DE895085C

DE895085C - Verfahren zum UEberziehen von band- oder drahtfoermigem Metallgut mit einem UEberzugsmetall

Info

Publication number: DE895085C
Application number: DES6366D
Authority: DE
Inventors: Werner Dr Phil Espe
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1943-06-18
Filing date: 1943-06-18
Publication date: 1953-10-29

Description

Verfahren zum Uberziehen von band- oder drahtförmigem Metallgut mit einem Uberzugsmetall Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Überziehen von band- oder drahtförmigem Metallgut mit einer dünnen Schicht eines Überzugsmetalls, wobei es sich besonders um ein solches zu überziehendes Metall handelt, an dem ohne besondere Maßnahmen überzugsschichten nicht gut haften. Ein solches Metall ist insbesondere das, Aluminium samt seinen Legierungen, das man zu Lötzwecken häufig mit einem Zinnüberzug versehen will.
Es hat sich nun herausgestellt, daß man solche Überzüge auf Aluminium und anderen insbesondere schwer überziehbaren Metallen gut herstellen kann, wenn man das zu überziehende Metallgut in ein Bad aus dem Überzugsmetall, z. B, Zinn, eintaucht und gleichzeitig auf dieses Ultraschall-Schwingungen zur Einwirkung bringt. Die Ultraschallquelle, z. B. die Stirn eines Magnetostriktionsschwingers, wird dabei vorteilhafterweise in der unmittelbaren Nähe des zu überziehenden Körpers angeordnet. Die Erfindung betrifft eine Verbesserung dieses Verfahrens und besteht darin, daß das zu überziehende Metallgut zunächst durch ein Vorbad aus dem Überzugsmetall und im Anschluß daran durch das mit dem Vorbad kommunizierende eigentliche Überzugsbad geführt wird. Die Vorteile dieses Verfahrens ergeben sich am besten bei der Betrachtung eines in Fig. i dargestellten Durchführungsbeispiels für die Erfindung.
Das zu verlötende Band :2 wird von einer Vlorratsrolie i abgewickelt und zunächst durch ein mit dem Hauptbad 7 kommunizierendes Vorlötbad 3 geführt. Dieses Vorlötbad erfüllt zunächst die Funktion einer Vorerhitzung,des Bandes zur Verhütung unzulässiger Abkühlung des eigentlichen Lötbades und damit Veränderung. der optimalen Bedingungen an der Ultraschallstelle.
Zu diesem Zweck erhält das Vbrbad 3 eine von .dem eigentlichen Hauptbad getrennte Außenheizwicklung. Gegebenenfalls kann man auch innerhalb des Lötbades das Band durch einen zusätzlichen Sonderheizkörper q. führen. Durch den Kunstgriff, die zusätzliche Aufheizung des Bandes 2 nicht in irgendeinem Heizkörper iri der Atmosphäre, sondern im Schmelzbad selbst vorzunehmen, wird unzulässige und für die spätere Ultraschallotung schädliche Oberflächenoxydation verhütet. Gleichzeitigdient das Bad 3 zur läufenden Ergänzung des verbrauchten Lotes in Bad 7. Es kann laufend aus einem Vorratsbehälter 2o-' festes Stücklot eingebracht und niedergeschmolzen werden, ohne die thermische Konstanz des. Hauptbades 7 zu stören. Der Energiebedarf für die zusätzlich benötigte Schmelzwärme wird durch erhöhte Stromzufuhr zu der gesonderten Heizwicklung des Bades 3 aufgebracht.
Das Bind 2 passiert nach dem Durchlaufen des Bades 3 über zwei Rollen 5 den schmalen Kanal 6. Dieser dient dazu, das Bad 3 und das Bad 7 thermisch so weit zu isolieren, .daß mit Hilfe einer gesonderten Heizwicklung das temperaturgeregelte Bl:d 7 stets auf einer konstanten Optimaltemperatur gehalten werden kann. Über den Kanal 6 erfolgt auch der allmähliche Nachschub von flüssigem Lot entsprechend dem Materialverbrauch des Hauptbades 7. Im Hauptbad 7 durchläuft das Band 2i,das eigentliche Beschallungsfeld, das durch einen Ultraschallgeber 9 schematisch angedeutet ist, verläßt dann das Bad 7 und wird auf eine -Vorratsrolle io erneut aufgewickelt.
Eine Abwandlung der Apparatur für Drähte zeigt die Fig. 2. Der Draht 12 wird von einer Ralle ij,durch ein rohrförmiges Vorbad 13 geführt, das wieder gesondert geheizt wird, geht über eine Rolle 14 durch den Kanal 15 und dann im eigentlichen Hauptbad 17 über eine Rolle 16 senkrecht nach oben und passiert hierbei einen sternförmig um den Draht herum angeordneten Kranz von Ultraschallgebern 18. In dem so allseitig homogenen Schallfeld wird er gleichmäßig mit Lot bedeckt, um dann .auf die Vorratsrolle i9 wieder aufgewickelt zu werden.
Die Geschwindigkeit, mit der das Band 2 (Fig: i) bzw. der Draht 12 (Fig. 2) das Ultraschallfeld passiert, richtet sich neben der Lottemperatur vor allen Dingen nach der experimentell zu bestimmenden günstigsten Beschallungszeit: Die Beschallungszeit muß einerseits lang genug sein, um eine genügend dicke Lotschicht auf dem Draht niederzuschlagen, auf der anderen Seite darf diese Zeit nicht so lang werden, daß die Reaktion zwischen Lot und Grundmetall unzulässig starke Schwächungen der Band- oder Drahtseele hervorruft.
Die Apparatur kann vor allen Dingen dazu- dienen, diese optimalen Bedingungen für die Ultraschall lötung rasch und eindeutig zu ermitteln. Zu diesem Zweck wird bei einer konstanten Löttemperatur des Hauptbades 7 i(bzw. 17) das Band oder der Draht nicht mit konstanter Geschwindigkeit, sondern mit konstanter Beschleunigung durch das Ultraschallfeld gezogen, wobei zum Zweck der Markierung der jeweiligen Geschwindigkeit in konstanten Zeitabständen,das Ultraschallfeld in kurzen, gleichfalls konstanten Zeitlängen ausgeschaltet wird.. Diese Stellen bleiben dann frei von einer Lotbedeckung, und die Längen der mit Lot bedeckten Strecken bzw. der unbedeckten Strecken ergeben ein Maß für die mittlere Geschwindigkeit in der Mitteder jeweiligen Bedeckungsstrecken. Diese Mitten werden durchgeschnitten und in einer geeigneten. Einbettung die Drähte oder Bänder mit ihren Stirnflächen übereinarndergeschichtet,derart, daß nunmehr von den gesammelten Schnittflächen ein einziges metallo@ graphisches Schnittbild angefertigt werden kann, aus dem man wie in einem Kinofilm das Vorwärtsschreiten der Ultraschallotung mit zunehmender Beschallungs,zeit ersehen kann. Dieselbe Versuchsreihe wird dann nach Erhöhung der Temperatur des Ültraschallötba.de-s bei (dieser zweiten, konstant gehaltenen Temperatur wiederholt, wodurch ein zweiter und dritter Film für die jeweilige Temperatur erhalten wird. Damit ist,das gesamte mögliche Zeit-Temperatur-Feld der Ultraschallotung abgetastet, ohne daß weitere Parameter sich störend bemerkbar machen können. Der Einfluß der Badveränderung nach langem Gebrauch >des Lötbades kann gleichfalls mit dieser Apparatur sehr eindeutig dadurch festgestellt werden, daß man beispielsweise nach je iooo m verzinnter Drahtlänge dem Lötbad kleine Proben entnimmt, die analytisch untersucht werden und in Beziehung gesetzt werden können zu Sthlifhbildern der Lotung nach so langen Gebrauchszeiten. Da man bei derartigen Versuchen Löttemperatur, Bandgeschwindigkeit und verzinnte Oberfläche genau kennt, ergeben sich hieraus eindeutige GesetzmäBigkeiten für die Praxis.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum fortlaufenden Überziehen von band- oder :drahtförmigem Metallgut, z. B.. aus Aluminium, mit einem Überzugsmetall, z. B. mit Lötzinn, bei welchem das Metallgut durch ein Bad aus dem geschmolzenen Überzugsmetall hindurchgeführt und. auf das Bad Schall-, insbesondere Ultraschallschwingungen zur Einwirkung gebracht wenden, dadurch gekennzeichnet, @daß das zu überziehende Metallgut zunächst durch ein Vorbad aus dem Überzugsmetall und im Anschluß daran durch das mit dem Vozbad kommunizierende eigentliche Überzugsbad geführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, :dadurch gekennzeichnet, daß das zur Ergänzung des Bades notwendige Überzugsmaterial dem Vorbad laufend oder absatzweise zugeführt wird,
3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet,, d-aß für-,das Vorbad und für das eigentliche Überzugsbad, in dem die Ultraschallbehandlung stattfindet, getrennte Heizwicklungen vorgesehen sind.
4. Einrichtung nach Anspruch i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß für das flüssige Überzugsmetall derart ausgebildet ist, daß das Vorbad und das Hauptbad nur über einen im Verhältnis zu den übrigen Gefäßteilen engen Kanal miteinander in Verbindung stehen.
5. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, däß außerhalb des Bades Vorratsrollen für das zu überziehende und für das aus dem Bad kommende überzogene Material sowie Führungsrollen innerhalb des Bades vorgesehen sind.
6. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, _daß innerhalb des Vorbades eine Heizwicklung vorgesehen ist, welche das zu überziehende Band (oder den Draht) umgibt.
7. Verfahren zur Bestimmung der günstigsten Durchzugsgeschwindigkeit des Metallgutes bei Anwendung des Verfahrens bzw. der Einrichtung nach Anspruch i und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Band mit veränderlicher Geschwindigkeit bei einer bestimmten Temperatur durch das überzugsbad gezogen wird, worauf der Einfluß,der Zuggeschwindigkeit (bzw. Temperatur) auf die Eigenschaften der Lötschicht metallographisch untersucht wird.