DE3420514A1

DE3420514A1 - Verfahren zur herstellung verzinnter draehte

Info

Publication number: DE3420514A1
Application number: DE19843420514
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Kfm. 8500 Nürnberg Diehl
Original assignee: Feindrahtwerk Adolf Edelhoff GmbH and Co
Current assignee: Feindrahtwerk Adolf Edelhoff GmbH and Co
Priority date: 1984-06-01
Filing date: 1984-06-01
Publication date: 1985-12-12
Also published as: FR2565255A1; IT8520986A0; DE3420514C2; ATA156885A; US4661215A; FI852016L; JPS60258492A; FI852016A0; FI78507B; AT387040B; FI78507C; FR2565255B1; IT8522059V0; IT1185625B

Description

FP 775

7Γ7Τ- 34205U

Ηο/κο

Feindrähtwerk Adolf Edelhof-F GmbH & Co., 5BBO Iserlühn

Verfalren zur Herstellung verzinnter Drähte

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren Zur Herstellung verzinnter Drähte, insbesondere aus NE-Metallen, wie Zum Beispiel Kupfer, mit einem Durchmesser von 0,1 bis 1,5 mm, vorzugsweise bis 1,0 mm, für elektrotechnische Zwecke, durch zweistufige Verzinnung.

Aus der DE-PS 29 31 939 ist bereits ein zweistufiges Verzinn-jngsverfahren bekannt, bei welchem ein Kupferdraht vor der ersten Verzinnung auf ein Sollmaß gezogen

1G und weichgeglüht wird, dann in zwei Stufen galvanisch verzinnt wird, - wobei hier ein Ziehvorgang eingeschoben wird - , anschließend mit hoher Geschwindigkeit auf das Endmaß gezogen und in einer Glühstrecke kurzzeitig geglüht -nd schließlich intensiv abgekühlt wird. Die Glühurg erfolgt dabei so kurzzeitig, daß der Kupferdraht zwar ausgeglüht, die Zinnschicht jedoch nur teilweise eufgeschmolzen wird. Dadurch wird die Bildung einer DiffusionsEchic· t zwischen Kupfer und Zinn unterbunden.

2G Nachteilig ist bei diesem Verfahren, daß der Kupfßrriraht zweimal relativ stark verzinnt werden muß, so riaS Bin relativ hoher Zinnverbrauch entsteht, daß weiterhin durch das kurzzeitige Aufschmelzen die Gefahr besteht, daß die Konzentrizität des Zinnüberzugs auf dem Draht verschlechtert wird und daß schließlich durch das Fehlen einer Diffusionsschicht zwischen Kupfer und Zinn die Gefahr der

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Entnetzung des verzinnten Drahtes bei der späteren Lötung besteht.

Eei der Verzinnung von Drähten für elektrotechnische b Zwecke ^ind .zwei Verfahren üblich, nämlich das ^reuervt. izinn^n oder das galvanisch V erz innen,von denen jedes spezifische Vorteile und auch Nachteile besitzt. Durch das Feuerverzinnen wird die größtmögliche Haftung der 7 i r. η s (j hi cht auf dem Drahtwerkstoff erzielt aufgrund der Bildung einer intermetallischen Diffusionsschic^t. Hierdurch i:;t eine gute Beständigkeit gegen Entnetzung gegebe ^r'. Gleichzeitig hat dieses Verfahren jedoch den Nachteil, deß der Auftrag der Zinnschicht auf dem Draht nicht konzentrisch erfolgt, sondern Stellen mit dünnerer und Stellen mit dickerer Verzinnung gegeben sind. Bei der künstlichen Alterung solcher Drähte, wie sie die DIN-Normen für bestimmte Verzinnungsklassen fordern, können im Bereich dieser dünnen Stellen durch Anwachsen der Diffusionsschicht' unbenetzbare Flächen entstehen, was zur Zurückweisung der Drähte führen kann, lim derartiges zu vermeiden, ist eine relativ dicke Beschichtung mit Zinn erforderlich.

Die galvanische Verzinnung hat den Vorteil, daß das '2b Aufwachsen der Zinnschicht auf dem Draht konzentrisch erfolgt und die Schicht eine gute Porenfreiheit aufweist. Nachteil des galvanischen Verfahrens ist jedoch das Fehlen der intermetallischen Diffusionsschicht, wodurch leicht ein Abplatzen der Zinnschicht bei :iD Biegen dos Drahtes auftritt oder eine Entnstzung des Khrnmat°riaIs beim Löttest erfolgt.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der Nachteile döS Standes der Technik,durch Kombinieren der 35

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Vortsi le dss feuerverzinnungs- und des galvanischen Verzinnjngsverfahrens Drähte mit einer relativ dünnen Zinnschicht zu versehen, welche gleichmäßig in ihrer Konzentrizität, porenfrei ist und welche durch eine ausreichende Diffusionsschicht eine gute Haftung jnd dr^it, i-eständigkeit gegen Entnetzung bietet.

ErfindüngsgemäB wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der bereits endgezogene Draht zunächst dünn feuerverzinnt, anschließend abgekühlt und schließlich -'alvanisch bis zur Encschichtdicke verzinnt wird. Durch dieses Verfahren können Drähte der eingangs genannten Durchmesser mit einer Zinnschicht von 5pm gleichmäßig verzinnt werden, wobei Toleranzen von plus/minus 1,5 μηη als typischer Wert erreichbar sind. Diese Drähte können mit einer ausreichenden Diffusionsschicht aufgrund des Feuerverzimungs-Vorganges hergestellt werden, besitzen andererseits aber durch ihre gleichmäßiga Beschichtung aufgrund der nachfolgenden galvanischen Verzinnung eine gute Konzentrizität. Aufgrund der geringen Toleranzen, die mit dem erf indungs^emfc'Ben Verfahren srzielbar sind, entsteht eine geringe Ausfallrate, welche zus~"nmen mit dem günstigen Zinnverbrauch aufgrund geringer Schichtdicke zu einem sehr wirtschaftlicht η Herstellungsverfahren führt.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der in üblicherweise vorbehandelte Draht bei einer Temperatur zwischen 400⁰C und 240°C, vorzugsweise zwischen 350 C bis 260 C in einem Zinn-, oder Zinnblei-, oder Zinn^r'JickeI-Bad und einer Verweilzeit unter 2 see, unter 1 see, feuerverzinnt wird. Auf diese Weise lassen sich Schichtdicken von 0,5 um bis 1,5 μη, ν jrzu^elss 1,2 ir\

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^ r r t i.: ί · ξ η , w^bei die Diffusionsschicht eine Die ^e bis etwa 0,5 grn besitzt.

In weit-rer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, da3 ·;, der nach der Feuerv erz Innung abgekühlte und in üblicher Wfti:-'3 ν jrbeh andelte Draht in einem Zinn-, oder Zinnblei-, üd^r Zi ίπ-Ni·: KeI- Bad , vorzugsweise Glanzblei-Zi-.n-Ead gal· Vr3-'i-ch mit einer Schichtdicke von etwa 3 bis 13 pm, vorzL[s .v ei se 4 pm, verzinnt wird.

In bevorzugter weiterer Ausbildung der Erfindung erfolgt di-; galvanische Verzinsung von Drähten mit C,4 bis 1,C m Durc'-rnc J5er nit einer Verweilzeit im Verzir.nungsbad von 15 bis 40 see mit einer Schichtdicke von 4 um 5^f eine

1: En jsch i :.ht di cke von etwa 5 pm..

In Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, da3 die Abkühlung zwischen dem Feuerverzinnen und dem galvanischen Verzinnen· durch Luft, vorzugsweise im Gegenstrom, ;■ "Ι β r " ο 1 g t.

Für die Verzinnung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren koiiK-n ils Drahtwerkstcffe NE-Metalle, wie zum Beispiel Kupfer, Nickel, Neusilber, Bronze, Messing einschließlich 5 df-:: en Legierungen infra ge, ebenso aber auch Eisen. Neben

dtr Verwendung von Runddraht ist jedoch auch Flach-, Vi'.rkant- und Profildraht sowie auch Bänder möglich. Als Zi'in überzüge sind solche aus Rein-Zinn oder aus Blei-Zinn entsprechend den DIN-Normen bevorzugt, λ G

Nar.hf öl r-snd sollen zwei Beispiele für die Durchführung dec Fi-rf: ndungsgemäBen Verzinnungs-Ver-Fahrens beschrieben w \i r d L- π .

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1. Beispiel

Der bereits auf Endabmessung gezogene Kupferdra^t durchläuft mit einer Geschwindigkeit von 80 m/min ein Ent-ettungsbad mit einer Badlange von 1 m. Anschließend durchläuft ar ein Spülbecken sowie ein Lötwasserbecken, in welch letzterem das Befluxen erfolgt. Über eine Umlenkrolle läuft der Draht dann in ein 2BO Cwarmes Zinnblei-Bad von 1,1 m Länge in schrägem Winkel ein. Über eine Um-Isnkrolle erfolgt die Umlenkung des Drahtes dort ser kreoh*:

IC '"■ach oben, wobei das Zinnbad im Bereich eines Ziehstnines verlassen wird. Über eine Kühlstrecke von etwa 2,5 bis 3 π lau-?t der Draht senkrecht nach oben, wobei er in einen Rohr im Gegen-Luftstrom auf etwa Raumtemperatur abgekühlt wird.

Über eine Umlenkrolle gelangt der Draht in ein plektrolytisches Entfettungsbad von 1 m Länge, wird anschließend mit Wasser gespült und hiernach gebeizt. Der Draht läuft schließlich zur galvanischen Verzinnung in ein Glanzblei-Zinnbad ein, in welchem er über eine Reihe von Umlenkrollen über eine Distanz von etwa 47 m läuft. Seine Vervveilzeiü beträgt bei der Geschwindigkeit von BO m/min in dem galvanischen Zinnbad damit etwa 35 see.

Nach dem galvanischen Verzinnen durchläuft der Draht ein Spülbecken und eine Trockenstrecke, ehe er endgültig aufgespult wird.

Für das beschriebene Eeispiel wurde eine Crahtstärke von 0,5 bis 0,8 mm angenommen, wobei in der Fejerverzinnjngsstrecke eine Schichtdicke von etwa 1,2 pm Zinn, bei einer ~i+fusicnsschichtdicke von etwa 0,5 pm,erreicht wird.

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In dtm nachfolgenden galvanischen Bad wird eine weitere Zi "inschi cht von etwa 4 pm auf eine Endschichtdicke von etwa 5 pm aufgebracht.

b 2. Beispiel

Ein Draht von etwa 0,5 bis 0,6 mm Durchmesser durchläuft das erste Entfettungsbad von 1 m mit einer Geschwindigkeit von 120 m/min. Die Stromdichte im Entfettungsbad ist hier um etwa 30 % gegenüber dem ersten Beispiel angshahen.

1G Das Feuerverzinnungsbad aus Zinnblei besitzt ei^e Temperatur von 360 C, die Badlänge ist unverändert 1,1 m. Die Umlenkung und das Durchlaufen des Ziehsteines erfolgen in gleicher Weise wie im Beispiel 1, ebenso wie das Durchlaufen der Abkühlstrecke.

Der abgekühlte Draht läuft mit der Geschwindigkeit von 120 m/min in das galvanische Bad mit Glanzblei-Zinn ein, mit einer VerweiLzeit von etwa 23 see. Die Stromstärke ist gegenüber dem Beispiel 1 um etwa 50 % erhöht. Spülen,

?-C Trocknen und Aufspulen erfolgen in gleicher Weise wie bei Beispiel 1. Aufgrund der gegebenen Parameter er'-.ält man eine Vtrzinnung mit etwa gleicher Schichtdicke wie im Beispiel 1.

L¹S Nachfolgend soll der prinzipielle Aufbau einer zweistufigen Verzinnungsanlage gemäß der Erfindung anhand der Zeichnung schematisch beschrieben werden.

Es zeigen
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Fi ζ. 1 die Feuerverzinnungs-Anlage;

Fig. 2 die galvanische Verzinnung. ...7

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Ιη Figur 1 ist mit 1 ein Spuler bezeichnet, von welchem der endgezogene Blankdraht abläuft und durch ein nächgeordnetes Entfettungsbad 2" geführt wird. Anschließend ist ein Klarspülbecken 3 und ein mit Lötwasser gefülltes Eefluxungs- c becken 4 angeordnet. Aus dem letzteren läuft der Blankdraht über eine Umlenkrolle 5 schräg in ein Zi-nnbad 6 ein, welches eine Temperatur von etwa 260° bis 36O⁰C aufweist. In dem BaO befindet sich eine weitere UmlenkrjIIe 7, über welche der Draht senkrecht nach oben umgelenkt wird und im -Bereich eines Ziehsteines 8 das Zinnbad verlaßt.

Anschließend durchläuft der Draht in senkrechter Richtung nach oben eine Kühlstrecke 9, welche eine Länge von etwa 2,5 bis 3 m aufweist. Die Kühlstrecke wird dabsi dur^h ein Rohr gebildet, ir welchem der Draht verläuft und mit Luft im Gegenstrom angeblasen wird. An einer Umlenkrolle 10 wird der Draht, der nun fertig feuerverzinnt ist, nach unten umgelenkt für den Einlauf in die galvanische Verzinnungsanlege gemäß Figur 2.

2Ώ Den Eingang der galvanischen Verzinnungsanlage Dildet ein Entfettjngsbad 11, aus dem der Draht anschließend in eine Spüle 12 und daraufhin in eine Beize 13 gelangt. An die letztere schließt sich das elektrolytische Verz innun;/sbad an, in welchem mehrere Umlenkrollen 15 und 16 angeordnet sind. Zur Erzielung einer entsprechenden Verweilzeit des Drahtes in dem Verzinnungsbad bei geringer räumlicher Ausdehnung des letzteren, ist der Draht in mehreren Windungen über die L'T.lenkrol len geführt. Zur Überwindung des sich hierdurch ergebenden mechanischen Widerstandes sind die Rollen 15 durch einen Motor 17 angetrieben. Nach dem Verlassen des elektrolytischen Verzin^ungsbades durchläuft der Draht eine Spüle 18 und wird schließlich njch

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Cjrchlau^en einer -acht dargestellten Trocknungsanlage als Fertigdraht a·^- einen Spuler 19 aufgewickelt.

-M-

- Leerseite -

Claims

34205H Pateηtansprücbe

1. Verfahren zur Herstellung verzinnter Drähte, insbesondere 2us ME-^etallen, wie z.B. Kupfer, mit eirtm Durchmesser von 0,1 bis 1,5 mm vorzugsweise bis 1,0 ηπ, für elektrotechnische Zwecke, durch zweistufige Verzin^jp.g,

dadurch gekennzeichnet,

daß der bereits endgezogene Draht zunächst cünn -eu%rverzinnt, anschließend abgekühlt und schließlich galvanisch bis zjr Endschichtdicke verzinnt wird. 10

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daS der in üblicher Weise vorbehar.delte Draht bei eirn-r Terrperatur zwischen 400 C und 24O⁰C, vorzugrweis·.- 3fc0"C bis 250 C, in einem Zinn-, oder Zinnblei- ο.Ιβγ Zinn-

urd einer Verweilzeit unter 2 see, vnr/ufsweise unter 1 see, feuerverzinnt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Draht mit einer Schichtdicke von 0,5 bis 1,5 u vorzugsweise 1,2 pm, feuerverzinnt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß der nach der Feuerverzinnung abgekühlte und in üblicher Weise vorbehandelte Draht in einem Zinn-, oder Zinnblei-, oder Zinn-Nick-1-Fid, vor zu-·-ά.; ie Gla^rzblei-Zinnbad, galvanisch mit einer

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Schichtdicke von ptwa 3 bis 10 um, vorzugsweise 4 um, verzinnt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die galvanische Verzinnung von drähten mit 0,4 bis 1,0 mm Durchmesser mit Verwei!zeiten im Verzinnungs-Dad von 15 bis 40 see mit einer Schichtdicke von 4 um auf eine Endschichtdicke von etwa 5 (jm erfolgt. D

B. ,/erfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Abkühlung in Luft, vorzugsweise im Gegenstrom, erfolgt.
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