AT343196B - Elektrischer leiter aus aluminium - Google Patents

Description

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 Endlich besitzt der   erfindungsgemässe   Leiter vorherbestimmbare gute mechanische Eigenschaften und gute Relaxationseigenschaften. Die bekannten Legierungen weisen alle diese Effekte nicht auf. 



   Es ist wesentlich für die Erfindung, dass Beryllium, Kupfer und Magnesium in den angegebenen, bestimmten Mengen enthalten ist, damit man gleichzeitig die obengenannten Eigenschaften erreichen kann. 
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 Leitermaterial oft vorkommender Elemente enthalten, wie Chrom, Titan, Zirkonium, Vanadin, Molybdän, Bor, Zinn, Zink, Kadmium, Mangan, Nickel, Kobalt, Antimon und seltene Erdmetalle. Der gesamte Gehalt an andern Elementen als Aluminium beträgt höchstens   1, 0 Gew.-%.   Besonders bevorzugt wird ein Gesamtgehalt an andern Metallen als Aluminium von höchstens   0, 8 Gew.-%.   



   Beryllium, Kupfer und Magnesium wird einer Aluminiumschmelze vorzugsweise in Form von Vorlegierungen zugesetzt, kann aber auch in reiner Form direkt zum Aluminium gegeben werden. Von einer Menge zugänglicher Vorlegierungen können folgende als Beispiel genannt werden : Eine Beryllium-Aluminiumlegierung mit 5 Gew.-% Beryllium und 95 Gew.-% Aluminium, eine Kupfer-Aluminiumlegierung mit 
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 gehen sollen, werden der Aluminiumschmelze in dem Umfang zugeführt, wie sie nicht schon von Anfang an in dem verwendeten Aluminiumrohmaterial vorkommen. Die Schmelze wird danach gemäss üblichen Methoden zu Gussstücken gegossen, die durch Walzen, Pressen oder andere Verformung, meistens unter Wärme, in gewünschte Form gebracht werden, z. B. Walzdraht, Band oder Schienen. Oft geschieht eine nachfolgende Kaltbearbeitung,   z.

   B.   in Form von Walzen oder Ziehen zwecks Herstellung eines Endproduktes mit gewünschter Dimension, z. B. Wicklungsdraht. Der Aluminiumleiter gemäss der Erfindung wird vorzugsweise einer Wärmebehandlung unterworfen, entweder als Endprodukt oder zu einem zeitigeren Stadium der Herstellung. Es ist eine wichtige Eigenschaft der Erfindung, dass die Wärmebehandlung am Endprodukt ausgeführt werden kann, d. h. am fertig geformten Leiter, und dass auch bei stark variierenden Wärmebehandlungsverhältnissen im voraus bestimmte Eigenschaften für das Endprodukt erreicht werden können. 



   Die Wärmebehandlung wird 0, 5 bis 20, vorzugsweise 0, 5 bis 10 h bei 250 bis   350 C   vorgenommen, kann aber auch unter andern üblichen Bedingungen durchgeführt werden. In gewissen Anwendungsfällen,   z. B.   bei Luftleitungen, werden die geeignetsten Eigenschaften des Aluminiumleiters ohne Wärmebehandlung erreicht. In andern Fällen,   z. B.   beim Warmpressen von Schienen, ist die im Zusammenhang damit erfolgende Wärmebehandlung oftmals ausreichend. 



   Die Erfindung wird nachfolgend durch Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erklärt, in der Fig. 1 bis 3 die Eigenschaften eines Aluminiumleiters gemäss der Erfindung zeigen. 



     Beispiel l : 99, 68 Gew.-%   eines Rohmaterials aus   99, 7 Gew.-%   Aluminium,   0, 17 Gew.-%   Eisen, 0, 07 Gew.-% Silizium, 0, 01 Gew.-% Zink, sowie aus Bor, Titan, Vanadin und Mangan, sämtliche in Gehalten unter   0, 005 Gew.-%,   werden in einem Ofen geschmolzen und mit   0, 01 Gew.-Teilen Beryllium,   0, 23 Gew.-Teilen Kupfer und 0, 04 Gew.-Teilen Magnesium versetzt, wobei sich das Beryllium, das Kupfer und das Magnesium mit dem Aluminium legieren. Die Schmelze wird in einer Properzi-Maschine abgegossen und zu einem Walzdraht mit einem Durchmesser von 9, 5 mm warmgewalzt. Dieser Draht wird dann in einer Ziehmaschine zu einem Draht mit einem Durchmesser von 2, 0 mm gezogen.

   Danach wird der Draht zwei Stunden durch Erwärmung auf ungefähr   300 C   in Luftatmosphäre wärmebehandelt. Probestücke des erhaltenen Drahtes wurden zusammen mit Probestücken entsprechenden Drahtes ohne Beryllium-, Kupferund Magnesiumzusatz teils bei   100 C   in einem Wärmeschrank und teils bei   60 C   in einem Feuchtigkeitschrank verwahrt. Der Übergangswiderstand zu einem Anschlussorgan in Form einer Klemme wurde täglich gemessen. Während der Übergangswiderstand der Probestücke mit Beryllium-, Kupfer- und Magnesiumzusätzen bei beiden Proben noch nach 400 h im Verhältnis zum Ausgangswert unverändert ist, steigt der Übergangswiderstand der Probestücke ohne Zusätze sowohl im Wärmeschrank als auch im Feuchtigkeitsschrank nach 100 h auf mehr als das Zehnfache des Ausgangswertes.

   Die Zugbruchgrenze des wärmebehandelten Drahtes ist   13, 5 kp/mm2   und die Bruchdehnung 13%. Die Leitfähigkeit beträgt   35, 7 Sm/mm2   bei   20 C.   

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     Beispiel 2 : 98, 18 Gew.-Teile   des in Beispiel 1 angegebenen Rohmaterials werden nach dem Schmelzen mit   0, 6 Gew.-Teilen   einer Beryllium-Aluminiumlegierung aus 5 Gew.-% Beryllium und 95   Gew.-%   Aluminium, weiters mit   0, 5 Gew.-Teilen   einer Kupfer-Aluminiumlegierung aus 20   Gew.-%   Kupfer und 80   Gew.-%   Aluminium, sowie mit 0, 72 Gew.-Teilen einer Magnesium-Aluminiumlegierung aus 25   Gew.-%   Magnesium und 75 Gew.-% Aluminium versetzt. Die Schmelze wird abgegossen und wie in Beispiel 1 beschrieben, weiterbehandelt. Der erhaltene Wicklungsdraht hat auch in diesem Fall einen bedeutend niedrigeren Übergangswiderstand nach der Behandlung in Wärme und Feuchtigkeit als entsprechender Draht ohne Zusätze. 



     Bei s piel 3 : 99, 70 Gew.-Teile   des in Beispiel 1 angegebenen Rohmaterials werden nach dem Schmelzen mit 0, 02 Gew.-Teilen Beryllium, 0, 20 Gew.-Teilen Kupfer und 0, 08 Gew.-Teilen Magnesium versetzt. Die Schmelze wird abgegossen und wie in Beispiel 1 beschrieben weiterbehandelt, wobei jedoch der gewalzte Draht auf einen Durchmesser von 1, 78 mm gezogen wird. Die Wärmebehandlung wird auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise durchgeführt. Die Leitfähigkeit des wärmebehandelten Drahtes ist   35, 6 Sm/mm2   bei 20 C. Um die Relaxationseigenschaften zu messen, wird der Draht zwischen einer ebenen Platte und einer Schraube mit ebener Endfläche mit einer Belastung bis zu 30 kp gespannt. Die verbliebene Belastung wird bis zu 500 h in verschiedenen Zeitabständen gemessen. Nach 500 h ist die verbliebene Belastung 26 kp.

   Für einen entsprechenden Draht ohne Beryllium-, Kupfer- und Magnesiumzusätze ist der entsprechende Wert 15 kp und der Übergangswiderstand nach Alterung in Wärme und Feuchtigkeit bedeutend höher. Die Zugbruchgrenze des geglühten Drahtes ist 14   kp/mm2   und die Bruchdehnung 12%. 
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 gewalzt und zu einem Draht mit einem Durchmesser von 0, 50 mm gezogen. Die Wärmebehandlung wird bei   300 C   ausgeführt und dann wird 15 h lang alle halbe Stunde ein Stück Drat herausgenommen und hinsichtlich Bruchfestigkeit, Bruchdehnung und elektrische Leitfähigkeit untersucht.

   Die erhaltenen Resultate sind aus dem Diagramm in Fig. 1 bis 3 ersichtlich, wo Fig. 1 die Abhängigkeit der Bruchfestigkeit von der Wärmebehandlungszeit, Fig. 2 die Abhängigkeit der Bruchdehnung von der Wärmebehandlungszeit und Fig. 3 die Abhängigkeit der Wärmeleitfähigkeit von der Wärmebehandlungszeit zeigt. Die Diagramme zeigen, dass der Leiter nach kurzer Wärmebehandlungszeit für übliche Typen von   Wicklungsdraht   und Kabelleiter vorteilhafte Kombination von Eigenschaften zeigt und dass die Eigenschaften bei fortgesetzter Wärmebehandlung nicht verlorengehen.

Claims (1)

1. P A T E N T A N S P R Ü C H E : 1. Elektrischer Leiter aus Aluminium in Form eines Drahtes, eines Bandes oder einer Schiene mit einer elektrischen Leitfähigkeit von mindestens 34, 22 Sm/mm2 bei 20 C, d a d u r c h g e k e n n - zeichnet, dass das Aluminium 0, 001 bis 0, 10 Gew.-% Beryllium, 0, 10 bis 0, 35 Gew.-% Kupfer und EMI3.2