DE102013014501A1 - copper alloy - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupferlegierung, mit Anteilen in Gewicht-% anEisen (Fe) 0,02–4,00, Phosphor (P) 0,01–0,50, und wenigstens einem Element aus nachfolgender GruppeSchwefel (S) 0,10–0,80 Mangan (Mn) 0,01–0,80 Tellur (Te) 0,10–1,00 wobei die Legierung jeweils frei ist von Beryllium (Be) und Blei (Pb) und wahlweiseAluminium (Al) max. 0,50 Chrom (Cr) max. 0,50 Magnesium (Mg) max. 0,50 Zirkon (Zr) max. 0,50 Zink (Zn) max. 2,50 Zinn (Sn) max. 2,50 Bor (B) max. 0,50 Silber (Ag) max. 0,50 enthält, Rest Kupfer (Cu) sowie erschmelzungsbedingte Verunreinigungen.The present invention relates to a copper alloy containing in parts by weight of iron (Fe) 0.02-4.00, phosphorus (P) 0.01-0.50, and at least one element of the following group sulfur (S) 0.10 -0.80 manganese (Mn) 0.01-0.80 tellurium (Te) 0.10-1.00 the alloy being respectively free of beryllium (Be) and lead (Pb) and optionally aluminum (Al) max. 0.50 chrome (Cr) max. 0.50 mg (Mg) max. 0,50 Zircon (Zr) max. 0,50 zinc (Zn) max. 2.50 tin (Sn) max. 2.50 boron (B) max. 0.50 silver (Ag) max. 0.50, remainder copper (Cu) as well as impurities caused by melting.
Description
Die Erfindung betrifft eine Kupferlegierung mit den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie die Verwendung einer solchen Kupferlegierung gemäß den Merkmalen von Patentanspruch 7 oder 8.The invention relates to a copper alloy having the features in the preamble of
Als an sich weiches Metall wird Kupfer insbesondere aufgrund seiner guten Legierbarkeit geschätzt. Kupferlegierungen mit beispielsweise verbesserten Festigkeitseigenschaften werden auch dort eingesetzt, wo hohe Anforderungen an die Strom- und/oder Wärmeleitfähigkeit sowie Korrosionsbeständigkeit gestellt werden. Es sind daher zumeist mehrere Anforderungen gleichzeitig zu erfüllen.As a per se, soft metal copper is appreciated in particular because of its good alloyability. Copper alloys with, for example, improved strength properties are also used where high demands are placed on current and / or thermal conductivity and corrosion resistance. Therefore, it is usually several requirements to meet simultaneously.
Da Kupfer mit Ausnahme von Silber den kleinsten elektrischen Widerstand aller bekannten Metalle aufweist, werden Kupferlegierungen schon allein wegen der Häufigkeit von Kupfer und dem damit verbundenen Preisvorteil gegenüber Silber bevorzugt und für elektrische Kontaktbauteile verwendet.Since copper, with the exception of silver, has the lowest electrical resistance of all known metals, copper alloys are preferred and used for electrical contact components merely because of the frequency of copper and the associated price advantage over silver.
Zu solchen Kontaktbauteilen zählen beispielsweise mechanisch miteinander verbindbare sowie trennbare Verbindungselemente sowie Quetschverbindungen.Such contact components include, for example, mechanically connectable and separable fasteners and crimp connections.
Kupferlegierungen wie beispielsweise CuFe0,1P (C19210) und CuFe2P (C19400) werden vorrangig für Steckkontakte eingesetzt, da diese eine hohe Mischkristallverfestigung und mittlere Relaxationsbeständigkeit aufweisen. Demgegenüber weisen die vorgenannten Kupferlegierungen eine schlechte Zerspanbarkeit auf, so dass sie sich nicht oder nur schlecht für die Herstellung von Kontaktbauteilen durch spanende Verarbeitung eignen.Copper alloys such as CuFe0.1P (C19210) and CuFe2P (C19400) are mainly used for plug-in contacts, as they have a high solid solution and medium relaxation resistance. In contrast, the aforementioned copper alloys have a poor machinability, so that they are not or only poorly suited for the production of contact components by machining.
Eine gute Zerspanbarkeit wird demgegenüber bei der Verwendung bekannter Kupferlegierungen wie CuSP, CuTeP oder CuSMn erreicht. Da es sich hierbei um nicht aushärtbare Legierungen mit sehr geringfügiger Mischkristallverfestigung handelt, besitzen diese allerdings eine nur geringe Relaxationsbeständigkeit.In contrast, good machinability is achieved when using known copper alloys such as CuSP, CuTeP or CuSMn. Since these are non-hardenable alloys with very slight solid solution hardening, however, they have only a low relaxation resistance.
Die im Stand der Technik verwendeten Legierungen beinhalten zudem mitunter Bestandteile an Blei (Pb) oder Beryllium (Be), so dass sich diese Kupferlegierungen bereits aufgrund der bekannten Toxizität dieser Legierungselemente nicht für alle Anwendungen bedenkenlos einsetzen lassen.The alloys used in the prior art also sometimes contain components of lead (Pb) or beryllium (Be), so that these copper alloys can not be safely used for all applications due to the known toxicity of these alloying elements.
Vor diesem Hintergrund bietet die Zusammensetzung von Kupferlegierungen sowie deren Verwendung in Bezug auf deren jeweilige Materialeigenschaften noch Raum für Verbesserungen.Against this background, the composition of copper alloys and their use in terms of their respective material properties still has room for improvement.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine sowohl relaxationsbeständige als auch zerspanbare Kupferlegierung zur Verfügung zu stellen, welche frei ist von den Legierungselementen Beryllium und Blei. Weiterhin soll die Verwendung einer solchen relaxationsbeständigen und zerspanbaren sowie blei- und berylliumfreien Kupferlegierung für daraus herzustellende Produkte aufgezeigt werden.The invention has for its object to provide a both relaxation-resistant and machinable copper alloy available, which is free of the alloying elements beryllium and lead. Furthermore, the use of such a relaxation-resistant and machinable as well as lead and beryllium-free copper alloy for products to be produced from it is to be shown.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einer Kupferlegierung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 sowie deren Verwendung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 7 oder 8.The solution of this problem consists according to the invention in a copper alloy with the features of
Wenn es nachfolgend nicht anders angegeben ist, verstehen sich alle Angaben zu den Legierungselementen in Gewichtsprozent.Unless otherwise stated below, all information on alloying elements is by weight.
Es wird eine Kupferlegierung vorgeschlagen, mit Anteilen in Gewicht-% an
Um die geforderte Zerspanbarkeit zu erreichen, ist zur Bildung spanbrechender Phasen weiterhin wenigstens ein Element aus der nachfolgenden Gruppe enthalten:
Die Legierung ist zur Vermeidung toxischer Eigenschaften frei von Beryllium (Be) und Blei (Pb).The alloy is free of beryllium (Be) and lead (Pb) to avoid toxic properties.
Je nach verwendeter Basis für die Kupferlegierung kann folglich Schwefel (S) oder Mangan (Mn) oder Tellur (Te) allein oder in Kombination in den angegebenen Grenzen enthalten sein.Accordingly, depending on the base used for the copper alloy, sulfur (S) or manganese (Mn) or tellurium (Te) may be contained alone or in combination within the specified limits.
Wahlweise enthält die Kupferlegierung zur Verbesserung der jeweils geforderten Eigenschaften:
Bei der vorgenannten Gruppe handelt es sich um optionale Legierungselemente. Sie können bei Bedarf einzeln oder in Kombination in den angegebenen Grenzen enthalten sein.The aforementioned group are optional alloying elements. You can join Need to be included individually or in combination within the specified limits.
Die Legierung enthält als Rest Kupfer (Cu) und kann übliche, erschmelzungsbedingte Verunreinigungen aufweisen.The alloy contains copper (Cu) as the remainder and may contain common impurities caused by melting.
Die erfindungsgemäße Kupferlegierung vereint eine gute Zerspanbarkeit sowie hohe Relaxationsbeständigkeit. Insbesondere in Bezug auf Blei (Pb) wurde festgestellt, dass dessen Zugabe von maximal 0,1% die Zerspanbarkeit nicht verbessert. Bei der Zugabe von Blei überwiegt vielmehr die Warmrissgefahr durch Bleianschmelzungen auf den Korngrenzen der Kristallite. Das ist bemerkenswert, denn bei den im Stand der Technik bekannten Kupferwerkstoffen ist die Verbesserung der Zerspanbarkeit in der Regel auf die Zugabe von Blei (Pb) in metallischer Form zurückzuführen.The copper alloy according to the invention combines good machinability and high relaxation resistance. Especially with respect to lead (Pb), it has been found that its addition of not more than 0.1% does not improve the machinability. In the case of lead addition, the hot cracking risk is predominated by lead smelting on the grain boundaries of the crystallites. This is remarkable because in the case of the copper materials known in the prior art, the improvement in machinability is generally attributable to the addition of lead (Pb) in metallic form.
Phosphor (P) bildet mit Eisen (Fe) Eisenphosphidausscheidungen. Eisen (Fe) dient generell zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit der Kupferlegierung.Phosphorus (P) forms iron phosphide precipitates with iron (Fe). Iron (Fe) generally serves to increase the corrosion resistance of the copper alloy.
Mit der Zugabe von Schwefel und/oder Mangan (Mn) und/oder Tellur (Te) in den angegebenen Grenzen wird bei der erfindungsgemäßen Legierung bewirkt, dass die Zerspanbarkeit auch ohne Zugabe von Blei (Pb) verbessert wird, indem spanbrechende Phasen gebildet werden.With the addition of sulfur and / or manganese (Mn) and / or tellurium (Te) within the specified limits, the machinability of the alloy according to the invention is also improved without the addition of lead (Pb) by forming chip-breaking phases.
Mangan (Mn) wirkt verfestigend und dient als Desoxidationsmittel innerhalb der Kupferlegierung. Weiterhin kann durch Mangan (Mn) das Korn der Kupferlegierung verfeinert werden.Manganese (Mn) acts as a hardening agent and serves as a deoxidizer within the copper alloy. Furthermore, by manganese (Mn), the grain of the copper alloy can be refined.
Schwefel (S) verbessert die Zerspanbarkeit des Kupferwerkstoffs. Durch Mangan (Mn) wird die Phasenbildung des Schwefels (S) mit anderen Legierungselementen verhindert oder vermindert.Sulfur (S) improves the machinability of the copper material. Manganese (Mn) prevents or reduces the phase formation of sulfur (S) with other alloying elements.
Neben der verbesserten Zerspanbarkeit sowie Relaxationsbeständigkeit besitzt die erfindungsgemäße Kupferlegierung eine gute elektrische Leitfähigkeit, die je nach untersuchter Zusammensetzung von 21 MS/m für CuFe4P bis 52 MS/m für CuFe0,02PS reicht.In addition to the improved machinability and relaxation resistance, the copper alloy according to the invention has a good electrical conductivity, which, depending on the composition investigated, ranges from 21 MS / m for CuFe4P to 52 MS / m for CuFe0.02PS.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche 2 bis 6.Advantageous developments of the inventive concept are the subject of the
Hiernach können die Legierungsbestandteile aus der vorstehenden Gruppe, sofern sie zulegiert werden, bezüglich Zink (Zn) und Zinn (Sn) in einem Bereich von jeweils 0,01–2,50 Gewicht-% enthalten sein.Hereinafter, the alloy components of the above group, if added, may be contained in a range of 0.01-2.50% by weight each with respect to zinc (Zn) and tin (Sn).
Weiterhin können Anteile an Aluminium (Al), Bor (B), Chrom (Cr), Magnesium (Mg), Silber (Ag) und Zirkon (Zr) jeweils 0,01%–0,5 Gewicht-% betragen.Further, amounts of aluminum (Al), boron (B), chromium (Cr), magnesium (Mg), silver (Ag) and zircon (Zr) may each be 0.01% -0.5% by weight.
Phosphor (P) und Bor (B) haben die Eigenschaft, der Wasserstoffkrankheit entgegenzuwirken. Der im Kupfermischkristall gelöste Sauerstoff wird durch die Zugabe von Phosphor (P) und gegebenenfalls Bor (B) an diese Legierungselemente gebunden. Bei Aufnahme von Wasserstoff im Werkstoff kann kein Wasserdampf entstehen, der die Gefügestruktur auflockert. Phosphor (P) und Bor (B) fungieren als Desoxidationsmittel.Phosphorus (P) and boron (B) have the property of counteracting hydrogen disease. The oxygen dissolved in the copper mixed crystal is bound to these alloying elements by the addition of phosphorus (P) and optionally boron (B). When hydrogen is absorbed in the material, no water vapor can form, which loosens up the microstructure. Phosphorus (P) and boron (B) act as deoxidizers.
Weiterhin verhindert die Zugabe von Phosphor (P) die Oxidation von einzelnen Legierungselementen. Überdies können auch die Flieseigenschaften der Kupferlegierung beim Gießen durch Zugabe von Phosphor (P) verbessert werden.Furthermore, the addition of phosphorus (P) prevents the oxidation of individual alloying elements. Moreover, the tile properties of the copper alloy during casting can be improved by adding phosphorus (P).
Durch die erfindungsgemäße Zugabe von Aluminium (Al) kann die Härte des Kupferwerkstoffs und dessen Dehngrenze ohne Verminderung der Zähigkeit erhöht werden. Bei Aluminium (Al) handelt es sich um ein Legierungselement, durch welches die Festigkeit sowie die Bearbeitbarkeit und die Verschleißbeständigkeit der Kupferlegierung bei hohen Temperaturen verbessert werden kann. Dies gilt im Übrigen auch für die Verbesserung der Oxidationsresistenz der Kupferlegierung.By the addition of aluminum (Al) according to the invention, the hardness of the copper material and its yield strength can be increased without reducing the toughness. Aluminum (Al) is an alloying element by which the strength, machinability and wear resistance of the copper alloy at high temperatures can be improved. Incidentally, this also applies to the improvement of the oxidation resistance of the copper alloy.
Die Zugabe von Chrom (Cr) und Magnesium (Mg) dient ebenfalls zur Verbesserung der Oxidationsresistenz der Kupferlegierung bei hohen Temperaturen. Besonders gute Ergebnisse werden in diesem Zusammenhang beobachtet, wenn Chrom (Cr) und Magnesium (Mg) in Kombination mit Aluminium (Al) hinzulegiert werden. Auf diese Weise kann ein vorteilhafter Synergieeffekt dieser Bestandteile erzielt werden.The addition of chromium (Cr) and magnesium (Mg) also serves to improve the oxidation resistance of the copper alloy at high temperatures. Particularly good results are observed in this context when chromium (Cr) and magnesium (Mg) are added in combination with aluminum (Al). In this way, an advantageous synergy effect of these components can be achieved.
Zirkon (Zr) kann die Warmumformbarkeit des erfindungsgemäßen Kupferwerkstoffs verbessern.Zircon (Zr) can improve the hot workability of the copper material according to the invention.
Insbesondere bei einer zumindest teilweisen Verzinnung der Kupferlegierung wird vorgeschlagen, einen Anteil an Zink (Zn) in einem Bereich von 0,01–2,50% hinzuzulegieren. Zink (Zn) verbessert die Haftung der Verzinnung bzw. verbessert die Beständigkeit gegenüber dem Ablöseverhalten von Verzinnungen (peeling off).In particular, in the case of an at least partial tin-plating of the copper alloy, it is proposed to add a proportion of zinc (Zn) in a range of 0.01-2.50%. Zinc (Zn) improves the adhesion of the tin-plating or improves the resistance to the peel-off behavior of peelings.
Durch Zinn (Sn) kann ferner die Mischkristallverfestigung der erfindungsgemäßen Kupferlegierung gesteigert werden.Tin (Sn) can further increase the solid solution hardening of the copper alloy according to the invention.
Schwefel (S) und/oder Tellur (Te) als Spanbrecher können bevorzugt mit Mangan (Mn) kombiniert werden. Schwefel und Mangan bilden Mangansulfide, welche die Zerspanbarkeit gegenüber Kupfersulfiden erhöhen.Sulfur (S) and / or tellurium (Te) as chip breakers may preferably be combined with manganese (Mn). Sulfur and manganese form Manganese sulfides, which increase the machinability of copper sulfides.
Nachfolgend sind besonders bevorzugte Zusammensetzungen in Bezug auf die Legierungselemente Phosphor (P), Schwefel (S), Mangan (Mn) und Tellur (Te) angegeben, wobei zusätzlich die weiteren im Patentanspruch 1 angegebenen Legierungselemente in der Kupferlegierung enthalten sein können. Der Rest wird von Kupfer und erschmelzungsbedingten Verunreinigungen gebildet: A)
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand in den Figuren dargestellter Abbildungen sowie Tabellen, insbesondere in Abgrenzung gegenüber dem Stand der Technik, näher erläutert. Es zeigen:The present invention will be explained in more detail below with reference to figures and tables, in particular in distinction from the prior art. Show it:
Um die positiven Eigenschaften und Unterschiede der erfindungsgemäßen Kupferlegierung gegenüber den im Stand der Technik bekannten Kupferlegierung zu erläutern, wurden vorliegend zunächst eine Gruppe aus den bekannten Kupferlegierungen CuSP (CW114C), CuTeP (CW118C, C14500) und CuSMn (C14750) näher untersucht.In order to explain the positive properties and differences of the copper alloy according to the invention over the copper alloy known in the prior art, a group of the known copper alloys CuSP (CW114C), CuTeP (CW118C, C14500) and CuSMn (C14750) were first examined in more detail.
Aus
Das sich ergebende Spanbild wurde dabei in eine von insgesamt acht Spanformklassen (1–8) eingeteilt, wie in der ersten Spalte, links neben den schematisch dargestellten Spänen zu erkennen ist. Den einzelnen Spanbildern sind entsprechend ihrer Ausgestaltung passende Terminologien zugeordnet, welche von ”Bandspäne” bis ”Bröckelspäne” reichen.The resulting chip image was divided into one of eight chipforming classes (1-8), as can be seen in the first column, to the left of the chips shown schematically. The individual chip images are associated with appropriate terminology according to their design, ranging from "band chips" to "shavings".
In der rechts neben den Spanformklassen gelegenen Spalte ist die Spanraumzahl R aufgeführt, welche das Verhältnis zwischen dem Raumbedarf einer ungeordneten Spanmenge (Vspan) und dem Werkstoffvolumen derselben Spanmenge (V) angibt. Eine kleine Spanraumzahl R lässt auf kleine Späne schließen, welche in ihrer räumlichen Ausgestaltung entsprechend wenig Platz benötigen. Somit sind diese in ihrer Handhabung gegenüber großen Spänen deutlich leichter. Demgegenüber lässt eine große Spanraumzahl R auf einen hohen Platzbedarf der Späne schließen, so dass deren Handhabung aufgrund des sich ausdehnenden Volumens deutlich erschwert ist.In the column to the right of the chip forming classes, the chip space number R is listed, which indicates the relationship between the space requirement of a disordered chip quantity (V span ) and the material volume of the same chip quantity (V). A small chip space number R suggests small chips, which require little space in their spatial design. Thus, these are much easier to handle compared to large chips. In contrast, a large number of chip spaces R makes it possible to close a large space requirement of the chips, so that their handling is made considerably more difficult due to the expanding volume.
Die Spanformklassen und die jeweiligen Spanraumzahlen R sind in der ganz rechten Spalte in
Die mit
Aus
Wie zu erkennen, bleibt die Spanformklasse insbesondere der Kupferlegierung CuSMn somit sowohl bei Variation der Schnittgeschwindigkeit als auch bei Variation der Schnitttiefe in den jeweils vorliegenden Bereichen konstant.As can be seen, the chip form class, in particular of the copper alloy CuSMn, thus remains constant both in the case of variation of the cutting speed and in the case of variation of the cutting depth in the respectively present areas.
Weiterhin bewegt sich die Gruppe der untersuchten Kupferlegierungen auch bei Variation der Schnitttiefe ap in einem Bereich der Spanformklassen 3 bis 5.Furthermore, the group of investigated copper alloys also moves with variation of the cutting depth a p in a range of
Aus
Die so erhaltenen und in den
Als Referenzwert wurde die bekannte Kupferlegierung CuZn39Pb3 verwendet, welche insbesondere in Deutschland als die Hauptlegierung für Zerspanung gilt. Besagter Kupferlegierung findet überall dort seinen Einsatz, wo es verstärkt auf eine spanende sowie spanabhebende Formgebung ankommt. Im Zusammenhang mit der vorliegend als Referenz genutzten Kupferlegierung CuZn39Pb3 wird deren Zerspanbarkeit mit einem Zerspanungsindex von 100% angenommen.The reference value used was the well-known copper alloy CuZn39Pb3, which is considered to be the main alloy for machining, especially in Germany. Said copper alloy is used everywhere, where it increasingly depends on a cutting and cutting shaping. In connection with the CuZn39Pb3 copper alloy used herein as reference, its machinability is assumed to be 100%.
Demgegenüber erreicht reiner Kupferwerkstoff einen Zerspannungsindex von 20% bis maximal 30%. Bei diesen Kupfersorten handelt es sich um niedrig legierte und aushärtbare Kupferwerkstoffe, welche keine spanbrechende Elemente wie Schwefel (S), Tellur (Te) sowie Schwefel (S) und Mangan (Mn) sowie Blei (Pb) beinhalten.In contrast, pure copper material achieves a stress index of 20% to a maximum of 30%. These types of copper are low-alloyed and hardenable copper materials that do not contain chip-breaking elements such as sulfur (S), tellurium (Te), sulfur (S) and manganese (Mn), and lead (Pb).
Zwischen diesen beiden Kupferwerkstoffen reiht sich die vorliegend untersuchte Gruppe derart ein, dass CuSP einen Zerspannungsindex von 70% aufweist, währen CuTeP einen Zerspannungsindex von 80% besitzt. Letztlich erreicht CuSMn den höchsten Zerspannungsindex aus der Gruppe von 90%.Between these two copper materials, the group investigated here is such that CuSP has a stress index of 70%, while CuTeP has a stress index of 80%. Finally, CuSMn achieves the highest stress index in the group of 90%.
Neben den in der ganz linken Spalte untereinander aufgeführten Werkstoffen sind jeweils rechts daneben deren zugehörige Größen aus weiteren Untersuchungen zu entnehmen, beginnend mit der 0,2%-Dehngrenze Rp0,2. Rechts daneben findet sich die Zugfestigkeit Rm sowie Bruchdehnung A.In addition to the materials listed below each other in the left-hand column, their corresponding sizes can be found on the right next to each other, starting with the 0.2% proof stress R p0.2 . Right next to it there is the tensile strength R m and elongation at break A.
In der sich daran anschließenden rechten Spalte ist die jeweilige Brinellhärte (HBW) angegeben und in der rechts darauf folgenden Spalte die Leitfähigkeit der einzelnen Werkstoffe. Die ganz rechts gelegenen, letzten beiden Spalten zeigen zunächst qualitativ die jeweilige Relaxation sowie die Zerspanbarkeit in Form des Zerspannungsindexes in %.In the following right column, the respective Brinell hardness (HBW) is given and in the right following column, the conductivity of the individual materials. The last two columns on the far right show qualitatively the respective relaxation and the machinability in the form of the stress index in%.
Die vorliegende Tabelle in
In der Tabelle findet sich die erfindungsgemäße Kupferlegierung mit den dort aufgeführten Größenordnungen ihrer einzelnen Legierungskomponenten wieder, näherhin CuFe0,1PS0,35 und CuFe2PS0,35.The table shows the copper alloy according to the invention with the orders of magnitude of its individual alloy components listed there, more specifically CuFe0.1PS0.35 and CuFe2PS0.35.
Wie zu erkennen ist, weist die Kupferlegierung CuFe0,1PS0,35 im direkten Vergleich mit nur spanbrechenden legierten Werkstoffen (CuSP, CuTeP und CuSMn) eine hier etwas geringere eingestellte 0,2%-Dehngrenze sowie Zugfestigkeit Rm auf. Die Bruchdehnung ist mit 17% und die Relaxation ist mit ”o” besser gegenüber CuSP, CuTeP und CuSMn. Die Legierung CuFe2PS0,35 weist höhere mechanische Kennwerte und eine höhere Relaxationsbeständigkeit, welche in der Tabelle mit ”+” kenntlich gemacht ist, auf.As can be seen, the copper alloy CuFe0.1PS0.35 in direct comparison with only chip-breaking alloyed materials (CuSP, CuTeP and CuSMn) has a somewhat lower 0.2% yield strength and tensile strength R m . The elongation at break is 17% and the relaxation with "o" better than CuSP, CuTeP and CuSMn. The alloy CuFe2PS0.35 has higher mechanical properties and a higher relaxation resistance, which is indicated in the table by "+".
Die mit der Erfindung vergleichbaren Werkstoffe CuFe0,1P und CuFe2P besitzen eine jeweils ähnlich gute Relaxationsbeständigkeit, weisen demgegenüber allerdings eine deutlich schlechtere Zerspanbarkeit von lediglich 20 bzw. 25% gegenüber der erfindungsgemäßen Kupferlegierung CuFe0,1PS und CuFe2PS auf.The comparable with the invention materials CuFe0,1P and CuFe2P each have a similar good relaxation resistance, however, on the other hand, however, have a significantly poorer machinability of only 20 or 25% compared to the copper alloy according to the invention CuFe0.1PS and CuFe2PS.
Auffällig hierbei ist, dass die in den ersten vier Zeilen aufgeführten Werkstoffe zwar einen ähnlich guten und mit 100% bei CuZn39Pb3 entsprechend höheren Zerspanungsindex besitzen, demgegenüber allerdings in ihrer jeweiligen Relaxationsbeständigkeit der Kupferlegierung CuFePS0,35 der Erfindung deutlich unterliegen.It is striking that the materials listed in the first four lines have a similarly good and with 100% CuZn39Pb3 correspondingly higher cutting index, however, in their respective relaxation resistance of the copper alloy CuFePS0.35 of the invention clearly subject.
Die vorliegend aufgeführten Werte für den jeweiligen Zerspannungsindex der im Stand der Technik bekannten Werkstoffe wurde zum Teil aus dem Informationsdruck i18 des deutschen Kupferinstituts ”Richtwerte für die spanende Bearbeitung von Kupfer und Kupferlegierungen” entnommen.The values listed here for the respective stress index of the materials known in the prior art were taken in part from the information print i18 of the German copper institute "Guidelines for the Machining of Copper and Copper Alloys".
Die Bestimmung der mechanischen Kennwerte für die vorliegende Tabelle erfolgte nach
Die
Aus
Neben dem Kupfermischkristall liegen nicht lichtmikroskopisch sichtbare Eisenphosphie vor. Die Eisenphosphide haben keine spanbrechende Wirkung. Beim Zerspanen des Werkstoffs entstehen ungünstig lange Späne (
Aus
Dessen Fertigung lag das Gießen im Strangguss zugrunde, mit einem Pressen von Durchmesser 273 mm auf Durchmesser 28 mm. Weiterhin beinhaltete die Fertigung das Ziehen von Durchmesser 28 mm auf Durchmesser 24 mm. Anschließend erfolgte ein Rekristallisationsglühen bei 540°C über 4 Stunden hinweg an Umgebungsluft und eine weitere Verformung.Its production was based on casting in continuous casting, with a diameter of 273 mm to a diameter of 28 mm. Furthermore, the production involved the drawing of diameter 28 mm to diameter 24 mm. Subsequently, recrystallization annealing was carried out at 540 ° C for 4 hours in ambient air and further deformation.
Je nach Anforderungsprofil lassen sich somit aus den zerspanbaren erfindungsgemäßen Kupferlegierungen entsprechende Eigenschaftskombinationen heraussuchen. Ein besonderes Merkmal der Kupferlegierung ist, dass eine Verarbeitbarkeit mit konventionellen Fertigungs- und Bearbeitungsmaschinen möglich ist. In vorteilhafter Weise besitzt die erfindungsgemäße Kupferlegierung sowohl eine ausreichende Kaltverformbarkeit als auch eine sehr gute Warmverformbarkeit.Depending on the requirement profile, it is thus possible to select suitable combinations of properties from the machinable copper alloys according to the invention. A special feature of the copper alloy is that a processability with conventional manufacturing and processing machines is possible. Advantageously, the copper alloy according to the invention has both a sufficient cold workability and a very good hot workability.
Vorliegend ist die Erfindung auch auf die Verwendung einer solchen Kupferlegierung für die Herstellung eines spanend zu fertigenden Produktes gemäß Patentanspruch 7 gerichtet.In the present case, the invention is also directed to the use of such a copper alloy for the production of a product to be machined according to
Weiterhin ist die Erfindung auf die Verwendung einer solchen Kupferlegierung auch für die Herstellung eines nicht spanend zu fertigenden Halbzeugs gemäß Patentanspruch 8 gerichtet. Dabei kann es sich insbesondere um ein Walz-, Press-, Zieh-, Schmiede- oder Gussprodukt handeln. Zum Beispiel können Stangen und Drähte aus Press- und Ziehfolgen als Halbzeuge geliefert werden.Furthermore, the invention is directed to the use of such a copper alloy for the production of a semi-finished to be produced according to
Aus den Stangen und Drähten können zum Beispiel folgende Produkte über eine spanende Fertigung hergestellt werden: Steckkontakte, Quetschhülsen, Crimpverbinder, Nägel mit gebohrtem Schaft, Motorteile, Schrauben, Fixierstifte, Klemmen, Schweißdüsen, Schneidbrennerdüsen, Ventile, Fittings, Muttern, Armaturenteile, Kontraktrohre, Kontaktstifte.From the bars and wires, for example, the following products can be manufactured by machining: plug contacts, crimping sleeves, crimp connectors, drilled shaft nails, motor parts, screws, locating pins, clamps, welding nozzles, cutting torch nozzles, valves, fittings, nuts, fittings, contraelectrons, contact pins.
Daraus lassen sich die gegenseitigen Wechselwirkungen der Legierungselemente ablesen.From this the mutual interactions of the alloying elements can be read off.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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