Feuerverzinnte Bänder aus Kupferwerkstoffen Feuerverzinnte Bänder Feuerverzinnung Herstellung Seit mehr als dreißig Jahren sind feuerverzinnte Bänder aus Kupferwerkstoffen ein besonders hochwertiges Erzeugnis im Wieland-Lieferprogramm. In dieser Zeit wurden Produkte und Herstellverfahren durch zielstrebige Forschung und Entwicklung verbessert. Das Resultat ist, dass Wieland heute eine breite Palette verschiedener feuerverzinnter Oberflächen anbieten kann, die den unterschiedlichsten Anforderungen genügen. Bänder mit gut gereinigter und aktivierter Oberfläche werden durch die Metallschmelze gezogen. Beim Austritt des Bandes aus dem Bad wird das noch flüssige, am Band haftende Beschichtungsmaterial berührungsfrei im Luftstrom bis auf die gewünschte Schichtdicke abgeblasen. Immer mehr Firmen in aller Welt sind dem Wieland-Beispiel gefolgt und haben inzwischen zum Teil beachtliche Fertigungskapazitäten aufgebaut. Dennoch führt nach wie vor Wieland als „Nr. 1” die Liste möglicher Lieferanten an. Das meinen jedenfalls viele Wieland-Kunden. Und wir haben von unseren Kunden gelernt. Feuerverzinnte Wieland-Bänder sind beschichtet mit reinem Zinn – SnPUR®, oder einer niedrig legierten Zinn-SilberLegierung – SnTOP®. Durch intelligente Nachbehandlung reinfeuerverzinnter Oberflächen lassen sich Varianten wie SnTEM® herstellen. Das Band wird abgekühlt, die Schichtdicke während des Verzinnungsvorgangs in Linie mit einer speziellen, nach dem Röntgenfluoreszenzverfahren arbeitenden Einrichtung kontinuierlich auf beiden Bandseiten gemessen und automatisch geregelt. Der Prozess wird mit Hilfe statistischer Methoden überwacht. Zu Nachkontrollen und Kalibrierung stehen ein stationäres Röntgenfluoreszenzgerät und eine nach dem coulometrischen Verfahren arbeitende Einrichtung zur Verfügung. Bei der coulometrischen Messung wird nur die Dicke des noch freien Zinns oder der Zinn-Legierungs-Schicht über der intermetallischen Phase gemessen. Die Bänder werden zu Ringen gewickelt, auf die geforderte Breite geschnitten und in der vom Kunden bestellten Lieferform ausgeliefert. kühlen mit Heißluft abblasen entfetten trocknen Flussmittel 2 flüssiges Zinn oder Zinnlegierung Anwendungen Verzinnte Bänder werden für die Herstellung einer Vielzahl von Produkten verwendet wie Steckverbinder, Kabelschuhe, Kontaktteile, Erdungsbügel, Lötfahnen, Abschirmgehäuse gegen elek tromagnetische Wellen, Leiterebenen in Stromverteilern von Kraftfahrzeugen und Batterieklemmen. SnPUR® SnTEM® Reinfeuerverzinnte Oberflächen weisen eine geringe Härte auf und sind somit sehr duktil. Aufgrund der Beschichtung im schmelzflüssigen Zustand sind die Beschichtungen sehr spannungsarm. Wenn Whisker durch externe Spannungen induziert werden, so wachsen sie nur auf eine minimale Länge entsprechend dem 2- bis 3-fachen des Korndurchmessers an. Bei SnTEM wird die Zinnschicht durch eine Wärmebehandlung in eine sehr harte und spröde CuSn-intermetallische Verbindung umgewandelt. Der Reibkoeffizient dieser CuSn-Oberfläche ist bedeutend kleiner als der des Zinns, ein Vorteil, der bei vielpoligen Steckverbindern zur Verringerung der Steck- und Ziehkräfte und Erhöhung der Verschleißbeständigkeit genutzt wird. Die Schichtdicken betragen 0,7 µm bis 2 µm. Die verschiedenen Schichtvarianten mit Ausnahme von SnTEM sind mit allen Pbhaltigen und Pb-freien Weichloten gut lötbar. Schichtdickenkontrolle regeln Die durch den Verzinnungsprozess gebildete intermetallische Phase wirkt bis 80 °C als natürliche Sperrschicht gegen Diffusion, so dass auch nach längerer Lagerzeit unterhalb dieser Temperatur eine gute Lötbarkeit gegeben ist. Feuerverzinnung mit Schichtdickenregelung SnTOP® Bei SnTOP wird das Eigenschaftsprofil neben der Schichtdicke durch das Zulegieren von Silber und Kupfer eingestellt. Die übereutektische Zusammensetzung mit 4 % Silber führt zu einer Mischkristall- und Ausscheidungshärtung der Beschichtung, was sich positiv auf den Reibkoeffizienten, die Durchriebfestigkeit, die Reibkorrosionsbeständigkeit und den Spannungsabfall an der Kontaktstelle auswirkt. Die Gefügestruktur erlaubt den Einsatz bei Temperaturen bis 170 °C und garantiert eine gute Biegbarkeit. Für Anwendungen im Temperaturbereich -40 °C – +170 °C stellt SnTOP somit eine preisgünstige Alternative zu versilberten Oberflächen dar. Darüber hinaus ist eine gute Lötbarkeit gewährleistet, was SnTOP im Zuge des Blei verbots seit 2006 zum Ersatz für SnPb favorisiert. 3 Verzinnungsarten im Vergleich Eigenschaften Beschichtungsarten Die Schichteigenschaften resultieren aus dem Schichtaufbau und der ausgewählten Verzinnungsvariante. Nach dem neuesten Stand der Technik gefertigte verzinnte Bänder weisen eine gleichmäßige Schichtstruktur bei engsten Schichtdickentoleranzen auf. Porenfreie Schichten schützen das Grundmaterial vor Oxidation und Korrosion. Beim Feuerverzinnen wird durch die Reaktion der Bandoberfläche mit dem flüssigen Zinn eine feste intermetallische Verbindung zwischen Grundmaterial und freiem Zinn erzeugt, eine Voraussetzung für eine hervorragende Schichthaftung. ReinzinnSnPUR® Thermozinn 100 % IMP SnTEM® SnAgCuX SnTOP® SnPUR® SnTOP® SnTEM® Cu6Sn5-IMP Cu3Sn-IMP reines Zinn SnTOP® Die hohe Härte der intermetallischen Phase führt zusätzlich zu einer höheren Schichthärte im Vergleich zu einer galvanischen Zinn-Schicht und zu einer höheren Beständigkeit gegen Durchrieb auf das Grundmaterial. Die Oberfläche ist entsprechend der Verzinnungsart gleichmäßig hellgrau glänzend. galv. Sn + reflow galvanisch Sn Grundmaterial Abb. 1 Schichtaufbau feuerverzinnter Oberflächen auf Kupferlegierungen im Vergleich zur galvanischen Verzinnung. Verschleißbeständigkeit 2,5 Reibkraft (N) 2 Ag 1,5 SnPUR ® 1 SnTEM ® SnTOP ® 0,5 0 0 5 10 15 20 25 Zyklen Abb. 2 Makroverschleißtest, Reibkraft in Abhängigkeit von der Zyklenzahl ermittelt in Labor versuchen bei gleichartiger Paarung. Probengeometrie Rider on Flat, Amplitude 3 mm, ohne Schmierung. 4 Sonderausführungen Differenzverzinnte Bänder Schichtdicken und Eigenschaften Schichtdicke 0,7–2 µm 1–2 µm 1–3 µm 2–4 µm 2–5 µm 3–7 µm 5–10 µm Anwendung Verzinnungsvariante SnPUR® SnTOP® SnTEM® reduzierte Steck- und Ziehkräfte + ++ +++ gute Korrosionsbeständigkeit + ++ - gute Lötbarkeit + ++ - Tab. 1 Bevorzugte Schichtdickenbereiche und Verzinnungsvarianten für unterschiedliche Anwen dungsfälle. Andere Schichtdickenbereiche auf Anfrage. (+++ sehr gut geeignet, ++ gut geeignet, + geeignet, - nicht lieferbar) Lötbarkeit 4000 2000 SnTEM® SnTOP® Verschleißbeständigkeit Oberflächenhärte (N/mm2) 1000 500 SnPUR® 0 2 4 6 Schichtdicke (μm) 8 Abb. 3 Universalhärte HU in Abhängigkeit von der Schichtdicke der verschiedenen Verzinnungsvarianten. 10 Das differenzverzinnte Band hat seitenabhängig unterschiedliche Schichtdicken. Hierdurch lassen sich verschiedene Eigenschaften von Verzinnungen auf einem Band miteinander verknüpfen: gute Gleiteigenschaften auf der dünnverzinnten Seite mit einer guten Lötfähigkeit auf der dickverzinnten Seite. Diese Oberflächenausführung ist in den Qualitäten SnPUR und SnTOP sowie in der Kombination SnPUR/SnTEM möglich. Verzinnte Bänder, profilgefräst Profilgefräste, verzinnte Bänder ermöglichen die dimensionale Anpassung eines federnden Bauteils unterschiedlicher Beanspruchung an verschiedene Funktionszonen. Die gefrästen Bereiche haben keine Zinnschicht. Profilgefräste Bänder werden in Ringen oder auf Spulen in den gleichen Ausführungen wie nicht gefräste Bänder geliefert. Verzinnte Bänder, teilentzinnt Das teilentzinnte Band ist eine besondere Ausführung des profilgefrästen Bandes. Die Zinnschicht wird in den gefrästen Zonen vollständig und vom Grundmaterial abgetragen. Die Dickenverringerung des Grundmaterials beträgt max. 0,03 mm. Das teilentzinnte Band ist eine wirtschaftliche Ausführung des sogenannten partiell verzinnten Bandes. Teilentzinnte Bänder werden wie die unprofilierten Bänder in Ringen oder auf Spulen geliefert. Abmessungsbereiche für profilgefräste oder teilentzinnte Bänder: Bandbreite: 2,0–140 mm Fräsbreite: 0,5–100 mm Banddicke: 0,2–1,6 mm Min. Restdicke: ~0,08 mm 5 Lieferprogramm Maße und Toleranzen 300 Abmessungen Banddicken von 0,1 bis einschließlich 1,6 mm, Bandbreiten von 6 bis einschließlich 300 mm. Genauere Angaben können Abb. 4 entnommen werden. 260 240 220 Bandbreite (mm) Zulässige Maßabweichungen Die Bänder des Grundmaterials werden mit den Toleranzen der einschlägigen Normen gefertigt; Bänder mit kleineren Toleranzen nach Vereinbarung. 280 200 180 160 140 120 Kantenausführungen Standardausführung: Bandkanten geschnitten, unverzinnt. Sonderausführung: Bandkanten verzinnt, lieferbare Abmessungen auf Anfrage. 100 Schichtdicken Die Schichtvarianten sind in Dicken von 0,7 µm bis 10 µm lieferbar. Die Toleranzbereiche sind nach den h äufigsten Anwendungen eingeteilt (Tabelle 1). 0 Bänder in Ringen 80 60 40 Multicoil® 20 0 0,20,40,60,81,01,21,41,61,8 Banddicke (mm) Abb. 4 Bereiche lieferbarer Abmessungen von v erzinnten Bändern. Legierungs- und zustands abhängig können Einschränkungen bestehen. Lieferformen Bänder in Ringen Das maximale spezifische Ringgewicht der Bänder beträgt 10 kg/mm Bandbreite. Genaue Ringgewichte in Abhängigkeit von Grundmaterial, der Banddicke, der Bandbreite und der Beschichtung auf Anfrage. Die empfohlenen nominalen Ringinnendurchmesser sind 300 und 400 mm. Gespulte Bänder Gespulte Bänder sind lieferbar auf Papphülsen ohne seitliche Flansche oder auf Stahl-, Holz- oder Kunststoffspulen mit seitlichen Flanschen. Auf Wunsch wird auf artgleiche Hülsen gespult, d. h. Messingbänder auf Messinghülsen oder Bronzebänder auf Bronzehülsen. Es ste- 6 Bänder gespult hen verschiedene Spulentypen zur Verfügung, die sich hinsichtlich der Spulenabmessung und der möglichen Verlegebreite voneinander unterscheiden. Das Nettogewicht der gespulten Bänder kann bis zu 1500 kg betragen. Lieferbare Bandabmessungen siehe Abb. 4. Wieland-Multicoil® Beim Wieland-MULTICOIL werden Ringe in einem Ringstapel miteinander verbunden. So entsteht eine deutlich größere Aderlänge als bei gespulten Bändern. Das erlaubt die Verarbeitung eines ganzen Ringstapels mit nur einem Anstanzen. Das max. Palettengewicht für diese Lieferform beträgt 5 Tonnen. Die lieferbaren Bandabmessungen zeigt Abb. 4. Qualitätssicherung Lieferbedingungen Qualitätssicherung Aufträge werden gemäß den „Allgemeinen Lieferbedingungen” der WielandWerke ausgeführt, die jeder schriftlichen Auftragsbestätigung beigefügt sind, auf Anforderungen aber auch gesondert zugesandt werden. Bei der Fertigung der Bänder werden, soweit nicht anders vereinbart, die jeweils gültigen Ausgaben der einschlägigen Normen berücksichtigt. Lieferung nach spezieller Firmenvorschrift ist nach Vereinbarung möglich. Seit Jahren vertrauen unsere Kunden überall in der Welt auf Produkte, die unter den Bedingungen des bewährten Wieland-Qualitätsmanagementsystems hergestellt werden. Die sorgfältige Überwachung des Fertigungsablaufes vom Materialeingang bis zum Versand durch zuverlässige und erfahrene Mitarbeiter sorgt für den hohen Qualitätsstandard der Wieland-Produkte. Technischer Service Wieland liefert nicht nur Qualitätsprodukte, sondern bemüht sich darüber hinaus dem Kunden Partner zu sein. Sachkundige Ingenieure stehen Ihnen als Gesprächspartner zur Verfügung, um zusammen mit Ihren Fachleuten schon im Stadium der Produktplanung die optimalen Materialien für die Fertigung und für die vorgesehene Anwendung auszuwählen. Unsere Mitarbeiter können mit ihrem Wissen und ihren Erfahrungen nützliche Hinweise bei der Halbzeugauswahl, bei der Festlegung des Festigkeitszustandes, der benötigten Abmessungen und einhaltbarer Toleranzen, über Bearbeitungseigenschaften sowie über kostengünstige Lieferformen und zweckmäßige Verpackungen geben. Für die Entwicklung neuer oder verbesserter Wieland-Produkte sowie zur Klärung spezieller Werkstofffragen steht im Bereich Zentrallabor und Entwicklung der Wieland-Werke ein erfahrenes Team von Wissenschaftlern und Technikern zur Verfügung. Im Rahmen der Werkerselbstprüfung kontrollieren verantwortungsbewusste Mitarbeiter in der Fertigung nach genau festgelegten internen Vorschriften und Prüfplänen, ob bei allen Fertigungsschritten die vorgegebenen Qualitätsmerkmale eingehalten werden. Das fertige Produkt wird erst dann zum Versand freigegeben, wenn es in allen Punkten der Auftragsbestätigung entspricht. Fertigungspläne und Prüfergebnisse werden gespeichert und können bei Bedarf immer wieder abgerufen werden – eine wichtige Voraussetzung für einen gleichbleibend hohen Qualitätsstandard. Das Qualitätsmanagementsystem der Wieland-Werke AG wurde gemäß dem Regelwerk DIN EN ISO 9001 aufgebaut. Darüber hinaus erfüllt das Managementsystem des Geschäftsbereiches Walzprodukte – dazu zählen die Werke Vöhringen, Villingen und Langenberg – die Anforderungen der jeweils gültigen Version der TS 16949. Nach gründlicher Prüfung hat die weltweit tätige neutrale Zertifizierungsgesellschaft BUREAU VERITAS QUALITY INTERNATIONAL (BVQI) diesem Qualitätssicherungssystem die Zulassung erteilt und darüber eine Zertifizierungsurkunde ausgestellt. Die Zertifizierung schließt die Auflage mit ein, dass das Qualitätsmanagementsystem der Wieland-Werke AG in jährlich stattfindenden Revisionsaudits durch Auditoren von BVQI überprüft wird. Durch die BVQI-Zulassung des Wieland-Qualitätsmanagementsystems wurde zusätzlich die Sicherheit geschaffen, unseren Kunden stets und zuverlässig bestellgerecht gefertigtes Material liefern zu können. Die Prüflaboratorien des Bereiches Zentrallabor und Entwicklung sind akkreditiert auf Grundlage EN 45 001 und DIN EN ISO 9001. 7 www.wieland.de Graf-Arco-Str. 36, 89079 Ulm, Deutschland, Telefon +49 731 944 0, Fax +49 731 944 2820, [email protected] Diese Druckschrift möchte nur allgemein informieren und unterliegt keinem Änderungsdienst. Abgesehen von Vorsatz oder grober Fahrlässigkeit übernehmen wir für ihre inhaltliche Richtigkeit keine Haftung. Die dargestellten Daten gelten als nicht zugesichert und können nicht eine Beratung durch Experten ersetzen. 0541-02 011/09.12 Sz 0,5 ODH (R+G) Wieland-Werke AG
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