (2) und dem Kühlmittelbad (4) von einem Gehäuse (31) mit einer dieser Bäder vom Ablauf (5) für den blanken Draht (I) und vom Abwickler (7) für den verzinnten Draht (10) abgrenzenden, mindestens eine Wandungsöffnung (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 (6) in einem Abteil (34) des so geteilten ggf. weitere Umlenkrolle (8) tragenden Gehäuses (31) angeordnet sind.