DE1621335C

DE1621335C - Device for thick tinning of copper wires

Info

Publication number: DE1621335C
Authority: DE
Inventors: Hermann Leibhard Erich 8000 München Trattner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Publication date: 1971-07-15

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kon- daß sich keine allseitig gleichmäßige ÜberzugsschichtThe invention relates to a device for forming a coating layer that is not uniform on all sides

tinuierlichen Überziehen eines Kupferdrahtes mit am Draht ausbildet.continuous plating of a copper wire with forms on the wire.

einer dicken Lotschicht aus Zinn oder Mischzinn, Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabea thick layer of solder made of tin or mixed tin, the object on which the invention is based

bei welcher der Draht in senkrechter oder nahezu besteht darin, eine Vorrichtung zum allseitigenin which the wire in perpendicular or nearly consists in a device for all-round

senkrechter Richtung aufwärts durch ein Lotbad 5 gleichmäßigen Überziehen von Kupferdrähten, wievertical direction upwards through a solder bath 5 uniform coating of copper wires, such as

und darauffolgend durch ein, die Überzugsstärke solche in elektrischen Schaltkreisen, z. B. in derand subsequently by one, the coating thickness such in electrical circuits, e.g. B. in the

regelndes Element mit allseitigem Spiel geführt Fernsprechtechnik, Anwendung finden, mit einerregulating element with all-round play led telephony, application, with a

wird. relativ dicken Lotschicht zu schaffen. Ausgehendwill. to create a relatively thick layer of solder. Outgoing

Bekanntlich werden zur Erleichterung und Be- von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art schleunigung des Lötvorganges, vor allem bei auto- ίο wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst matischen Kurzzeitlötverfahren, Kupferdrähte mit durch eine über Seitenbohrungen mit einem Lotbad einem Überzug aus Reinzinn oder Mischzinn ver- in Verbindung stehenden Ansaugdüse, durch die der sehen. Für das Kurzzeitlöten ist es wesentlich, daß Draht mit einem Spiel von 0,4 mm in die Vorrichdie Überzugsschicht den Draht gleichmäßig und mit tung eintritt, einer sich daran anschließenden Gegeneiner Stärke von mindestens sieben Mikrometer 15 stromstrecke mit einem Spiel von vorzugsweise ummantelt. Solche gleichmäßigen Zinnschichten 1,5 mm, die am Anfang und am Ende eine Verlassen sich zwar auf galvanischem Wege herstellen, jüngung auf ein Spiel von 0,2 mm besitzt und in der indessen sind die hierzu erforderlichen Anlagen flüssiges Lot vom Lotbehälter entgegen der Drahtrecht aufwendig. bewegungsrichtung fließt, sowie einer Abstreifdüse As is known, to facilitate and load from a device of the type mentioned acceleration of the soldering process, especially with auto ίο this object is achieved according to the invention matic short-term soldering process, copper wires with through a side bores with a solder bath a coating of pure tin or mixed tin connected suction nozzle through which the see. For short-term soldering, it is essential that wire with a clearance of 0.4 mm in the Vorrichdie Coating layer enters the wire evenly and with a contiguous counterpart Thickness of at least seven micrometers 15 current path with a clearance of preferably encased. Such even layers of tin 1.5 mm, which at the beginning and at the end leave one Although it can be produced by galvanic means, has a play of 0.2 mm and in the however, the facilities required for this, liquid solder from the solder container, contrary to the wire law, are expensive. direction of movement flows, as well as a wiping nozzle

Es wurde schon versucht, einen Kupferdraht 20 mit einem Spiel von wenigstens 0,2 mm.
durch Feuerverzinnen mit einem möglichst gleich- Unter Zuhilfenahme dieser erfinderischen Vormäßigen Zinnüberzug zu versehen. Der Draht wird richtung läßt sich ein Kupferdraht mit einer weitnach dem Verlassen des Zinnbades durch Abstreif- gehendst gleichmäßigen, aber auch relativ dicken düsen geführt, deren Durchmesser mindestens um Lotschicht überziehen. Beim Hindurchführen des die doppelte gewünschte Schichtstärke größer ist als 25 Drahtes durch die mit dem Lotbad in Verbindung der Durchmesser des Drahtes. Hierbei kommt es stehende Ansaugdüse, fließt das Lot über Seitenjedoch vor, daß sich der Draht beim Durchgang bohrungen dem Draht kontinuierlich zu. Es bildet durch die Abstreif düse oftmals einseitig an die sich hier eine erste vergleichsweise dünne Grund-Düseninnenwandung anlegt, so daß eine ungleich- schicht. Beim Durchziehen des Drahtes durch die mäßige Zinnauflage entsteht. Bei einer anderen be- 30 Gegenstromstrecke wird der Draht weiter mit Lot kannten Vorrichtung zum kontinuierlichen Über- beaufschlagt, wobei nunmehr die Lotschicht anziehen von metallischem Draht- und Bandmaterial wächst. Nach dem Verlassen der Gegenstromstrecke mit schmelzflüssigem Metall, z. B. auch mit Zinn, durchläuft der Draht das Lotbad und darauffolgend wird der Draht senkrecht nach dem Durchlaufen ein die Überzugsstärke regelndes Element, nämlich einer Zentriereinrichtung durch eine Öffnung im 35 die Abstreifdüse. Die angegebenen Größen des seit-Boden eines Schmelzbehälters gezogen. Letzterer liehen Spieles des Drahtes durch die verschieden-Behälter beinhaltet das schmelzflüssige Lot. Nach artigen Düsen und der Gegenstromstrecke wurden dem Verlässen des Schmelzbehälters wird der Draht als optimal günstig erkannt. Die Ansaugdüse, die durch eine in geringem Abstand über dem Schmelz- untere Verjüngung der Gegenstromstrecke und die behälter angeordnete Einrichtung zur Regelung der 40 Abstreifdüse sind, wie an sich bekannt, aus einem Überzugsstärke geleitet, welche aus einem vom vom Lot nicht benetzbaren Material gebildet. Damit Überzugsmaterial nicht benetzbaren Material ge- eine Abkühlung des Lotes beim Durchlaufen der bildet ist. Der Boden des Schmelzbehälters besitzt - Vorrichtung vermieden wird, ist die Gegenstromeine von allen Seiten schräg nach oben verlaufende, strecke beheizbar. Soll eine sehr dicke Lotschicht kegelförmige Drahtführungsöffnung. Beim Anlauf- 45 gleichmäßig auf den Draht aufgebracht werden, so Vorgang ist die Drahtführungsöffnung vom Bad- ist es empfehlenswert, mehrere Einzelvorrichtungen, spiegel des Metallbades überdeckt, derart, daß das bestehend aus jeweils einer Ansaugdüse, einer Überzugsmetall den Draht benetzt. Sodann wird der Gegenstromstrecke und einer Abstreifdüse, hinter-Metallspiegel im Schmelzbehälter bis knapp unter. einanderliegend anzuordnen, durch welche der zu den Rand der Drahtführungsöffnung abgesenkt. Das 5° verzinnende bzw. vorverzinnte Draht sukzessive gegeschmolzene Überzugsmetall haftet am Draht und führt wird.Attempts have already been made to use a copper wire 20 with a clearance of at least 0.2 mm.
by hot-dip tin plating with as similar a tin coating as possible with the aid of this inventive preliminary tin coating. The wire is directed towards a copper wire with a nozzle that is very even but also relatively thick after leaving the tin bath, the diameter of which is covered by at least a layer of solder. When passing twice the desired layer thickness greater than 25 wire through the wire in connection with the solder bath, the diameter of the wire. In this case, the suction nozzle is upright, but the solder flows over the sides, but the wire is continuously drilled towards the wire as it drills through. Due to the wiping nozzle, it often forms on one side, against which a first, comparatively thin base inner nozzle wall rests, so that a non-uniform layer. When pulling the wire through the moderate tin plating arises. In another countercurrent section, the wire continues to be subjected to a device known from solder for continuous overpressure, with the solder layer now growing from the metallic wire and strip material. After leaving the countercurrent section with molten metal, e.g. B. also with tin, the wire runs through the solder bath and then the wire is vertically after passing through an element regulating the coating thickness, namely a centering device through an opening in the wiping nozzle. The specified sizes are drawn from the side-bottom of a melting pot. The latter lent play of the wire through the various containers containing the molten solder. After similar nozzles and the countercurrent section, the wire is recognized as being optimally favorable when it leaves the melting tank. The suction nozzle, which is passed through a narrowing of the countercurrent path and the container arranged device for regulating the stripping nozzle at a small distance above the melting lower tapering, as known per se, is made of a coating thickness which is formed from a material that cannot be wetted by the solder. So that the coating material is non-wettable material a cooling of the solder as it passes through the forms. The bottom of the melting vessel has - the device is avoided, the countercurrent can be heated in a section that runs obliquely upwards from all sides. Should a very thick layer of solder conical wire guide opening. When starting 45 evenly applied to the wire, so the process is the wire guide opening from the bath, it is advisable to cover several individual devices, mirror of the metal bath, in such a way that each consisting of a suction nozzle and a coating metal wets the wire. Then the countercurrent section and a wiping nozzle, behind-the metal level in the melt tank to just below. to be arranged lying one above the other, through which the lowered to the edge of the wire guide opening. The 5 ° tinned or pre-tinned wire successively melted coating metal adheres to the wire and is guided.

wird mit diesem nach oben weiter durch die Ein- Die Erfindung wird an Hand zweier Zeichnungenwill continue with this upwards through the The invention is based on two drawings

richtung zur Regelung der Überzugsstärke gezogen. näher erläutert. In diesen zeigtdirection to regulate the coating thickness drawn. explained in more detail. In these shows

Letztere Einrichtung ist in Form eines Düsenringes Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer Verzin-The latter device is in the form of a nozzle ring Fig. 1 the basic structure of a tinning

mit zylindrischer Bohrung gebildet und besitzt zum 55 nungseinrichtung nach der Erfindung im Schnitt undformed with a cylindrical bore and has to 55 tion device according to the invention in section and

Überziehen eines Stahldrahtes mit schmelzflüssigem Fig. 2 eine Anordnung zur Durchführung desCoating a steel wire with molten Fig. 2 shows an arrangement for carrying out the

Aluminium oder Zink ein allseitiges Spiel von Verzinnungsverfahrens nach der Erfindung.Aluminum or zinc an all-round game of tinning processes according to the invention.

1,27 mm. Diese bekannte Vorrichtung ist indessen Im folgenden wird eine Verzinnungsvorrichtung1.27 mm. This known device is, however, a tinning device

zum Dickverzinnen von Kupferdrähten, wie solche beschrieben, die zur Verzinnung eines 0,5 mm dickenfor thick tinning of copper wires, as described, which are used for tinning a 0.5 mm thick

insbesondere in Schwachstrom-Schaltkreisen zur An- 60 Kupferdrahtes eingerichtet ist. Das Unterteil 1 deris set up especially in low-current circuits for connecting 60 copper wire. The lower part 1 of the

wendung kommen, nicht geeignet. Während des Verzinnungsvorrichtung der Fig. 1 ist nach untenturn around, not suitable. During the tinning apparatus of Fig. 1 is down

Durchführens derartiger Kupferdrähte mit einem durch die Dichtung 2 und durch die darüber ange-Passing such copper wires with a through the seal 2 and through the above

Durchmesser von etwa 0,5 bis 1,5 mm durch die ordnete Ansaugdüse 3 abgedichtet. Die Dichtung 2Diameter of about 0.5 to 1.5 mm sealed by the arranged suction nozzle 3. The seal 2

Vorrichtung treten Schwingungen auf, so daß sich besitzt eine zentrische Bohrung von 0,7 mm, durchThe device vibrates so that it has a central bore of 0.7 mm through

der Draht auch hier einseitig an die Düsenwandung 65 die der Kupferdraht in die Verzinnungsvorrichtungthe wire here too on one side against the nozzle wall 65; the copper wire in the tinning device

anlegt. Auch Schwankungen der Viskosität des eingeführt wird. Dichtung 2 und Ansaugdüse 3 sindapplies. Also fluctuations in the viscosity of the is introduced. Seal 2 and suction nozzle 3 are

flüssigen Überzugsmaterials, z. B. bedingt durch aus einem vom Lot nicht benetzbaren Material,liquid coating material, e.g. B. due to a material that cannot be wetted by the solder,

geringfügige Temperaturschwankungen, führen dazu, beispielsweise aus einem hochtemperaturfestenslight temperature fluctuations lead to this, for example from a high temperature resistant

Kunststoff, hergestellt. Dadurch ergibt sich eine völlige Abdichtung gegenüber der über der Dichtung stehenden Lotschmelze. Die Ansaugdüse 3 besitzt eine Bohrung von etwa 0,9 mm, durch die der Kupferdraht hindurchgeführt wird. Aus der die Ansaugdüse umgehenden Lotschmelze gelangt flüssiges Lot durch die Seitenbohrungen 5 in die vom Draht durchlaufene Bohrung. In dem Unterteil 1 der Vorrichtung ist das Rohr 6 befestigt, dessen Innendurchmesser 2 mm beträgt. Da schon in der Ansaugdüse sich eine Lotschicht an den Kupferdraht 4 ansetzt, .wird Lot aus dem Unterteil 1 der Vorrichtung mit dem Draht 4, der in der Richtung 7 bewegt wird, herausgefördert. Dadurch kann flüssiges Lot aus dem Behälter 8, der über dem Rohr 6 angebracht ist, durch das Rohr entgegen der Drahtbewegungsrichtung 7 in den Unterteil 1 der Vorrichtung fließen. Daraus ergibt sich die Gegenstromstrecke 6. Zur Erzielung eines gleichmäßigen Lotschichtauftrages hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn am unteren Ende der Gegenstromstrecke 6 eine Düse 9 ^ aus einem vom Lot nicht benetzbaren Material und /am oberen Ende eine Düse 10 angeordnet werden. Der engste Querschnitt der Düse 9 und 10 beträgt 0,7 mm. Nach der Gegenstromstrecke 6 gelangt der Draht in die Abstreifdüse 11, die sich von 0,9 auf 0,7 mm verjüngt. Der Lotbehälter 8 ist so bemessen, daß die dort enthaltene Lotschmelze für die Verzinnung einer Drahtrolle ausreicht. Zur Aufrechterhaltung der Betriebstemperatur des Lotbades wird die Gegenstromstrecke 6 beispielsweise durch eine elektrische Widerstandsheizung 12 beheizt.Plastic. This results in a complete seal against that of the seal standing molten solder. The suction nozzle 3 has a bore of about 0.9 mm through which the Copper wire is passed through. From the solder melt bypassing the suction nozzle arrives liquid solder through the side holes 5 into the hole traversed by the wire. In the lower part 1 of the The device is attached to the tube 6, the inner diameter of which is 2 mm. Since already in the suction nozzle a solder layer attaches itself to the copper wire 4, .will from the lower part 1 of the device with the wire 4, which is moved in the direction 7, conveyed out. This allows liquid solder to come out the container 8, which is mounted above the pipe 6, through the pipe against the direction of wire movement 7 flow into the lower part 1 of the device. This results in the countercurrent section 6 Achieving a uniform application of the solder layer, it has proven to be useful if on the lower end of the countercurrent section 6 is a nozzle 9 ^ made of a material that cannot be wetted by the solder and / a nozzle 10 can be arranged at the upper end. The narrowest cross section of the nozzle 9 and 10 is 0.7 mm. After the countercurrent section 6, the wire reaches the stripping nozzle 11, which extends from 0.9 to Tapered 0.7 mm. The solder container 8 is dimensioned so that the molten solder contained therein is used for tinning one roll of wire is sufficient. To maintain the operating temperature of the solder bath the countercurrent section 6 is heated, for example, by an electrical resistance heater 12.

Eine vorteilhafte Anordnung der Verzinnvorrichtung besteht darin, daß, wie F i g. 2 zeigt, der Kupferdraht von einer Rolle 13 abgespult und über eine Umlenkrolle 14 durch ein Lotmittelbad 15 geführt wird. Danach durchläuft der Draht die Verzinnungsvorrichtung 16 und die Nachschmelzvorrichtung 17. Verzinnungsvorrichtung 16 und Nachschmelzvorrichtung 17 sind in der in Fig. 1 dargestellten Weise ausgeführt. Nach der Nachschmelzvorrichtung 17 durchläuft der Draht noch die Kühleinrichtung 18, die aus einem Rohr besteht, das von Druckluft durchströmt wird. Über die Umlenkrolle 19 wird der Draht darauf auf die Rolle 20 aufgewickelt.An advantageous arrangement of the tinning device is that, as shown in FIG. 2 shows the copper wire unwound from a reel 13 and over a Deflection roller 14 is passed through a solder bath 15. The wire then passes through the tinning device 16 and the remelting device 17. Tinning device 16 and post-melting device 17 are in the manner shown in FIG executed. After the remelting device 17, the wire still runs through the cooling device 18, which consists of a tube through which compressed air flows. About the pulley 19 is the Wire wound onto the reel 20 thereon.

Die in Fig. 2 dargestellte Hintereinanderanordnung einer Verzinnvorrichtung 16 und einer Nachschmelzvorrichtung 17 führt zu einer völlig einwandfreien verzinnten Oberfläche des Kupferdrahtes und vermeidet die bei der Verwendung einer einzigen Vorrichtung noch zeitweilig, insbesondere bei höheren Durchzugsgeschwindigkeiten des Drahtes auftretenden Unregelmäßigkeiten auf der Drahtoberfläche. Es hat sich gezeigt, daß bei einer solchen Anordnung die günstigste Durchzugsgeschwindigkeit eines Drahtes von 0,5 mm Durchmesser bei etwa 35 bis 38 cm pro Sekunde liegt. Bei dieser Geschwindigkeit wird eine Mindestschichtdicke von 7 Mikrometer erreicht. Zur Verzinnung von Drähten mit stärkerem Durchmesser wurden verschiedene Ansaugdüsen, Gegenstromstrecken und Abstreifdüsen hergestellt und mit den entsprechenden Drähten erprobt. Dabei hat es sich gezeigt, daß die günstigste Durchzugsgeschwindigkeit von Drähten mit stärkerem Durchmesser als 0,5 mm niedriger liegt als die günstigste Durchzugsgeschwindigkeit für einen DrahtThe one behind the other shown in FIG a tinning device 16 and a remelting device 17 leads to a completely perfect tinned surface of the copper wire and avoids that when using a single Device still temporarily, especially when the wire is pulled through at higher speeds Irregularities on the wire surface. It has been shown that with such Arrangement the most favorable passage speed of a wire of 0.5 mm diameter at approx 35 to 38 cm per second. At this speed a minimum layer thickness of 7 micrometers is achieved achieved. Various suction nozzles were used for tinning wires with a larger diameter, Countercurrent sections and air wiping nozzles made and with the appropriate wires tried. It has been shown that the most favorable passage speed of wires with stronger Diameter is less than 0.5 mm lower than the most favorable pull-through speed for a wire

ίο von 0,5 mm Durchmesser. Für einen Draht mit einem Durchmesser von 1 mm wurde die günstigste Durchzugsgeschwindigkeit zu etwa 20 bis 26 cm pro Sekunde ermittelt.ίο of 0.5 mm diameter. For a wire with A diameter of 1 mm was the most favorable pull-through speed to about 20 to 26 cm per Second determined.

Claims

Patent claims:

1. Continuous coating device a copper wire with a thick layer of solder made of tin or mixed tin, which the wire in a vertical or almost vertical direction upwards through a solder bath and then is guided by an element regulating the thickness of the coating with play on all sides, identifies g e through a suction nozzle (3) connected to a solder bath via side bores (5) through which the wire with a clearance of about 0.4 mm in the fore. direction enters, one following it Countercurrent section (6) with a clearance of about 1.5 mm, which is tapered at the beginning and end has a clearance of 0.2 mm and opposes the liquid solder from a solder container (8) the wire movement direction (7) flows, and a stripping nozzle (11) with a game of at least 0.2 mm.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the suction nozzle (3), the lower Tapering of the countercurrent section (6) and the stripping nozzle (11) from one of the solder not wettable material.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the countercurrent path (6) can be heated.

4. Apparatus according to claim 1, characterized in that in front of the suction nozzle (3) a Solder bath (15) is arranged.

5. Apparatus according to claim 1, characterized in that that behind the stripping nozzle (11) a through which compressed air flows and the wire (4) surrounding pipe (18) is arranged.

6. Apparatus according to claim 1, characterized in that it consists of several, one behind the other Individual devices, each with a suction nozzle (3), a countercurrent section (6) and having a wiping nozzle (11). '..-.' ■ -. <

1 sheet of drawings