DE3420514C2

DE3420514C2 - Verfahren zur Herstellung verzinnter Drähte

Info

Publication number: DE3420514C2
Application number: DE3420514A
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Kfm. 8500 Nürnberg Diehl
Original assignee: Feindrahtwerk Adolf Edelhoff & Co 5860 Iserlohn De GmbH
Current assignee: Feindrahtwerk Adolf Edelhoff & Co 5860 Iserlohn De GmbH
Priority date: 1984-06-01
Filing date: 1984-06-01
Publication date: 1986-04-17
Also published as: FI852016A0; IT8520986A0; FR2565255A1; JPS60258492A; US4661215A; ATA156885A; FI78507C; FI78507B; AT387040B; IT8522059V0; DE3420514A1; FI852016L; IT1185625B; FR2565255B1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung verzinnter Drähte, insbesondere aus NE-Metallen, mit einem Durchmesser von etwa 0,1 bis 1,5 mm. Der bereits endgezogene Draht wird zunächst mit einer Schichtdicke von 0,5 bis 1,5 μm feuerverzinnt, anschließend abgekühlt und daraufhin galvanisch mit einer Schicht von etwa 3 bis 10 μm nachverzinnt. Auf diese Weise erhält man eine gleichmäßige Verzinnung mit einer ausreichenden Diffusionsschicht und damit eine gute Beständigkeit gegen Entnetzung.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung verzinnter Drähte aus NE-Metallen, wie Kupfer, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der DE-PS 29 31 939 ist bereits ein zweistufiges Verzinnungsverfahren bekannt bei welchem ein Kupferdraht vor der ersten Verzinnung auf ein Sollmaß gezogen und weichgeglüht wird, dann in zwei Stufen elektrolytisch verzinnt wird, — wobei hier ein Ziehvorgang eingeschoben wirJ —, anschließend mit hoher Geschwindigkeit auf das Endmaß gezogen und in einer Giühstrecke kurzzeitig geglüht und schließlich intensiv abgekühlt wird. Die Glühung erfolgt dabei so kurzzeitig, daß der Kupferdraht zwar ausgeglüht die Zinnschicht jedoch nur teilweise aufgeschmolzen wird. Dadurch wird die Bildung einer Diffusionsschicht zwischen Kup-" fer und Zinn unterbunden. ?

^ Nachteilig isfbei diesem Verfahren, daß derjKüpferdraht zweimal relativ stark verzinnt werden muß, so daß ein 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 Entnetzung des verzinnten Drahtes bei der späteren Lötung besteht

Aus der GB-PS 4 17 441 ist bereits ein Verfahren zum zweischichtigen Verzinnen von Stahlteilen bekannt Dort wird zunächst feuerverzinnt und anschließend elektrolytisch verzinnt um eine gute und porenfreie Oberfläche des Stahiteils zu erhalten. Damit soll neben einem guten Korrosionsschutz auch ein Schutz gegen das Auftreten von Keimen bei entsprechenden Behältnissen vor Nahrungsmitteln erzielt werden. Ein Hinweis zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Problematik ist aus dieser Veröffentlichung nicht zu entnehmen.
Auch aus der GB-PS 5 34 436 ist ein Verfahren der

!_> vorbeschriebenen Art bekannt bei welchem auch das Ziel eine gute und porenfreie Oberfläche von Metallplatten ist Etwaige Fehler bei dem Feuerverzinnen sind auf der Oberfläche leicht sichtbar und könntn vor dem nachfolgenden elektrolytischen Verzinnen noch korrigiert werden, um die gute Oberfläche zu gewährleisten. Bei der Verzinnung von Drähten für elektrotechnische Zwecke sind zwei Verfahren üblich, nämlich das Feuerverzinnen oder das elektrolytische Verzinnen, von denen jedes spezifische Vorteile und auch Nachteile besitzt Durch das Feuerverzinnen wird die größtmögliche Haftung der Zinnschicht auf dem Drahtwerkstoff erzielt aufgrund der Biluung einer intermetallischen Diffusionsschicht Hierdurch ist eine gute Beständigkeit gegen Entnetzung gegeben. Gleichzeitig hat dieses Verfahren jedoch den Nachteil, daß der Auftrag der Zinnschicht auf dem Draht nicht konzentrisch erfolgt sondern Stellen mit dünneren und Stellen mit dickeren Verzinnungen 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. Um derartiges zu vermeiden, ist eine relativ dicke Beschickung mit Zinn erforderlich.

Die elektrolytische Verzinnung hat den Vorteil, daß das Aufwachsen der Zinnschicht auf dem Draht konzentrisch erfolgt und die Schicht eine gute Porenfreiheit aufweist Nachteil des elektrolytischen Verfahrens ist jedoch das Fehlen der intermetallischen Diffusionsschicht wodurch leicht ein Abplatzen der Zinnschicht bei Biegen des Drahtes auftritt oder eine Entnetzung des Kernmaterials beim Löttest erfolgt
Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik, durch kombinieren der Vorteile des Feuerverzinnungsverfahrens und des elektrolytischen Verzinnungsverfahrens Drähte mit einer relativ dünnen Zinnschicht zu versehen, welche gleichmäßig in ihrer Konzentrizität und porenfrei ist und welche durch eine ausreichende Diffusionsschicht eine gute Haftung und damit Beständigkeit gegen Entnetzung bietet

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprü-' chen gekennzeichnet

-:_'. Durch dieses! Verfahren können Drähte für elektrotechnische Zwecke mit einem Durchmesser von 0,1 bis /1,5 mm mit einer Zinnschicht von 5 μιη gleichmäßig ver-'zinnt werden, wobei Toleranzen von plus/minus 1,5 μίτι als typischer Wert erreichbar sind. Diese Drähte können mit einer ausreichenden Diffusionsschicht aufgrund des Feuerverzinnungs-Vorganges hergestellt werden, besit-

zen andererseits aber durch ihre gleichmäßige Beschichtung aufgrund der nachfolgenden elektrolytischen Verzinnung eine gute Konzentrizität Aufgrund der geringen Toleranzen, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbar sind, entsteht eine geringe Ausfallrate, welche zusammen mit dem günstigen Zinnverbrauch aufgrund geringer Schichtdicke zu einem sehr wirtschaftlichen Herstellungsverfahren führt.

Für die Verzinnung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kommen als Drahtwerkstoffe NE-Metalle, wie zum Beispiel Kupfer, Nickel, Neusilber, Bronze, Messing einschließlich deren Legierungen infrage. Neben der Verwendung von Runddraht ist jedoch auch Flach-, Vierkant- und Profildraht sowie auch Bänder möglich. Als Zinnüberzüge sind solche aus Rein-Zinn oder aus Zinn-Blei entsprechend den DIN-Ncrmen bevorzugt

Nachfolgend sollen zwei Beispiele für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verzinnungs-Verfahren beschrieben werden.

Beispiel 1

Der bereits auf Endabmessung gezogene Kupferdraht durchläuft mit einer Geschwindigkeit von 80 m/ min ein Entfettungsbad mit einer Badlänge von 1 m. Anschließend durchläuft er ein Spülbecken sowie ein Lötwasserbecken, in welch letzterem der Draht mit Flußmittel versehen wird. Über eine Umlenkrolle läuft der Draht dann in ein 260⁰C warmes Zinn-Blei-Bad von 1,1 m Länge in schrägem Winkel ein. Über eine Umlenkrolle erfolgt die Umlenkung des Drahtes dort senkrecht nach oben, wobei das Zinnbad im Bereich eines Ziehsteines verlassen wird. Ober eine Kühlstrecke von etwa 2,5 bis 3 m läuft der Draht senkrecht nach oben, wobei er in einem Rohr im Gegen-Luftstrom auf etwa Raumtemperatur abgekühlt wird.

Über eine Umlenkrolle gelangt der Draht anschließend in ein elektrolytisches Entfettungsbad von 1 m Länge, wird anschließend mit Wasser gespült und hieran gebeizt. Der Draht läuft schließlich zur elektrolytischen Verzinnung in ein Glanzblei-Zinnbad ein, in welchem er über eine Reihe von Umlenkrollen über eine Distanz von etwa 47 m läuft. Seine Verweilzeit beträgt bei der Geschwindigkeit von 80 m/min in dem elektrolytischen Zinnbad damit etwa 35 see.

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

Für das beschriebene beispiel wurde eine Drahtstärke von 0,5 bis 0.8 mm angenommen, wobei in der Feuerverzinnungsstrecke eine Schichtdicke von etwa 1,7 μπι Zinn, bei einer Diffusionsschichtdicke von etwa 03 μπι, erreicht wird.

In dem nachfolgenden elektrolytischen Bad wird eine weitere Zinnschicht von etwa 4 μπι auf eine Endschichtdicke von etwa 5 μπι aufgebracht.

Beispiel 2

Ein Draht von etwa 0,5 bis 0,8 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 angehoben. Das Feuerverzinnungsbad aus Zinn-Blei besitzt eine Temperatur von 360⁰C, 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 elektrolytische Bad mit Glanzblei-Zinn ein, mit einer Verweilzeit von etwa 23 sec. Die Stromstärke ist gegenüber dem Beispiel 1 um etwa 50% erhöht. Spülen, Trocknen und Aufspulen erfolgen in gleicher Weise wie bei Beispiel 1. Aufgrund der gegebenen Parameter erhält man eine Verzinnung mit etwa gleicher Schichtdicke wie im Beispiel 1.

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

F i g. 1 die Anlage zur Feuerverzinnung;

F i g. 2 die Anlage zur elektrolytischen Verzinnung.
In F i g. 1 ist mit 1 ein Spuler bezeichnet, von welchem der endgezogene Blankdraht abläuft und durch ein nachgeordnetes Entfettungsbad 2 geführt wird. Anschließend ist ein Klarspülbecken 3 ι.' d ein mit Lötwasscr gefülltes Flußmitteibecken 4 angeordnet Aus dem letzteren läuft der Blankdraht über eine Umlenkrolle 5 schräg in ein Zinnbad 6 ein, welches eine Temperatur von etwa 260° bis 360⁰C aufweist In dem Bad befindet sich eine weitere Umlenkrolle 7, über welche der Draht senkrecht nach oben umgelenkt wird und im Bereich eines Ziehsteines 8 das Zinnbad verläßt 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 dabei durch ein Rohr gebildet, in 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 elektrolytische Verzinnungsanlage gemäß F i g. 2.

Den Eingang der elekirolytischen Verzinnungsanlage bildet ein Entfettungsbad 11, aus dem der Draht anschließend in eine Spüle 12 und daraufhin ^:n eine Beize 13 gelangt. An die letztere schließt sich das elektrolytisehe Verzinnungsbad 14 an, in welchem mehrere Umlen^; j-ollen 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 Umlenkrollen geführt. Zur Überwindung des sich hierdurch ergebenden mechanischen Widerstandes sind die Rollen 15 durch einen Motor 17 angetrieben. Nach dem Verlassen des elektrolytischen Verzinnungsbades durchläuft der Draht eine Spüle 18 und wird

so schließlich nach Durchlaufen einer nicht dargestellten Trocknungsanlage als Fertigdraht auf einen Spuler 19 aufgewickelt

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung verzinnter Drähte, insbesondere aus NE-Metallen wie Kupfer, mit einem Durchmesser von 0,1 —1,5 mm, vorzugsweise 1,0 mm, für elektrotechnische Zwecke durch zweistufige Verzinnung, wobei der bereits endgezogene Draht zunächst feuerverzinnt und anschließend elektrolytisch verzinnt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der in üblicher Weise vorbehandelte Draht bei einer Temperatur zwischen 400 und 24O⁰C in einer Zinn-, Zinn-Blei- oder Zinn-Nickel-Schmelze und einer Verweilzeit unter 2 sea dünn feuerverzinnt wird und anschließend der abgekühlte und in üblicher Weise vorbehandelte Draht in einem Zinn-, Zinn-Blei- oder Zinn-Nickel-Bad elektrolytisch mit einer Schichtdicke von 3 — 10 μπι auf seine Endschichtdicke verzinnt wird.

2. Vertshren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Temperatur zwischen 350 und 260⁰C feuerverzinnt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht mit einer Verweilzeit von unter 1 sea feuerverzinnt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht mit einer Schichtdicke von 0,5—1,5 μπι, vorzugsweise 1,2 μπι, feuerverzinnt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ;^-iB der feuerverzinnte Draht elektrolytisch mit einer Schichtdicke ^von 4 μπι verzinnt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Drähte mit Durchmessern von 0,4 —1,0 mm mit Verweilzeiten von 15—40 see bei der Feuerverzinnen'* anschließend elektrolytisch su^ seine Endschichtdicke von etwa 5 μιη verzinnt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung in Luft, vorzugsweise im Gegenstrom, durchgeführt wird.