DE2059086A1

DE2059086A1 - Tin coating of copper wire - with venturi nozzle in front of the stripping die

Info

Publication number: DE2059086A1
Application number: DE19702059086
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl-Ing Haselhorst
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1970-12-01
Filing date: 1970-12-01
Publication date: 1972-06-08

Abstract

A metal wire esp. of Cu, is coated with a thick layer of Sn or similar material by being passed vertically through a bath of the metal and subsequently through a stripping die which regulates the thickness of the layer. Centreing of the wire in the die is effected by means of a venturi tube positioned in front of the die with the thin end of its bore pointing towards the die. Discharge channels are provided from this thin portion for the material crowding into it from the die. The venturi tube inlet opening is pref. positioned below the level of the melt.

Description

Verfahren zum kontinuierlichen Überziehen eines Metalldrahtes Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Überziehen eines Metalidrahtes, insbesondere eines Kupferdrahtes mit einer verhältnismäßig dicken Schicht aus Zinn oder dergl., nach welchem der Draht in senkrechter oder nahezu senkrechter Richtung aufwärts durch ein Lotbad und darauffolgend durch eine die Überzugsstärke regelnde Abstreifdüse mit allseitigem Spiel geführt wird.Method of continuously coating a metal wire Die The invention relates to a method for continuously coating a metal wire, in particular a copper wire with a relatively thick layer of tin Or the like. According to which the wire in a perpendicular or almost perpendicular direction upwards through a solder bath and then through one that regulates the coating thickness Stripping nozzle is guided with play on all sides.

Die Fertigungssicherheit von Lotstellen an Runddrähten kann wesentlich gesteigert werden, wenn die zu verlötenden Drähte eine allseitige und einheitlich dicke Zinnschicht aufweisen; vorzugsweise soll die Dicke der Überzugsschicht mindestens 3/um betragen. Zur Hers-tellung solcher Drähte sind bereits mehrere Verfahren bekannt. So ist es beispielsweise möglich, den aus einem Verzinnungsbad kommenden Draht durch normale Ziehdüsen zu ziehen. Hierdurch kann man zwar einen einheitlichen äußeren Durchmesser des verzinnten Drahtes erzielen; die Erfahrung hat aber gezeigt, daß ein so hergestellter Zinnüberzug nicht immer konzentrisch zum Draht liegt. Es kann daher vorkommen, daß die Überzugsstärke über den Umfang des Drahtes gesehen verschieden ausfällt. Des weiteren kann man einen zu verzinnenden Draht sehr langsam lediglich senkrecht nach oben aus dem Zinkbad abziehen; man erhält hierbei zwar eine konzentrische Verzinnung, kann aber keine ausreichend große Fertigungsgeschwindigkeit erreichen.The production reliability of solder points on round wires can be significant can be increased if the wires to be soldered are all-round and uniform have thick tin layer; preferably the thickness of the coating layer should be at least 3 / µm. Several methods are already known for producing such wires. For example, it is possible to pass the wire coming from a tinning bath to pull normal drawing nozzles. This allows you to have a uniform exterior Achieve diameter of tinned wire; but experience has shown that a tin coating produced in this way is not always concentric to the wire. It can it can therefore happen that the coating thickness varies over the circumference of the wire fails. Furthermore, a wire to be tinned can only be reached very slowly pull it straight up out of the zinc bath; you get a concentric one Tinning, but cannot achieve a sufficiently high production speed.

Es ist in diesem Zusammenhang auch bereits vorgeschlagen worden, sogenannte Riffeldüsen zu verwenden, in denen der zu verzinnende Draht durch Vorsprünge unmittelbar zentriert wird.It has already been proposed in this context, so-called To use corrugated nozzles, in which the wire to be tinned through projections directly is centered.

Auch die Anwendung solcher Düsen stößt auf Schwierigkeiten, weil die hierzu erforderliche Durchmessertoleranz des blanken Drahtes nicht ohne besonderen Aufwand beim Drahtziehen eingehalten werden kann.The use of such nozzles also encounters difficulties because the this required diameter tolerance of the bare wire not without special Effort in wire drawing can be complied with.

Aus der deutschen Patentschrift 1 211 462 ist bereits eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Überziehen eines metalli-3chen Draht- und Bandmaterials mit schmelzflüssigem Metall bekannt, bei welcher das Material senkrecht nach oben über Zentriereinrichtungen durch eine Öffnung am Boden des ochmelzbadbehälters, durch das Bad und durch Einrichtungen zur Regelung der Uberzugsstärke geführt wird und der Boden des das Uberzugsmetall enthaltenden Behälters von allen zeiten schrag nach oben auf die Öffnung zu verläuft; über der oberhalb des Badspiegels liegenden Eintrittsöffnung ist ein die überzugs Starke regelndes Element (Düse) aus einem von dem geschm.olzenen Überzugsmetall nicht benetzbaren Material mit einer auf die Eintrittsöffnung ausgerichteten Öffnung fur den Durchtritt des Materials vorgesehen, welche das überzogene Material mit einem Spiel umgibt. An der Unterseite des die IJberzugsstärke regelnden Elementes (Düse) kann eine aus einem gegenüber dem Überzugsmetall benetzbaren Mciiterial bestehende Ruckhalteplatte angeordnet sein. Dieser bekannten Vorrichtung liegt u.a. die Aufgabe zugrunde, die Verunreinigung des Überzugsbandes zu verhüten; desgleichen sollen körperliche Berührungen des z überziehenden Materials durch Abstreifer, schaber, lippenartige Teile oder dergl. vermieden werden.A device is already disclosed in German patent specification 1 211 462 for the continuous coating of a metallic wire and strip material with Molten metal known, in which the material is perpendicular to the top over Centering devices through an opening in the bottom of the molten bath tank the bath and is carried out by means of regulating the coating thickness and the bottom of the container containing the coating metal is inclined at all times runs upwards towards the opening; above the one above the bathroom level The inlet opening is an element (nozzle) that regulates the thickness of the coating of the molten coating metal non-wettable material with a on the Inlet opening aligned opening provided for the passage of the material, which surrounds the coated material with a game. At the bottom of the The element (nozzle) regulating the thickness of the coating can be one of a coating metal wettable Mciiterial existing retaining plate be arranged. This well-known The device is based, inter alia, on the contamination of the coating tape to prevent; Likewise, physical contact with the z covering material should be be avoided by scrapers, scrapers, lip-like parts or the like.

Diese bekannte Vorrichtung arbeitet etwa auf folgende Weise.This known device operates roughly in the following manner.

Das au3 dem Bad abgezogene Überzugsinetall besitzt an seiner Oberfläche eine Oxydhaut. Diese Haut haftet an der von dem geschmolzenen Überzugsmetall benetzbaren Räckhal teplatte, während das nicht benetzbare Regelelement (Düse) das Überzugsmetall abstö3t, wenn letzteres weiter mit dem Draht hochzusteigen versucht. Wenn die Höhe der RUckhalteplatte unter derjenigen Hohe gehalten wird, bis zu welcher das Sberzugsmater tal -bei direkten Abzug des Drahtes aus e dem offenen Bad mlt derselben Geschwindigkeit- meniskusartig hochsteigen würde, haftet die Oxydhaut an der Rückhalteplatte außerhalb der Öffnung in dieser Platte, so daß dort der Oberflächenoxydfilm nicht in die Öffnung hineingezogen wird. Lediglich nicht oxydiertes und nicht verunreinigtes Überzugsmetall wird aus dem Bad unter der Oxydschicht hochgezogen und auf den Draht gebracht. Die Größe der Öffnung in dem Regelelement steht in gewisser Beziehung zu dem endgültigen Durchmesser des überzogenen Gutes. Der endgültige Durchmesser des überzogenen Produkts wird aber nicht allein durch die Größe der Öffnung bestimmt; denn diese streift den Überzug nicht auf seine endgültige Stärke ab.The coating metal withdrawn from the bath has on its surface an oxide skin. This skin adheres to that wettable by the molten coating metal Räckhal teplatte, while the non-wettable control element (nozzle) the coating metal repels if the latter tries to climb further up the wire. When the height the retaining plate is held below the level up to which the Sberzugsmater valley -with direct withdrawal of the wire from the open bath at the same speed- would rise like a meniscus, the oxide skin adheres to the retaining plate outside the opening in this plate so that there the surface oxide film does not enter the opening is drawn into it. Only not oxidized and not contaminated Plating metal is pulled up from the bath under the oxide layer and onto the wire brought. There is some relationship to the size of the opening in the control element to the final diameter of the coated good. The final diameter the coated product is not determined solely by the size of the opening; because this does not strip the coating off to its final thickness.

Die Erfindung befaßt sich ebenfalls mit dem Überziehen von Rundmetalldrähten. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, ein Verfahren zu schaffen, bei dessen Anwendungman den Zinnüberzug möglichst exakt konzentrisch auf einen Draht aufbringen kann. Der hierzu erforderliche Aufwand soll nicht groß sein; darüber hinaus soll die Fertigungsgeschwindigkeit ausreichend hoch gewählt werden können.The invention is also concerned with the coating of round metal wires. The object on which the invention is based is now to provide a method create, when using the tin coating as exactly as possible concentrically can apply a wire. The effort required for this should not be great; In addition, the production speed should be selected to be sufficiently high can.

Die gestellte Aufgabe wird bei dem Verfahren nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Zentrierung des zu übersiehenden Drahtes zu der Abstreifdüse durch den Staudruck des durch Sog in eine der Abstreifdüse vorgelagerte Staudüse mitgerissenen Überzugsmaterials erfolgt, wobei die Staudüse eine zur Abstreifdüse hin sich kegelförmig oder dergl. verjüngende Bohrung und von der verjüngten Stelle aus abfffhrende Kanale für den Rücklauf des in die Staudüse drängenden Überzugsmaterials aufweist. Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung kann eine Vorrichtung geschaffen werden, bei der die Abstreifdüse unmittelbar mit der Staudüse zusammengebaut ist. Vorteilhafterweise wird die Staudüse mit ihrer trichterförmigen Einlauföffnung unterhalb des Oberflächenspiegels des Überzugsbades angeordnet. Es kann auch vorteilhaft sein, in der Staudüse unmittelbar vor der Abstreifdüse einen ringförmigen Raum vorzusehen, in welchem eine zusätzliche Stabilisierung der Druckverhältnisse stattfindet; die Zentrierungseigenschaften können damit verbessert werden.The object set is thereby achieved in the method according to the invention solved that the centering of the wire to be overlooked to the air knife through the dynamic pressure of the flow nozzle which is entrained by suction in one of the wiping nozzle Coating material takes place, the stagnation nozzle being conical towards the wiping nozzle or the like. Tapering bore and channels discharging from the tapered point for the return of the coating material pushing into the stagnation nozzle. To the Implementation of the method according to the invention can provide an apparatus in which the wiping nozzle is assembled directly with the stagnation nozzle. Advantageously, the nozzle with its funnel-shaped inlet opening is below of the surface level of the coating bath. It can also be beneficial to provide an annular space in the nozzle immediately in front of the air knife, in which an additional stabilization of the pressure conditions takes place; the Centering properties can thus be improved.

Durch das Verfahren nach der Erfindung werden nicht nur die manchen bekannten Verfahren anhaftenden Mängel beseitigt, sondern auch ein bedeutender Vorteil in der Richtung erzielt, daß die Güte des Verfahrens mit der Fertigungsgeschwindigkeit steigt; dieser Vorteil ist darauf zurückzuführen, daß bis zu einer gewissen maximalen Geschwindigkeit des Drahtabzuges die durch die Strömungsverhältnisse in der Staudüse hervorgerufenen zentrierenden Kräfte immer mehr wirksam werden.By the method according to the invention not only some known processes eliminates inherent deficiencies, but also a significant advantage achieved in the direction that the quality of the process with the production speed increases; this advantage is due to the fact that up to a certain maximum Speed of the wire withdrawal due to the flow conditions in the nozzle evoked centering forces become more and more effective.

Das Verfahren nach der Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels für eine Vorrichtung zum Verzinnen von Drähten erläutert. Die Vorrichtung besteht aus der Abstreifdüse 1, durch welche der Draht 2 mit allseitigem Spiel nach oben abgezogen wird. Die Abstreifdüse ist im Kopf der Staudüse 3 zentrisch zu der Bohrung 4 angeordnet. Die Bohrung 4 ist kegelförmig ausgebildet und verjüngt sich in Richtung Abstreifdüse 1. Von der verjüngten Stelle aus führen Kanäle 5 wieder an das eintrittsseitige Ende der Staudüse 3 zurück und ermöglichen so den Rücklauf des überschüssigen Zinnmaterials in das Bad, ohne daß das Überzugsmaterial mit Luft in Berührung kommt. Der Badspiegel 6 liegt vorteilhafterweise höher als die untere Kante der Staudüse 3. Die Rücklaufkanäle 5 können beispielsweise durch gleichmäßig auf den Umfang verteilte Bohrungen gebildet werden. Wird nun der zu verzinnende Draht 2 von unten nach oben gezogen, so wird der Draht durch das flüssige Metall allseitig benetzt, wodurch das flüssige Überzugsmetall in die kegelförmig ausgebildete Bohrung 4 transportiert wird.The method according to the invention is described below using an exemplary embodiment for a device for tinning wires. The device consists from the stripping nozzle 1, through which the wire 2 with all-round play upwards is deducted. The wiping nozzle is in the head of the stagnation nozzle 3 centered on the bore 4 arranged. The bore 4 is conical and tapers in the direction Stripping nozzle 1. From the tapered point, channels 5 lead back to the inlet side End of the nozzle 3 back and allow the return of the excess tin material into the bath without the coating material coming into contact with air. The bathroom mirror 6 is advantageously higher than the lower edge of the stagnation nozzle 3. The return channels 5 can be formed, for example, by bores evenly distributed over the circumference will. If the wire 2 to be tinned is now pulled from below upwards, then the wire is wetted on all sides by the liquid metal, whereby the liquid coating metal is transported into the conical bore 4.

Infolge der Verjüngung und der entsprechend gewählten Bohrung der Abstreifdüse 1 staut sich das flüssige Überzugsmaterial unter einem gewissen Überdruck, der zwischen der Abatrelfa düse 1 und dem zu verzinnenden Draht 2 eine laminare Strömung hervorruft und dadurch bewirkt, daß der Draht 2 in eine zur Bohrung der Abstreifdüse konzentrische Lage gezwungen wird; irgendeiner zusätzlichen Zentriervorrichtung bedarf es nicht.As a result of the taper and the appropriately selected bore of the Stripping nozzle 1, the liquid coating material accumulates under a certain excess pressure, between the Abatrelfa nozzle 1 and the wire to be tinned 2 is a laminar Causing flow and thereby causes the wire 2 in a to the bore of the Air knife concentric position is forced; any additional centering device there is no need.

Die Bedingungen hierfür sind erfüllt, sobald die Durchzugsgeschwindigkeit eine gewisse Mindestgröße erreicht. Die hierbei auftretende Selbstkonzentrierung kann z.B. anhand der bei exzentrischer Lage des Drahtes sich einstellenden Druckverhältnisse in der Abstreifdüse erklärt werden. Da in die Bohrung 4 mehr Überzugsmaterial gefördert wird als durch die Abstreifdüse abfließen kann, wird dem überschUssigen Material die Möglichkeit gegeben, über die Bohrung 5 wieder in das Überzugsbad zurückzufließen. Hierdurch wird vermieden, daß sich Absonderungen vom Draht 2 und evtl.The conditions for this are met as soon as the pull-through speed reached a certain minimum size. The self-concentration that occurs here can, for example, be based on the pressure conditions that arise when the wire is in an eccentric position explained in the air knife. Since in the bore 4 more coating material is promoted is considered to be able to flow off through the air knife, the excess material given the opportunity to flow back into the coating bath via the bore 5. This prevents secretions from the wire 2 and possibly

weitere Verunreinigungen im Stauraum sammeln und zwangsläufig durch die Abstreifdüse hindurch entweichen. Aber nicht nur Verunreinigungen werden von der Düse ferngehalten; es werden auch die Voraussetzungen dafür geschaffen, daß in dem Raum vor der Abstreifdüee stabile Strömungsverhältnisse bestehen. Um gegebenenfalls die Druck- und Strömungsverhältnisse in Umfangsrichtung um den Draht noch weiter verbessern zu können, kann es vorteilhaft sein, vor der Abstreifdüse, etwa zwischen dieser und den Einmündungen der Bohrungen 5, einen ringförmigen Raum vorzusehen, der einen größeren Durchmesser aufweist als die entsprechende Stelle der kegelförmigen Bohrung.further impurities collect in the storage space and inevitably through escape through the wiping nozzle. But not only impurities are affected by kept away from the nozzle; the conditions are also created so that stable flow conditions exist in the space in front of the Abstreifdüee. To possibly the pressure and flow conditions in the circumferential direction around the wire even further To be able to improve, it can be advantageous in front of the air knife, for example between this and the confluences of the bores 5 to provide an annular space, which has a larger diameter than the corresponding point of the conical Drilling.

4 Patentansprüche 1 Figur4 claims 1 figure

Claims

Claims S A method for the continuous coating of a Metal wire, especially a copper wire with a relatively thick Layer of tin or the like. After which the wire in vertical or almost perpendicular upwards through a solder bath and then through a die Stripping nozzle regulating the coating thickness is guided with play on all sides, d a d u r c h g e -k e n n z- e i c h n e t that the centering of the to be coated Wire to the air knife through the back pressure of the suction in one of the air knife upstream stagnation nozzle entrained coating material takes place, the stagnation nozzle a cone-shaped or the like. Tapering bore towards the stripping nozzle and from the tapered point of drainage channels for the return of the into the stagnation nozzle having urgent coating material.

2. Apparatus for performing the method according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that the wiping nozzle is directly connected to the The nozzle is assembled.

3. Device according to one of claims 1 or 2, d a d u r c h g It is not noted that the inlet opening of the stagnation nozzle is below the surface level of the coating bath is arranged.

4. Device according to one of the preceding claims, d a d u r c h e k e k e n n n n e i n e t that there is one in the flow nozzle in front of the wiping nozzle annular space is arranged.