DE2025670A1

DE2025670A1 - Kontinuierlich durchgeführtes Plattierungsverfahren

Info

Publication number: DE2025670A1
Application number: DE19702025670
Authority: DE
Inventors: Lawrence Paul Marlette Mich. Gowman (V.St.A.)
Original assignee: Metal Dynamics Inc., Marlette, Mich. (V.St.A.)
Priority date: 1969-05-21
Filing date: 1970-05-20
Publication date: 1970-11-26
Also published as: AU1491770A; FR2043585A1; NO128284B; FR2043585B1; SE366775B; CA949493A; GB1270902A; US3622470A

Description

Patentanwälte 2025870 Dipi.-ing. Walter Meissner Dipi.-ing. Herbert Tischer

1 BERLIN 33, HerbertstraQe 22 MÜNCHEN

Fernsprecher: 8 Θ7 72 37 — Drahtwort: Invention Berlin
Postscheckkonto: W. Meissner, Berlin West 12282

Bankkonto: W. Meissner, Berliner Bank A.- G.,Depka 36, ,

Berlln-Halensee, KurfOrstendamm 130 Konto Nr. 95 716 t BERLIN 33 (GRUNEWALD), den Oft MSI 1Q7Q HerbertetraBe 22

Docket No. 6424-G METAL DYNAMICS INC. 7079 Peck Road, Marlette, Michigan, USA

Kontinuierlich durchgeführtes Plattierungsverfahren

1 .

Es wird ein Verfahren zum kontinuierlichen Plattieren von Aluminiumdraht oder Streifen geschaffen. Das Material tritt durch ein alkalisches Ätzbad, ein saures Oxidationsbad, ein Zinn enthaltendes Konditionierungsbad und ein Bronzeplattierungsbad hindurch, in dem Bronze auf das Aluminium plattiert wird. Die Bedingungen der Konzentration, Temperatur und Lösungsbewegung werden so eingestellt, daß ein kontinuierliches Plattieren der Bronze während einer Bewgung des Material mit relativ hoher Geschwindigkeit erzielt wird. Im Anschluß an das Bronzeplattieren können weitere Plattierungs- und/oder Ziehstufen ausgeführt werden.

Wenn auch Verfahren zum Plattieren von Aluminium mit Metall bekannt geworden sind, gibt es doch noch kein Verfahren, für das kontinuierliche Plattieren von Aluminiumdraht oder Streifen mit Bronze bei relativ hoher Gschwindigkeit von etwa 15 m/min oder sogar darüber. Um ein derartiges kontinuierliches Plattlerungsverfahren zu schaffen, müssen die Bedingungen auf eine langzeitige Vorplanung bezüglich des Materialverbrauches ausgerichtet werden. Es kann sodann eine derartige Arbeitsgeschwindigkeit bezüglich des Drahtes oder Streifens gewählt werden, daß unter Anwenden geringstmöglichen Raumes den Produktionserfordernissen entsprochen wird. So führt z.B. das Plattieren von lediglich eines Strangs Aluminiumdraht mit einem Durchmesser von 0,2 mm mit einer Geschwindigkeit von 30 m/min, zu 27 kg Draht pro Stunde und das Plattieren eines Strangs Aluminiumdraht mit einem Durchmesser von 0,355 mm und einer Geschwindigkeit von 30 m/min, führt zu 2,5 kg pro Stunde. Nach Festiefen der Produktion»geschwindigkeit kann die Länge und die Breite der Plattierungeanlage bestimmt werden und die Breite wird so aus-

009848/1681 - 2 -

gewählt, daß die Anzahl der zu plattierenden Drähte aufgenommen wird. Die Anzahl der anzuwendenden Bäder sind so ausgewählt und das gleiche trifft bezüglich der Länge des Bades zu, daß der Draht oder Streifen in diesem Bad ausreichend lange verbleibt, um dort die chemische Einwirkung zu erzielen in Abhängigkeitvon den in Anwendung kommenden ßrbeitsgeschwindigkeiten. Da die Zeitspanne, innerhalb derer das Material in einem der Bäder verbleibt, begrenzt ist, stellen die Konzentration, Temperatur und Lösungsbewegung in dem Bad die Faktoren oder Parameter dar, die für die Steuerung der Reaktionskinetik eingestellt werden können. Dort wo dies zweckmäßig ist, kann ebenfalls die Stromdichte einreguliert werden. Die Parameter, wie sie bei ansatzweise durchgeführten Alum9iniumplattierungsver"fahren vorliegen, gelten nicht für ein Hochgeschwindigkeitsverfahren, wie es für ein wirtschaftliches, kontinuierlich ausgeführtes Plattieren von Aluminiumdraht und Streifen erforderlich ist.

Eine der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, ein Verfahren für das kontinuierliche Plattieren von Aluminiumdraht und Streifen auf einer wirtschaftlichen Grundlage zu schaffen.

Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Aluminiumplattierungsverfahren zu schaffen, bei dem Parameter, wie die Temperatur, Konzentrationen und Lösungsbewegung so ausgewählt und gesteuert werden, daß ein Plattieren von Aluminiumdraht und Streifen bei relativ hoher Arbeitsgeschwindigkeit ermöglicht wird.

Eise weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zum kontinuierlichen Plattieren von Aluminumdraht und Streifen zu schaffen, bei dem die Ärbeitsstufen des Ätzene, Oxidierens, Konditionieren und Bronzeplatierens dadurch ausgeführt werden _g daß das Material durch aufeinanderfolgende Bäder hindurchgefüärt wird, wobei ein gegebenener Anteil des Materials in jeden Bad lediglich kurzzeitig verbleibt.

- 3

009848/1681

Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin,-den Aluminiumdraht oder Streifen zu konditionieren, darauf Bronze aufzuplattieren unter Ausbilden einer metallurgischen Bindung zwischen der Bronze und dem Aluminium, sowie sodann ein ausgewähltes Metall auf die Bronze aufzuplattieren unter Ausbilden eines zweckmäßigen Überzuges, wobei geeignete Metalle Zinn, Kupfer, Blei, Blei-Zinnlegierung oder Wickel sind. Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, Metalle auf Aluminiumdraht der vorangehend beschriebenen Art aufzuplattieren und sodann den Draht unter Verringern der Größe herinterzuziehen.

Eine weitereder Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, kontinuierlich Schichten aus Bronze, sodann Nickel und sodann Zinn, Blei oder Blei-Zinn-Legierung auf Aluminumdraht oder Streifen unter Ausbilden einesplattierten Materials aufzuplattieren, das lötfähig ist, und den vorgeschriebenen Verlötbarkeitstests entspricht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: '

Die zweS, Figuren eine Plattierungsstraße für das erfindungsgemäße kontinuierliche Plattieren von Aluminiumdraht oder Streifen.

Diese Figuren sind schematisch und Einzelheiten der Ausrüstung sind weggelassen, da dieselbe keinen Teil des Erfindungsgegenstandes darstellt. . -

Das zu plattierende Material ist in den Fig. 1 und 2 durch die Linie XO wiedergegeben, wobei es sich um ein Draht- oder Streifenmaterial handelt. Das Material 10 ist durch eine Reihe Tanks 12,14,16,18,20,22,und 24 hindurchgeführt. Ein Kontakt erfolgt mit dem Material z.B. vermittels Rollen oder anderen geeigneten Kontaktmittel, wo das Material elektroplattiert werden soll.

008848/1681

Es ist wenigstens ein Trog für die Aufnahme eines Bades in jedem dieser Tanks vorgesehen, und zwar zwei Tröge 26 und 28 φη dem Tank 12, zwei Tröge 30 und 32 in dem Tank 14, zwei Tröge 34 und 36 in dem Tank 16, ein Trog 38 in dem Tank 18, ein Trog 40 in dem Tank 20, ein Trog 42 in dem Tank 22 und drei Tröge 44, 46 und 48 in dem Tank 24. Das Material tritt ebenfalls durch die Spültanks 50, 52, 54 und 56 in der gezeigten Weise hindurch und man sieht, daß kein Spültank zwischen den Tanks 16 und 18 und auch nicht zwischen den Tanks 18 und 20 vorliegt. Es werden Anoden in den Elektroplattierungstrogen angewandt und die Anode besteht aus dem aufzuplattierenden Metall. Das Material stellt die Kathode in diesen Trögen dar.

Der erste Tank 12 enthält eine alkalische Ätzflüssigkeit. Ein Teil dieser Flüssigkeit wird kontinuierlich durch die Tröge 26 und 28 vermittels einer Pumpe P hindurchbewegt und die Flüssigkeit fließt von diesen Trögen aus durch geeignete Auslässe zurück zu dem Tank 12. Somit entält jeder der Tröge 26 und 28 ein alkalisches Ätzbad. Eine geeignete Zusammensetzung für diese Ätzflüssigkeit ist wie folgt:

Natrium- oder Kaliumhydroxid - 22,5 - 60 g/l Lösung Natrium- oder Kaliumgluconat - 7,5 - 30 g/l Lösung.

Es kann ebenfalls jedes geeignete Netzmittel dem Ätzbad gegebenenfalls zugesetzt werden. Der Rest des Bades besteht aus Wasser. Die Temperatur der Ätzbäder 26 und 28 beläuft sich vorzugsweise auf 66 - 77°C. Für eine Hochgeschwindigkeitsplattierung verbleibt das Material in jedem der Bäder 26 und 28 nicht länger als 10 Sekunden für jedes Bad, und ein geeigneter Bereich beläuft sich auf 3 bis 10 Sekunden. Die Ätzbäder 26 und 28 dienen dem Entfernen des Oxides von dem Aluminium unter Freilegen des Metalls.

Der hier in Anwendung kommende Begriff Aluminium soll reines Aluminium, handelsgängige Aluminiumsorten, die normale Mengen an Verunreinigungen enthalten, sowie,Aluminiumlegaerungen umschließen, bei denen Aluminium einen Hauptbetandteil darstellt.

Das Aluminiummaterial 10 tritt durch das Spülbad 50 unter Entfernen überschüssiger Ätzflüssigkeit hindurch und tritt von hier aus in die Bäder 30 und 32 in dem Tank 14 ein.

00 9 848/1681 "⁵"

Der Tank 14 enthält eine oxidierende Flüssigkeit, die vorzugsweise wässrige Salz- oder Salpetersäure ist, die eine Fluorverbindung enthält. Ein Teil der oxidierenden FlÜsiigkelt wird kontinuierlich durch die Tröge 30 und 32 vermittels einer Pumpe P bewegt, und die Flüssigkeit fließt aus den Trögen 30 und 32 durch geeignete Auslässe zurück zu dem Tank 14. Somit enthalten die Tröge 30 und 32 die Oxidationsbäder, durch die das Material 10 hindurchtritt. Die Zusammensetzung des Bades kann sich auf 50% Salpetersäure oder 50% Salzsäure + einem Fluoridsalz, wie Ammoniumbifluorid belaufen. Anstelle des Fluoridsalzes kann auch Fluorwasserstoffsäure angewandt werden. Dort wo Ammoniumbifluorid angewandt wird, beläuft sich die Konzentration vorzugsweise auf 30-60 g/l der Lösung. Die Temperatur jeder der Bädern 30 und 32 wird bei 21 - 32°C gehalten. Das Material 10 verbleibt in jedem der Bäder 30 und 32 nicht länger als 10 Sekunden, wenn hohe Polymerisationsgeschwindigkeiten erforderlich sind. Eine geeignete Zeitspanne für diese Eintauchzeit beläuft sich auf 3 bis 10 Sekunden.

Die Bäder 30 und 32 dienen dazu, das Aluminium etwas zu oxidieren für die sich anschließenden Behandlungsschritte. Das Material tritt durch das Spülbad 52 hindurch, das überschüssige Oxidationsflüssigkeit entfernt und von hier tritt dasselbe sodann zu den Trögen oder Bädern 34 und 36 in dem Tank 16.

Der Tank 16 enthält eine Konäiäionierungsflüssigkeit, die das Material für eine Bronzeplattierung konditioniert, welche in dem Tank 18 ausgeführt wird. Ein Teil dieser Konditionierungsflüsigkeit wird kontinuierlich durch die Tröge 34 und 36 vermittels einer Pumpe P bewegt und die Flüssigkeitfließt von den Trögen 34 und 36 durch geeignete Auslässe zurück zu dem Tank 16. Der Konditionierungsbestandteil der Bäder 34 und 36 ist eine Stannatverblndung, die vorzugsweise Natriumstannat oder Kaliumstannat ist. Di· Bäder 34 und 36 enthalten ebenfalls vorzugsweise Natriumöder Kaliuragluconat und Natrium- oder Kaliumhydroxid. Eine geeignet· Zusammensetzung für die Bäder 34 und 36 beläuft sich auf folgend· Wertet

Natrium- oder Kaliumstannat - 90 -120 g/l Lösung Natriuagluconat - 7,5 - 22,5 g/l Lösung

Natrium oder Kaliumhydroxid - 7,5 - 22,5 g/l Lösung R»*t - Wasser

009848/16 81

— D —

Die Bäder 34 und 36 sollten wenigstens 3,8 g/l Zinn in Form einer Stannatverbindung enthalten. Das Zinn wird nicht in größerem Ausmaß auf die Aluminiumoberfläche plattiert, sondern dient vielmehr der Konditionierung dieser Oberfläche dergestalt, daß dieselbe die in den Tanks 18 und 20 ausgeführte Bronzeplattierung aufnimmt. Der Natrium- und Kaliumgluconatbestandteil der Bäder und 36 dürfte nicht wesentlich sein, derselbe unterstützt jedoch das Einhalten der Aluminiumoberfläche vermittels Chelatisieren der Legierungsbestandteile. Die Temperatur der Bäder 34 und 36 wird vorzugsweise bei 27-38°C gehalten. Das Material IO verbleibt in den Bädern 34 und 36 nicht länger als IO Sekunden bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten und ein geeigneter Bereich der Eintauchzeit beläuft sich auf 1 bis IO Sekunden.

Das Material 10 tritt von dem Tank 16 ohne zwischengeordnetes Spülbad zu den Bädern 38 waä 40 der Tanks 18 und 20. Die Tanks 18 und 20 enthalten jeweils eine Bronzep&attierungslösung. Dies ist eine wässrige Lösung, die (a) wenigstens 37,5 g/l Zinn in Form einer STannatverbindung, (b) wenigstens 18,7 g/l Kupfer in einer Cyanidverbindung und Co) wenigstens 7,5 g/l Alkalihydroxid enthält. Diese Lösung wird durch die Tröge 38 und 4O vermittels der Pumpen P bewegt und man läßt die Lösung aus den Trögen 38 und 40 durch geeignete Auslässe zurück zu den Tanks 18 und 20 überfließen. Eine geeignete Zusammensetzung der Bronsseplattierungslösung beläuft sich auf folgende Werte: Natrium- oder Kaliumstannat - 90 - 120 g/l Lösung Natrium- oder Kaliumcyanid - 22,5 - 34 g/l 2 KCN.CuCN - 90 - 113 g/l.

Der Rest der Lösung besteht aus Wasser.

Die Lösung wird vorzugsweise bei einer Temperatur von 32 - 50 C

2 gehalten. Es wird eine Dichte des Kathodenstroms von 10-60 A/dm aufrechterhalten. Das Material verbleibt in jedem Bäder 38 und 40 nicht länger als 10 Sekunden bei hohen Prodoktionsgeschwindigkeiten und ein geeigneter Bereich für diese Eintauchzeit beläuft sich auf 3 bis 10 Sekunden.

Diese hohen Stromdichten sind erforderlich, vm Bremse mit einer geeigneten Dicke auf das Aluminiumaterial aufzuplatieren. Eine geeignete Dicke beläuft sich auf 0,00075 mm.

009848/1681 ■ - 7 -

-T-

2Q25670

Die Bronzeplattierung sollte ein gutes Anhaften an dem Aluminum aufweisen, und gut anhaftende Plattierungen der Bronze sind aufgnund der oben angegebenen Verarbeitungsbedingungen erzielt worden; Die Bronzeplattierung führt zu einer metallurgischen Verbindung, mit dem Aluminium und macht es möglich, weitere Metalle auf das Material bei sich anschließenden Verarbeitungsstufen aufzuplattieren. Ein Beispiele für derartige Verarbeitungsstufen ist durch den Tank 24 wiedergegeben. Eines der zweckmäßigsten auf den Draht in dfem Tank 24 aufzuplattierenden Materialien würde ein verlötbares Metall oder Legierung, wie Zinn, oder Blei-Zinn-Legierung sein. Es wurde jedoch gefunden, daß für eine Bindung des Zinns oder Blei-Zinns dergestalt, daß das erhaltene Produkt dem als Lötpot-Test bekannten Verlötbarkeitstest besteht, es sich als zweckmäßig erweist, eine Barrierenschicht aus Nickel auf das Material das mit Bronze plattiert ist, aufzuplattieren, bevor in dem Tank 24 das Plattieren mit Zinn oder Blei-Zinn erfolgt. Somit weist die in der Zeic-nung wiedergegebene Verarbeitungsstraße einen Nickelplattierungstank 22 und darin einen Trog 42 auf. Es versteht sich, daß für einige Anwendungsgebiete es nicht wesentlich ist, den Nickelplattierungstank 22 anzuwenden. Somit ist es möglich ein Metall, wie Zinn, Kupfer, Blei-Zinn, Blei oder Nickel auf den mit Bronze plattierten Draht aufzuplattieren, ohne daß eine zwischengeordnete Barriere vorliegt, und zwar dann, wenn es nicht erforderlich ist, daß das Produkt einen Verlötbarkeitstest, wie den Lötpottest besteht. Dort wo eine Nickelbarrierenschicht angewandt wird, dient dieselbe dazu, die Bronze an einem Auflösen in dem Tank 24 und somit nachteiliger Beeinflussung der metallurgischen Bindung zu hindern.

Dort, wo ein Nickelplattierungsbad angewandt wird, besteht die Lösung vorzugsweise aus einer flüssi wässrigen Lösung vermittels Fluorborat. Eine Geeignete Zusammensetzung für dieses Bad besteht aus 2 Teilen Nickel Fluorborat auf 1 Teil Wasser. Der pH-Wert der Lösung wird vorzugsweise auf etwa 3 bis 4,5 gehalten. Das Material ist die Kathode, und es wird eine Kathodenstromdichte von 10 - 50 A/dm aufrechterhalten. Die Temperatur des Mickelplattierungsbades wird vorzugsweise bei 38- 50°C gehalten. Das Material tritt durch das Nickelplattierungsbad in einer Zeitspanne, von nicht länger als 10 Sekunden hindurch, wenn ein großes Produktionsvolumen angestrebt wird.

009848/1681 " ⁸ "

— ο —

Von dem NickeIplattierungsbad 42 aus tritt das Material durch ein Spülbad 56 zu den Bädern 44, 46 und 48 in dem Plattierungstank 24. W£e weiter oben angegeben, können beliebige von mehreren Metallen oder Legierungen auf das Material in dem Tank 27 aufplattiert werden, so daß keine Erläuterung bezüglich aller möglichen Plattierungslösungen gegeben wird. Vorzugsweise sollte das ausgewählte Metall ausgehend von einer Fluorborsäure des Metalls plattiert werden.

Bezüglich der obigen Ausführungen ist zu beachten, daß das Material durch jedes der Bäder in einer Zeitspanne von 10 Sekunden oder weniger hindurchtritt. Für einige Anwendungsgebiete kann es sich als möglich erweisen, diese Zeitspanne zu erhöhen, im allgemeinen werden jedoch die Verfahrensparameter so ausgewählt, daß einerfolgreiches Plattieren bei extent niedrigen Geschwindigkeiten des Materials nicht erzielt werdenkann.

Beispiel 1

Es wird ein Material mit einer Dicke von 1 mm und einer Breite von 5 cm in Form eines Aluminiumstreifens der Type angewandt,, die als Legierung Nr. 1100-0 bekannt ist. Die Geschwindigkeit des Materialsbeläuft sich auf 15 m/min. Das Material tritt durch die die Ätzflüssigkeit enthaltenden Tröge 26 und 28 in einer Zeitspanne von IO Sekunden hindurch und die Temperatur dieser Bäder wird bei 68°C gehalten. Die Zusammensetzung dieser Bäder entspricht der obigen Beschreibung. Das Material tritt durch jedes derOxidationsbäder 30 und 32 in einer Zeitspanne von 10 Sekunden bezüglich jedes Bades hindurch und die Temperatur dieser Bäder wird bei 24⁰C gehalten. Die Zusammensetzung des Oxidationsbades 30 und 32 und die wieteren Verarbeitungsbedingungen entsprechen den obigen Erläuterungen.

Das Material tritt durch die Bäder 34 und 36 in einer Zeitspanne von jeweils 10 Sekunden hindurch und diese Bäder werden bei einer Temperatur von etwa 35°C gehalten. Die Bäder 34 und 36 enthalten etwa 41 g/l Zinnmetall in Form einer KaliumstannatlÖsung.

Das Material tritt durch jedes der Bronzeplattierungsbäder 38 und 40 in einer Zeitspanne von 10 Sekunden hindurch und als Kathodenstromdichte wird ein Wert von 27 A/dm angewandt. Die

009848/1681 * " ⁹ "

Temperatur der Bäder 38 und 40 wird bei etwa 38°C gehalten. Die Bäder 38 und 40 enthalten etwa 22,5 g/l Kupfer In Form von Kupfercyanid, etwa 30 g/l freies Cyanld, etwa 41 g/l Zinn In Form von Kaliumstannat und etwa 11 g/l freies Akali In Form von Kaliumhydroxid. Bei diesem Beispiel wird kein Nickelplattierungsbad 22 angewandt, vielmehr wird das Material direkt in den Tank 24 eingeführt, wo auf dasselbe Zinn platiert wird. Es wird eine Zinnmetal!konzentration von etwa 83 g/l bei einer Temperatur von 32°C und einer Kathodenstromdichte von 18 A/dm angewandt.

Bei diesen Verfahrensbedingungen haftet das Produkt gut an und es kann in zufriedenstellender Weise ein Verlöten vermittels herkömmlichem Weichverlöten ausgeführt werdedn.

Beispiel 2

Bei diesem Beispiel wird ein Aluminiumdraht mit einer Dicke von 0,2 mm durch die Bearbeitungsstraße mit einer Geschwindigkeit von 30 m/sec. geführt. Der Draht tritt durch die Ätzbäder 26 und 28 in einer Zeitspanne von IO Sekunden bezüglich jedes Bades. Die Temperatur der Ätzbäder wird bei etwa 68°C gehalten. Die Zusammensetzung der Ätzbäder ist gleich derjenigen nach Beispiel 1.

Der Draht flritt durch die Oxidationsbäder 30 und 32 in etwa 10 Sekunden bezüglich jedes Bades, und die Temperatur dieser Bäder wird bei etwa 24°C gehalten. Die OxieLationsbäder enthalten 50 Vol.% Salpetersäure und 30 g/l Ammoniumbifluorid. Der Rest der Lösung be·tent au· Wasser.

Da* Material tritt durch die Konditionierungsbäder 34 und 36 in einer Zeitspanne von 5 Sekunden bezüglich jedes Bades hnindurch und die Temperatur dieser Bäder wird bei 32°C gehalten. Diese Bäder enthalten etwa 49 g/l Lösung Zianraaterial in Form von Kaliumstannat. .

Der Draht tritt durch die Bronzepiattlerungsbäder 38 und 40 in einer Zeitspanne von 10 Sekunden bezüglich jedes Bades und die Bäder werden bei einer Temperatur von 35°C gehalten. Es wird eine Kathoden·tromdichte von 54 A/dm angewandt.

■'..-■ 10 -009848/1681

Die Zusammensetzung der Bäder entspricht derjenigen nach Beispiel 1. Das Nickelplattierungsbad 22 wird nicht angewandt.

Der Draht tritt durch die Bäder 44, 46 und 48 in einer Zeitspanne von 5 Sekunden jeweils hindurch (gesamte Eintauchzeit 15 Sekunden) und die Temperatur der Plattierungslösung beläuft sich auf 29°C.

2 Es wird eine Kathodenstromdichte von 20 A/dm angewandt. Das auf den Draht aufplattierte Material stellt eine Zinn-Blei-Legierung dar und diese Legierung wird ausgehend von einer Fluorborlösung herkömmlicher Zusammensetzung aufplattiert.

Das erhaltene Produkt weist eine anhaftende Plattierung auf und es werden gut verlötbare überzüge erhalten.

- Beispiel 3

Bei diesem Beispiel wird ein Aluminiumdraht mit einem Durchmesser von 0,5 mm, bekannt unter der Bezeichnung Legierung Nr. 1245 durch die Verarbeitungsstraße mit einer Geschwindigkeit von 60 m/min hindurchgeführt. Bas Material tritt durch die Ätzbäder 26 und 28 in einer Zeitspanne von 5 Sekunden bezüglich jedes Bades, Die Temperatur der Bäder wird bei etwa 77°C gehalten. Die Zusammensetzung der Bäder entsprechen der obigen Beschreibung.

Der Draht tritt durch die Oxidationsbäder 30 und 32 in einer Zeitspanne von 5 Sekunden bezüglich jedes Bades hindurch und die weiteren Verarbeitungsbedingungen entsprechen denejenigen nach dem Beispiel 1.

Der Draht tritt durch die Konditionierungsbäder 34 und 36 in einer Zeitspanne von 5 Sekunden bezüglich jedes Bades hindurch, die Temperatur dieser Bäder wird bei 38⁰C gehalten. Sie anderen j Verarbeitungsbedingungen sind die gleichen wie im Beispiel 1. \

Das Material tritt durch die Bronzeplattierungsbäder 38 und 40 \ in einer Zeitspanne von 5 Sekunden bezüglich jedes Bades hindurch, die Temperatur dieser Bäder wird bei etwa θθ°·β 43°C gehalten. Es wird eine Kathodenstromdichte von 108 A/dm angewandt. Die Zusammensetzung der Bäder beläuft sich auf etwa 26 g/l Kupfermetall, etwa 49 g/l Zinnmetall und etwa 34 g/l freies Cyanid in Form von Kaliumcyanld und etwa 12,8 g/l freies Alkali in Form von Kaliumhydroxid. Der Rest der Lösung besteht aus Wasser.

009848/1-681 - " -

Das Material tritt durch das Nickelplattierungsbad 42 in einer Zeitspanne von 2,5 Sekunden hindurch, und das Bad wird bei einer Temperatur von 46°C gehalten. Es wird eine Kathodenstromdichte

* 2
von 30 A/dm angewandt. Die Zusammensetzung des Nickelplattierungsbades entspricht der obigen Beschreibung.

Der Draht tritt durch die Zinnplattierungsbäder 44, 46 und 48 in einer Zeitspanne von 7,5 Sekunden hindurch und die Temperatur dieser Bäder beläuft sich auf 38°C. Die Kathodenstromdichte beläuft sich auf 20 A/dm². Das auf den Draht in den Bädern 44, 46 und 48 aufplattierte Metall stellt Zinn dar und es wird eine herkömmliche Zinnfluorborat-Plattierungslösung angewandt.

Das erhaltene Produkt weist sehr gut anhaftende Überzuge auf, und dieselben sind vermittels herkömmlicher Weichlötverfahren leicht verlötbar. Diese überzüge bestehen den Lötpottest, der höhere Anforderungen als die normalen Weichlötverfahren stellt.

Nach dem"Aufplattieren des Metalls auf das Material ist es möglich, daselbe unter Verringern der Größe herunterzuziehen. Bei experimentellen Versuchen ist erfolgreich eine Verringerung von 0,1 ram nach Durchführen des Plattierujngsverfahrens erreihht worden.

Um festzustellen, ob gut verlötbare überzüge erhalten worden sind, können bestimmte Tests ausgeführt werden. Wenn eine Nickelbarrierenschicht nicht in Anwendung kommt, kann ein überzug aus Zinn oder Blei-Zinn Legierung auf mit Bronze plattiertem Aluminiummaterial ausgebildet werden, die vermittels normalem Weichverlöten verlötbar ist. Die Verlötbarkeit kann dadurch überprüft werden, daß eine Verbindung zwischen zwei Stücken des Materials vermittels Verlöten unter Anwenden einer Lötmasse bestehend aus 60/40 Blei-Zinn-Legierung bei einer Temperatur von 116-177°C hergestellt wird. Die Verbindung wird sodann bis zum Bruchpunkt unter Belastung gesetzt und wenn ein Bruch in der Lötmasse und nicht zwischen der Lötmasse und dem Aluminum eintritt, ist die Lötverbindung einwandfrei und die überzüge zufriedenstellend.

Dort wo ein Verlöten bei hoher Temperatur oder langzeitig der · Wärme ausgesetzt, durchgeführt wird, findet ein unter der Bezeichnung Lötptotest bekannter Test Anwendung. Dieser Test ist in US Military Specification MIL-STD 202 C vom 12. September 1963

0 0 9848/1681 - 12 -

beschrieben. Im allgemeinen wird das Verlöten bei einer Temperatur von 177 - 26O°C (gegebenenfalls 23O°C) IO Sekunden lang ausgeführt, und die Ergebnisse sidn dann zufriedenstellend, wenn ein gutes Benetzen der Lötmasse an dem Material erzielt wird.

00 9 848/168 1

Claims

Patentansprüche

Ij Verfahren zum kontinuierlichen Plattieren von Aluminiumdraht oder Aluminiumstreifen gekennzeichnet durch die folgenden Arbeitsschritte :

(1) Einführen des Aluminumdrahtes oder Streifens in eine Reihe von Bädern,

(2) Hindurchführen des Material aäurch ein Ätzbad unter Ätzen des Aluminiums,

(3) Hindurchführen des Materials durch ein Oxidationsbad unter Oxidieren der Oberfläche des Aluminiums,

(4) Hindurchführen des Materials durch ein wässriges Eintauch-Konditionierungsbad, das wenigstens 37,5 g/l Zinn in Form einer Stannatverbindung enthält, und

(5) Hindurchführen des Materials in Form einer Kathode durch ein wässriges Bronze-Plattierungsbad, das (a) wenigstens 37,5 g/l Zinn in Form einer Stannatverbindung, (b) wenigstens 18,75 g/l Kupfer in Form einer Cyanidverbindung und )c) wenigstens 7,5 g/l freies Hydroxid enthält, wobei in dem Plattierungsbad eine Katho-

denstromdichte von wenigstens 10 A/dm für das Plattieren der Bronze auf das Aluminium des Materials aufrechterhalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ARbeitsschritt (2) ausgeführt wird, während das Ätzbad bei einer Temperatur von 66 - 77°C gehalten wird, das Ätzbad, Alkalihydroxid enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeiteschritt (5) ausgeführt wird, während das Bronzeplattierungsbad bei einer Temperatur von 32 - 50°C gehalten wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bei dem Arbeiteschritt (3) angewandte Oxidationsbad Salpetersäure oder Salzsäure und eine Fluoridverblndung enthält und bei etwa Raumtemperatur gehalten wird, das Konditionierungsbad des ARbeitsSchrittes (4) bei einer Temperatur von etwa 27 bis etwa

38°c gehalten wird.

009 8 4 8/1681

-₂-
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder gegebene Anteil des Materials durch jedes der Bäder, in einer Zeitspanne von nicht länger als IQ Sekunden pro Bad hindurchgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein weiterer.Arbeitsschritt (B) anschließt, wobei das Materials als Kathode durch ein Nickelplattierungsbad hindurchgeführt wird, das aus einer wässrigen Lösung von Nickelfluorborat besteht, wobei in dem Nickelplattierungsbad eine Kathodenstromdichte von

2
10 A/dm aufrechterhalten wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein weiterer Arbeitsschritt (7) anschließt, w>bei das Material als Kathode durch ein weiteres Plattierungsbad hindurchgeführt wird, das aus einer Fluorborlösung eines Materials bestehend aus der Gruppe, beste Zinn, Kupfery Blei-Zinn, Blei und Nickel besteht unter Aufplattieren des ausgewählten Materials auf das Produkt.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Aufeinanderfolge der folgenden Arbeitsschritte:

(1) Einführen des Alumniumdrahtes oder Aluminumstreifens in eine Reihe von Bädern,

(2) Hindurchführen des Materials durch ein wässriges alkalisches Ätzbad, das 22,5 - 60 g/l Alkalihydroxid und 7,5 - 30 g/l Alkiligluconat enthält,

(3) Hindurchführen des Materials durch ein wässriges Säurebad, das wenigstens 50 Vol.% Salzsäure oder Salpetersäure und eine _: Fluoridverbindung enthält,

(4) Hindurchführen des Materials durch ein wässriges Konditionierungsbad, das (a) wenigstens 37,5 g/l Zinn in Form einer Stannatverbindung, (b) wenigstens 7,5 g/l einer Alkaliglueonatverbindung (c) wenigstens 7,5 g/l an Alkalihydroxid enthält, und (5) Hindurchführen des Materials als Kathode durch ein wässriges Bronzeplattlerungsbad, das (a) wenigstens 37,5 g/l Zinn, (b) wenigstens 18,75 g/l Kupfer und (c) wenigstens 7,5 g/l Alkalihydroxid enthält, wobei in dem Bronzeplattierungsbad eine Kathi

ten wird.

2 eine Kathodenstromdichte von wenigstens 10 A/dm aufrachterhal-

009848/1681 - 3 -
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein gegebener Anteil des Materials durch jedes der Bäder in einer .Zeitspanne von nicht länger als etwa IO Sekunden pro Bad hindurchgeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das alkalische Ätzbad bei einer Temperatur von etwa 66 - 77°C gehalten wird, das saure Bad bei etwa Raumtemperatur gehalten wird, das Kondttionierungsbad bei etwa 27 bis etwa 38°C gehalten wird, das Bronzeplattierungsbad bei einer Temperatur von 32 bis 5O°C gehalten wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß alle Bäder zwecks Inbewegunghalten derselben zirkuliert werden.
12. Verfahren zum Plattieren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß (1) das Aluminiumaterial vermittels Hindurchführen desselben fiei relativ hoher Geschwindigkeit durch eine Ätzflüssigkeit geätzt wird, (2) das angeätzte Aluminiummaterial vermittels Hindurchführen desselben mit relativ hoher Geschwindigkeit durch eine oxidierende Flüssigkeit, die aktiver als Luft ist, oxidiert wird, (3) das oxidierte Aluminiummaterial für ein Bronzeplattieren vermittels Hindurchführen desselben mit relativ hoher Geschwindigkeit durch eine wässrige Konditionierungsflüssigkeit, die eine als Konditionierungsmittel wirkende Stannatverbindung enthält, konditioniert wird, und )4) Bronze auf das konditionierte Aluminiumaterial während des Hindurchführens des Material als Kathode und mit relativ hoher Geschwindigkeit durch ein Bronzeplattierungsbad, das eine wässrige Lösung einer Stannatverbindung und einer Kupferverbindung enthält, auf plattiert wird, wo-ei. in dem Plattierungsbad eine Kathodenstromdichte von wenigstens 10 A/dm aufrechterhalten wird.

0 09848/1681

4ί

Leerseite