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(11) | EP 0 864 666 A1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | Verfahren zur Herstellung eines verzinnten Bandes |
| (57) Zur Verbesserung der Haftung einer Zinn- oder Zinnlegierungsschicht auf der Oberfläche
eines bandförmigen Grundmaterials (1) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung wird erfindungsgemäß:
a) das Grundmaterial (1) in einer reduzierenden Gasatmosphäre für 3 bis 30 s auf eine Temperatur T von 80 bis 300 °C erwärmt, b) das Grundmaterial (1) durch ein Zinn- oder Zinnlegierungsbad (5) gezogen und c) das entstandene Verbundmaterial (10) schnell abgekühlt. |
[0001] Die Erfindung betrifft die Anwendung eines Verfahrens zur Herstellung eines verzinnten Bandes auf ein Grundmaterial aus Kupfer oder einer Kupferlegierung.
[0002] In der elektrotechnischen Industrie werden feuerverzinnte Bänder aus Kupferwerkstoffen u. a. für die Herstellung von Steckverbindern, Kabelschuhen, Kontaktteilen, Lötfaden und Batterieklemmen verwendet. Die Verarbeiter stellen hohe Qualitätsansprüche sowohl an das Grundmaterial als auch an die Überzüge. Die Qualität verzinnter Bänder hängt entscheidend vom Ausgangszustand des Grundmaterials, von der sorgfältigen Oberflächenvorbereitung vor dem Verzinnen und von der sachgemäßen Ausführung des Verzinnungsvorganges ab.
[0003] Es hat sich gezeigt, daß die Verzinnung von Kupferbändern mit herkömmlichen Mitteln und Methoden, wie z. B. Einsatz von Flußmitteln, bei höchsten Qualitätsansprüchen nicht immer zufriedenstellend und darüber hinaus noch umweltbelastend sein kann, weil z. B. Ammoniumchloride, Zinkchloride oder bromidhaltige Lösungen zum Einsatz gelangen.
[0004] Außerdem entsteht bei diesem Verfahren eine Schlacke als Produkt der chemischen Reaktion zwischen dem Flußmittel und den Oxiden, die den Produktionsprozeß negativ beeinflussen kann. Verschleppte Fußmittelrückstände, z. B. Chloride, können in bestimmten Fällen auf der verzinnten Oberfläche Flecken bilden.
[0005] Weiterhin ist aus der US-PS 2.937.108 ein Verfahren zur Verzinnung von Stahlband als Grundmaterial bekannt, bei dem das Stahlband in einer reduzierenden Gasatmosphäre auf eine Temperatur von 900 °C erwärmt werden muß und bei dem auf Ober- und Unterseite des Bandes durch in flüssiges Zinn eintauchende Walzen jeweils Zinnschichten unterschiedlicher Dicke erzeugt werden.
[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der genannten Art zum Zweck der Verbesserung der Haftung der Zinnschicht auf dem Grundmaterial so zu variieren, daß es in einfacher Weise auf ein Grundmaterial aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bei Ausbildung einer Zinnschicht gleichförmiger Dicke angewandt werden kann.
[0008] Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden überraschenderweise eine hinreichende Desoxidation und eine Aktivierung der Bandoberfläche erzielt, so daß eine vollflächige Zinnschicht definierter Dicke aufgebracht werden kann. Diese Schicht ist auch dicht, d. h. es treten keine durchgehenden Poren auf. Zwischen Bandoberfläche und der Zinnschicht bildet sich eine intermetallische Phase (IMP) aus, die für gute Haftungsbeständigkeit der Zinnschicht auf der Bandoberfläche sorgt.
[0009] Weitere bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens ergeben sich aus den Verfahrensschritten nach den Ansprüchen 2 bis 8.
[0010] Die Erfindung wird anhand des folgenden Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Figur zeigt schematisch den erfindungsgemäßen Verfahrensablauf bei der Verzinnung eines bandförmigen Grundmaterials 1 aus Kupfer oder einer Kupferlegierung. Das von einem Abhaspel 2 ablaufende Grundmaterial 1 wird nach Passieren einer Umlenkrolle 3 in einer Vorkammer 4 unter Einhaltung einer Wasserstoff-Stickstoff-Atmosphäre auf eine Temperatur T von etwa 200 °C erwärmt und unmittelbar anschließend durch ein Zinnbad 5 (Temperatur: 240 °C) mit Umlenkrolle 6 geführt. Überflüssiges Zinn wird von der Abstreifung 7 zurückgehalten. Nach Passieren einer Kühlstrecke 8 und einer Umlenkrolle 9 gelangt das Verbundmaterial 10 (verzinntes Band) auf einen Aufhaspel 11.
Zahlenbeispiel:
[0011] Es wurden vier Bänder aus Kupferwerkstoffen unterschiedlicher Abmessung gemäß folgender Tabelle in einer Vorkammer 4 konvektiv auf eine Temperatur von etwa 200 °C erwärmt (Atmosphäre: 90/10 Stickstoff-Wasserstoff-Gasgemisch / 10 % H2 in N2) und durch ein Zinnbad 5 aus Reinzinn geführt. In der Tabelle sind gleichzeitig die eingehaltenen Bandgeschwindigkeiten v angegeben.
| Legierung | Abmessung (mm) | v (m/min) | Sn (Dicke D) (µm) |
| CuSn6 (C 51900) | 0,35 x 200 | 40 | 4 - 6 |
| CuFe2P (C 19400) | 0,25 x 180 | 45 | ca 6 |
| CuNi2Si (C 70250) | 0,15 x 180 | 80 | 3 - 4 |
| CuFe2P (C 19400) | 0,25 x 120 | 55 | 4 - 6 |
bei dem
a) das Grundmaterial (1) in einer reduzierenden Gasatmosphäre erwärmt,
b) das Grundmaterial (1) mit einer Schicht im µm-Bereich verzinnt und
c) das Verbundmaterial (10) schnell abgekühlt wird,
auf ein Grundmaterial (1) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung zum Zweck der Verbesserung der Haftung der Zinn- oder Zinnlegierungsschicht auf dem Grundmaterial (1), mit der Maßgabe,
daß im Verfahrensschritt a) das Grundmaterial (1) für 3 bis 30 s auf eine Temperatur T von 80 bis 300 °C erwärmt wird und
daß im Verfahrensschritt b) das Grundmaterial (1) durch ein Zinn- oder Zinnlegierungsbad (5) gezogen wird.
daß die Erwärmung induktiv, konduktiv oder konvektiv erfolgt.
daß die Erwärmung auf eine Temperatur T von 100 bis 230 °C erfolgt.
daß als reduzierende Gasatmosphäre Wasserstoff oder ein Wasserstoff-Stickstoff-Gasgemisch verwendet wird.
daß eine 0,5 bis 100 µm dicke Zinnschicht aufgebracht wird.
daß eine 0,5 bis 20 µm dicke Zinnschicht aufgebracht wird.
daß die Abkühlung mit einer Geschwindigkeit von 5 bis 50 °C/s erfolgt.
daß die Abkühlung mittels Gas oder Wasser erfolgt.