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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Mehrschichtmetall mittels Kaltplattierung von anderem Metall auf Kupfer, wobei weichgeglühte Platinen mit jeweils mindestens einer metallisch reinen Oberfläche Verwendung finden und die weichgeglühten Platinen mit ihren metallisch reinen Oberflächen einander zugekehrt in kaltem Zustand am Walzspalt eines Walzgerüstes zusammengewalzt werden.
In der Rundfunk- und Fernsehröhrenherstellung wird Mehrschichtenmetall benötigt, bei dem der Kupferkern, auf dessen beiden Seiten jeweils ein anderes Metall aufplattiert ist, eine Dicke von mindestens 40% der gesamten Enddicke des fertigen Mehrschichtenmetalls aufweisen soll. Die wichtigsten
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Aluminium-Eisen-Nickel-Kupfer-Nickel-Dreischicht-Metall, wobei die Dicken der Nickel-und Kupferschicht bei dem Aluminium-Eisen-Kupfer-Nickel-Vierschicht-Metall etwa gleich sein sollen.
Die für die Herstellung dieser Mehrschichtenmetalle erforderlichen Grundmaterialien Eisen-Kupfer- Nickel-Dreischicht-Metall mit etwa gleicher Nickel-und Kupfer-Schichtdicke und Nickel-Kupfer-Nickel- Dreischicht-Metall können bisher nur auf warmem Wege hergestellt werden, Bekanntlich ist aber bei allen
Warmplattierungen die Herstellung nicht nur umständlich und unwirtschaftlich, sondern es werden daher auch die Herstellungskosten bereits bei diesen Mehrschicht-Metallen infolge des erhöhten Raum-,
Personal-, Investitionskosten- und Energie-Bedarfs für die Warmbehandlung der Platinen so hoch, dass sich dies ungünstig auf den Gestehungspreis des fertigen Vielschicht-Metalls auswirkt.
Aus diesem Grunde hat man bereits versucht, auf eine zentrale Eisen-Platine einerseits eine
Aluminiumschicht und anderseits eine Kupferschicht kalt aufzuplattieren. Dabei müssen die Eingangsdicken der kalt zusammenzuplattierenden Platinen sehr genau aufeinander abgestimmt sein, da erheblicher
Walzschwund auftreten kann. Das mit nur etwa 5 bis 7% verhältnismässig geringe Schwundmass von Kupfer bezogen auf Eisen wird als Grund dafür angesehen, dass es bisher nicht möglich war, mittels Kaltwalzens eine ausreichend dauerhafte und mechanisch beanspruchbare Haftverbindung zwischen lediglich einer
Kupfer-und einer Eisen-Platine zu erzielen, dass es vielmehr erforderlich war, auf der dem Kupfer gegenüberliegenden Seite der Eisen-Platine Aluminium aufzuplattieren, dessen Schwundmass bezogen auf Eisen mit etwa 18 bis 22% verhältnismässig sehr hoch liegt.
Trotz der Mitplattierung von Aluminium kann dabei nur eine Kupfer-Platine kalt auf dem Eisen aufplattiert werden, deren Dicke 25% der Dicke der zentralen Eisen-Platine nicht übersteigt. Selbst unter Einhaltung dieser Forderung ist mit diesem Verfahren die Herstellung eines Mehrschichtenmetalls nicht möglich, bei dem die Enddicke der Kupferschicht geringer sein soll als etwa 10 pm. Es kommt nämlich dann zu einer welligen Ausbildung der Grenzzone zwischen Kupfer und Eisen mit einer gegenseitigen Durchdringung beider Materialien, welche stellenweise nicht nur durch die Gesamtdicke eines Materials hindurchgeht, sondern auch in die auf der gegenüberliegenden Seite gegebenenfalls angeordnete weitere Plattierschicht hineingelangt.
Das führt im Endergebnis zu einem Verhalten des fertigen Mehrschicht-Metalls, das dem eines solchen Materials mit grosser Dicke der Grenzschicht, d. h. der Schicht, in welcher einander benachbarte Materialien miteinander kollidiert sind, entspricht. Mehrschicht-Metalle mit sehr hoher Beanspruchungsfestigkeit, wie sie für Rundfunkröhren- und Fernsehröhren-Herstellung benötigt werden, müssen jedoch möglichst genau definierte Reinmetallschichten mit bezüglich deren Dicke nur äusserst geringen Grenzschichten aufweisen, welche in der Schnitt-Analyse praktisch nicht ins Gewicht fallen.
Nachteilig ist weiterhin, dass die Möglichkeiten des Zusammenplattierens von Kupfer und Eisen selbst unter Zuhilfenahme einer weiteren Aluminiumplatine wesentlich von den Materialeigenschaften insbesondere auch bezüglich der Festigkeit-un Dehnungswerte des zur Verwendung kommenden Eisenmaterials bestimmt werden, welche je nach Ausgangsmaterial so stark schwanken können, dass eine Reproduzierbarkeit selbst bei gleichem Kupfermaterial nicht zu gewährleisten ist, u. zw. dies sogar dann, wenn statt Mittelstreifenbandstahls mit seinen nachteiligen starken Seigerungen und Unreinheiten sowie hohem Phosphor- und Schwefelgehalt Randstreifenbandstahl zur Verwendung kommt, welcher nur geringen Phosphor- und Schwefelgehalt bei verhältnismässig grosser Seigerungsfreiheit aufzuweisen pflegt, so dass dessen mechanische Werte besser liegen.
Aus der DE-OS 1627763 ist ferner ein Kaltwalzplattierverfahren bekanntgeworden, bei dem als Grundmaterial Kupfer Verwendung finden soll. Als zweites Schichtmaterial ist eine Kupferlegierung, z. B.
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eine Kupfer-Nickel-Legierung, vorgesehen. Das Kern-und auch das Auflagematerial müssen vorgeglüht sein, ausserdem ist eine Reinigung der Oberflächen vorgesehen, wobei sich an ein Bad in einer
Reinigungslösung eine mechanische Bearbeitung mittels einer sich drehenden Drahtbürste anschliessen kann.
Den Kernpunkt des bekannten Verfahrens bilden jedoch zwei Walzvorgänge, nämlich ein erster zur
Erzeugung einer sogenannten Rohbindung zwischen dem Kern-und dem Auflagematerial, und ein zweiter zur endgültigen Herstellung des erwünschten Verbundmaterials. Das bekannte Verfahren beruht nämlich auf der Annahme, dass im wesentlichen ein hoher Verformungsgrad ausreiche, um eine gute Bindung zu schaffen. Deshalb benötigt das bekannte Verfahren auch zwei aufeinanderfolgende Verformungsvorgänge, da die hier notwendigen hohen Verformungsgrade offensichtlich in einem Durchgang nicht erreichbar sind.
Bei der Verwendung von Kupfer als Kernmaterial und einer Kupfer-Nickel-Legierung als Auflagematerial soll dabei eine Gesamtquerschnittsänderung von mindestens 75% notwendig sein. Derartig hohe
Verformungsgrade führen jedoch bekanntlich zu einer hohen Materialverfestigung, so dass ohne
Nachbehandlung eine sehr schlechte weitere Verformbarkeit sowie Bearbeitungsmöglichkeit, die auch zu hohen Maschinenbeanspruchungen führen, zu befürchten sind. Bei dem bekannten Verfahren ist aber weder eine Nachbehandlung noch eine Zwischenbehandlung, die auf eine einfache Weise ausserdem gar nicht möglich ist, vorgesehen.
Zur Durchführung des bekannten Verfahrens sind ausserdem zwei hintereinander angeordnete Walzgerüste erforderlich, was einen erhöhten Kapitaleinsatz sowohl hinsichtlich der Platz- als auch der Maschinenkosten sowie einen erhöhten Personaleinsatz zur Bedienung, Über- wachung und Wartung und damit eine schlechte Wirtschaftlichkeit mit sich bringt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Mehrschicht-Metall mittels Kaltplattierung von anderem Metall auf Kupfer zu schaffen, bei dem die Nachteile der Warmplattie- rung ebenso ausgeschaltet werden, wie die der geschilderten gleichzeitigen Kaltplattierung von Kupfer verhältnismässig geringer Dicke einerseits und Aluminium anderseits auf eine Eisenkernschicht, und bei dem nicht nur lediglich eine Kupferschicht mit einer Eisenschicht oder eine Kupferschicht mit einer Nickelschicht kalt zusammenplattierbar sein soll, wobei die Dicke der Kupfer-Platine im Verhältnis zur Dicke der Eisen- oder Nickelplatine ohne Belang sein soll,
sondern das erstellte Mehrschichtenmetall ungeachtet der Art seiner Schichtzusammensetzung und seiner Schichtdickenverhältnisse als Ausgangsoder Zwischenmaterial bei der Herstellung mehrschichtiger Mehrschichtenmetalle geeignet sein soll.
Die Erfindung ist dadurch gekannzeichnet, dass bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art bei Verwendung je einer blankweichgeglühten Platine aus einem Metall der Gruppe VIII des Periodensystems der Elemente diese in einem einmaligen Kaltwalzvorgang gemeinsam auf eine zwischen 30 und 75% der Ausgangsdicke beider Platinen liegende Materialdicke abgewalzt werden und anschliessend das Walzgut nach Aufheizung auf eine unterhalb des Schmelzpunktes des niedrigst schmelzenden Metalls liegende Temperatur langsam abgekühlt wird.
Durch dieses Verfahren werden nicht nur die eingangs genannten Nachteile bekannter Verfahren ausgeschaltet, sondern unter wesentlicher Vereinfachung des gesamten Plattierungsablaufes sowie Einsparung von Investitions- und Betriebskosten Mehrschichtenmetall-Plattierungen erzeugt, welche sowohl hinsichtlich ihrer Schichtenzusammensetzung und -ausbildung als auch hinsichtlich ihrer Qualität bisher nicht erzielbar waren.
Eine speziell auf eine Kupfer-Nickel-Plattierung abgestellte erfinderische Fortbildung des Verfahrens kennzeichnet sich dadurch, dass je eine Kupfer- und eine Nickel-Platine gemeinsam am Walzspalt abgewalzt und vor dem langsamen Abkühlen das Walzgut auf eine Temperatur zwischen etwa 400 und etwa 500C unterhalb des Schmelzpunktes von Kupfer gebracht wird.
Bei einem durchgeführten Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach diesem Erfindungsgedanken wird ein Nickelbad von 1, 25 mm Dicke bei 700 C und ein Kupferband von 0, 15 mm Dicke bei 5000C blankweichgeglüht. Von beiden Bändern wird nach dem Glühen jeweils eine Oberfläche metallisch rein zugerichtet, was in an sich bekannter Weise durch Bürsten oder Schleifen geschehen kann. Beide Bänder werden mit einander zugewandten metallisch reinen Oberflächen am Walzspalt eines Walzgerüstes von 0, 65 mm gemeinsam abgewalzt, was einer Enddicke des kaltplattierten Materials von 46, 5% der Ausgangsgesamtdicke der beiden dem Walzgerüst zugeführten Bandmaterialien entspricht.
Nach einer Blankweichglühe des Nickel-Kupfer-Bandes bei 700 C, mittels welcher ein ausreichend weicher Zustand desselben für die anschliessende Behandlung erreicht wird, wird es auf eine Enddicke von beispielsweise 0, 08 mm ausgewalzt
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eine metallisch reine Oberfläche aufweisenden Eisen-Platine mit einander zugekehrten metallisch reinen
Oberflächen in kaltem Zustand am Walzspalt eines Walzgerüstes auf eine zwischen 30 und 75% der
Ausgangsgesamtdicke von Kupfer-Nickel-Zweischicht-Platine und Eisen-Platine liegende Materialdicke abgewalzt und vor dem langsamen Abkühlen das Walzgut auf eine Temperatur zwischen etwa 400 und etwa 50 C unterhalb des Schmelzpunktes von Kupfer gebracht wird, zwei Walzstiche nötig.
Auch hier ist jedoch eine Verfahrungsführung mit nur einem Walzstich möglich. Es kennzeichnet sich dann diese bevorzugte Ausführungsform dadurch, dass eine beidseitig metallisch reine Oberflächen aufweisende Kupfer-Platine zwischen einerseits einer eine metallisch reine Oberfläche aufweisenden Nickel-Platine und anderseits einer gleichfalls eine metallisch reine Oberfläche aufweisenden Eisen-Platine mit jeweils einander zugekehrten metallisch reinen Oberflächen in kaltem Zustand gemeinsam am Walzspalt eines Walzgerüstes auf eine zwischen 30 und 75% der Ausgangsgesamtdicke der drei Platinen liegende Materialdicke abgewalzt und vor dem langsamen Abkühlen das Walzgut auf eine Temperatur zwischen etwa 400 und etwa 50 C unterhalb des Schmelzpunktes von Kupfer gebracht wird.
Von Wichtigkeit ist in beiden Fällen, dass immer dann, wenn Eisen auf Kupfer kalt aufplattiert werden soll, die dem Eisen zugeordnete Kupferoberfläche auf eine Rauhigkeit von mindestens 1 pm gebracht wird.
Gemäss einem andern, die Erfindung in nicht naheliegender Weise fortbildenden Erfindungsgedanken wird es erstmals möglich, Eisen und Nickel auf kaltem Wege zu verbinden. Unter Verwendung des bereits geschilderten Erfindungsgedankens mit zweifachem Walzstich lässt sich gemäss einer andern nicht naheliegenden Weiterbildung bei entsprechender Wahl der Ausgangsdicke der Kupfer-Platine derart, dass die Kupferschicht im fertiggestellten Dreischicht-Metall nur wenige Tausendstel mm, u. zw. vorzugsweise weniger als 3 pm aufweist, ein Eisen-Kupfer-Nickel-Dreischicht-Metall auf kaltem Wege erzielen, welches praktisch die mechanischen, physikalischen und chemischen Eigenschaften eines Eisen-Nickel-Zweischicht-Metalls aufweist, welches sonst mittels Kaltplattierung wegen der jeweils zu hohen Zugfestigkeiten nicht herstellbar wäre.
Dabei hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass die dünne Kupferschicht lediglich ein Bindemittel darstellt, welches im abgewalzte Walzgut analytisch praktisch nicht mehr feststellbar ist und die Eigenschaften insbesondere im Hinblick auf die Verwendung des fertigen Walzgutes für die Rundfunk- und Fernsehröhrenherstellung nicht ungünstig beeinflusst. Als zu bevorzugen hat sich die Verwendung einer Kupfer-Platine mit einer Ausgangsdicke von etwa 0, 08 bis etwa 0, 24 mm erwiesen.
In der Praxis wurde in der bereits beschriebenen Weise hergestelltes Nickel-Kupfer-ZweischichtMetall mit verhältnismässig geringer Kupferschichtdicke verwendet, welches auf eine Enddicke von 0, 08 mm abmassgewalzt und dann bei 540 C blankweichgeglüht war. Nach dem Zurichten der freien Kupferoberfläche auf metallische Reinheit kann diese Platine mit einer gleichfalls metallisch reine Oberfläche aufweisenden Eisen-Platine praktisch beliebiger Dicke zusammengewalzt werden. Nach Durchgang durch eine weitere Glühe kann das Walzgut auf die gewünschte Enddicke ausgewalzt und einer Schlussblankweichglühe unterzogen werden. Die Kupferschicht zwischen Eisen und Nickel beträgt dann etwa 1 bis 2 pm.
Eine weitere nicht naheliegende Fortbildung der Erfindung stellt den Ausgangspunkt für die
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kennzeichnet sich dadurch, dass eine Kupfer-Platine mit einer metallisch reinen Oberfläche einer Rauhigkeit von mindestens 1 pm gemeinsam mit einer gleichfalls eine metallisch reine Oberfläche aufweisenden Eisen-Platine mit einander zugekehrten metallisch reinen Oberflächen in kaltem Zustand am Walzspalt eines Walzgerüstes auf eine zwischen 30 und 75% der Ausgangsgesamtdicke beider Platinen liegende Materialdicke abgewalzt und vor dem langsamen Abkühlen das Walzgut auf eine Temperatur zwischen etwa 400 und etwa 500C unterhalb des Schmelzpunktes von Kupfer gebracht wird. Dabei kann dieses Verfahren auf zweierlei Weise eine erfinderische Fortbildung erfahren.
Einerseits kann nämlich auch hier das Verfahren so geführt werden, dass es mit zwei Walzstichen arbeitet, wobei nach Erstellung einer Kupfer-Eisen-Zweischicht-Platine deren freie Kupferoberfläche metallisch rein zugerichtet und auf eine Rauhigkeit von mindestens 1 pm gebracht und diese Platine gemeinsam mit einer gleichfalls eine metallisch reine Oberfläche aufweisenden Eisen-Platine mit einander zugekehrten metallisch reinen Oberflächen in kaltem Zustand am Walzspalt eines Walzgerüstes auf eine zwischen 30 und 75% der Ausgangsgesamtdicke von Kupfer-Eisen-Zweischicht-Platine und Eisen-Platine liegende Materialdicke abgewalzt und vor dem langsamen Abkühlen das Walzgut auf eine Temperatur zwischen etwa 400 und etwa 50 C unterhalb des Schmelzpunktes von Kupfer gebracht wird.
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Anderseits kann aber auch zur Herstellung des gleichen Eisen-Kupfer-Eisen-Dreischicht-Metalls die
Kaltplattierung in einem alle drei Metallschichten gleichzeitig miteinander verbindenden einzigen Walzstich erfolgen. Dieses Verfahren kennzeichnet sich dann dadurch, dass eine beidseitig metallisch reine
Oberflächen einer Rauhigkeit von mindestens 1 pm aufweisende Kupfer-Platine zwischen zwei jeweils mit einer gleichfalls metallisch reinen Oberfläche einer der Kupferoberflächen zugekehrten Eisen-Platinen in kaltem Zustand gemeinsam am Walzspalt eines Walzgerüstes auf eine zwischen 30 und 75% der Ausgangs- gesamtdicke aller drei Platinen liegende Materialdicke abgewalzt und vor dem langsamen Abkühlen das
Walzgut auf eine Temperatur zwischen etwa 400 und etwa 50 C unterhalb des Schmelzpunktes von Kupfer gebracht wird.
Ein Beispiel für die Herstellung eines Eisen-Kupfer-Eisen-Dreischicht-Metalls in einem Dreischichten
Walzstich wird wie folgt beschrieben : Zwei Eisen-Platinen vorzugsweise in Form von Randstreifenstahl- bandmaterial von 4 mm Dicke werden zur Erzielung einer feinen Gefügestruktur an einer Spaltdicke von
0, 8 mm kalt abgewalzt und durch eine Blankweichglühe bei etwa 700 C rekristallisiert. Nach Zurichtung jeweils mindestens einer der Eisenoberflächen auf metallisch reinen Zustand werden beide Eisen-Platinen mit einer zwischen ihnen liegenden Kupfer-Platine von 1, 25 mm Banddicke, deren beide Oberflächen metallisch rein zugerichtet und auf eine Oberflächenrauhigkeit von mindestens 1 um gebracht worden sind, kalt an einem Walzspalt von 1, 05 mm abgewalzt und anschliessend einer Blankweichglühe bei etwa 700 C unterworfen.
Dabei ist ein Kupferschwund von etwa 3 bis 4% in Rechnung zu setzen. Das Endmass des Walzgutes beträgt 36, 85% der Ausgangsgesamtdicke der drei zusammengewalzten Platinen.
Bemerkenswert ist, dass dann, wenn nach der Erfindung mit Kupfer kalt kollidiert werden soll, einerseits die Kupferoberfläche nicht nur metallisch rein zu sein hat, sondern auch eine Rauhigkeit von mindestens 1 um auf weisen muss, und dass zum andern normalerweise das Abwalzmass auch in den unteren Bereichen grösser sein muss, als bei Kaltplattieren andern Metalls auf Kupfer. Mit andern Worten bedeutet das, dass die obere Grenze der Walzgutdicke nach dem Walzstich eines Mehrschicht-Metalls, bei welchem Eisen und Kupfer unmittelbar miteinander zusammenplattiert werden, in den gängigen Abmessungen 55% der Ausgangsgesamtdicke aller beteiligten Platinen nicht überschreiten sollte, um zu gewährleisten, dass die Plattierung Eisen-Kupfer ausreichendes Haftvermögen besitzt und sich bei Biegeversuchen nicht wieder löst.
Dies erlangt insbesondere dann Bedeutung, wenn ein Eisen-Kupfer-Mehrschicht-Metall mit einer Kupferschichtdicke von mindestens 50% hergestellt werden soll. Anderseits ist es bei sehr dünnem Kupfermaterial durchaus möglich, eine ausreichend gute Haftung bereits bei etwa 75% der Ausgangsgesamtdicke entsprechendem Walzdruck zu erzielen.
Wegen der durch die Erfindung erzielbaren guten Eigenschaften ist es zweckmässig, die Herstellung von Aluminium-Eisen-Kupfer-Eisen-Nickel-und Nickel-Eisen-Kupfer-Eisen-Nickel-Fünfschicht-Metall ausgehend von einem Eisen-Kupfer-Eisen-Nickel-Vierschicht-Metall vorzunehmen. Dabei ist zu beachten, dass es sich genau genommen auch bei diesem Vierschicht-Metall um ein Fünfschicht-Metall handelt, weil nämlich die Kollidierung zwischen Eisen und Nickel mittels einer dünnen wenn auch im fertigen Walzgut analytisch praktisch nicht mehr nachweisbaren Kupferzwischenschicht erfolgt ist. Zur Herstellung dieses Eisen-Kupfer-Eisen-Nickel-Vierschicht-Metalls gibt es gemäss weiterer zweckmässiger Fortbildung der Erfindung vier Möglichkeiten mit jeweils unterschiedlichen Vorteilen.
Die erste dieser Möglichkeiten kennzeichnet sich dadurch, dass nach Erstellung je einer Eisen-KupferZweischicht- und einer Eisen-Nickel-Platine mit Kupferbindung die freie Kupferoberfläche der EisenKupfer-Platine metallisch rein zugerichtet und auf eine Rauhigkeit von mindestens 1 um gebracht und die freie Eisenoberfläche der Eisen-Nickel-Platine gleichfalls metallisch rein zugerichtet wird und dass anschliessend beide Platinen mit einander zugekehrten metallisch reinen Oberflächen in kaltem Zustand gemeinsam am Walzspalt eines Walzgerüstes auf eine zwischen 30 und 75% der Ausgangsgesamtdicke von Eisen-Kupfer-Platine und Eisen-Nickel-Platine liegende Materialdicke abgewalzt und vor dem langsamen Abkühlen das Walzgut auf eine Temperatur zwischen etwa 400 und etwa 50 C unterhalb des Schmelzpunktes von Kupfer gebracht wird.
Zwar benötigt dieses Verfahren ausgehend von zwei ZweischichtMetallen, nämlich Einsen-Kupfer und Eisen-Nickel, drei Walzstiche, es bietet jedoch den Vorteil, vorhandene Bestände dieser beiden Zweischicht-Metalle wirtschaftlich aufbrauchen zu können.
Eine weitere Möglichkeit bietet sich dadurch, dass nach Erstellung einerseits einer Kufper-NickelZweischicht-Platine deren freie Kupferoberfläche metallisch rein zugerichtet und auf eine Rauhigkeit von mindestens l um gebracht und anderseits einer Eisen-Kupfer-Eisen-Dreischicht-Platine eine der freien Eisenoberflächen metallisch rein zugerichtet wird und dass die Kupfer-Nickel-Zweischicht-Platine und die
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Eisen-Kupfer-Eisen-Dreischicht-Platine mit einander zugekehrten metallisch reinen Oberflächen in kaltem
Zustand gemeinsam am Walzspalt eines Walzgerüstes auf eine zwischen 30 und 75% der Ausgangsgesamtdicke beider Platinen liegende Materialdicke abgewalzt und vor dem langsamen Abkühlen das Walzgut auf eine
Temperatur zwischen etwa 400 und etwa 50 C unterhalb des Schmelzpunktes von Kupfer gebracht
wird, wobei also auf eine in bereits beschriebener Weise mittels zweier oder auch nur eines Kaltplattierstiches hergestellte Eisen-Kupfer-Eisen-Dreischicht-Platine eine Nickel-Platine aufgewalzt wird. Auch dieses
Verfahren gibt die Möglichkeit, vorhandene Restbestände wirtschaftlich aufbrauchen oder aber sich auftretenden Kundenwünschen für ein ganz bestimmtes Mehrschichtenmetall schnell anpassen zu können, sofern überhaupt Eisen-Kupfer-Eisen-Dreischicht-Metall vorrätig ist.
Eine weitere zweckmässige Methode ist dadurch, gegeben, dass nach Erstellung einer Eisen-Nickel-
Platine mit Kupferbindung deren freie Eisenoberfläche metallisch rein zugerichtet und diese'Platine gemeinsam mit einer Kupfer-Platine mit einer metallisch reinen Oberfläche einer Rauhigkeit von mindestens
1 pm mit einander zugekehrten metallisch reinen Oberflächen am Walzspalt eines Walzgerüstes auf eine zwischen 30 und 75% der Ausgangsgesamtdicke von Eisen-Nickel-Platine und Kupfer-Platine, liegende
Materialdicke abgewalzt wird, dass daraufhin diese Walzgut-Platine auf eine Temperatur zwischen etwa 400 und etwa 50 C unterhalb des Schmelzpunktes von Kupfer gebracht und anschliessend langsam abgekühlt wird,
dass danach die freie Kupferoberfläche dieser Kupfer-Eisen-Nickel-Dreischicht-Platine metallisch rein zugerichtet und auf eine Rauhigkeit von mindesens 1 pm gebracht wird und dass anschliessend diese
Kupfer-Eisen-Nickel-Dreischicht-Platine gemeinsam mit einer gleichfalls eine metallisch reine Oberfläche aufweisenden Eisen-Platine mit einander zugekehrten metallisch reinen Oberflächen in kaltem Zustand am
Walzspalt eines Walzgerüstes auf eine zwischen 30 und 75% der Ausgangsgesamtdicke der drei Platinen liegende Materialdicke abgewalzt und vor dem langsamen Abkühlen das Walzgut auf eine Temperatur zwischen etwa 400 und etwa 50 C unterhalb des Schmelzpunktes von Kupfer gebracht wird.
Dieses
Verfahren bietet den Vorteil, zwar vorhandenes Eisen-Nickel-Zweisehicht-Metall aufbrauchen zu können, dabei aber normale Eisen- und Kupfer-Platinen verarbeiten zu können.
Die letzte Verfahrensführung zur Herstellung eines Eisen-Kupfer-Eisen-Nickel-Vierschicht-Metalls ist dann die vorteilhafteste, wenn der Preis des fertigen Walzgutes im wesentlichen durch den einzusetzenden Arbeitsaufwand bestimmt wird und ausreichend frische Walzgut-Platinen in Eisen und Kupfer zur Verfügung stehen.
Dieses Verfahren, welches sich dadurch kennzeichnet, dass nach Erstellung einer Eisen-Nickel-Platine mit Kupferbindung deren freie Eisenoberfläche metallisch rein zugerichtet und eine beidseitig metallisch reine Oberflächen einer Rauhigkeit von mindestens 1 pm aufweisende Kupfer-Platine zwischen einerseits der Eisen-Nickel-Platine und anderseits einer gleichfalls eine metallisch reine Oberfläche aufweisenden Eisen-Platine mit jeweils einander zugekehrten metallisch reinen Oberflächen in kaltem Zustand gemeinsam am Walzspalt eines Walzgerüstes auf eine zwischen 30 und 75% der Ausgangsgesamtdicke der drei Platinen liegende Materialdicke abgewalzt und vor dem langsamen Abkühlen das Walzgut auf eine Temperatur zwischen etwa 400 und etwa 50 C unterhalb des Schmelzpunktes von Kupfer gebracht wird, bietet nämlich den Vorteil,
dass bei ihm nur zwei Kaltwalzstiche erforderlich sind, wenn man von dem Stich für die Aufbringung der Kupferzwischenschicht auf die Nickel-Platine zur Herstellung eines Eisen-Nickel-Zweischicht-Metalls absehen will. Die Arbeitskostenersparnis bei diesem Verfahren liegt ebenso wie die Senkung der Betriebskosten insbesondere für erforderliche Zwischenglühen auf der Hand.
Ein Herstellungsbeispiel eines solchen Eisen-Kupfer-Eisen-Nickel-Vierschicht-Metalls geht von einer in bereits beschriebener Weise hergestellten Eisen-Kupfer-Eisen-Dreischicht-Platine einer Ausgangszusammensetzung von 0, 8 mm Eisen, 1, 25 mm Kupfer und 0, 8 mm Eisen, abgewalzt an einem Walzspalt von 1, 05 mm, aus, welche anschliessend auf eine Gesamtdicke von 1, 0 mm plangewalzt und bei etwa 700 C zwischengeglüht ist. Dann wird in gleichfalls beschriebener Weise eine Nickel-Kupfer-Zweischicht-Platine mit nur geringer Kupferschichtdicke hergestellt, indem eine Nickel-Platine von 1, 0 mm Dicke mit einer Kupfer-Platine von 0, 1 mm Dicke an einem Walzspalt von 0, 65 mm kalt gemeinsam abgewalzt werden. Die sich ergebende Nickel-Kupfer-Zweischicht-Platine hat eine Zusammensetzung von etwa 590 pm Nickel und 60 pm Kupfer.
Nach einer Zwischenglühe bei etwa 700 C wird diese Zweischicht-Platine auf 0, 08 mm abmassgewalzt und anschliessend nochmals bei 540 C blankweichgeglüht. Diese Platine von 0, 08 mm Dicke weist dann die Zusammensetzung von etwa 74 pm Nickel und etwa 6 pm Kupfer auf. Nach entsprechender Zurichtung der zusammenzuplattierenden Oberflächen der Eisen-Kupfer-Eisen-Dreischicht-Platine und der Nickel-Kupfer-Zweischicht-Platine, in letzterem Fall der Kupferoberfläche, werden beide Platinen
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gemeinsam kalt an einer Walzspalthöhe von 0, 65 mm abgewalzt. Dieses auf 60% der Ausgangsgesamtdicke beider Mehrschicht-Platinen abgewalzte Fünfschicht-Material kann dann noch auf die übliche Gebrauchsdicke von 0, 25 mm massgewalzt und anschliessend einer Endglühe bei etwa 5300C unterzogen werden.
Dieses Endmaterial hatte dann die folgende Zusammensetzung : Eisen 65 pm, Kupfer 100 pm, Eisen 65 pm,
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Mehrschicht-Platine beträgt.
In ähnlicher Weise lässt sich mit vier alternativ einsetzbaren Weiterbildungen dieses Erfindungsgedankens auch das als Rundfunk- und Fernsehrohren-Baustoff wichtige Nickel-Eisen-Kupfer-Eisen- Nickel-Fünfschicht-Metall herstellen. Die erste mit von dem Aufbringen der Kupferzwischenschicht abgesehen nur zwei Walzstichen arbeitende und daher besonders wirtschaftliche Möglichkeit kennzeichnet sich dadurch,
dass nach Erstellung zweier Eisen-Nickel-Platinen mit Kupferbindung deren freie Eisenoberflächen metallisch rein zugerichtet werden und dass eine beidseitig metallisch reine Oberflächen einer Rauhigkeit von mindestens 1 pm aufweisende Kupfer-Platine zwischen beiden jeweils mit ihrer freien Eisenoberfläche der Kupfer-Platine zugekehrten Eisen-Nickel-Platinen in kaltem Zustand gemeinsam am Walzspalt eines Walzgerüstes auf eine zwischen 30 und 75% der Ausgangsgesamtdicke der drei Platinen liegende Materialdicke abgewalzt und vor dem langsamen Abkühlen das Walzgut auf eine Temperatur zwischen etwa 400 und etwa 50 C unterhalb des Schmelzpunktes von Kupfer gebracht wird. Bei diesem Verfahren weist die zentrale Kupfer-Platine eine verhältnismässig grosse Dicke auf.
Das zweite Verfahren zur Herstellung dieses Fünfschicht-Metalls geht von vorhandenem Eisen- Kupfer-Eisen-Dreischicht-Metall aus und benötigt dann, wenn dieses in einem einzigen Walzstich hergestellt worden ist, für die Herstellung des genannten Fünfschicht-Metalls gleichfalls insgesamt
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Eisenschicht auf die freie Kupferseite desselben erzeugt ist, werden insgesamt drei Walzstiche benötigt.
Dieses Verfahren kennzeichnet sich dadurch, dass nach Erstellung einerseits zweier Kupfer-Nickel-Zwei- schicht-Platinen deren freie Kupferoberflächen metallisch rein zugerichtet und auf eine Rauhigkeit von mindestens 1 pm gebracht und anderseits einer Eisen-Kupfer-Eisen-Dreischicht-Platine deren beide freien Eisenoberflächen metallisch rein zugerichtet werden und dass die Eisen-Kupfer-Eisen-Dreischicht-Platine zwischen beiden jeweils mit ihrer freien Kupfer-Oberfläche einer freien Eisenoberfläche der Eisen-Kupfer- Eisen-Dreischicht-Platine zugekehrten Kupfer-Nickel-Zweischicht-Platinen in kaltem Zustand gemeinsam am Walzspalt eines Walzgerüstes auf eine zwischen 30 und 75% der Ausgangsgesamtdicke aller drei Platinen liegende Materialdicke abgewalzt und vor dem langsamen Abkühlen das Walzgut auf eine Temperatur zwischen etwa 400 und
etwa 500C unterhalb des Schmelzpunktes von Kupfer gebracht wird. Der Fachmann wird je nach vorhandenem Ausgangsmaterial die Verfahrensführung entsprechend wählen.
Für eine solche Verfahrensführung wird folgendes Ausführungsbeispiel wiedergegeben : Es wurden vorbereitend in der vorstehend bereits beschriebenen Weise zwei Nickel-Kupfer-Zweischicht-Platinen von 0, 65 mm Walzgutdicke bei einer Ausgangsdicke von 1, 0 mm Nickel und 0, 1 mm Kupfer und einer Endzusammensetzung von etwa 590 pm Nickel und 60 pm Kupfer hergestellt und nach entsprechender Zwischenglühe auf 0, 1 mm Dicke abgewalzt und blankweichgeglüht, so dass die Zusammensetzung dieser abmassgewalzten Platine 92 pm Nickel und 8 pm Kupfer betrug.
Ausserdem wurde in der gleichfalls bereits beschriebenen Weise eine Eisen-Kupfer-Eisen-Dreischicht-Platine aus einem zwischen zwei Eisen-Platinen von jeweils 0, 8 mm Dicke zwischenplattierten Kupfer von 1, 25 mm Dicke hergestellt, welche an einer Walzspalthöhe von 1, 05 mm abgewalzt, auf 1 mm plangewalzt und bei etwa 700 C zwischengeglüht wurde.
Nach entsprechender Zurichtung der zusammenzuplattierenden Oberflächen in der bereits beschriebenen Weise wurden die Eisen-Kupfer-Eisen-Dreischicht-Platine und diese flankierend die Nickel-Kupfer-Zwei-' schicht-Platinen mit ihrer Kupferschicht jeweils als Zwischenbindung zwischen Eisen und Nickel kalt an einem Walzspalt von 0, 65 mm abgewalzt und anschliessend auf das Endmass von 0, 25 mm abmassgewalzt und einer Endglühe bei etwa 630 C unterzogen. Das fertige Walzgut dieser Dicke hat eine Zusammensetzung von 23 pm Nickel, 57 pm Eisen, 90 pm Kupfer, 57 pm Eisen und wieder 23 pm Nickel.
Wie sich überraschenderweise gezeigt hat, lässt sich dieses Nickel-Eisen-Kupfer-Eisen-Nickel-Fünf- schicht-Metall auch in nur einem einzigen Walzstich erzeugen, in welchem sämtliche Materialien - abgesehen natürlich von der vorbereitenden Aufplattierung einer Kupferzwischenschicht auf die auzuplattierenden Nickeischichten - gemeinsam kalt aufeinanderplattiert werden.
Dieses die Erfindung in nicht naheliegender
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Weise fortbildende Verfahren kennzeichnet sich dadurch, dass nach Erstellung zweier Kupfer-Nickel-Zwei- schicht-Platinen deren freie Kupferoberflächen metallisch rein zugerichtet und auf eine Rauhigkeit von mindestens l um gebracht werden und dass eine beidseitig metallisch reine Oberflächen einer Rauhigkeit von mindestens l um aufweisende Kupfer-Platine zwischen zwei jeweils beidseitig metallisch reine
Oberflächen aufweisenden Eisen-Platinen gelegen gemeinsam mit den beiden jeweils mit ihrer freien
Kupferoberfläche einer freien Eisenoberfläche einer Eisen-Platine zugekehrten Kupfer-Nickel-Zwei- schicht-Platinen in kaltem Zustand am Walzspalt eines Walzgerüstes auf eine zwischen 30 und 75% der
Ausgangsgesamtdicke aller fünf Platinen liegende Materialdicke
abgewalzt und vor dem langsamen Abkühlen das Walzgut auf eine Temperatur zwischen etwa 400 und etwa 50 C unterhalb des Schmelzpunktes von
Kupfer gebracht wird. Durch dieses Verfahren wird ersichtlich eine erhebliche Vereinfachung und
Rationalisierung der Herstellung dieses wichtigen Mehrschicht-Metalls erreicht.
Häufig wird für das weitere bei der Herstellung von Rundfunk- und Fernsehröhren wichtige Aluminium-Eisen-Kupfer-Eisen-Kupfer-Fünfschicht-Metall die Vorfertigung von Eisen-Kupfer-Eisen-Kupfer-
Vierschicht-Metall erforderlich. Hiezu ist erfindungsgemäss einmal vorgesehen,
dass nach Erstellung einer
Eisen-Kupfer-Eisen-Dreischicht-Platine eine freie Eisenoberfläche derselben metallisch rein zugerichtet und mit einer gleichfalls eine metallisch reine Oberfläche einer Rauhigkeit von mindestens 1 um aufweisenden
Kupfer-Platine mit einander zugekehrten metallisch reinen Oberflächen in kaltem Zustand am Walzspalt eines Walzgerüstes auf eine zwischen 30 und 75% der Ausgangsgesamtdicke von Eisen-Kupfer-Eisen-Drei- schicht-Platine und Kupfer-Platine liegende Materialdicke abgewalzt und vor dem langsamen Abkühlen das
Walzgut auf eine Temperatur zwischen etwa 400 und etwa 500C unterhalb des Schmelzpunktes von Kupfer gebracht wird. Hier kann in bereits beschriebener Weise hergestelltes Eisen-Kupfer-Eisen-Dreischicht-
Metall Verwendung finden, auf dessen eine Aussenseite nochmals Kupfer kalt aufplattiert wird.
Dieses
Verfahren wurde erfolgreich gemäss folgendem Ausführungsbeispiel durchgeführt, wobei eine auf 1, 0 mm abmassgewalzte Platine der Zusammensetzung 0, 3 mm Eisen, 0, 4 mm Kupfer und 0, 3 mm Eisen zur
Verfügung stand, welche bei 700 C zwischengeglüht war und von der die eine der beiden aussen liegenden
Eisenoberflächen metallisch rein zugerichtet war. Mit dieser wurde in bereits beschriebener Weise eine
Kupfer-Platine von 0, 1 mm Ausgangsdicke, deren dem Eisen zugeordnete Oberfläche vorher metallisch rein zugerichtet und auf eine Oberflächenrauhigkeit von mindestens 1 pm gebracht war, an einem Walzspalt von 0, 65 mm kalt abgewalzt, so dass sich eine Walzgutdicke von 59% der Ausgangsgesamtdicke ergab, wobei ein
Kupferschwund von etwa 5 bis 6% in Rechnung zu setzen war.
Anschliessend wurde das Walzgut bei etwa 530 C endgeglüht.
Eine weitere von dem Zweischicht-Metall Eisen-Kupfer ausgehende erfindungsgemässe Möglichkeit zur Herstellung des Eisen-Kupfer-Eisen-Kupfer-Vierschicht-Metalls kennzeichnet sich dadurch, dass nach Erstellung zweier Eisen-Kupfer-Zweischicht-Platinen die freie Eisenoberfläche der einen metallisch rein zugerichtet und die freie Kupferoberfläche der andern gleichfalls metallisch rein zugerichtet und auf eine Rauhigkeit von mindestens 1 um gebracht wird und dass beide Platinen mit einander zugekehrten metallisch reinen Oberflächen gemeinsam in kaltem Zustand am Walzspalt eines Walzgerüstes auf eine zwischen 30 und 75% der Ausgangsgesamtdicke beider Eisen-Kupfer-Zweischicht-Platinen liegende Materialdicke abgewalzt und vor dem langsamen Abkühlen das Walzgut auf eine Temperatur zwischen etwa 400 und etwa 500C unterhalb des Schmelzpunktes
von Kupfer gebracht wird. Sollte nicht genügend Eisen-Kupfer-Zweischicht-Metall zur Verfügung stehehn, so kann in gleichfalls bereits beschriebener Weise dieses Metall auch mit einer Eisen-Platine auf seiner Kupferseite und auf der freien Eisenseite wieder einer KupferPlatine in einem gemeinsamen Walzstich kollidiert werden, wobei zu beachten ist, dass der Walzspalt eine Höhe zwischen 30 und 75% der Ausgangsgesamtdicke aller Platinen aufweisen muss, um ausreichende Haftungseigenschaften zwischen dem Eisenkern und den diesem benachbarten Kupferschichten zu erzielen.
Es hat sich herausgestellt, dass es bei allen Plattierungen, bei denen Eisenschichten beteiligt sind, zur Erzielung besonders hochwertiger Kollisionsbindungen unter Beibehaltung günstiger Materialeigenschaften sowohl von Kupfer als auch von Eisen zweckmässig ist, wenn das Walzgut nach dem letzten Abwalzen und vor dem letzten langsamen Abkühlen auf eine etwa dem Punkt Al im Eisen-Kohlenstoff-Zustandsdiagramm entsprechende Temperatur gebracht wird.
Gemäss weiterer erfinderischer Fortbildung des erfindungsgemässen Verfahrens kann auf die freie Eisenoberfläche aller beschriebenen eine aussen liegende Eisenschicht enthaltenden Mehrschicht-Metalle auf kaltem Wege nachträglich Aluminium aufgewalzt werden, wobei zur Herstellung eines zumindest eine aussen
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liegende Aluminium-Schicht aufweisenden Mehrschicht-Metalls mit der Aluminium-Schicht benachbarter
Aussenschicht nach Erstellung der kaltplattierten Mehrschicht-Platine mit aussen liegender freier
Eisenoberfläche, beispielsweise einer Eisen-Nickel-Platine mit Kupferverbindung, einer Eisen-Kupfer- Nickel-Dreischicht-Platine, einer Eisen-Kupfer-Eisen-Dreischicht-Platine, einer Eisen-Kupfer-Eisen-Nickel-
Vierschicht-Platine oder einer Eisen-Kupfer-Eisen-Kupfer-Vierschicht-Platine,
gemeinsam mit zumindest einer eine metallisch reine, einer metallisch reinen Eisenoberfläche der Mehrschicht-Platine zugekehrte Oberfläche aufweisenden Aluminium-Platine in kaltem Zustand auf eine zwischen 30 und 75% der Ausgangsgesamtdicke von Mehrschicht-Platine und Aluminium-Platine liegende Materialdicke abgewalzt und das Walzgut nach Erreichen seines Endmasses vor dem Abkühlen auf eine unterhalb des Alitierpunktes liegende Temperatur gebracht wird.
Zwar ist bereits bekannt, Aluminium kalt auf Eisen aufzuplattieren, es war jedoch bisher das Aufplattieren von Aluminium auf Mehtschichtenmetall nicht möglich, weil man das Verhalten dieser verschiedenen Metalle mit unterschiedlichen Kristalleigenschaften, von denen die Festigkeit-un Dehnungseigenschaften abhängen, nicht zusammen mit der verhältnismässig grossen Dehnung zwischen Aluminium und Eisen von bis zu 23% zu beherrschen vermochte. Bereits bei blossem Aufplattieren von Aluminium auf Eisen müssen genaue Erfahrungswerte für die Enddicke der Aluminiumschichten des Walzgutes und damit auch für die Ausgangsdicken der Aluminium-Platinen eingehalten werden, um zu vermeiden, dass beim späteren Alitieren das gesamte Walzgut unbrauchbar wird.
Beispielsweise kann eine in der bereits beschriebenen Weise hergestellte Eisen-Kupfer-Nickel-Dreischicht-Platine von 1 mm nach bereits beschriebener Wärmebehandlung und Zurichtung ihrer freien Eisenoberfläche mit einer eine entsprechend metallisch rein zugerichtete Oberfläche aufweisenden Aluminium-Platine von 0, 06 mm Dicke an einem Walzspalt von 0, 65 mm abgewalzt und mit mehreren Walzstichen auf das Endmass von 0, 25 mm gebracht werden.
Für die Verwendung von in bereits beschriebener Weise hergestelltem Eisen-Kupfer-Eisen-Dreischicht-Metall mit zumindest einseitig aussen liegender Aluminium-Schicht seien folgende Beispiele gegeben :
Eine Eisen-Kupfer-Eisen-Dreischicht-Platine wird auf 1 mm abmassgewalzt und nach bereits beschriebener Wärmebehandlung metallisch rein zugerichtet und danach mit je einer sie flankierenden, gleichfalls metallisch reine Oberfläche aufweisenden Aluminium-Platine von 0, 06 mm Dicke an einem Walzspalt von 0, 65 mm abgewalzt, was einem Endmass von etwa 58% der Ausgangsgesamtdicke entspricht. Anschliessend wird das Material auf die Enddicke von 0, 25 mm abgewalzt und bei 540 C schlussblankweichgeglüht.
Durch die dem Aluminium-Plattierstich vorangegangene Zwischenglühe des Eisen-Kupfer-EisenDreischicht-Metalls bei 700 C und das anschliessende Aufplattieren von Aluminium wird ein weiterer überraschender Effekt erzielt, indem nämlich die vorher nur leicht haftende Kollidierungsverbindung
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Mehrschicht-Metalls vor der Endplattierung mit Aluminium angewiesen ist, sondern dass gemäss anderer erfinderischer Fortbildung des erfindungsgemässen Verfahrens auch die gemeinsame Aufplattierung von Aluminium mit einem andern Material möglich ist, welches sowohl Einschicht-, als auch Mehrschicht-Metall sein kann.
Es kann beispielsweise zur Herstellung eines kaltplattierten Aluminium-Eisen-Kupfer-NickelVierschicht-Metalls zweckmässig sein, wenn nach Erstellung einer Kupfer-Nickel-Zweischicht-Platine deren
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aufweisenden Eisen-Platine, deren eine Oberfläche der metallisch reinen Kupfer-Oberfläche der Kupfer-Nickel-Platine zugekehrt ist, und einer eine metallisch reine, der andern Oberfläche der Eisen-Platine zugekehrte Oberfläche aufweisenden Aluminium-Platine in kaltem Zustand am Walzspalt eines Walzgerüstes auf eine zwischen 30 und 75% der Ausgangsgesamtdicke aller drei Platinen liegende Materialdicke abgewalzt und das Walzgut nach Erreichen seines Endmasses vor dem Abkühlen auf eine unterhalb des Alitierpunktes liegende Temperatur gebracht wird.
Anderseits kann das gleiche Vierschicht-Metall mit Vorzug auch dadurch hergestellt werden, dass nach Erstellung einer Eisen-KupferEisen-Dreischicht-Platine deren beide freie Eisenoberflächen metallisch rein zugerichtet werden und dass diese Eisen-Kupfer-Eisen-Dreischicht-Platine zwischen einerseits einer eine metallisch reine Oberfläche
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einer Rauhigkeit von mindestens 1 pm aufweisenden Kupfer-Platine und anderseits einer gleichfalls eine metallisch reine Oberfläche aufweisenden Aluminium-Platine mit jeweils einander zugekehrten metallisch reinen Oberflächen in kaltem Zustand gemeinsam am Walzspalt eines Walzgerüstes auf eine zwischen 30 und 75% der Ausgangsgesamtdicke aller drei Platinen liegende Materialdicke abgewalzt und das Walzgut vor dem Abkühlen nach Erreichen seines Endmasses auf eine unterhalb des Alitierpunktes liegende Temperatur
gebracht wird, oder aber dadurch, dass die freien Eisenoberflächen beider Eisen-Kupfer-Zweischicht-Platinen metallisch rein zugerichtet werden und dass gemeinsam mit den beiden Eisen-Kupfer-Zweischicht-Platinen eine gleichfalls eine metallisch reine, einer freien Eisenoberfläche einer der Eisen-KupferZweischicht-Platinen zugekehrte Oberfläche aufweisende Aluminium-Platine in kaltem Zustand am Walzspalt eines Walzgerüstes auf eine zwischen 30 und 75% der Ausgangsgesamtdicke aller drei Platinen liegende Materialdicke abgewalzt und das Walzgut nach Erreichen seines Endmasses vor dem langsamen Abkühlen auf eine unterhalb des Alitierpunktes liegende Temperatur gebracht wird.
Wenn in gleicher Weise wie bei der beschriebenen beidseitigen Endplattierung einer Eisen-KupferEisen-Dreischicht-Platine mit Aluminium statt einer der beiden Aluminium-Platinen eine Nickel-Platine aufplattiert werden soll, so ist dies unter Berücksichtigung der erfindungsgemäss vorzusehenden Aufbringung einer Kupferzwischenschicht auf die Nickel-Platine möglich.
Es wurde auf ein in der geschilderten Weise vorbereitetes Eisen-Kupfer-Eisen-Dreischicht-Metall von wieder 1 mm Dicke in der beschriebenen Weise auf der einen Seite eine entsprechend vorbereitete Aluminium-Platine von 0, 06 mm Dicke und auf der andern Seite eine Nickel-Kupfer-Platine von gleichfalls 0, 06 mm Dicke mit einer Zusammensetzung von 56 pm Nickel und 4 pm Kupfer durch kaltes Abwalzen an einem Walzspalt von 0, 65 mm entsprechend wieder einer Enddicke des Walzgutes von etwa 58, 1% der Ausgangsgesamtdicke aller Platinen aufplattiert. Es erfolgte wieder ein Abmasswalzen auf 0, 25 mm Enddicke und Endglühe bei 540 C.
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Verfahrensführung ergab sich ein 250 pm dickes Fünfschicht-Metall der Zusammensetzung 10 pm Alu- minium, 66 um Eisen, 97 pm Kupfer, 66 pm Eisen und 11 pm Kupfer.
Die Herstellung eines Aluminium-Eisen-Kupfer-Nickel-Vierschicht-Metalls mit etwa gleicher Kupfer- und Nickel-Schichtdicke in der Endzusammensetzung erfolgte so, dass nach Herstellung einer Kupfer- Nickel-Zweischicht-Platine in der vorstehend bereits beschriebenen Art, welche auf ein Abmass von 0, 15 mm heruntergewalzt und bei etwa 580 C geglüht war und dann eine Zusammensetzung von
75 pm Nickel und 75 um Kupfer aufwies, diese Zweischicht-Platine mit einer beidseitig metallisch rein zugerichteten Eisen-Platine von 1, 0 mm, welche auf der metallisch rein zugerichteten und auf eine Oberflächenrauhigkeit von mindestens 1 pm gebrachten Kupferseite der Zweischicht-Platine angeordnet war, sowie einer gleichfalls metallisch rein zugerichteten Aluminium-Platine von 0,
1 mm Dicke auf der gegenüberliegenden Seite der Eisen-Platine gemeinsam kalt an einem Walzspalt von 0, 65 mm Dicke abgewalzt und anschliessend auf das Endmass von 0, 13 mm gebracht und einer Endglühe bei etwa 540 C unterworfen wurde. Die Zusammensetzung dieser so erhaltenen Vierschicht-Platine ergab sich zu 10 pm Aluminium, 104 pm Eisen, 8 um Kupfer und 8 pm Nickel.
Weiterhin hat es sich als besonders zweckmässig zu bevorzugen erwiesen, wenn in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung zur Herstellung eines Mehrschicht-Metalls mit feier Nickel-Oberfläche die Aufheizung des eine freie Nickel-Oberfläche aufweisenden Walzgutes beim Zwischen- oder Endglühen nach dem Walzstich jeweils bei herabgesetztem Druck der gasförmigen Umgebungsatmosphäre oder unter Schutzgasatmosphäre erfolgt. Dabei kann zweckmässigerweise die Aufheizung jeweils bei einem Druck in der Grössenordnung von wenigen Torr erfolgen.
Zwar ist es bei der bekannten Warmplattierung von Nickel und Eisen bereits bekannt, die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit der Nickel-Oberfläche dieses Materials durch eine Blankweichglühe bei gegenüber Atmosphärendruck herabgesetztem Druck oder unter Schutzgas zu erzeugen, was in jedem Fall einen erhöhten technischen und kostenmässigen Aufwand für diese zusätzliche Blankweichglühe bedingt, es legt diese bekannte"Vakuumglühe"die vorteilhafte und insbesondere praktisch ohne Mehraufwand von Kosten und Gerät durchführbare Anwendung dieses Verfahrensschrittes auch bei dem erfindungsgemässen Verfahren zur zweckentsprechenden Führung der bei diesem zwangsweise vorgesehenen Glühe nicht nahe.
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Weiterhin hat es sich herausgestellt,. dass sich überraschenderweise erheblichen Qualitätssteigerungen des Walzgutes dadurch erzielen lassen, dass gemäss weiterer zweckmässiger Fortbildung der Erfindung während der Aufheizung des Walzgutes und/oder während des sich anschliessenden Abkühlens ein Druck senkrecht zur Berührungsfläche der Platinen auf das Walzgut aufgebracht wird. Dabei kann es besonders zweckmässig sein, wenn entsprechend dem Temperaturanstieg der Druck gesteigert und entsprechend dem
Abkühlen verringert wird. Hiedurch lässt sich eine besonders innige Haftung der einzelnen Walzgutschich- ten aneinander unter Ausnutzung stets vorhandener Verfahrensschritte gemäss der Erfindung und unter
Vermeidung von Warmplattierungsaufwand erzielen.
Zweckmässigerweise kann ferner nach dem letzten Abkühlen das Mehrschicht-Metall nochmals einem
Walzstich unterworfen werden, durch welchen eine etwa vorhandene Weichhaut zerstört wird.
Zweckmässigerweise kann auch vorgesehen sein, dass nach dem letzten Abkühlen das Mehrschicht-Me- tall in einem weiteren Walzstich auf Abmass gewalzt wird. Eine weitere Rationalisierung lässt sich schliesslich dadurch erzielen, dass dem Walzspalt des Walzgerüstes die Metall-Platinen jeweils als von einer Vorrats- spule abgespulten Bandmaterial zugeführt werden und dass das abgewalzte Walzgut als Bandmaterial auf eine Spule aufgewickelt wird. Dabei kann vorteilhafterweise das abgewalzte Walzgut jeweils in aufgespultem
Zustand aufgeheizt und danach langsam abgekühlt werden. Für diese erfinderische Weiterbildung lässt sich die Wirtschaftlichkeit der erfindungsgemässen Herstellung von Mehrschicht-Metall noch wesentlich steigern.
Es ist nämlich bei aufgespultem Platinen-Material dessen Länge bei der Erfindung praktisch kein mitbestimmender Faktor mehr, u. zw. dies im Gegensatz zu bekannten Warmplattierungen, bei denen das Walzgut gleichfalls bereits aufgespult und in Ringform chargenweise aufgeheizt wird, wobei jedoch durch die Aufnahmekapazität der Glühöfen nicht nur die Längenabmessungen, sondern auch die Platinen-Breite des zum Einsatz kommenden Materials begrenzt gehalten werden.
Erfindungsgemäss lassen sich hier erhebliche Einsparungen nicht nur an Investitionskosten, sondern auch an Betriebsaufwand insbesondere auch im Hinblick auf Fortfall von Totzeiten zum Platinen-Wechsel erzielen. Überraschenderweise lässt sich dabei die Glühe auch noch zur weiteren Steigerung der Nachverfestigung der Haftverbindung zwischen den einzelnen Walzgutschichten ohne weiteren Aufwand heranziehen, indem lediglich die Temperaturdehnungen in dem in Spulenform aufgeheizten Walzgut zur Nachverfestigung ausgenutzt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Mehrschichtenmetall mittels Kaltplattierung von anderem Metall auf Kupfer, wobei weichgeglühte Platinen mit jeweils mindestens einer metallisch reinen Oberfläche Verwendung finden und die weichgeglühten Platinen mit ihren metallisch reinen Oberflächen einander zugekehrt in kaltem Zustand am Walzspalt eines Walzgerüstes zusammengewalzt werden, dadurch gekennzeichnet,
dass bei Verwendung je einer blankweichgeglühten Kupfer-Platine und einer blankweichgeglühten Platine aus einem Metall der Gruppe VIII des Periodensystems der Elemente diese in einem einmaligen Kaltwalzvorgang gemeinsam auf eine zwischen 30 und 75% der Ausgangsdicke beider Platinen liegende Materialdicke abgewalzt werden und anschliessend das Walzgut nach Aufheizung auf eine unterhalb des Schmelzpunktes des niedrigstschmelzenden Metalls liegende Temperatur langsam abgekühlt wird.
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The invention relates to a method for the production of multilayer metal by means of cold cladding of other metal on copper, whereby soft-annealed blanks with at least one metallically pure surface are used and the soft-annealed blanks with their metallically pure surfaces facing each other are rolled together in the cold state at the roll gap of a roll stand.
In the production of radio and television tubes, multilayer metal is required in which the copper core, on each of which a different metal is plated, should have a thickness of at least 40% of the total final thickness of the finished multilayer metal. The most important
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Aluminum-iron-nickel-copper-nickel three-layer metal, the thicknesses of the nickel and copper layers in the aluminum-iron-copper-nickel four-layer metal should be approximately the same.
The basic materials required for the production of these multilayer metals iron-copper-nickel-three-layer metal with approximately the same nickel and copper layer thickness and nickel-copper-nickel three-layer metal can only be produced in a warm way, but it is known for all
Hot cladding makes the production not only cumbersome and uneconomical, but also the production costs for these multilayer metals due to the increased space,
Personnel, investment costs and energy requirements for the heat treatment of the blanks are so high that this has an unfavorable effect on the cost price of the finished multilayer metal.
For this reason, attempts have already been made to put one on a central iron board
Aluminum layer and on the other hand a copper layer to be plated on cold. The entrance thicknesses of the blanks to be cold clad together must be very precisely matched to one another, since they are more substantial
Roll shrinkage can occur. The relatively low shrinkage of copper in relation to iron with only about 5 to 7% is considered to be the reason why it was not previously possible to create a sufficiently permanent and mechanically stressable bond between just one by means of cold rolling
To achieve a copper and an iron blank, on the contrary, it was necessary to clad aluminum on the side of the iron blank opposite the copper, the shrinkage rate of which, based on iron, is relatively very high at around 18 to 22%.
Despite the fact that aluminum is also plated, only a copper plate can be cold-plated on the iron, the thickness of which does not exceed 25% of the thickness of the central iron plate. Even if this requirement is met, it is not possible with this method to produce a multilayer metal in which the final thickness of the copper layer should be less than about 10 μm. The boundary zone between copper and iron then becomes wavy with mutual penetration of the two materials, which in places not only passes through the total thickness of one material, but also enters the further cladding layer that may be arranged on the opposite side.
In the end, this leads to a behavior of the finished multilayer metal which is similar to that of such a material with a large thickness of the boundary layer, i.e. H. corresponds to the layer in which adjacent materials collided with one another. Multilayer metals with very high resistance to stress, such as those required for the production of radio and television tubes, must, however, have as precisely defined pure metal layers as possible with only extremely small boundary layers in terms of their thickness, which are practically insignificant in the section analysis.
Another disadvantage is that the possibilities of plating copper and iron together with the help of a further aluminum plate are essentially determined by the material properties, in particular also with regard to the strength and elongation values of the iron material used, which can fluctuate so strongly depending on the starting material that a Reproducibility cannot be guaranteed even with the same copper material, u. Between this even if instead of central strip steel with its disadvantageous strong segregation and impurities as well as high phosphorus and sulfur content edge strip steel is used, which usually has only low phosphorus and sulfur content with relatively high freedom from segregation, so that its mechanical values are better.
A cold roll cladding process has also become known from DE-OS 1627763, in which copper is to be used as the base material. The second layer material is a copper alloy, e.g. B.
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a copper-nickel alloy, provided. The core material and also the support material must be pre-annealed; in addition, cleaning of the surfaces is provided, with a bath in one
Cleaning solution can be followed by mechanical processing using a rotating wire brush.
The core of the known method, however, form two rolling processes, namely a first for
Creation of a so-called raw bond between the core and the overlay material, and a second for the final production of the desired composite material. The known method is based on the assumption that essentially a high degree of deformation is sufficient to create a good bond. The known method therefore also requires two successive deformation processes, since the high degrees of deformation required here obviously cannot be achieved in one pass.
When using copper as the core material and a copper-nickel alloy as the support material, a total cross-section change of at least 75% should be necessary. Such high
However, as is known, degrees of deformation lead to high material consolidation, so that without
Post-treatment, very poor further deformability and processing options, which also lead to high machine loads, are to be feared. In the known method, however, neither an after-treatment nor an intermediate treatment, which is also not possible in a simple manner, is provided.
To carry out the known method, two roll stands arranged one behind the other are also required, which entails increased capital expenditure both in terms of space and machine costs as well as increased manpower for operation, monitoring and maintenance and thus poor economic efficiency.
The invention is based on the object of creating a method for the production of multilayer metal by means of cold plating of other metal on copper, in which the disadvantages of hot plating are eliminated as well as those of the described simultaneous cold plating of copper of relatively small thickness on the one hand and On the other hand, aluminum on an iron core layer, and in which not only a copper layer with an iron layer or a copper layer with a nickel layer should be cold-clad together, whereby the thickness of the copper plate in relation to the thickness of the iron or nickel plate should be irrelevant,
Instead, regardless of the nature of its layer composition and its layer thickness ratios, the created multilayer metal should be suitable as a starting or intermediate material in the production of multilayered multilayer metals.
The invention is characterized in that, in a method of the type described above, when using a brightly soft annealed blank made of a metal from group VIII of the Periodic Table of the Elements, these are rolled together in a single cold rolling process to a material thickness between 30 and 75% of the initial thickness of both blanks and then the rolling stock is slowly cooled after heating to a temperature below the melting point of the lowest melting metal.
This process not only eliminates the disadvantages of known processes mentioned at the beginning, but also produces multilayer metal claddings, which were previously not achievable in terms of their layer composition and formation as well as their quality, significantly simplifying the entire plating process and saving investment and operating costs .
A further development of the method according to the invention, which is specifically geared towards a copper-nickel plating, is characterized in that one copper and one nickel plate are rolled together at the roll gap and, before the slow cooling, the rolling stock to a temperature between about 400 and about 500C below the Melting point of copper is brought.
In an embodiment of the method carried out according to this inventive concept, a nickel bath 1.25 mm thick at 700 ° C. and a copper strip 0.15 mm thick at 5000 ° C. is brightly annealed. After annealing, one surface of each of the two strips is given a clean metallic finish, which can be done in a known manner by brushing or grinding. Both strips are rolled together with facing metallically pure surfaces at the roll gap of a roll stand of 0.65 mm, which corresponds to a final thickness of the cold-plated material of 46.5% of the initial total thickness of the two strip materials fed to the roll stand.
After a bright annealing of the nickel-copper strip at 700 ° C., by means of which a sufficiently soft state of the same for the subsequent treatment is achieved, it is rolled to a final thickness of, for example, 0.08 mm
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a metallically pure surface having iron plate with mutually facing metallically pure
Surfaces in the cold state at the roll gap of a roll stand to between 30 and 75% of the
Starting total thickness of copper-nickel two-layer blank and iron blank, the thickness of the material is rolled down and, before slow cooling, the rolling stock is brought to a temperature between about 400 and about 50 C below the melting point of copper, two rolling passes necessary.
Here too, however, a traverse control with just one roll pass is possible. This preferred embodiment is then characterized by the fact that a copper plate, which has metallic surfaces on both sides, is sandwiched between, on the one hand, a nickel plate, which has a metallic surface, and, on the other hand, an iron plate, likewise having a metallic surface, with metallic pure surfaces facing each other cold state together at the roll gap of a roll stand to a material thickness between 30 and 75% of the initial total thickness of the three blanks and, before slow cooling, the rolling stock is brought to a temperature between about 400 and about 50 C below the melting point of copper.
In both cases, it is important that whenever iron is to be cold-plated on copper, the copper surface associated with the iron is brought to a roughness of at least 1 μm.
According to another inventive idea that does not develop the invention in an obvious way, it is possible for the first time to combine iron and nickel by cold means. Using the inventive concept already described with a double roll pass, according to another non-obvious further development with an appropriate choice of the initial thickness of the copper plate, the copper layer in the finished three-layer metal is only a few thousandths of a mm, u. Zw. Preferably less than 3 pm, achieve an iron-copper-nickel three-layer metal by cold means, which practically has the mechanical, physical and chemical properties of an iron-nickel two-layer metal, which otherwise by means of cold plating because of the too high tensile strengths could not be produced.
Surprisingly, it turned out that the thin copper layer is merely a binding agent which is practically no longer analytically detectable in the rolled material and does not adversely affect the properties, especially with regard to the use of the finished rolled material for radio and television tube production. The use of a copper circuit board with an initial thickness of approximately 0.08 to approximately 0.24 mm has proven to be preferable.
In practice, nickel-copper two-layer metal, produced in the manner already described, with a relatively small copper layer thickness was used, which was milled to a final thickness of 0.08 mm and then brightly soft annealed at 540 C. After the free copper surface has been trimmed to metallic purity, this plate can be rolled together with an iron plate of practically any desired thickness, which likewise has a metallic surface. After passing through a further annealing line, the rolled stock can be rolled out to the desired final thickness and subjected to a final bright annealing. The copper layer between iron and nickel is then about 1 to 2 μm.
Another non-obvious development of the invention is the starting point for the
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is characterized by the fact that a copper plate with a metallically pure surface with a roughness of at least 1 μm together with an iron plate also having a metallically pure surface with facing metallically pure surfaces in the cold state at the roll gap of a roll stand to between 30 and 75% of the initial total thickness of both blanks is rolled down and the rolled material is brought to a temperature between about 400 and about 500C below the melting point of copper before slow cooling. This method can be further developed according to the invention in two ways.
On the one hand, the process can be carried out in such a way that it works with two roll passes, whereby after a copper-iron two-layer board has been created, its free copper surface is made metallic pure and brought to a roughness of at least 1 μm and this board together with a Likewise, an iron blank with a metallically pure surface with facing metallically pure surfaces in the cold state at the roll gap of a roll stand to a material thickness between 30 and 75% of the original total thickness of copper-iron two-layer blank and iron blank and rolled down before the slow one Cooling the rolling stock is brought to a temperature between about 400 and about 50 C below the melting point of copper.
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On the other hand, it can also be used to produce the same iron-copper-iron three-layer metal
Cold plating takes place in a single roll pass that connects all three metal layers at the same time. This process is then characterized by the fact that a metallic clean on both sides
Surfaces with a roughness of at least 1 pm between two iron blanks, each with a likewise metallically clean surface facing one of the copper surfaces, together at the roll gap of a roll stand to a thickness between 30 and 75% of the initial total thickness of all three blanks Material thickness rolled off and before the slow cooling down the
Rolled stock is brought to a temperature between about 400 and about 50 C below the melting point of copper.
An example of the production of an iron-copper-iron-three-layer metal in a three-layer
Roll pass is described as follows: Two iron blanks, preferably in the form of edge strip steel strip material of 4 mm thickness, are used to achieve a fine structure at a gap thickness of
0.8 mm cold rolled and recrystallized by a bright soft annealing at about 700 C. After finishing at least one of the iron surfaces to a metallically pure state, both iron plates with a copper plate between them with a thickness of 1.25 mm, both surfaces of which have been metallic pure and brought to a surface roughness of at least 1 μm, are cold rolled at a roll gap of 1.05 mm and then subjected to a bright soft anneal at about 700 C.
A copper loss of around 3 to 4% must be taken into account. The final dimension of the rolled stock is 36.85% of the initial total thickness of the three rolled blanks.
It is noteworthy that if, according to the invention, a cold collision is to take place with copper, on the one hand the copper surface not only has to be metallically pure, but also has to have a roughness of at least 1 μm, and on the other hand, the rolling dimension is normally also in the lower areas must be larger than when cold-plating other metals on copper. In other words, this means that the upper limit of the thickness of the rolled stock after the rolling pass of a multilayer metal, in which iron and copper are directly clad together, should not exceed 55% of the initial total thickness of all blanks involved in the usual dimensions in order to ensure that the iron-copper plating has sufficient adhesive strength and does not come off again in bending tests.
This is particularly important when an iron-copper multilayer metal with a copper layer thickness of at least 50% is to be produced. On the other hand, in the case of very thin copper material, it is quite possible to achieve a sufficiently good adhesion already at around 75% of the initial total thickness, corresponding to the rolling pressure.
Because of the good properties that can be achieved by the invention, it is expedient to start the production of aluminum-iron-copper-iron-nickel and nickel-iron-copper-iron-nickel-five-layer metal starting from an iron-copper-iron-nickel Make four-layer metal. It should be noted that, strictly speaking, this four-layer metal is also a five-layer metal, because the collision between iron and nickel took place by means of a thin copper interlayer, even if it is practically no longer analytically detectable in the finished rolled material. For the production of this iron-copper-iron-nickel four-layer metal there are, according to a further expedient development of the invention, four possibilities, each with different advantages.
The first of these possibilities is characterized by the fact that, after an iron-copper two-layer and an iron-nickel board with copper bond have been created, the free copper surface of the iron-copper board is made metallic and brought to a roughness of at least 1 μm and the free iron surface of the Iron-nickel blank is also made metallically pure and that then both blanks with facing metallically pure surfaces in the cold state together at the roll gap of a roll stand to between 30 and 75% of the initial total thickness of iron-copper blank and iron-nickel blank lying material thickness is rolled and before the slow cooling the rolling stock is brought to a temperature between about 400 and about 50 C below the melting point of copper.
Although this process requires three rolling passes based on two two-layer metals, namely ones-copper and iron-nickel, it offers the advantage of being able to use up existing stocks of these two-layer metals economically.
Another possibility is that after the creation of a copper-nickel two-layer board, on the one hand, its free copper surface is made metallically pure and brought to a roughness of at least 1 µm and, on the other hand, one of the free iron surfaces of an iron-copper-iron three-layer board is metallically pure is trimmed and that the copper-nickel two-layer circuit board and the
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Iron-copper-iron three-layer circuit board with facing metallic clean surfaces in cold
State rolled down together at the roll gap of a roll stand to a material thickness between 30 and 75% of the initial total thickness of both blanks and, before slow cooling, the rolled material on one
Temperature brought between about 400 and about 50 C below the melting point of copper
is, so a nickel plate is rolled onto an iron-copper-iron three-layer plate produced in the manner already described by means of two or even only one cold plating stitch. This too
Process gives the possibility to use up existing remaining stocks economically or to be able to quickly adapt to customer requests for a very specific multilayer metal, provided iron-copper-iron-three-layer metal is in stock at all.
Another useful method is given by the fact that after creating an iron-nickel
Board with a copper bond, the free iron surface of which is made metallically pure and this' board together with a copper board with a metallically pure surface with a roughness of at least
1 μm with mutually facing metallically pure surfaces at the roll gap of a roll stand to between 30 and 75% of the initial total thickness of iron-nickel plate and copper plate
The thickness of the material is rolled so that this blank is then brought to a temperature between about 400 and about 50 C below the melting point of copper and then slowly cooled,
that then the free copper surface of this copper-iron-nickel three-layer circuit board is trimmed to a metallic purity and brought to a roughness of at least 1 μm, and then this
Copper-iron-nickel three-layer board together with an iron board, which also has a metallically pure surface, with metallically pure surfaces facing one another in the cold state
Roll gap of a roll stand is rolled down to a material thickness between 30 and 75% of the original total thickness of the three blanks and, before slow cooling, the rolling stock is brought to a temperature between about 400 and about 50 C below the melting point of copper.
This
The method offers the advantage of being able to use up existing iron-nickel two-layer metal, but being able to process normal iron and copper blanks.
The last procedure for producing an iron-copper-iron-nickel four-layer metal is the most advantageous when the price of the finished rolling stock is essentially determined by the amount of work to be done and there are enough fresh rolling stock blanks in iron and copper available.
This method, which is characterized in that after the creation of an iron-nickel plate with a copper bond, its free iron surface is made metallic pure and a copper plate with metallic pure surfaces on both sides with a roughness of at least 1 pm is between the iron-nickel plate and the on the other hand, an iron blank, which also has a metallically pure surface, with metallically pure surfaces facing each other, is rolled together in the cold state at the roll gap of a roll stand to a material thickness between 30 and 75% of the initial total thickness of the three blanks and, before slow cooling, the rolled stock is rolled onto one Temperature is brought between about 400 and about 50 C below the melting point of copper, namely offers the advantage
that with him only two cold rolling passes are required, if one wants to refrain from the pass for the application of the copper intermediate layer on the nickel plate for the production of an iron-nickel-two-layer metal. The saving in labor costs with this method is obvious, as is the reduction in operating costs, especially for the required intermediate annealing.
A production example of such an iron-copper-iron-nickel four-layer metal is based on an iron-copper-iron three-layer circuit board produced in the manner already described and having an initial composition of 0.8 mm iron, 1.25 mm copper and 0.8 mm mm of iron, rolled at a roll gap of 1.05 mm, which is then flat-rolled to a total thickness of 1.0 mm and annealed at about 700 ° C. Then, in the manner also described, a nickel-copper two-layer board with only a small copper layer thickness is produced by connecting a nickel board 1.0 mm thick with a copper board 0.1 mm thick at a roll gap of 0.65 mm be rolled cold together. The resulting nickel-copper two-layer board has a composition of approximately 590 pm nickel and 60 pm copper.
After an intermediate anneal at about 700 ° C., this two-layer blank is sizing-rolled to 0.08 mm and then brightly soft annealed again at 540 ° C. This board with a thickness of 0.08 mm then has the composition of approximately 74 μm of nickel and approximately 6 μm of copper. After the surfaces to be plated together, the iron-copper-iron three-layer board and the nickel-copper two-layer board, in the latter case the copper surface, are both boards
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rolled together cold at a roll gap height of 0.65 mm. This five-layer material, rolled to 60% of the initial total thickness of both multilayer blanks, can then be mass-rolled to the usual working thickness of 0.25 mm and then subjected to a final annealing at around 5300C.
This end material then had the following composition: iron 65 pm, copper 100 pm, iron 65 pm,
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Multi-layer circuit board is.
In a similar way, with four alternative developments of this inventive concept, the nickel-iron-copper-iron-nickel five-layer metal, which is important as a radio and television tube building material, can also be produced. The first, with the exception of the application of the copper intermediate layer, only works with two roll passes and is therefore particularly economical, is characterized by
that after the creation of two iron-nickel plates with a copper bond, their free iron surfaces are made metallic clean and that a copper plate with metallic pure surfaces on both sides with a roughness of at least 1 pm is between the two iron-nickel plates with their free iron surface facing the copper plate - Blanks in the cold state are rolled down together at the roll gap of a roll stand to a material thickness between 30 and 75% of the initial total thickness of the three blanks and, before slow cooling, the rolling stock is brought to a temperature between about 400 and about 50 C below the melting point of copper. In this process, the central copper plate is relatively thick.
The second process for the production of this five-layer metal is based on existing iron-copper-iron-three-layer metal and, if this has been produced in a single rolling pass, also requires a total of the production of said five-layer metal
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Iron layer is produced on the free copper side of the same, a total of three roll passes are required.
This method is characterized by the fact that after the creation of two copper-nickel two-layer boards, on the one hand, their free copper surfaces are trimmed to a metallic purity and brought to a roughness of at least 1 μm, and on the other hand, an iron-copper-iron three-layer board has both free Iron surfaces are made metallically pure and that the iron-copper-iron three-layer circuit board between the two copper-nickel two-layer circuit boards with their free copper surface facing a free iron surface of the iron-copper-iron three-layer circuit board in a cold state rolled together at the roll gap of a roll stand to a material thickness between 30 and 75% of the initial total thickness of all three blanks and, before slow cooling, the rolled material to a temperature between about 400 and
about 500C below the melting point of copper. The person skilled in the art will choose the procedure accordingly depending on the starting material present.
The following exemplary embodiment is shown for such a process management: Two nickel-copper two-layer blanks of 0.65 mm thickness with an initial thickness of 1.0 mm nickel and 0.1 mm copper and a final composition were prepared in the manner already described above of about 590 μm nickel and 60 μm copper and, after appropriate intermediate annealing, rolled to 0.1 mm thickness and brightly soft annealed, so that the composition of this size-rolled plate was 92 μm nickel and 8 μm copper.
In addition, in the manner already described, an iron-copper-iron three-layer blank was produced from a copper of 1.25 mm thick clad between two iron blanks each 0.8 mm thick, which at a roll gap height of 1.05 mm rolled, rolled flat to 1 mm and annealed at about 700 C.
After appropriate finishing of the surfaces to be plated together in the manner already described, the iron-copper-iron three-layer board and flanking the nickel-copper two-layer boards with their copper layer, each as an intermediate bond between iron and nickel, were cold at a roll gap from 0.65 mm rolled and then dimension-rolled to the final dimension of 0.25 mm and subjected to a final annealing at about 630 C. The finished rolled stock of this thickness has a composition of 23 pm nickel, 57 pm iron, 90 pm copper, 57 pm iron and again 23 pm nickel.
As has surprisingly been shown, this nickel-iron-copper-iron-nickel-five-layer metal can also be produced in just a single roll pass, in which all materials - apart of course from the preparatory plating of an intermediate copper layer on the nickel layers to be plated - are cold-plated together.
This the invention in no obvious way
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A wise advanced method is characterized by the fact that, after the creation of two copper-nickel two-layer circuit boards, their free copper surfaces are made pure metal and brought to a roughness of at least 1 .mu.m and that a surface that is metallically pure on both sides has a roughness of at least 1 .mu.m Copper circuit board between two metallic pure on both sides
Surface-having iron plates located together with the two each with their free
Copper surface of a free iron surface of an iron blank facing copper-nickel two-layer blanks in the cold state at the roll gap of a roll stand to between 30 and 75% of the
Starting total thickness of all five blanks lying material thickness
rolled and before the slow cooling the rolling stock to a temperature between about 400 and about 50 C below the melting point of
Copper is brought. This procedure shows a considerable simplification and
Rationalization of the production of this important multilayer metal achieved.
For the other aluminum-iron-copper-iron-copper five-layer metal that is important in the production of radio and television tubes, the prefabrication of iron-copper-iron-copper
Four layer metal required. To this end, the invention provides once
that after creating a
Iron-copper-iron three-layer circuit board has a free iron surface of the same trimmed to be metallically pure and with a surface likewise having a metallically pure surface with a roughness of at least 1 μm
Copper blank with facing metallically pure surfaces in the cold state at the roll gap of a roll stand to a material thickness between 30 and 75% of the initial total thickness of iron-copper-iron three-layer blank and copper blank, and before slow cooling down
Rolling stock is brought to a temperature between about 400 and about 500C below the melting point of copper. Here, iron-copper-iron three-layer manufactured in the manner already described
Find metal use, on the outside of which copper is again cold-plated.
This
The method was successfully carried out according to the following exemplary embodiment, using a blank, rolled to a size of 1.0 mm and having the composition 0.3 mm iron, 0.4 mm copper and 0.3 mm iron
Was available, which was annealed at 700 C and of which one of the two outside
Iron surfaces had been made metallic pure. With this one was in the manner already described
Copper blanks with an initial thickness of 0.1 mm, the surface of which was assigned to the iron and had previously been made into a pure metallic finish and brought to a surface roughness of at least 1 μm, cold-rolled at a roll gap of 0.65 mm, so that a thickness of 59% of the Initial total thickness resulted, where a
Copper shrinkage of around 5 to 6% had to be taken into account.
The rolling stock was then finally annealed at around 530.degree.
Another possibility according to the invention for the production of the iron-copper-iron-copper four-layer metal, based on the two-layer metal iron-copper, is characterized in that after two iron-copper two-layer boards have been produced, the free iron surface of one is made metallic and the free copper surface, which is otherwise also metallically pure and brought to a roughness of at least 1 µm and that both blanks with facing metallically pure surfaces together in the cold state at the roll gap of a roll stand to between 30 and 75% of the initial total thickness of both iron Copper two-layer blanks lying material thickness rolled and before the slow cooling the rolling stock to a temperature between about 400 and about 500C below the melting point
brought by copper. If there is not enough iron-copper two-layer metal available, this metal can also collide with an iron plate on its copper side and on the free iron side again with a copper plate in a joint rolling pass, in the manner already described, whereby this must be observed is that the roll gap must have a height between 30 and 75% of the initial total thickness of all blanks in order to achieve sufficient adhesion properties between the iron core and the copper layers adjacent to it.
It has been found that for all claddings in which iron layers are involved, in order to achieve particularly high-quality collision bonds while maintaining favorable material properties of both copper and iron, it is advisable for the rolling stock to cool down after the last rolling and before the last slow cooling a temperature corresponding approximately to the point Al in the iron-carbon phase diagram is brought.
According to a further inventive development of the method according to the invention, aluminum can subsequently be cold rolled onto the free iron surface of all the multilayer metals described containing an outer iron layer, with at least one being produced on the outside
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multilayer metal having lying aluminum layer with the aluminum layer adjacent
Outer layer after creation of the cold-plated multi-layer circuit board with a free one on the outside
Iron surface, for example an iron-nickel-plate with copper connection, an iron-copper-nickel-three-layer-plate, an iron-copper-iron-three-layer-plate, an iron-copper-iron-nickel-
Four-layer circuit board or an iron-copper-iron-copper four-layer circuit board,
together with at least one aluminum blank, which has a metallically pure, metallic iron surface facing the multilayer blank, is rolled in the cold state to a material thickness between 30 and 75% of the initial total thickness of the multilayer blank and aluminum blank, and the rolling stock after it has been reached its final dimension is brought to a temperature below the Alitierpunktes before cooling.
Although it is already known to clad aluminum cold on iron, it was not previously possible to clad aluminum onto multi-layer metal because the behavior of these different metals with different crystal properties, on which the strength and elongation properties depend, cannot be combined with the relatively large ones Cope with elongation between aluminum and iron of up to 23%. Even if aluminum is simply clad onto iron, precise empirical values must be observed for the final thickness of the aluminum layers of the rolled stock and thus also for the initial thicknesses of the aluminum blanks, in order to avoid that the entire rolled stock becomes unusable during subsequent aluminumization.
For example, an iron-copper-nickel three-layer board of 1 mm produced in the manner already described, after the heat treatment already described and the finishing of its free iron surface, can be attached to an aluminum board of 0.06 mm thickness, which has a correspondingly metallically pure surface Roll gap of 0.65 mm rolled and brought with several roll passes to the final dimension of 0.25 mm.
The following examples are given for the use of iron-copper-iron three-layer metal produced in the manner already described with an aluminum layer on the outside at least on one side:
An iron-copper-iron three-layer blank is rolled to size to 1 mm and, after the heat treatment described above, trimmed to a pure metallic finish and then each flanked by an aluminum blank with a thickness of 0.06 mm, also flanking it, with a likewise metallic surface, at a rolling gap of 0 , 65 mm rolled, which corresponds to a final dimension of about 58% of the initial total thickness. The material is then rolled down to the final thickness of 0.25 mm and finally soft annealed at 540 ° C.
The intermediate annealing of the iron-copper-iron three-layer metal at 700 C and the subsequent plating of aluminum, which precedes the aluminum plating pass, produces a further surprising effect, namely the previously only slightly adhering colliding connection
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Multilayer metal is instructed before the end plating with aluminum, but that according to another inventive development of the inventive method, the joint plating of aluminum with another material is possible, which can be both single-layer and multilayer metal.
For example, for the production of a cold-plated aluminum-iron-copper-nickel four-layer metal, it can be expedient if, after a copper-nickel two-layer board has been created, its
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having iron plate, one surface of which faces the metallically pure copper surface of the copper-nickel plate, and an aluminum plate having a metallically pure surface facing the other surface of the iron plate in a cold state at the roll gap of a roll stand a material thickness lying between 30 and 75% of the initial total thickness of all three blanks is rolled and the rolled material is brought to a temperature below the Alitierpunktes after reaching its final dimensions before cooling.
On the other hand, the same four-layer metal can preferably also be produced in that, after an iron-copper-iron three-layer board has been created, both of its free iron surfaces are made metallic and this iron-copper-iron three-layer board between one and one metallic pure surface
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a roughness of at least 1 pm exhibiting copper blank and on the other hand an aluminum blank likewise having a metallically pure surface with each facing metallically pure surfaces in the cold state together at the roll gap of a roll stand to a thickness between 30 and 75% of the initial total thickness of all three blanks Material thickness rolled and the rolled material before cooling after reaching its final dimensions to a temperature below the Alitierpunktes
is brought, or by the fact that the free iron surfaces of both iron-copper two-layer boards are made metallic clean and that together with the two iron-copper two-layer boards, an equally pure metal, a free iron surface of one of the iron-copper two-layer -The surface facing the blanks is rolled in a cold state at the roll gap of a roll stand to a material thickness between 30 and 75% of the initial total thickness of all three blanks and, after reaching its final dimensions, the rolled material is brought to a temperature below the Alitierpunktes before it is slowly cooled .
If, in the same way as with the described double-sided end plating of an iron-copper-iron three-layer board with aluminum instead of one of the two aluminum boards, a nickel board is to be clad on, this must be done taking into account the application of an intermediate copper layer to the nickel Board possible.
On an iron-copper-iron three-layer metal, again 1 mm thick, prepared in the manner described, a suitably prepared aluminum plate 0.06 mm thick on one side and a nickel on the other side was applied in the manner described -Copper blank also 0.06 mm thick with a composition of 56 pm nickel and 4 pm copper by cold rolling at a roll gap of 0.65 mm, corresponding to a final thickness of the rolled material of about 58.1% of the initial total thickness of all blanks . There was again a sizing rolling to 0.25 mm final thickness and final annealing at 540 C.
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The procedure resulted in a 250 μm thick five-layer metal with a composition of 10 μm aluminum, 66 μm iron, 97 μm copper, 66 μm iron and 11 μm copper.
The production of an aluminum-iron-copper-nickel four-layer metal with approximately the same copper and nickel layer thickness in the final composition was carried out in such a way that after production of a copper-nickel two-layer board in the type already described above, which on a Dimension of 0.15 mm rolled down and annealed at about 580 C and then a composition of
75 μm nickel and 75 μm copper, this two-layer circuit board with an iron circuit board of 1.0 mm with a metallic finish on both sides, which was arranged on the copper side of the two-layer circuit board with a surface roughness of at least 1 μm and a surface roughness of at least 1 μm , as well as a likewise purely metallic aluminum plate of 0,
1 mm thick on the opposite side of the iron blank rolled together cold at a roll gap of 0.65 mm thick and then brought to the final dimension of 0.13 mm and subjected to a final annealing at about 540 C. The composition of this four-layer circuit board obtained in this way resulted in 10 μm aluminum, 104 μm iron, 8 μm copper and 8 μm nickel.
Furthermore, it has proven to be particularly expedient if, in an advantageous further development of the invention for the production of a multilayer metal with a solid nickel surface, the rolling stock with a free nickel surface is heated during the intermediate or final annealing after the rolling pass, each at reduced pressure the gaseous ambient atmosphere or under a protective gas atmosphere. The heating can expediently take place at a pressure of the order of magnitude of a few Torr.
In the known hot plating of nickel and iron, it is already known to produce the desired surface quality of the nickel surface of this material by means of bright soft annealing at a pressure lower than atmospheric pressure or under protective gas, which in any case increases the technical and cost expense for this additional Bright soft annealing, this known "vacuum annealing" does not suggest the advantageous application of this method step, which can be carried out in particular with practically no additional expense in terms of costs and equipment, even in the method according to the invention for the appropriate management of the annealing that is mandatory for this.
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Furthermore, it has been found. that surprisingly considerable increases in the quality of the rolling stock can be achieved by applying pressure perpendicular to the contact surface of the blanks on the rolling stock during the heating of the rolling stock and / or during the subsequent cooling, according to a further expedient development of the invention. It can be particularly useful if the pressure is increased in accordance with the rise in temperature and in accordance with the
Cooling is reduced. This enables particularly intimate adhesion of the individual layers of rolled material to one another, utilizing the process steps that are always present according to the invention and below
Avoid hot plating efforts.
Furthermore, after the last cooling, the multilayer metal can expediently be given another one
Roll pass are subjected, by which any existing soft skin is destroyed.
It can also expediently be provided that, after the last cooling, the multilayer metal is rolled to size in a further rolling pass. A further rationalization can finally be achieved by feeding the metal blanks to the roll gap of the roll stand as strip material unwound from a supply reel and that the rolled material is wound up as strip material on a reel. In this case, the rolled stock can advantageously be rolled up in each case
Heated up and then slowly cooled down. For this inventive development, the economic viability of the production of multilayer metal according to the invention can be increased significantly.
In fact, when the board material is wound up, its length is practically no longer a determining factor in the invention, u. This is in contrast to known hot cladding, in which the rolling stock is also already wound up and heated in batches in a ring shape, but not only the length dimensions, but also the blank width of the material used are kept limited by the capacity of the annealing furnace.
According to the invention, considerable savings can be achieved here not only in terms of investment costs, but also in terms of operating expenditure, in particular with regard to the elimination of dead times for changing the circuit board. Surprisingly, the annealing can also be used to further increase the re-solidification of the adhesive bond between the individual layers of rolling stock without any further effort by merely utilizing the thermal expansions in the rolled stock heated in coil form for re-solidification.
PATENT CLAIMS:
1. A method for the production of multilayer metal by means of cold cladding of other metal on copper, whereby soft-annealed blanks with at least one metallically pure surface are used and the soft-annealed blanks with their metallically pure surfaces are rolled together in the cold state at the roll gap of a roll stand, characterized in that ,
that when using a brightly soft annealed copper blank and a bright soft annealed blank made of a metal from group VIII of the Periodic Table of the Elements, these are rolled together in a single cold rolling process to a material thickness between 30 and 75% of the original thickness of both blanks and then the rolled stock after heating is slowly cooled to a temperature below the melting point of the lowest melting point metal.