DE69318855T2

DE69318855T2 - Drahtplattieren

Info

Publication number: DE69318855T2
Application number: DE69318855T
Authority: DE
Inventors: Andrew Hughes
Original assignee: United Wire Ltd
Current assignee: Thomas Bolton Copper Products Ltd Stoke On Trent
Priority date: 1993-05-08
Filing date: 1993-09-13
Publication date: 1998-10-08
Anticipated expiration: 2013-09-14
Also published as: GB9318900D0; GB2277747B; DE69318855D1; WO1994026435A1; GB2277747A; ATE166601T1; EP0696940B1; FI955313A; US5667661A; FI104501B; JPH08509167A; GB9309521D0; EP0696940A1; FI955313A0

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, mit dem ein längliches Substrat kontinuierlich überzogen werden kann. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf das Überziehen oder Plattieren eines Substrats aus einer Metalllegierung in Form eines Drahtes oder Bandes, um ein mit Überzug versehenes Material zu erzielen, das eine gewünschte Gesamtquerschnittsgröße und Temperung hat, und aus dem Bolzen oder Stifte hergestellt werden.

Hintergrund der Erfindung

Bei vielen Anwendungsfällen müssen Drähte oder Bänder auf ihren Außenflächen plattiert werden, beispielsweise aus Schutz- oder Isolationsgründen. Wenn die Gesamtquerschnittsgröße des mit Überzug versehenen oder plattierten Materials nicht auf einem hohen Toleranzwert gehalten werden braucht, können bekannte Verfahren verwendet werden.
Schwierigkeiten ergeben sich jedoch dort, wo ein kontinuierliches Plattieren eine bestimmte Gesamtquerschnittsgröße für das Endprodukt ergeben muß. Die Erfindung ist insbesondere von Bedeutung bei solchen Vorgängen.
In der DE-C-2931939 ist ein Verfahren und eine Einrichtung zum Herstellen eines Kupferdrahtes bekannt, der stark mit Zinn bis zu einer Dicke von etwa 7 Mikron, jedoch mehr als 3 Mikron plattiert wird. Dies wird durch zwei Plattierbäder erreicht, die eine Gesamtdicke von 10 - 14 Mikron an Plattierung aufbringen. Zwischen den beiden Bädem ist eine Ziehstufe eingeschaltet, und eine Endziehstufe reduziert die Dicke auf das gewünschte Maß. Schließlich wird der Draht geglüht und in Wasser abgeschreckt, um einen entspannten Draht der gewünschten Größe zu erzeugen.
In dieser Druckschrift ist auf eine frühere Druckschrift CH-A-310 840 hingewiesen, die ein Verfahren zum Herstellen von Kupferdraht beschreibt, das nur Teilmikron-Dicken von darauf elektroplattiertem Zinn aufweist, indem der plattierte Draht einem Ziehvorgang unterzogen wird, um Draht mit dem gewünschten Durchmesser herzustellen. In dieser Druckschrift wird auch vorgeschlagen, daß Entspannungsschritte unterbleiben können.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, ein Verfahren vorzuschlagen, um kontinuierlich ein Substrat mit leitender Metalllegierung in Band- oder Drahtform zu plattieren, aus dem oberflächenbehandelte Bolzen, Stifte oder dergl. hergestellt werden, so daß die endgültige, vorhersagbare und exakt gesteuerte Querschnittsgröße des plattierten Materials erzielt wird.
Desweiteren ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dem erreicht wird, daß kontinuierlich erzeugte, plattierte Drähte oder Bänder nicht nur eine gesteuerte Querschnittsgröße, sondern auch ein gesteuertes Oberflächenfinish erhalten.

Beschreibung der Erfindung

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von oberflächenbehandelten Metalllegierungsbolzen oder -stiften mit einer vorbestimmten Gesamt-Querschnittsgröße, bei dem ein Substrat aus einer leitenden Metalllegierung kontinuierlich überzogen wird, vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß
(a) das Metalllegierungs-Substrat durch mindestens eine Form gezogen wird, um eine erste Querschnittsgröße zu erzeugen, die etwas größer ist als die für die Bolzen bzw. Stifte gewünschte Größe,
(b) das gezogene Legierungssubstrat von Beanspruchungen entlastet wird,
(c) das gezogene und entlastete Metalllegierungs-Substrat auf eine etwa 1 Mikron nicht übersteigende Dicke in kontinuierlicher Weise beim Durchlaufen eines Elektroplattierbades elektroplattiert wird,
(d) das plattierte Metalllegierungs-Substrat durch eine Endform gezogen wird, um die Querschnittsfläche auf die vorbestimmte Bolzen- bzw. Stiftgröße zu verringern, wobei das gewünschte Ausmaß der Temperung durch die Endform in das Substrat für die aufeinanderfolgenden Bolzen bzw. Stifte eingeführt wird, und
(e) die Bolzen bzw. Stifte ausgebildet werden.
Es wurde festgestellt, daß im allgemeinen das Ziehen des plattierten Materials durch die Endform eine gleichförmigere Dicke des plattierten Materials über das Substrat und eine Verbesserung des Oberflächenfinish oder der Glätte der plattierten Oberfläche ergibt.
Dies trifft insbesondere dort zu, wo hohe Stromdichten erforderlich sind, um ein rasches Plattieren zu erreichen, wenn das Substrat durch das Elektroplattierbad geführt wird.
Wenn zwei oder mehr Materialien auf dem ursprünglichen Substrat übereinander plattiert werden sollen, kann das Substrat durch zweite oder nachfolgende Elektroplattierbäder geführt werden, wobei entsprechende Spül- und Waschstationen zwischen jedem Bad in an sich bekannter Weise vorhanden sind.
Zusätzlich wird mit vorliegender Erfindung die Verwendung von zwei oder mehr Elektroplattierbädern vorgeschlagen, wobei in jedem Bad das gleiche Material auf ein hindurchlaufendes Material plattiert wird, wodurch erreicht wird, daß eine größere Dicke des Plattiermaterials auf das ursprüngliche Substrat aufgetragen wird als erzielt würde, wenn das Substrat durch ein zweites Plattierbad geführt würde. Bei dieser Anordnung sind die Bäder in Reihe geschaltet, so daß das Material von einen Bad anschließend in das nächste übergeführt wird, und zwar mit oder ohne Spülen zwischen den Bädern.
Vorzugsweise wird eine Einrichtung zur Erzeugung von oberflächenbehandelten Metalllegierungs- Bolzen oder - Stiften vorgeschlagen. Diese Einrichtung weist mindestens eine Formziehvorrichtung auf, durch die ein längliches Metalllegierungs-Substrat in einer kontinuierlichen Länge gezogen werden kann, um eine Gesamt-Querschnittsgröße zu erzielen, und ist gekennzeichnet durch eine die Beanspruchung entlastende Vorrichtung, die im Anschluß an die ersterwähnte Ziehvorrichtung angeordnet ist, eine Elektroplattiervorrichtung, durch die das von der Beanspruchung entlastete gezogene Substrat zum Elektroplattieren der Oberfläche des Substrats auf eine etwa 1 Mikron nicht übersteigende Dicke geführt wird, eine End-Ziehformvorrichtung, durch die das mit Überzug versehene Substratmaterial gezogen wird, um die vorbestimmte Querschnittsfläche für die Bolzen bzw. Stifte zu erreichen, und eine Vorrichtung zum Ausbilden der Bolzen bzw. Stifte.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf das Überziehen von Legierungen, z.B. Messing, und das Verfahren wurde angewendet zum Überziehen eines Messingdrahtes mit Indium. Bei einer Ausführungsform wurde Messingdraht mit einem Durchmesser von 1,46 mm mit Indium bis zu einer Tiefe von 0,5 - 1,0 Mikron mit Überzug versehen, indem der Draht durch ein Elektroplattierbad geführt wurde, das eine Lösung aus 60%igem Indium-Sulfamat und Indiumblöcke mit einem Gleichstrom von 85 A enthielt. Das Aufbringen eines Überzugs bis zu der angegebenen Tiefe wurde mit Geschwindigkeiten in der Größenordnung von 6om/min erreicht.
Die Endform hat nicht nur den Durchmesser auf 1,39 mm reduziert, sondern auch das Oberflächenfinish des plattierten Messings und auch das Vergüten des Messings verbessert, wodurch die Möglichkeit geschaffen wurde, letzteres zu Bolzen oder Stiften auszubilden.
Das Oberflächenfinish, das durch die Endform erreicht wurde, ergab auch die Möglichkeit, das plattierte Messing durch Metallverformungsvorgänge so zu formen, daß ein Kopf mit vergrößertem Durchmesser an einem Ende eines Abschnittes erzielt wurde, der einen etwas kleineren Durchmesser aufwies als der Kopf, jedoch größer war als der Durchmesser des übrigen Teiles des Bolzens bzw. Stiftes.
Die End-Ziehformstufe hat das Plattieren nicht gestört und hat zu einem Oberflächenfinish und einem vergüteten Produkt geführt, das nicht nur die vorbeschriebene Ausbildung ermöglicht hat, sondern auch mit hoher Toleranz hergestellt werden konnte.
Das Verfahren nach der Erfindung wurde auch verwendet zum Plattieren von Blei auf Messingdraht bis zu einer ähnlichen Tiefe.
Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben, das schematisch die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendete Einrichtung darstellt.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnung

Wie in der Zeichnung dargestellt, wird der Messingdraht 10, der beim Durchlaufen einer Reihe von Formen hergestellt und auf eine große Haspel 12 aufgewickelt wird, auf einer Abziehvorrichtung 14 befestigt und in die Plattiereinrichtung eingeführt. In der Plattiereinrichtung wird der Draht durch eine Spannungsstufe 18, anschließend durch ein Reinigungsbad 20, das eine Säurelösung enthält, die mit Strom aus einer einstellbaren Gleichstrom-Quelle 28 gespeist wird, und im Anschluß daran durch ein Spülbad 30 geführt. Der Draht läuft dann in das Plattierbad 32, das aus einer einstellbaren Gleichstrom-Quelle 34 mit Strom gespeist wird. Die Reinigungs- und die Plattierströme werden durch Amperemeter angezeigt, und es sind an sich bekannte Steuerungen vorgesehen, um die Ströme entsprechend den erforderlichen Bedingungen einzustellen.
Nach dem Plattieren durchläuft der Draht ein Spülbad 36, und im Anschluß daran einen Trockner 38, der eine elektrisch gespeiste Heizvorrichtung 40 aufweist. Im Anschluß an diese Heizvorrichtung 40 gelangt der Draht durch eine Spannvorrichtung 42, bevor er in das End-Ziehformvorrichtung 44 einläuft.
Die Endform wird so eingestellt, daß sie den Querschnittsbereich des plattierten Materials auf 1,39 mm reduziert. Nach dem Ziehen durch die Endform wird das fertige Material auf eine Aufnahmehaspel 46 aufgewickelt, die von einem Antriebsmotor (nicht dargestellt) angetrieben wird.
Das Elektroplattierbad 32 enthält ein Salz des Metalles, das als Überzug auf den Messingdraht aufgebracht wird; im Falle von Indium ist das Material vorzugsweise Indium-Sulfamat.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von oberflächenbehandelten Metalllegierungsbolzen oder -stiften mit einer vorbestimmten Gesamt-Querschnittsgröße, bei dem ein Substrat (10) aus einer leitenden Metall legierung in folgenden Schritten kontinuierlich überzogen wird:

(a) das Substrat aus leitender Metalllegierung wird durch mindestens eine Form gezogen, um eine erste Querschnittsgröße zu erzeugen, die etwas größer ist als die für die Bolzen bzw. Stifte gewünschte Größe,

(b) das gezogene Legierungssubstrat wird von Beanspruchungen entlastet,

(c) das gezogene und entlastete Metalllegierungs-Substrat wird auf eine etwa 1 Mikron nicht übersteigende Dicke beim Durch laufen eines Elektroplattierbades (32) elektroplattiert,

(d) das plattierte Metalllegierungs-Substrat wird durch eine Endform (44) gezogen, um die Querschnittsfläche auf die vorbestimmte Bolzengröße zu verringern, wobei das gewünschte Ausmaß der Temperung durch die Endform in das Substrat für die aufeinanderfolgenden Bolzen eingeführt wird,

(e) die Bolzen bzw. Stifte werden ausgebildet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Oberfläche des Metalllegierungs-Substrats vor dem Elektroplattierschritt unter Verwendung von sauren oder alkalischen Waschflüssigkeiten gereinigt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das platierte Metalllegierungs-Substrat gespült und getrocknet wird, nachdem es das Elektroplattierbad (32) durchlaufen hat und bevor es gezogen wird, damit alle Plattierbadmaterialien aus der Oberfläche des plattierten Substrats entfernt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, bei dem das plattierte Substratmaterial nach dem Spülen und vor dem Durchlaufen der Endform erhitzt und getrocknet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, bei dem das Metalllegierungs-Substrat ein Substrat aus Messing ist, und bei dem die Reduzierung der Größe, die durch die Endform erzielt wird, so ausgelegt ist, daß die gewünschte Temperung in das Messing-Substrat als Resultat des Ziehens durch die Form eingeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 5, bei dem zwei oder mehr Materialien auf das Metalllegierungs-Substrat übereinander aufplattiert werden, und das Substrat durch zweite und anschließende Elektroplattierbäder mit entsprechenden Spül- und Waschstationen zwischen jedem Bad in an sich bekannter Weise hindurchgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 5, bei dem zwei oder mehr Elektroplattierbäder (32) in Serie angeordnet sind, von denen jedes das gleiche Material auf das hindurchlaufende Metalllegierungs-Substrat aufplattiert.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 7, bei dem das Ziehen des plattierten Substrats durch eine Endform zusätzlich das für die Bolzen erforderliche Finish der Oberfläche steuert.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 8, bei dem die Elektroplattierung mit einer Geschwindigkeit von etwa 60 m/min durchgeführt wird.

10. Verwendung einer Einrichtung zur Erzeugung von oberflächenbehandelten Metalllegierungs-Bolzen nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 8, wobei die Einrichtung mindestens eine Formziehvorrichtung aufweist, durch die ein längliches Metalllegierungs-Substrat in einer kontinuierlichen Länge gezogen werden kann, um eine Gesamt-Querschnittsgröße zu erzielen, gekennzeichnet durch eine die Beanspruchung entlastende Vorrichtung, die nach der ersterwähnten Ziehvorrichtung angeordnet ist, eine Elektroplatiervorrichtung (32), durch die das von der Beanspruchung entlastete gezogene Substrat zum Elektroplattieren der Oberfläche des Substrats auf eine etwa 1 Mikron nicht übersteigende Dicke geführt wird, eine Endform-Ziehvorrichtung (44), durch die das mit Überzug versehene Substratmaterial gezogen wird, um die vorbestimmte Querschnittsfläche für die Bolzen bzw. Stifte zu erreichen, und eine Vorrichtung, zum Ausbilden der Bolzen bzw. Stifte.

11. Verwendung nach Anspruch 10, wobei die Vorrichtung ein Reinigungsbad (20) aufweist, das zwischen dem ankommenden länglichen Material und der Elektroplattiervorrichtung (32) zur Oberflächen reinigung des Substrats angeordnet ist.

12. Verwendung nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Einrichtung Spül- und Waschbäder (36) aufweist, die zwischen der Elektroplattiervorrichtung und der End- Ziehvorrichtung angeordnet sind.

13. Verwendung nach Anspruch 12, wobei die Einrichtung eine Heiz- und Trocknungsvorrichtung (38) aufweist, die zwischen den Spül- und Waschbädem und der End- Ziehvorrichtung angeordnet ist.