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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein verfestigtes α-Messing und ein Verfahren zu
dessen Herstellung. Das verfestigte α-Messing weist ausgezeichnete
Eigenschaften hinsichtlich sowohl Festigkeit als auch Verformbarkeit
auf, ist gut ausgewogen hinsichtlich Festigkeit und Verformbarkeit,
und weist ein bestimmtes Ausmaß an
Entspannungseigenschaften auf.
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Hintergrundtechnik
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Messing
wird intensiv zur Herstellung elektronischer Bauteile wie Anschlussklemmen
oder Verbindungsstücke
oder elektromechanischer Bauteile verwendet, da Messing eine vergleichsweise
hohe mechanische Festigkeit und eine vergleichsweise gute Leitfähigkeit
aufweist und nicht teuer ist. Wenn jedoch Bauteile einem umfänglichen
Verformen unterzogen werden, muss Messing mit niedrigerem Glühgrad verwendet
werden, um die erforderliche Verformbarkeit beizubehalten. Eine
derartige Verschiebung zu einem niedrigeren Glühgrad führt zu einer Erhöhung der
Stärke
des Materials. Im Ergebnis erhöht
sich das Gewicht des Materials und es ergibt sich ein Kostennachteil.
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Wenn
herkömmliches
Messing mit hoher Abnahme zu dem Zwecke verarbeitet wird, Materialien
mit ausgezeichneter Festigkeit zu erhalten, weisen die sich ergebenden
Materialien eine verschlechterte Biegungsverformbarkeit und eine
geringe Zähigkeit
auf, so dass das Biegen eines derartigen Materials dazu neigt, schwierig
zu sein. Herkömmliches
Messing weist somit einen derartigen Nachteil auf. Das heißt, dass
wenn Messing verarbeitet wird, um Verbindungsstücke oder dergleichen auszubilden,
oft ein umfängliches
Biegen angewandt wird. Deshalb werden in den meisten Fällen Materialien
mit einer 0,2% Dehngrenze von weniger als 550 MPa verwendet, um
Defekte beim erforderlichen Biegen zu verhindern. Wenn ein Material
mit einer höheren
Festigkeit erforderlich ist, wird im Allgemeinen teure Phosphorbronze
ausgewählt.
Weiterhin weist herkömmliches
Messing keine ausgezeichneten Entspannungseigenschaften auf. Insbesondere
werden die Entspannungseigenschaften weiter verschlechtert, wenn
feinere Korngrößen verwendet
werden, was ein ernstzunehmendes Problem bei der praktischen Anwendung
darstellt. Deshalb besteht eine Forderung der Kunden dahin, dass
die Verschlechterung der Entspannungseigenschaften infolge geringerer
Korngrößen vermieden
wird.
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Andererseits
wird α-Messing
allgemein zu Blechen oder Streifen verarbeitet, indem halbkontinuierliches
Gießen,
Heißwalzen,
Formen, nachfolgendes Kaltwalzen, um eine bestimmte Stärke zu verleihen,
die für ein
kontinuierliches Glühen
geeignet ist, durchgeführt
werden und dann der Messingstreifen einem kontinuierlichen Glühen und
Beizen, Kaltwalzen, kontinuierlichem Glühen und Beizen, Kaltwalzen
und Schneiden unterzogen wird, um ein Blech oder einen Streifen
endzubearbeiten. Bei diesen Verfahren können verschiedene Herstellungsverfahren
durchgeführt
werden. Beispielsweise können
Glühen
und Walzen entsprechend der Stärke
wiederholt werden, oder das Glühen
kann ein diskontinuierliches Glühen
sein. Wenn ein Kunde eine Glühendbearbeitung
wünscht,
kann das letzte Walzen weggelassen werden. Verfahren wie Entfetten,
Beizen, Planieren, Schneiden oder Plattieren können weiterhin zwischen Walzen
und Hitzebehandlung oder nach Walzen oder Hitzebehandlung durchgeführt werden.
Im Folgenden werden in der vorliegenden Beschreibung derartige herkömmliche
Herstellungsprozesse als „allgemeine
Herstellungsprozesse" bezeichnet.
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Bei
den allgemeinen Herstellungsverfahren mit einem kontinuierlichen
Glühen
wird das Glühen
in dem Bereich von 480 Grad C bis 850 Grad C durchgeführt, wie
in Patentdokumente 1 offenbart. Andererseits wird ein diskontinuierliches
Glühen
im Bereich von 425 Grad C bis 600 Grad C durchgeführt, wie
in dem Nicht-Patentdokument 1 offenbart. Weiterhin werden initiales
Glühen
und Zwischenglühen
durchgeführt,
um eine Korngröße von 20
Mikrometer bis 35 Mikrometer herzustellen, um ausreichend rekristallisierter
Strukturen zu erhalten und um den erforderlichen Walzdruck zu verringern.
In diesem Falle fällt
die Vickershärte
(Hv) in den Bereich von 60 bis 80. Das finale Glühen wird durchgeführt, um
eine Korngröße von 5
Mikrometer bis 60 Mikrometer entsprechend den Anwendungen herbeizuführen, und
eine Vickershärte
(Hv) fällt
in den Bereich von 50 bis 120. Wie oben erwähnt, werden bei den allgemeinen
Herstellungsverfahren, indem das finale Glühen durchgeführt wird,
finales Kaltwalzen und das Schneiden durchgeführt, um Produktbleche oder
-streifen endzubearbeiten. Im Folgenden werden hierin in der vorliegenden
Beschreibung derartige Produkte, die bereitgestellt werden, indem
das finale Kaltwalzen durchgeführt
wird, als „allgemeine
Materialien oder allgemeines Messing" bezeichnet.
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Um
die Festigkeit von Messing zu erhöhen, ist die Verwendung von
Deformationshärten
allgemein bekannt. Das Patentdokument 2 offenbart ein Verfahren,
um eine große
Festigkeit zu erhalten, indem die Korngrößenstruktur kleiner gemacht
wird und das solchermaßen
erhaltene Messing für
eine erhöhte
Festigkeit einem Kaltwalzen unterzogen wird. Verfahren, um die Korngrößenstruktur
fein zu machen, sind in den Nicht-Patentdokumenten 2 und 3 offenbart.
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In
den Offenbarungen werden große
Abnahmen, wie beispielsweise 92%, 91%, 80% oder 78% verwendet und
ein nachfolgendes Glühen
wird in einem Tieftemperaturbereich über viele Stunden durchgeführt, wie
beispielsweise bei 300 Grad C für
eine Stunde, bei 270 Grad C für
7 Stunden oder bei 230 Grad C für
17 Stunden. Es wird berichtet, dass die in dem so geglühten Zustand
erhaltenen Festigkeiten vergleichsweise hoch sind, wie beispielsweise
eine 0,2% Dehngrenze von 379 MPa bei 300 Grad C für eine Stunde,
eine 0,2% Dehngrenze von 399 MPa bei 270 Grad C für 7 Stunden
und eine 0,2% Dehngrenze von 534 MPa bei 230 Grad C für 17 Stunden.
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Das
Patentdokument 2 offenbart auch ein Verfahren zum Herstellen von
Messing mit geringen Korngrößen. Das
in Patentdokument 2 offenbarte Verfahren erfordert jedoch das Wiederholen
von Walzprozessen mit einer schrittweisen starken Abnahme. Deshalb
kann diese Technik für
die Herstellung von Produkten mit geringer Stärke angewandt werden. Andererseits
können
wenn vergleichsweise dicke Produkte hergestellt werden, Schwierigkeiten
bei der mehrfachen Anwendung von Walzverfahren mit weitgehender
Abnahme bedingt werden. Selbst die Bedingungen des Vorglühen sind
wichtig. Patentdokument 1 offenbart lediglich ein finales Glühen und
hierzu wird nichts weiter offenbart.
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Das
Nicht-Patentdokument 4 offenbart Forschungsergebnisse betreffend
die Herstellung von α-
plus β-Messing,
das stärker
gemacht wird, indem die Korngröße geringer
gemacht wird. Genauer wird berichtet, dass ein Material mit einer
hohen Festigkeit und einer vergleichsweise guten Biegungsverformbarkeit
erhalten werden kann durch eine feinkörnige Mikroduplexstruktur einer α-Phase und β-Phase und
indem das Messing einem Niedertemperaturglühen unterzogen wird. Es wird
auch berichtet, dass sich Entspannungseigenschaften verschlechtern,
wenn die Korngröße geringer
wird, und die Verschlechterung bei einem Tieftemperaturglühen geringfügig verbessert
wird.
- [Patentdokument 1]: Offengelegtes japanisches Patentdokument Nr. 53-32819
- [Patentdokument 2]: Offengelegtes japanisches Patentdokument Nr. 2004-292875
- [Nicht-Patentdokument 1]: Datensammlung für Kupfer
und Kupferlegierungsprodukt, S. 19, herausgegeben von Japan Copper
and Brass Association
- [Nicht-Patentdokument 2]: Kupfer und Kupferlegierung
41, 1 und 29
- [Nicht-Patentdokument 3]: Kupfer und Kupferlegierung
43, 1 und 21
- [Nicht-Patentdokument 4]: Journal of the Japan Copper
and Brass Research Association 39, 1, 128
- [Nicht-Patentdokument 5]: Datensammlung für Kupfer
und Kupferlegierungsprodukt, S. 226, herausgegeben von Japan Copper
and Brass Association
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Wenn
man den Fall anführt,
dass ein Glühen
für 17
Stunden bei 230 Grad C durchgeführt
wird, was die beste 0,2% Dehngrenze in den Offenbarungen der Nicht-Patentdokumente
2 und 3 ergibt, wird jedoch eine vergleichsweise hohe Festigkeit
mit verbesserter Biegungsver formbarkeit erhalten, indem das Material
nach dem Kaltwalzen aus dem gehärteten
Werkstückzustand
in den infolge nicht abgeschlossenen Glühens nicht ausreichend erweichten
Zustand überführt wird.
Die solchermaßen
erhaltene Kristallstruktur weist einen ungleichförmigen Rekristallisationszustand
auf. Somit weist diese Legierung eine verringerte 0,2% Dehngrenze von
etwa 534 MPa und schlechte Eigenschaften auf.
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Andererseits
schlägt
die Offenbarung des Patentdokumentes 2 ein bevorzugtes Beispiel
für ein
Verfahren zum Herstellen eines Messings mit gut ausgewogener Festigkeit
und Biegungsverformbarkeit vor. Das Patentdokument 2 offenbart jedoch
nur ein Beispiel, das eine Ausgewogenheit zwischen einer spezifischen Festigkeit
und einer Biegungsverformbarkeit vorschlägt. Zusätzlich wird die Biegungsverformbarkeit
evaluiert, indem ein Biegen mit einer Biegungsachse über die
Walzrichtung angewandt wird, was als Good Way-Biegung betrachtet
wird. Das Evaluierungsergebnis bedeutet daher nicht eine gute Biegungsverformbarkeit
mit einer Biegungsachse entlang der Walzrichtung; dies wird als
Bad Way-Biegung betrachtet.
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Bei
der Durchführung
eines typischen Verfahrens zur Herstellung eines verfestigten α-Messings ist es weithin
bekannt, dass die Verringerung der Korngröße zu einer hohen Festigkeit
nach dem Glühen
führt.
Es ist ebenso gut bekannt, dass Messing mit einer geringen Korngröße hergestellt
werden kann, indem Messing einem Kaltwalzen mit starker Abnahme
unterzogen wird und das Glühen
mit vergleichsweise niedrigen Temperaturbereichen über viele
Stunden wiederholt wieder. Das in Patentdokument 2 offenbarte Herstellungsverfahren,
erfordert eine mehrmalige Kombination des Verfahrens mit großer Abnahme.
Deshalb kann es schwierig sein, vergleichsweise dicke Produkte durch
dieses Verfahren herzustellen. Zusätzlich offenbart Patentdokument
2 lediglich einige wenige Beispiele für die Vorglühtemperatur vor dem finalen
Rekristallisationsglühen. Somit
werden derartige Glühbedingungen
nicht als wichtig erachtet.
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Weiterhin
ist es eine Tatsache, dass bei α-
plus β-Messing
mit der feinkörnigen
Mikroduplexstruktur der α-Phase
und β-Phase
das Messing der Phosphorbronze hinsichtlich der Ausgewogenheit zwischen
der 0,2% Dehngrenze und der Biegungsverformbarkeit bei weitem unterlegen
ist.
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Wie
oben beschrieben ist trotz verschiedener Vorschläge, zu theoretischen Herstellungsverfahren,
die Handhabung der Herstellungsverfahren schwierig und Herstellungsbedingungen,
die die industrielle Massenproduktion erlauben, sind noch nicht
gefunden worden.
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Offenbarung der Erfindung
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Dann
hat der vorliegende Erfinder intensiv geforscht und Herstellungsbedingungen
gefunden, die feinkörnige
Strukturen mit ausgezeichneter industrieller Herstellbarkeit bei
einer geringeren Abweichung der Qualität der Produkte liefern. Das
heißt,
die vorliegende Erfindung liefert ein Verfahren zur Herstellung
eines verfestigten α-Messings,
wobei das Verfahren leicht im industriellen Maßstab anwendbar ist; das verfestigte α-Messing
weist eine Verformbarkeit auf, wie sie für das allgemeine α-Messing
erforderlich ist, weist aber eine gegenüber dem allgemeinen α-Messing
ausgezeichnete Festigkeit auf; weiterhin weist das verfestigte α-Messing
ein Ausmaß an
Festigkeit und Verformbarkeit auf, das gleich oder besser ist als
das von Messing mit einem Glühgrad
EH oder das von Phosphorbronze mit Glühgrad H; und das verfestigte α-Messing
behält
ein bestimmtes Ausmaß an
Entspannungswiderstand bei. Die vorliegende Erfindung stellt auch
ein verfestigtes α-Messing
bereit, das durch das Verfahren erhalten wird.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren bereit zum Herstellen
eines verfestigen α-Messings mit einer
Zusammensetzung aus 63 Gew.-% bis 75 Gew.-% Kupfer, begleitenden
Verunreinigungen und dem Rest Zink, dadurch gekennzeichnet, dass
ein Messingblech mit einer Korngröße von 1 Mikrometer bis 2 Mikrometer als
Ausgangsblechmaterial verwendet wird, das Messingblech kaltgewalzt
wird mit 5 bis 40%-iger Abnahme, um ein kaltgewalztes Messingblech
herzustellen, dann das kaltgewalzte Messingblech so auf eine 0,2%
Dehngrenze eingestellt wird, dass sie gleich oder größer als
90% ihres Maximalwertes ist, indem es einem Tieftemperaturglühen unterzogen
wird.
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Das
Tieftemperaturglühen
wird bei einer Temperatur durchgeführt, die gleich oder höher ist
als eine Glühtemperatur,
bei der die 0,2% Dehngrenze den maximalen Wert aufweist, wenn dieser
aus der Beziehung zwischen der 0,2% Dehngrenze und den Glühtemperaturen
abgeschätzt
wird.
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Das
Messingblech mit einer Korngröße von 1
Mikrometer bis 2 Mikrometer, das als Ausgangsblechmaterial verwendet
wird, wird bevorzugterweise erhalten, indem ein heißgewalztes
Messingblech oder ein Messingblech mit einer Korngröße von 7
Mikrometer bis 200 Mikrometer als Rohmaterial verwendet wird, dieses
Material einem Kaltwalzverfahren mit einer Abnahme von 80% bis 95%
unterzogen wird und dann das Material einem Rekristallisationsglühen unterzogen
wird, um eine Vickershärte
(Hv) im Bereich von 130 bis 170 einzustellen.
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Alternativ
wird das Messingblech mit einer Korngröße von 1 Mikrometer bis 2 Mikrometer,
das als Ausgangsblechmaterial verwendet wird, auch bevorzugterweise
erhalten, indem
ein heißgewalztes
Messingblech oder ein Messingblech mit einer Korngröße von 7
Mikrometer bis 200 Mikrometer als Rohmaterial verwendet, das Material
einem Kaltwalzverfahren mit einer Abnahme von 80% bis 95% unterzogen
wird, dann das Material einem Rekristallisationsglühen unterzogen
wird, um eine Vickershärte
(Hv) im Bereich von 130 bis 170 einzustellen, das Material einem
Kaltwalzverfahren mit einer Abnahme von 40% bis 95% unterzogen wird
und das Material weiter einem Rekristallisationsglühen unterzogen
wird, um eine Vickershärte
(Hv) im Bereich von 130 bis 170 einzustellen.
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Alternativ
wird das Messingblech mit einer Körnung von 1 Mikrometer bis
2 Mikrometer, das als Startblechmaterial verwendet wird, bevorzugterweise
auch erhalten, indem
ein Messingblech mit einer Korngröße von 3
Mikrometer bis 6 Mikrometer als Rohmaterial verwendet wird, das Material
einem Kaltwalzverfahren mit einer Abnahme von 70% bis 95% und dann
das Material einem Rekristallisationsglühen unterzogen wird, um eine
Vickershärte
(Hv) im Bereich von 130 bis 170 einzustellen.
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Das
Rekristallisationsglühen
wird bevorzugterweise bei 370 Grad C bis 650 Grad C bei kontinuierlichem
Glühen
oder bei 255 Grad C bis 290 Grad C bei diskontinuierlichem Glühen durchgeführt.
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Die
vorliegende Erfindung liefert das verfestigte α-Messing mit einer Zusammensetzung
aus 63 Gew.-% bis 75 Gew.-% Kupfer, begleitenden Verunreinigungen
und dem Rest Zink, dadurch gekennzeichnet, dass das verfestigte α-Messing
eine Zugfestigkeit von 530 MPa bis 790 MPa, eine 0,2% Dehngrenze
von 450 MPa bis 750 MPa und eine Entspannungsrate von 52% oder weniger
nach 100 Stunden bei 120 Grad C; und einen minimalen Biegungshalbmesser
(MBR: mm), mit dem das verfestigte α-Messing um 90 Grad mit einer Biegungsachse
entlang der Walzrichtung gebogen wird, ohne dass Risse verursacht
werden, eine Blechstärke (t:
mm) und eine 0,2% Dehngrenze (MPa) aufweist, die der folgenden Formel
4 genügen,
wobei ein Wert auf der rechten Seite von Formel 4 als 0,3 interpretiert
wird, wenn das Berechnungsergebnis gleich oder weniger als 0,3 ist.
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[Formel 4]
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- MBR/t ≦ 0.0125 × σ0.2 – 6.7(σ0.2:
0,2% Dehngrenze)
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Es
ist auch bevorzugt, dass ein Erichsen-Wert (Er: mm) und die 0,2%
Dehngrenze (MPa) des verfestigten α-Messings bevorzugterweise der
Formel 5 genügen.
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[Formel 5]
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- Er ≧ –0.011 × σ0.2 +
13.7(σ0.2: 0,2% Dehngrenze)
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann ein verfestigtes α-Messing
erhalten werden, das eine ausgewogene 0,2 Dehngrenze und Verformbarkeit
und eine Entspannungsrate aufweist, die gleich oder geringer ist als
ein bestimmter Grenzwert. Zusätzlich
weist ein verfestigtes α-Messing nach der
vorliegenden Erfindung ausgezeichnete und stabile Eigenschaften
auf und es kann auch in geeigneter Weise im industriellen Maßstab hergestellt
werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
eine Beziehung zwischen Temperaturen von Tieftemperaturglühen, 0,2%
Dehngrenze und Entspannungsraten, die in den Beispielen 1 und 2,
und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 erhalten werden; und
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2 zeigt
Erweichungskurven, die erhalten werden, indem vorläufige Tests
durchgeführt
werden, bei denen Abnahmen und Glühtemperaturen bei der Bearbeitung
von Rohmaterialien geändert
werden, die dadurch erhalten wurden, dass Block 2 in Beispiel 3
einem Heißwalzen
und dann das heißgewalzte
Material einem Verformen unterzogen wurde.
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Beste Art und Weise, die Erfindung auszuführen
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(Herstellungsverfahren für verfestigtes α-Messing
gemäß der vorliegenden
Erfindung)
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Ein
Verfahren zum Herstellen eines verfestigten α-Messings gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines verfestigten α-Messings
mit einer Zusammensetzung aus 63 Gew.-% bis 75 Gew.-% Kupfer, begleitenden
Verunreinigungen und dem Rest Zink, dadurch gekennzeichnet, dass
ein Messingblech mit einer Korngröße von 1 Mikrometer bis 2 Mikrometer
als Ausgangsblechmaterial verwendet wird, das Messingblech mit 5%
bis 40% Abnahme kaltgewalzt wird, um ein kaltgewalztes Messingblech
herzustellen, dann das kaltgewalzte Messingblech auf eine 0,2% Dehngrenze
eingestellt wird, die gleich oder höher als 90% ihres Maximalwertes
ist, indem es einem Tieftemperaturglühen unterzogen wird.
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Als
erstes wird der Grund beschrieben, die Zusammensetzung des verfestigten α-Messings
gemäß der vorliegenden
Erfindung zu definieren. Wenn die Kupfer-Zink-Legierung einen Kupfergehalt
von mehr als 75 Gew.-% aufweist, ist ihre Festigkeit minderwertiger
und eine exzessive Erhöhung
der Stärke
führt zu
einer beachtlichen Tendenz, eine Störung der Biegungsverformbarkeit
zu bedingen. Andererseits tritt, wenn der Kupfergehalt geringer
als 63% ist, β-Phase
auf und es kann keine Ein-Phasen-Struktur aus α-Phase ausgebildet werden. Zusätzlich ist
es, was die begleitenden Verunreinigungen anbelangt, erforderlich,
Schrottmaterialien zu berücksichtigen,
die verwendet werden, um Kosten zu verringern, wie im Falle von
bearbeitetem Kupfer und Kupferlegierungsprodukten. Eisen beeinflusst
als eine Verunreini gung die Rekristallisationstemperatur und somit
beträgt
der Eisengehalt bevorzugterweise 0,01 Gew.-% oder weniger. Zinn
ist als eine Verunreinigung mit keinem besonderen Nachteil verbunden.
Mehr als 0,1 Gew.-% Zinn hat einen positiven Einfluss auf die Festigkeit
oder den Korrosionswiderstand, so dass eine Legierung mit einem
derartigen Zinngehalt getrennt behandelt werden sollte. S als Verunreinigung
weist eine schädliche
Wirkung auf die Heißverformbarkeit und
die Verformbarkeit von Produkten wie beispielsweise durch Kneten
oder (spannende) Bearbeitung auf. Deshalb ist S als eine Verunreinigung
bevorzugterweise beschränkt
auf 0,003 Gew.-% oder weniger.
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Da
das Ausgangsblechmaterial infolge eines Rekristallisationsverfahrens
eine gleichförmige
Korngröße von 1
Mikrometer bis 2 Mikrometer aufweist, kann das erhaltene kaltgewalzte
Material im Ergebnis eine gleichförmigere Korngrößenverteilung
aufweisen. Dann wird das Messingblech einem Kaltwalzen mit einer
Abnahme von 5% bis 40% unterzogen, um ein kaltgewalztes Messingblech
herzustellen. Wenn die Abnahme in dem Kaltwalzverfahren weniger
als 5% ist, verringert sich die 0,2% Dehngrenze, selbst wenn ein
Tieftemperaturglühen,
wie es später
beschrieben ist, durchgeführt
werden kann. Andererseits führt,
wenn die Abnahme bei dem Kaltwalzverfahren mehr als 40% beträgt, die
Härtung
des Werkstückes
dazu, dass die Biegeverformbarkeit größer als 3 MBR/t ist, während die
0,2% Dehngrenze verbessert wird. Somit kann es in diesem Falle schwierig
sein, ein verfestigtes α-Messing
mit gut ausgewogenen mechanischen Eigenschaften zu erhalten.
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Die
0,2% Dehngrenze wird übrigens
als ein Indikator für
die mechanische Festigkeit eines verfestigten α-Messings gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet. Die mechanischen Festigkeiten der allgemeinen Materialien
werden im Allgemeinen durch die Zugfestigkeit und die Verlängerung
angegeben. Die Zugfestigkeit ist jedoch ein Wert, der aus einer
Maximalbelastung berechnet wird, die beobachtet wird, bis ein Bruch
erfolgt. Der Wert der Maximalbelastung ist ein Wert, der erhalten
wird, wenn ein Zugfestigkeitsverfahren bereits angewandt worden
ist und Änderungsfaktoren
die Querschnittsform und physikalische Eigenschaften beeinflussen. Deshalb
glaubt der vorliegende Erfinder, dass es nicht angemessen ist, die
Zugfestigkeit als einen Indikator für die Verformbarkeit heranzuziehen.
Folglich wird die 0,2% Dehngrenze, die hauptsächlich als Konstruktionsstandard
verwendet wird, als ein Indikator für die Festigkeit angenommen,
da mit diesem Indikator Eigenschaften als solches von Materialien
verglichen und evaluiert werden können, bevor sie bearbeitet
werden.
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Wenn
ein Material, das Gegenstand des finalen Kaltwalzens ist, einem
Tieftemperaturglühen
unterzogen wird, erhöht
sich, während
sich die Temperatur des Tieftemperaturglühens erhöht, die 0,2% Dehngrenze unter
Ausbildung einer moderaten Kurve, verringert sich dann graduell
und fällt
dann schnell ab. Dies ist als Tieftemperaturglühhärtungsphänomen bekannt. Folglich wird
die Temperatur so beschränkt,
dass die 0,2% Dehngrenze nach dem Tieftemperaturglühen gleich
oder größer ist
als 90% des Maximalwertes der 0,2% Dehngrenze, der bei dem Tieftemperaturglühhärtungsphänomen erhalten
wird. Diese Beschränkung
dient der Unterdrückung
der Verringerung der Festigkeit. Was die Temperatur anbelangt, die
den Maximalwert der 0,2% Dehngrenze liefert, so ist die Weite des
Peaks schmal im Falle des Auftragens entlang einer Temperaturachse oder
einer Zeitachse, wenn eine Abnahme gering ist. Wenn die Abnahme
jedoch groß ist,
kann ein breiter und milder Peak erhalten werden. Deshalb ist es
praktisch, einen Bereich zu erkennen, bei dem 99% oder mehr des
Maximalwertes gemäß den Heizbedingungen
erhalten werden, bei denen der Maximalwert erhalten wird, statt
den Zustand zu erkennen, bei dem der Maximalwert als ein einzelner
Punkt erhalten wird.
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Folglich
wird mit Blick auf die Abhängigkeit
der 0,2% Dehngrenze von den Glühtemperaturen
das Tieftemperaturglühen
bevorzugterweise bei einer Temperatur durchgeführt entsprechend oder höher als
eine Glühtemperatur,
bei der die 0,2% Dehngrenze ihren Maximalwert aufweist. Das finale
Tieftemperaturglühen, das
hierin durchgeführt
wird, bezeichnet nicht einfach ein Glühen, das bei tiefen Temperaturen
zum Spannungsabbau durchgeführt
wird, sondern bezeichnet ein Verfahren das das sogenannte Tieftemperaturglühhärtungsphänomen involviert.
Andererseits hat der vorliegende Erfinder festgestellt, dass sich
eine Entspannungsrate von etwa 55% nach dem Kaltwalzen auf einen
bestimmten Wert verringert, wenn sich die Temperatur aus dem Bereich
der Glühtemperatur
heraus erhöht,
die die maximale 0,2% Dehngrenze liefert. Deshalb muss, als eine
Voraussetzung, um den Schwellenwert einer Entspannungsrate von 52%
oder weniger zu erreichen, die Temperatur des Tieftemperaturglühens gleich
oder höher
sein als eine Glühtemperatur,
bei der die 0,2% Dehngrenze ihren Maximalwert aufweist.
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Das
Tieftemperaturglühen
wird bevorzugterweise durchgeführt
durch kontinuierliches Glühen
statt diskontinuierlichem Glühen.
Die Ofentemperatur beträgt
bevorzugterweise 250 Grad C bis 450 Grad C. Die bevorzugte Zeit
zum Hindurchführen
eines Bleches beträgt
1 Sekunde bis 10 Sekunden. Der Vorteil, das Tieftemperaturglühen kontinuierlich
durchzuführen,
besteht in der Kostenverringerung und der Gewährleistung einer stabilen Qualität, die leicht
erreicht werden können.
Zusätzlich
ist das Tieftemperaturglühen
ein finales Glühen und
nach dem Abschluss des Tieftemperaturglühen liegt das Produkt im Allgemeinen
als Streifen vor. Im Falle eines diskontinuierlichen Glühens wird
der Streifen in einen Ofen als ein Bandring eingeführt und
unter Beibehaltung der Form aufgeheizt. Deshalb rollt sich der Streifen
ein und zusätzlich
zur Dehnung, die durch das Walzen bedingt wird, muss die Windung
in dem Planierverfahren vor der Verwendung des Streifens als ein
Produkt planiert werden. Das Ausführen eines wirksamen Planierens
ist somit schwierig. Andererseits werden, in dem Fall, dass ein
kontinuierliches Glühen
durchgeführt
wird, die Blechmaterialien aufgeheizt, indem sie durch eine Heizzone
geführt
werden und als Bandring nach Abschluss des Tieftemperaturglühens aufgerollt
werden. Deshalb rollen sich die solchermaßen erhaltenen Streifen nicht
ein und flache Streifen können
leicht erhalten werden, indem die Streifen einem Planierverfahren
unterworfen werden.
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Das
Messingblech mit einer Korngröße von 1
Mikrometer bis 2 Mikrometer, das als Ausgangsblechmaterial verwendet
wird, wird bevorzugterweise erhalten, indem ein heißgewalztes
Messingblech oder ein Messingblech mit einer Korngröße von 7
Mikrometer bis 200 Mikrometer als Rohmaterial verwendet werden, dieses
Material einem Kaltwalzverfahren mit einer Abnahme von 80 bis 95%
unterzogen wird, und dann das Material einem Rekristallisationsglühen unterzogen
wird, um eine Vickershärte
(Hv) im Bereich von 130 bis 170 einzustellen. Das Messingblech (geglühtes Material)
mit einer großen
Korngröße, das
als Rohmaterial verwendet wird, umfasst auch heißgewalzte Fertigmaterialien.
Die Korngröße einer
Körnungsstruktur
von heißgewalzten
Fertigblechmaterialien beträgt
100 Mikrometer bis 200 Mikrometer im Falle der Verwendung eines
kleinen Walzwerkes im Testmaßstab,
aber etwa 25 Mikrometer infolge dynamischer Rekristallisation im
Falle der Verwendung eines Heißwalzwerkes
im industriellen Maßstab.
Wenn das Kaltwalzverfahren mit einer Abnahme von 80% oder mehr durchgeführt wird,
liefert ein derartiges großes
Verfahren eine Subkörnungsstruktur
mit etwa 1 Mikrometer, obwohl die Korngröße vor der Bearbeitung groß ist. Im
Ergebnis können,
nachdem das Messing nachfolgenden Schritten unterzogen wird, eine
gute 0,2% Dehngrenze und Biegungsverformbarkeit erhalten werden,
was das Ziel der vorliegenden Erfindung ist. Der vorliegende Erfinder
hat bestätigt,
dass die Verwendung von heißgewalzten
Endmaterialien, die mit einem kleinen Walzwerk im Testmaßstab oder
einem Heißwalzwerk im
industriellen Maßstab
erhalten werden, nicht zu unterschiedlichen Eigenschaften führt, wenn die
Materialien Gegenstand des Kaltwalzverfahrens mit einer Abnahme
von 80% oder mehr sind. Deshalb wird die untere Grenze der Abnahme
des Kaltwalzverfahrens als 80% definiert. Andererseits kann das
Durchführen des
Kaltwalzprozess mit einer Abnahme von mehr als 95% Risse in der
Kante während
des Verfahrens verursachen, so dass dies nicht bevorzugt ist.
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Das
Messingblech mit einer Korngröße von 1
Mikrometer bis 2 Mikrometer, das als Ausgangsblechmaterial verwendet
wird, wird bevorzugterweise auch dadurch erhalten, dass ein heißgewalztes
Messingblech oder ein Messingblech mit einer Korngröße von 7
Mikrometer bis 200 Mikrometer als Rohmaterial verwendet wird, das
Material einem Kaltwalzverfahren mit einer Abnahme von 80% bis 95%
unterzogen wird und dann das Material einem Rekristallisationsglühen unterzogen
wird, um eine Vickershärte
(Hv) im Bereich von 130 bis 170 einzustellen, das Material einem
Kaltwalzverfahren unterzogen wird mit einer Abnahme von 40% bis 95%
und das Material weiter einem Rekristallisationsglühen unterzogen
wird, um eine Vickershärte
(Hv) im Bereich von 130 bis 170 einzustellen. Wie oben festgestellt
weist das Blech, das erhalten wird, indem ein heißgewalztes
Messingblech oder ein Messingblech mit einer Körnung von 7 Mikrometer bis
200 Mikrometer als Rohmaterial verwendet wird, das Material einem
Kaltwalzverfahren mit einer Abnahme von 80% bis 95% unterzogen wird
und dann das Material einem Rekristallisationsglühen unterzogen wird, um eine
Vickershärte (Hv)
im Bereich von 130 bis 170 zu erhalten, eine durchschnittliche Korngröße von 1
Mikrometer bis 2 Mikrometer auf. Unter Würdigung dessen kann eine Mikrokörnung leicht
erhalten werden durch das nachfolgende Rekristallisationsglühen, wenn
man sich eine Verringerung von 40% bis 95% in dem nachfolgenden
Kaltwalzverfahren zu eigen macht und die Abnahme gering ist, aber
mehr als 40%. Nachdem das Blech nachfolgenden Verfahren unterzogen
wird, kann dann eine gute 0,2% Dehngrenze und Biegungsverformbarkeit
erhalten werden. Andererseits kann die Durchführung des Kaltwalzverfahrens
mit einer Abnahme von mehr als 95% während des Verfahrens Risse
in der Kante verursachen, was nicht bevorzugt ist.
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Alternativ
wird das Messingblech mit einer Korngröße von 1 Mikrometer bis 2 Mikrometer,
das als Ausgangsblechmaterial verwendet wird, auch bevorzugterweise
erhalten, indem Messingblech mit einer Korngröße von 3 Mikrometer bis 6 Mikrometer
als Rohmaterial verwen det wird, das Material einem Kaltwalzverfahren mit
einer Abnahme von 70% bis 95% und dann das Material einem Rekristallisationsglühen unterzogen
wird, um eine Vickershärte
(Hv) im Bereich von 130 bis 170 einzustellen. Wenn die Korngröße vor dem
Bearbeiten größer als
6 Mikrometer ist, ist die Biegungsverformbarkeit infolge geringer
Feinheit der Körner
gestört,
selbst wenn das Blech dem Kaltwalzverfahren mit einer Verringerung
von mehr als 70% unterzogen wird. Andererseits weist in einigen
Fällen
die durchschnittliche Körnung
von weniger als 3 Mikrometer einen Nachteil auf, da dies einen hohen
Walzdruck erfordert, selbst wenn das nachfolgende Verfahren mit
einer Abnahme von 70% durchgeführt
wird. Zusätzlich
kann die Durchführung
des Kaltwalzverfahrens mit einer Abnahme von mehr als 95% während des
Verfahrens Risse in der Kante bedingen, so dass es nicht bevorzugt
ist.
-
Das
Rekristallisationsglühen
wird bevorzugterweise bei 370 Grad C bis 650 Grad C bei kontinuierlichem
Glühen
oder bei 255 Grad C bis 290 Grad C bei diskontinuierlichem Glühen durchgeführt. Bei
dem Verfahren zur Herstellung eines verfestigten α-Messings
gemäß der vorliegenden
Erfindung wird das Ausgangsmaterial dem Kaltwalzverfahren unterzogen
und dann das finale Rekristallisationsglühen bei einer Ofentemperatur
von 370 Grad C bis 650 Grad C beim kontinuierlichen Glühen durchgeführt. Wenn
die Ofentemperatur niedriger als 370 Grad C ist, können erhaltene
Produkte eine gestörte
Verformbarkeit aufweisen, selbst wenn Rekristallisation durchgeführt wird,
indem die Geschwindigkeit des Durchführen der Bleche verringert
wird. Andererseits wird, wenn die Ofentemperatur höher als
650 Grad C ist, die Korngröße ungleichmäßig und
größer als
2 Mikrometer. Dann wird eine gestörte Verformbarkeit erhalten,
selbst wenn kaltgewalzte Messingbleche, die nach dem Kaltwalzen
erhalten werden, dem Tieftemperaturglühen unterzogen werden. Die
Zeit für
das Rekristallisationsglühen
wird bestimmt in Abhängigkeit
von der Leistung des Ofens, der Blechstärke und der angestrebten Stärke. Im
Falle einer standardmäßigen Industrieausrüstung bewegt
sich die Zeit im Bereich von 2 bis 120 Sekunden. Wenn eine angemessene
Zeit tatsächlich
festgelegt ist, kann die Zeit leicht gesteuert werden auf der Grundlage
von Härte,
so dass die Vickershärte
(Hv) sich im Bereich von 130 bis 170 bewegt, bevorzugterweise im
Bereich von 135 bis 160. Wenn die Vickershärte (Hv) weniger als 130 beträgt, ist
die rekristallisierte Korngröße so groß, dass
angestrebte physikalische Eigenschaften nicht erhalten werden können, selbst
wenn die nachfolgenden Verfahren durchgeführt werden. Andererseits enthält, wenn
die Vickershärte (Hv)
höher als
170 ist, eine erhaltene Struktur ein höheres Verhältnis an verblei bender Deformationsstruktur als
ein Verhältnis
von rekristallisierter Struktur. Im Ergebnis zeigt ein verfestigtes α-Messing
als ein Endprodukt eine gestörte
Verformbarkeit.
-
Der
Vorteil, das Rekristallisationsglühen in einem kontinuierlichen
Verfahren durchzuführen,
besteht darin, dass Kosten verringert und die Gewährleistung
einer stabilen Qualität
leicht erreicht werden. Bei einem diskontinuierlichen Verfahren
neigen Materialtemperaturen dazu, abhängig von der Position in einem
Ofen zu variieren. Zusätzlich
neigt, nachdem ein diskontinuierliches Glühen durchgeführt wird,
ein Wert [0,2% Dehngrenze]/[Zugfestigkeit] dazu, nach dem finalen
Rekristallisationsglühen
geringer als 80% zu sein. Andererseits, wenn ein kontinuierliches
Heizverfahren verwendet wird, wird der Wert von [0,2% Dehngrenze]/[Zugfestigkeit] nach
dem finalen Rekristallisationsglühen
gleich oder höher
als 80% werden und es kann dann eine geringere Korngröße erhalten
werden. Deshalb liefert die Verwendung des kontinuierlichen statt
des diskontinuierlichen Heizens eine bessere Ausgewogenheit von
0,2% Dehngrenze und Verformbarkeit bei einem verfestigten α-Messing,
das erhalten wird, indem das finale Kaltwalzverfahren und das Tieftemperaturglühen des
Herstellungsverfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung durchgeführt
werden.
-
Das
diskontinuierliche Glühen
kann jedoch anwendbar sein, wenn die Blechstärke hoch ist oder kein kontinuierlicher
Glühofen
anwendbar ist. Im industriellen Umfeld wird das Material für 30 Minuten
bis etwa 3 Stunden gehalten, nachdem die Materialtemperatur eines
Bandrings eine zuvor eingestellte Temperatur erreicht hat. Wenn
man sich diese Haltezeit zu eigen macht, beträgt die bevorzugte Materialtemperatur
255 Grad C bis 290 Grad C. Wenn die Materialtemperatur des Bandrings
weniger als 255 Grad C beträgt,
weisen die Körner,
die durch Rekristallisation zum Erreichen einer angestrebten Festigkeit
erhalten werden, uneinheitliche Größen auf (wenn eine Korngrößenverteilungsdarstellung
erstellt wird, in der die Korngröße über eine
logarithmische Abszissenachse aufgetragen wird, werden zwei oder
mehr Peaks beobachtet), und dann ist die Biegungsverformbarkeit
extrem verschlechtert, selbst nach Tieftemperaturglühen. Andererseits
können,
wenn die Materialtemperatur des Bandrings höher als 290 Grad C ist, die
Körner
eine ungleichmäßige Größe aufweisen und
eine durchschnittliche Korngröße kann
groß sein.
Wenn ein derartiges Blech einem Kaltwalzverfahren unterzogen wird,
gefolgt von einem Tieftemperaturglühen, kann das erhaltene Produkt
eine gestörte
Verformbarkeit aufweisen.
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein verfestigtes α-Messing mit einer Zusammensetzung
von 63 Gew.-% bis 75 Gew.-% Kupfer, begleitenden Verunreinigungen
und dem Rest Zink, dadurch gekennzeichnet, dass das verfestigte α-Messing
eine Zugfestigkeit von 530 MPa bis 790 MPa, eine 0,2% Dehngrenze
von 450 MPa bis 750 MPa und eine Entspannungsrate von 52% oder weniger
nach 100 Stunden bei 120 Grad C aufweist; und ein minimaler Biegungshalbmesser
(MBR: mm), mit dem das verfestigte α-Messing um 90 Grad gebogen
wird mit einer Biegungsachse entlang der Walzrichtung, ohne dass
Risse bedingt werden, eine Blechstärke (t: mm) und eine 0,2% Dehngrenze
(MPa) der folgenden Formel 6 genügen,
wobei ein Wert auf der rechten Seite der Formel 6 als 0,3 interpretiert
wird, wenn das Ergebnis der Berechnung gleich oder weniger als 0,3
ist.
-
[Formel 6]
-
- MBR/t ≦ 0.0125 × σ0.2 – 6.7(σ0.2:
0,2% Dehngrenze)
-
Als
Indikator für
die Festigkeit des verfestigten α-Messings
wird die 0,2% Dehngrenze, die hauptsächlich als ein Konstruktionsstandard
verwendet wird, wie oben angegeben angenommen.
-
Als
ein Indikator für
die Bewertung der Verformbarkeit einer Kupferlegierung wird überwiegend
ein minimaler Biegungshalbmesser (MBR: mm) verwendet, bei dem keine
Risse verursacht werden. Die Biegungsverformbarkeit ist ein wichtiger
Indikator beim Herstellen von Anschlussklemmen oder dergleichen.
Wenn man in der vorliegenden Anmeldung Bezug nimmt auf die Biegungsverformbarkeit,
soll verstanden werden, dass die Evaluierung durchgeführt wird
durch das sogenannte Bad Way-Biegen, bei dem ein 90 Grad-Biegungstest durchgeführt wird
mit einer Biegungsachse entlang der Walzrichtung in verschiedenen
Biegungstests. Wenn das sogenannte Good Way-Biegen, bei dem ein
90 Grad-Biegungstest mit einer Biegungsachse über der Walzrichtung verwendet
wird, durchgeführt
wird, werden im Allgemeinen bessere Ergebnisse bei der Evaluierung
von Messing erhalten. Der vorliegende Erfinder erachtet die Verwendung
des Good Way-Siegens als unangemessen, um Herstel lungsverfahren
zu vergleichen und auszuwählen.
Deshalb verwendet die vorliegende Erfindung nur das Bad Way-Biegen
als ein Evaluierungsverfahren.
-
Im
Folgenden wird nun der Standard der Biegungsverformbarkeit beschrieben.
Wenn der MBR/t gleich 0,3 oder weniger ist, bedingt das Anlegen
von fast einem jeglichen Biegungsverfahren keine Defekte und geht mit
keinen Problemen einher. Andererseits ist der MBR/t von 1,0 oder
weniger oft bei Erwägungen
der Werkstoffgestaltung akzeptabel. Wenn der MBR/t größer als
3,0 ist, ist es schwierig, zu biegen und Anwendungen derartiger
Werkstoffe werden erheblich eingeschränkt sein. Es gibt wenig herkömmliches
Messing mit einer 0,2% Dehngrenze von mehr als 550 MPa, was einen
MBR/t von 1,0 oder mehr liefert. Messing mit einer 0,2% Dehngrenze
mit weniger als 500 MPa stellt kein Problem hinsichtlich der Biegungsverformbarkeit
dar.
-
Hinsichtlich
der Entspannungsrate definiert die Japan Copper and Brass Association
ein Testverfahren (aufzubauen als Ausleger und es wird permanente
Biegungsverschiebung durch Biegung gemessen). Die an dem verfestigten α-Messing
gemäß der Erfindung
angelegte Temperatur wird auf 120°C
festgelegt. Das Testverfahren definiert seine Behandlungszeit als
1000 Stunden, 100 Stunden sind jedoch genug, um den Unterschied
zu evaluieren und somit werden 100 Stunden ausgewählt. Unter
Verwendung des Verfahrens wurden das Material C2600 und das Material
C2680, die auf dem Markt als Materialien für Anschlussklemmen oder Verbindungsstücke verfügbar sind,
hinsichtlich der Entspannungsrate evaluiert. Die Ergebnisse waren
40%, 40%, 36%, 40% und 48 bis 52%. Somit hat sich gezeigt, dass
die Entspannungsrate abhängig
von den Glühgraden
und den Korngrößen variiert.
Zu diesem Zeitpunkt wurden die Teststücke innerhalb von zwei Wochen nach
der Herstellung evaluiert, um mögliche
Einflüsse
auf die Evaluierung infolge Alterungsverschlechterung zu verhindern.
Entsprechend definiert der vorliegende Erfinder das verfestigte α-Messing
gemäß der vorliegenden
Erfindung so, dass es die erforderliche Entspannungsrate aufweist
mit der Schwelle von 52% in Ansehung der Tatsache, dass die obigen
Werkstoffe tatsächlich
verwendet werden und Anwender eine Störung der Entspannungsrate nicht
schätzen.
-
Weiterhin
ist auch bevorzugt, dass ein Erichsen-Wert (Er: mm) und die 0,2%
Dehngrenze (MPa) des verfestigten α-Messings bevorzugterweise der
Formel 7 genügen.
-
[Formel 7]
-
- Er ≧ –0.011 × σ0.2 +
13.7(σ0.2: 0,2% Dehngrenze)
-
Wie
oben erwähnt
führt,
wenn der MBR/t gleich oder geringer als 0,3 ist, bedingt die Verwendung
von fast der gesamten Biegungsverformbarkeit keine Defekte und zeigt
kein Problem. Probleme können
jedoch verursacht werden beim Bördeln
dicker Bleche, Biegen dicker Bleche ohne Biegungs-R, Aufweiten oder
dergleichen. Andererseits hat der vorliegende Erfinder festgestellt,
dass Messing mit einer geringen Korngröße eine ausgezeichnete Verformbarkeit
infolge von Merkmalen feiner Korngrößen aufweist. Bei α-Messing,
bei dem die Korngrößen fein
endverarbeitet sind und wenn die 0,2% Dehngrenze sich im Bereich
von 540 MPa oder weniger bewegt, wird der minimale Biegungsradius
des Biegens Null. Deshalb kann der minimale Biegungsradius nicht
als ein Indikator für
die Verformbarkeit verwendet werden, der einen weiten Festigkeitsbereich
abdeckt.
-
Daher
verwendet die vorliegende Erfindung weiter einen Erichsen-Wert (Er:
mm) als einen zusätzlichen
Indikator, da der Erichsen-Wert (Er: mm) oft als ein Indikator für die Verformbarkeit
verwendet wird. Um zu beweisen, dass diese Art der Auswahl angemessen
ist, sammelte der vorliegende Erfinder 17 Proben des Materials C2600
oder C2680 mit einem Glühgrad
von ½ H,
H und EH, wie in JIS angegeben, und eine 0,2% Dehngrenze (MPa) und
ein Erichsen-Wert (Er: mm) wurde für eine jede Probe bestimmt.
Dann wurde die Beziehung zwischen der 0,2% Dehngrenze (MPa) und
dem Erichsen-Wert (Er: mm) untersucht und die Beziehung genügt der folgenden
Formel 8.
-
[Formel 8]
-
- Er = –0.011 × σ0.2 +
12.7 ± 0.5(σ0.2:
0,2% Dehngrenze)
-
Es
sollte festgehalten werden, dass der Erichsen-Wert ein Wert ist,
der durch den folgenden Erichsen-Test erhalten wird. Die Tiefziehbarkeit
eines Blattmaterials wird unter Verwendung des Erichsen-Werts beurteilt.
- (1) Standards für die Testausrüstung und
das Testverfahren: JIS B 7777
- (2) Testverfahren: ein phi 90-Blech, phi 27-Stempel (mit einer
Haltevorrichtung, auf die Vaseline aufgetragen ist), und D = 20-Halbkugelkolben
werden verwendet; wenn ein Riss durch beide Seiten beobachtet wird,
wird die Tiefe des Kolbens in die Platte hinein gemessen [Erichsen-Wert
(Er: mm).
-
Der
vorliegende Erfinder hat gefunden, dass die Erichsen-Werte (Er:
mm) des verfestigten α-Messings gemäß der vorliegenden
Erfindung der Formel 9 genügen,
wann immer die 0,2% Dehngrenze in den Bereich von 450 MPa bis 750
MPa fällt;
und die Erichsen-Werte (Er: mm) des verfestigten α-Messings
gemäß der vorliegenden
Erfindung 0,5 mm oder mehr über
den allgemeinen Materialien mit der gleichen 0,2% Dehngrenze (MPa)
liegen. Der Erichsen-Wert (Er: mm) wird jedoch nicht immer verwendet,
um die Verformbarkeit bei allen Anwendungen zu evaluieren. Insbesondere
wird empfohlen, dass die Verformbarkeit von allgemeinen Werkstoffen
mit einem MBR/t von mehr als 0,3 nicht nur durch Erichsen-Werte
(Er: mm) evaluiert wird, sondern auch durch Biegungsverformbarkeit,
was für
eine direkte Evaluierung verwendet wird.
-
[Formel 9]
-
- E ≧ –0.011 × σ0.2 +
13.7(σ0.2: 0,2% Dehngrenze)
-
Als
nächstes
werden die physikalischen Eigenschaften des verfestigten α-Messings
gemäß der vorliegende
Erfindung im Vergleich mit jenen von Phosphorbronze beschrieben.
Die Biegungsverformbarkeit von Phosphorbronze wird beschrieben,
um die Biegungsverformbarkeit mit der des verfestigten α-Messings
gemäß der vorliegenden
Erfindung zu vergleichen. Unter Bezugnahme auf Daten, die durch
das gleiche Evaluierungsverfahren erhalten worden sind, wie das
Verfahren, das verwendet wird für
die Evaluierung der 90 Grad-Biegungsverformbarkeit
des verfestigten α-Messings
gemäß der vorliegenden
Erfindung in dem Nicht-Patentdokument 5, kann die Biegungsverformbarkeit
von Phosphorbronze dargestellt werden durch die folgende Formel
10, wo ein minimaler Biegungshalbmesser, ohne dass Risse bedingt
werden, als MBR (mm) definiert ist, eine Blechstärke als t definiert ist und
das Symbol [Sigma]0,2 verwendet wird für 0,2% Dehngrenze (MPa)
wie in der Gleichung gezeigt.
-
[Formel 10]
-
- MBR/t ≦ 0.0125 × σ0.2 – 7.0(σ0.2:
0,2% Dehngrenze)
-
Wie
für die
Biegungsverformbarkeit von Phosphorbronze wird MBR/t gemäß der Formel
10 0,3 oder weniger, wenn die 0,2% Dehngrenze geringer als 590 MPa
ist. MBR/t wird jedoch größer als
3, wenn die 0,2% Dehngrenze größer als
800 MPa ist, und es ist schwierig, ein Biegen durchzuführen und
die Phosphorbronze ist in diesem Bereich nicht praktikabel. Tatsächliche
Messungen von Phosphorbronze genügen
manchmal der Beziehung nicht. Beispielsweise neigt der MBR/t dazu,
höher zu
werden als die Beziehung bei niedrigerer 0,2% Dehngrenze und bei
höherer
0,2% Dehngrenze. Auf der Grundlage des vorstehend Gesagten werden die
physikalischen Eigenschaften des verfestigten Messings gemäß der vorliegenden
Erfindung beschrieben.
-
Hinsichtlich
der physikalischen Eigenschaften des verfestigten α-Messings
gemäß der vorliegenden Erfindung
beträgt
eine 0,2% Dehngrenze 450 MPa bis 750 MPa; und ein minimaler Biegungsradius
(MBR: mm), mit dem das verfestigte α-Messing gebogen wird mit einer
Biegungsachse entlang der Walzrichtung, ohne dass Risse verursacht
werden, eine Blechstärke
(t: mm) und die 0,2% Dehngrenze genügen der folgenden Formel 11,
wo ein Wert auf der rechten Seite der Formel 11 als 0,3 interpretiert
wird, wenn ein errechnetes Ergebnis auf der rech ten Seite der Formel
11 gleich 0,3 oder weniger ist. Folglich ist die folgende Formel
11 um 0,3 gegenüber
der folgenden Formel 12 von Phosphorbronze verschoben.
-
[Formel 11]
-
- MBR/t ≦ 0.0125 × σ0.2 – 6.7(σ0.2:
0,2% Dehngrenze)
-
[Formel 12]
-
- MBR/t ≦ 0.0125 × σ0.2 – 7.0(σ0.2:
0,2% Dehngrenze)
-
Deshalb
wird verstanden, dass das verfestigte α-Messing gemäß der vorliegenden Erfindung,
das der Formel 11 genügt,
das gleiche Ausmaß an
Biegungsverformbarkeit aufweist wie Phosphorbronze im Gleichgewicht
mit 0,2% Dehngrenze und der Biegungsverformbarkeit in Ansehung der
Anwesenheit der Qualitätsabweichung
von Phosphorbronze. Wenn die Beziehung zwischen einem Wert von MBR/t
und einem Wert von 0,2% Dehngrenze nicht der Formel 11 genügt, dann
ist die Biegungsverformbarkeit gering. Der Grund dafür, ein errechnetes
Ergebnis für
MBR/t als 0,3 zu interpretieren, wenn der errechnete Wert gleich
oder geringer als 0,3 ist, besteht darin, dass MBR/t dazu neigt,
bei einer niedrigeren 0,2% Dehngrenze verglichen mit Phosphorbronze
höher als
gemäß der Beziehung
zu werden; wenn das berechnete Ergebnis gleich oder geringer als
0,3 ist, stellt die Biegungsverformbarkeit kaum ein Problem dar;
und die Messungen können
bestimmte Abweichungen enthalten.
-
Ein
verfestigtes α-Messing,
das der folgenden Formel 13 hinsichtlich Biegungsverformbarkeit
(MBR/t) und der folgenden Formel 14 hinsichtlich des Erichsen-Wertes
(Er) genügt,
weist eine Struktur auf, die am meisten von einer rekristallisierten
Struktur abgeleitet ist mit einer durchschnittlichen Korngröße gleich
oder weniger als 2 Mikrometer. Ein derartiges verfestigtes α-Messing
weist bevorzugterweise eine Wiedergewinnungsstruktur, die später beschrieben ist,
und eine durchschnittliche Korngröße von 2 Mikrometer oder weniger
zum Zeitpunkt der Rekristallisation auf.
-
[Formel 13]
-
- MBR/t ≦ 0.0125 × σ0.2 – 6.7(σ0.2:
0,2% Dehngrenze)
-
[Formel 14]
-
- Er ≧ -0.011 × σ0.2 +
13.7(σ0.2: 0,2% Dehngrenze)
-
Weiterhin
ist bevorzugt, dass das verfestigte α-Messing eine Wiedergewinnungsstruktur
nach dem Tieftemperaturglühen
von 80% oder mehr eines Wertes von [0,2% Dehngrenze]/[Zugfestigkeit]
und eine durchschnittliche Korngröße von 1,5 Mikrometer oder
weniger zum Zeitpunkt der Rekristallisation aufweist, da in einem
derartigen Fall die Konstante 13,7 in der Formel 15 zu 14,2, und
die Konstante 6,7 in der Formel 16 zu 7,1 geändert werden kann.
-
[Formel 15]
-
- Er ≧ –0.011 × σ0.2 +
13.7(σ0.2: 0,2% Dehngrenze)
-
[Formel 16]
-
- MBR/t ≦ 0.0125 × σ0.2 – 6.7(σ0.2:
0,2% Dehngrenze)
-
Die
Konstruktion der Kornstruktur des verfestigten α-Messings gemäß der vorliegenden
Erfindung ist soweit beschrieben. Die Korngröße von rekristallisierten Körnern kann
durch ein Linienschnittverfahren oder ein photographisches Vergleichsverfahren
mit einem optischen Mikroskop mit hoher Vergrößerung oder einem Rasterelektronenmikroskop
nach elektrolyti schem Ätzen
gemessen werden. Die Änderung
der Struktur infolge eines Tieftemperaturglühens kann in einem beachtlichen
Umfang identifiziert werden durch Beobachtung mit SEM-EBSP. Insbesondere
wenn eine Bildbearbeitung durchgeführt wird, so dass ein Teil,
dessen Bildqualitätwert
gleich oder geringer als ein bestimmter Wert ist (Entspannung ist
ein Niveau gleich oder weniger als ein bestimmter Wert), schwarz
dargestellt ist, werden wiedergewonnene Körner als helle Körner erkannt.
Während die
Wiedergewinnung voranschreitet, wird die Kontur eines Korns glatt
und rekristallisierte Körner
werden als helle Körner
mit Anlasszwillingen erkannt. Die Struktur eines verfestigten α-Messings
mit guter Biegungsverformbarkeit ist eine Mikrostruktur, die aus
einer Mischung aus Körnern
besteht, bei denen Spannungen durch ein Tieftemperaturglühen herausgenommen
wurden (wiedergewonnene Körner
oder rekristallisierte Körner), und
Körnern,
bei denen die Spannungen nicht herausgenommen sind. Diese Mikrostruktur
ist ähnlich
einer feinkörnigen
Mikroduplexstruktur. Es wird erachtet, dass die Mikrostruktur ein
heterogenes Gleiten induziert und die Biegungsverformbarkeit verbessert.
Eine Verbesserung des Entspannungswiderstandes durch Tieftemperaturglühen entspricht
der Erhöhung
eines Verhältnisses
der Fläche
von wiedergewonnenen Körnern oder
rekristallisierten Körnern.
Deshalb ist eine strukturelle Änderung
essentiell, um einen guten Entspannungswiderstand zu gewährleisten.
Es sollte festgehalten werden, dass das verfestigte α-Messing
gemäß der vorliegenden
Erfindung feine Körner
mit einer Größe von 1
Mikrometer bis 2 Mikrometer und somit eine ausgezeichnete Dauerschwingungsfestigkeit,
einen ausgezeichneten Spannungskorrosionsrissfestigkeitswiderstand
und einen geringen Durchbiegungskoeffizienten aufweist.
-
Wie
oben erwähnt
wird, um ein verfestigtes α-Messing
zu erhalten, durch das Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
eine zum Zeitpunkt des finalen Rekristallisationsglühens feine
und gleichförmige
Körnung
erhalten, das Walzen durchgeführt,
um eine Festigkeit zu erhalten und ein Tieftemperaturglühen durchgeführt, um
eine angestrebte Kornstruktur zu erhalten, bei der die Spannungen
teilweise aufgehoben sind. Es sollte festgehalten werden, dass ein
bestimmtes Ausmaß an
Steuerung für
die Kaltabnahme vor dem finalen Rekristallisationsglühen und
für Korngrößen vor
dem Kaltwalzen erforderlich ist, um kleine und gleichförmige Körner zu
erhalten.
-
Beispiele
-
Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung detaillierter unter Bezugnahme
auf die Beispiele beschrieben. Die chemischen Zusammensetzungen
von Messingblöcken,
die für
die Herstellung und Evaluierung in den Beispielen und Vergleichsbeispielen
verwendet werden, sind in Tabelle 1 gezeigt. Die Blöcke 1 bis 6
sind Proben, die durch halbkontinuierliches Gießen sind in einer Gießerei erhalten
sind, wo die Herstellung erfolgt. Ein jeder der Blöcke 7, 8
und 9 wird durch Schmelzen mit einem Ofen in einem Labor und Gießen eines Blockes
mit einer Metallform erhalten, so dass er eine Größe von 30
mm × 100
mm × 200
mm aufweist. [Tabelle 1]
| Block Nr. | Bestandteilzusammensetzung
(Gew.-%) |
| Cu | Fe | Pb | Sn | S | Zn |
| 1 | 65,2 | 0,002 | 0,000 | 0,003 | 0,001 | Rest |
| 2 | 69,9 | 0,004 | 0,000 | 0,003 | 0,000 | Rest |
| 3 | 69,3 | 0,002 | 0,000 | 0,003 | 0,000 | Rest |
| 4 | 65,4 | 0,002 | 0,002 | 0,001 | 0,003 | Rest |
| 5 | 70,0 | 0,003 | 0,000 | 0,002 | 0,000 | Rest |
| 6 | 69,9 | 0,002 | 0,002 | 0,001 | 0,001 | Rest |
| 7 | 74,2 | 0,006 | 0,000 | 0,002 | 0,000 | Rest |
| 8 | 68,9 | 0,001 | 0,000 | 0,001 | 0,000 | Rest |
| 9 | 65,9 | 0,001 | 0,000 | 0,001 | 0,000 | Rest |
-
Wie
aus Tabelle 1 ersichtlich, genügen
die Blöcke
1 bis 9 der vorliegenden Erfindung, indem sie eine Zusammensetzung
aus 65,2 Gew.-% bis 74,2 Gew.-% Kupfer, begleitenden Verunreinigungen
und dem Rest Zink aufweisen. Weiterhin wird in den folgenden Beispielen
ein jeder der in Tabelle 1 gezeigten Blöcke verwendet und Herstellungsbedingungen
umfassend die folgenden Schritte (a) bis (e), die in Tabelle 2 gezeigt
sind, werden angewandt, um Messingstreifen herzustellen.
- (a) Herstellen von Rohmaterial
- (b) Kaltwalzen
- (c) Rekristallisationsglühen
- (d) Finales Kaltwalzen
- (e) Tieftemperaturglühen
[Tabelle
2]
-
<Beispiele
1 und 2>
-
Der
oben erhaltene Block 1 wurde heißgewalzt, geformt, kaltgewalzt
und vorgeglüht,
um ein Rohmaterial mit einer Stärke
von 1,8 mm zu erhalten. Die Herstellung des Rohmaterials und eines
Ausgangsblechmaterials 1 wurden in einer Produktionslinie am Herstellungsort
durchgeführt
bis zum Glühen
(c) vor dem finalen Kaltwalzen. Die Verfahrensbedingungen, die in
den Beispielen 1 und 2 angelegt wurden, sind in Tabelle 2 mit Beispiel
3 gezeigt im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen 1 und 2. In Tabelle
2 ist das Vorglühen
(a: Glühen
vor dem Re kristallisationsglühen
vor dem finalen Kaltwalzen) und das Glühen vor dem finalen Verfahren (c:
Glühen
vor dem finalen Kaltwalzen) ein kontinuierliches Glühen, das
an den Produktionslinien des Herstellungsortes durchgeführt wird,
wie oben erwähnt.
Die oben angegebenen Temperaturen sind voreingestellte Temperaturen
von Öfen.
Auf diesem Wege wurde übliches
Ausgangsblechmaterial 1 für
das Verfahren bis zum Rekristallisationsglühen vor dem finalen Kaltwalzen
verwendet.
-
<Beispiele
1>
-
Bei
diesen Beispielen wurden die Ausgangsblechmaterialien 1, die oben
erhalten wurden, einem Kaltwalzen (d) mit einer Abnahme von 10%
unterzogen, indem ein Laborkaltwalzwerk verwendet wurde, um kaltgewalzte
Messingbleche herzustellen, und weiter einem Tieftemperaturglühen (e)
in einem Salzbad unterzogen. Die Glühzeit in dem Salzbad wurde
kurz auf 2 Sekunden eingestellt, um das Glühen in einer Weise ähnlich einem
kontinuierlichen Glühen
durchzuführen.
Die Temperaturen in dem Salzbad der Beispiele 1-1, 1-2 und 1-3 betrugen
280 Grad C, 340 Grad C bzw. 420 Grad C. Die physikalischen Eigenschaften
von verfestigtem α-Messing,
das erhalten wurde, wurden evaluiert. Im Ergebnis betragen die Zugfestigkeiten
532 MPa bis 556 MPa, die 0,2% Dehngrenze betrug 458 MPa bis 504
MPa, die Erichsen-Werte (Werte errechnet aus 0,2% Dehngrenze) betrugen
8,6 mm (8,3 mm) bis 8,8 mm (8,2 mm) und die Entspannungsraten betrugen
47% bis 51%. Die physikalischen Eigenschaften genügten damit
den Zielwerten. Details sind in Tabelle 3 gezeigt.
-
<Beispiele
2>
-
Bei
diesen Beispielen wurden die Ausgangsblechmaterialien 1 wie bei
den Beispielen 1 einem Kaltwalzen (d) mit einer Abnahme von 24%
unter Verwendung eines Laborkaltwalzwerkes unterzogen, um kaltgewalzte
Messingbleche herzustellen, und weiter einem Tieftemperaturglühen (e)
in einem Salzbad unterzogen. Die Glühzeit in dem Salzbad wurde
auf eine kurze Zeit von 2 Sekunden eingestellt, um das Glühen in einer Weise ähnlich einem
kontinuierlichen Glühen
durchzuführen.
Die Temperaturen in dem Salzbad in den Beispielen 2-1, 2-2, 2-3 und 2-4 betrugen
260 Grad C, 280 Grad C, 300 Grad C bzw. 340 Grad C. Die physikalischen
Eigenschaften von erhaltenem verfestigtem α-Messing wurden evaluiert. Im
Ergebnis betrugen die Zugfestigkeiten 667 MPa bis 680 MPa, die 0,2%
Dehngrenze 622 MPa bis 638 MPa, die Erichsen-Werte (Werte errechnet
aus einer 0,2% Dehngrenze) 6,8 mm (6,7 mm) bis 8,1 mm (6,9 mm) und
die Entspannungsraten 41% bis 52%. Die physikalischen Eigenschaf ten
genügten
somit den angestrebten Werten. MBR/t-Werte (Wert errechnet aus 0,2%
Dehngrenze), die Indikatoren für
Biegungsverformbarkeiten sind, betrugen 0,5 (1,1) bis 0,6 (1,3).
Details sind in Tabelle 3 mit den Beispielen 1 gezeigt. Dann ist
der Einfluss von beim Tieftemperaturglühen eingestellten Temperaturen
auf die 0,2% Dehngrenze und Entspannungsrate in 1 gezeigt.
Die in den Beispielen und Vergleichsbeispielen nach dem Glühen (b)
vor dem finalen Verfahren erhaltenen Körner wiesen eine Größe von etwa
2 Mikrometer auf und die Körner
nach dem finalen Kaltwalzen (d) wiesen eine Größe von 1 Mikrometer auf.
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<Beispiele
3>
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Bei
diesem Beispiel wurde der Block 2 verwendet. Der Block 2 wurde heißgewalzt
und geformt (a), um ein Rohmaterial mit einer Stärke von 11,5 mm zu erhalten.
Vorläufige
Tests wurden durchgeführt,
bei denen die Abnahme und die Glühtemperatur
geändert
wurden, um Erweichungskurven zu erhalten. Die Glühzeit in dem Salzbad betrug
10 Sekunden. Die erhaltenen Erweichungskurven sind in 2 gezeigt.
Entsprechend 2 wiesen geglühte Materialien
nach Rekristallisation stabil Vickershärten (Hv) von etwa 150 auf,
mit Ausnahme von Materialien mit einer Abnahme von 70%. Gemäß den Beobachtungen
von Körnern
mit einem optischen Mikroskop wiesen Materialien mit einer Abnahme
von 70% eine Deformationsstruktur bis zu 430 Grad C auf und das
Material wies eine Kornstruktur auf, bei der Körner mit einer Größe von bis
zu 10 Mikrometer und Körner
mit einer Größe von weniger
als 3 Mikrometer in einem Zustand bei 450 Grad C gemischt waren. Andererseits
wies ein Material, das mit einer anderen Abnahme kaltgewalzt und
bei 430 Grad C geglüht
wurde, eine Korngröße von 2
Mikrometer auf.
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Auf
der Grundlage der Ergebnisse von vorläufigen Tests wurde ein Blechmaterial
einem Kaltwalzen (b) mit einer Abnahme von 95% unterzogen, indem
ein Laborkaltwalzwerk verwendet wurde, und weiter einem Rekristallisationsglühen in einem
Salzbad bei 430 Grad C unterzogen, um ein Ausgangsblechmaterial
zu erhalten. Danach wurde dieses Material einem Kaltwalzen (d) mit
einer Abnahme von 10% bis zu einer Stärke von 0,52 mm unterzogen,
um ein kaltgewalztes Messingblech herzustellen, und weiter einem
Tieftemperaturglühen
(e) in einem Salzbad bei 320 Grad C für 2 Sekunden unterzogen. Für das solchermaßen erhaltene
verfestigte α-Messing
betrug die Zugfestigkeit 557 MPa, die 0,2% Dehngrenze 499 MPa, der
Erichsen-Wert (Wert berechnet aus 0,2% Dehngrenze) 8,8 mm (8,2 mm)
und die Entspannungsrate betrug 49%. Somit wurden ausgezeichnete
physikalische Eigenschaften erhalten, wobei das Rekristallisationsglühen nur
einmal durchgeführt wurde.
Die Herstellungsbedingungen sind in Tabelle 2 gezeigt und die Ergebnisse
sind in Tabelle 3 mit jenen von den Beispielen 1 und 2 gezeigt.
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<Beispiele
4 bis 8>
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Bei
diesen Beispielen wurden die Blöcke
2 bis 6 in den Beispielen jeweils wie in Tabelle 4 gezeigt verwendet.
Das gesamte Verfahren vom Gießen
bis zum finalen Kaltwalzen wurde durchgeführt unter Verwendung einer
Produktionslinie an dem Herstellungsort. Zuerst wurde Materialblech
mit einer Stärke
von 11,5 mm nach dem Heißwalzen
und Formen einem Kaltwalzen mit einer Abnahme von 84% unterzogen,
um eine Stärke von
1,8 mm zu erhalten. Das Blechmaterial wurde einem Vorglühen unterzogen,
wie in Tabelle 4 gezeigt (a: Glühen
eines vorgewalzten Streifens), um ein Rohmaterial herzustellen.
Danach wurde das Rohmate rial wieder einem Kaltwalzen (b) und einem
finalen Rekristallisationsglühen
(c) unterworfen, um ein Ausgangsblechmaterial zu erhalten. Bei den
Beispielen wurde Kaltwalzen und Rekristallisationsglühen vor
dem finalen Rekristallisationsglühen
in Beispiel 8 durchgeführt
(beschrieben im oberen Teil von Tabelle 4). Die Materialien wurden
dem finalen Kaltwalzen (d) unterzogen, um kaltgewalzte Messingbleche
herzustellen, und dann einem Tieftemperaturglühen (e) unterzogen, um Produkte
bereitzustellen. Was die Bedingungen des Tieftemperaturglühens anbelangt,
so wurde das Glühen
in Beispiel 4 als diskontinuierliches Verfahren für eine Stunde
bei 200 Grad C durchgeführt,
wohingegen in anderen Beispielen kontinuierliches Glühen bei
einer Ofentemperatur von 420 Grad C durchgeführt wurde. Diese Einstellungen
von kontinuierlichen Glühbedingungen
sollten dazu führen,
einen Maximalwert der 0,2% Dehngrenze zu erhalten. Als Ergebnis
der Evaluierung von verfestigtem α-Messing
betrugen die Zugfestigkeiten 534 MPa bis 776 MPa, betrug die 0,2%
Dehngrenze 470 MPa bis 727 MPa, betrugen die Erichsen-Werte (Wert
berechnet aus 0,2% Dehngrenze) 6,2 mm (6,1 mm) bis 9,6 mm (8,5 mm)
und betrugen die Entspannungsraten 40% bis 51%. Die physikalischen
Eigenschaften genügten
somit den angestrebten Werten. MBR/t-Werte (Wert berechnet aus 0,2%
Dehngrenze), die Indikatoren für
die Biegungsverformbarkeit sind, betrugen 0,0 (0,3) bis 1,9 (2,4).
Details sind in Tabelle 5 gezeigt. In dieser Tabelle ist MBR/t als
0,3 definiert, wenn MBR/t, wie aus 0,2% Dehngrenze berechnet, weniger
als 0,3 ist.
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<Beispiel
9>
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In
diesem Beispiel wurde das Probenstück nach dem Vorglühen (a:
Glühen
eines vorgewalzten Streifens) in Beispiel 5 als ein Rohmaterial
verwendet. Das Rohmaterial wurde einem Kaltwalzen (b) mit einer
Abnahme von 40% unterzogen, indem ein Laborkaltwalzwerk verwendet
wurde. Dieser Streifen wurde einem finalen Rekristallisationsglühen (c)
in einem Salzbad bei 420 Grad C für 10 Sekunden unterzogen, um
ein Ausgangsblechmaterial zu erhalten. Danach wurde das Material
einem finalen Kaltwalzen (d) mit einer Abnahme von 30% unterzogen,
um ein kaltgewalztes Messingblech herzustellen, und dann einem Tieftemperaturglühen (e)
bei 280 Grad C für
10 Sekunden unterzogen. Für
das solchermaßen
erhaltene verfestigte α-Messing
betrug die Zugfestigkeit 651 MPa, die 0,2% Dehngrenze 601 MPa, die
Verlängerung
6,9%, der Erichsen-Wert (Wert berechnet aus 0,2% Dehngrenze) 7,2
mm (7,1 mm) und MBR/t (Wert berechnet aus 0,2% Dehngrenze) 0,6 (0,8).
Somit wurden ausgezeichnete physikalische Eigenschaften erhalten.
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<Beispiele
10 bis 12>
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Bei
diesen Beispielen wurden die Blöcke
7 bis 9 in den Beispielen entsprechend verwendet, wie in Tabelle
4 gezeigt. In einem Labor wurde ein jeder der Blöcke einem Heißwalzen
unterzogen, was eine Korngröße von 0,15
mm bedingt, danach einem Kaltwalzen mit einer Abnahme von 86% und
dann einem Rekristallisationsglühen
(a) unterzogen mit eingestellten Bedingungen, so dass die Korngröße 5 Mikrometer
betrug. Ein derartiges Rohmaterial wurde einem Kaltwalzen (b) mit
einer Abnahme von 78% unterzogen. Das solchermaßen erhaltene Blechmaterial
wurde einem finalen Rekristallisationsglühen (c) für 2 Stunden mit einer Materialtemperatur
von 270 Grad C unterzogen, um ein Ausgangsblechmaterial zu erhalten.
Das Material wurde einem finalen Kaltwalzen (d) mit einer Abnahme
von 25% unterzogen, um kaltgewalzte Messingbleche herzustellen, und
dann einem finalen Rekristallisationsglühen (e) bei einer Materialtemperatur
von 205 Grad C unterzogen. Das Tieftemperaturglühen zu diesem Zeitpunkt wurde
unter Verwendung eines Muffelofens zusammen mit dem Messen von Materialtemperaturen
durchgeführt.
Die physikalische Eigenschaften des solchermaßen erhaltenen verfestigten α-Messings
mit einer Stärke
von 0,3 mm wurde evaluiert. Die Zugfestigkeiten betrugen 671 MPa
bis 681 MPa, die 0,2% Dehngrenze betrug 629 MPa bis 640 MPa, die
Erichsen-Werte (Wert berechnet aus 0,2% Dehngrenze) betrugen 6,7
mm (6,7 mm) bis 7,0 mm (6,8 mm) und Entspannungsraten betrugen 40%
bis 41%. Die physikalischen Eigenschaften genügten somit den angestrebten
Werten. MBR/t-Werte (Wert berechnet aus 0,2% Dehngrenze), die Indikatoren
für die
Biegungsverformbarkeit sind, betrugen 0,9 (1,2) bis 0,9 (1,3). Details
sind in Tabelle 6 gezeigt.
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<Vergleichsbeispiele
1 und 2>
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Diese
Vergleichsbeispiele wurden wie die Beispiele 1 und 2 durchgeführt mit
der Ausnahme, dass die Bedingungen für das finale Tieftemperaturglühen geändert wurden.
Die Bedingungen sind in Tabelle 2 gezeigt.
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Vergleichsbeispiel
1: das Ausgangsblechmaterial 1 wurde wie in Beispiel 1 einem Kaltwalzen
mit einer Abnahme von 10% unter Verwendung eines Laborkaltwalzwerkes
und weiter einem Tieftemperaturglühen in einem Salzbad unterzogen.
In den Vergleichsbeispielen 1-4 wurde kein Tieftemperaturglühen durchgeführt. In den
Vergleichsbeispielen 1-5 und 1-6 waren die Glühzeiten in einem Salzbad auf
kurze 2 Sekunden wie mit den Beispielen eingestellt, und die Glühtemperaturen
waren auf 240 Grad C bzw. 260 Grad C eingestellt. Die physikalischen
Eigenschaften von erhaltenem verfestigtem α-Messing wurden evaluiert. Als
Ergebnis betrugen die Zugfestigkeiten von 547 MPa bis 559 MPa, die
0,2% Dehngrenze betrug von 495 MPa bis 499 MPa, die Erichsen-Werte
(Werte berechnet aus 0,2% Dehngrenze) betrugen 8,5 mm (8,2 mm) bis
9,1 mm (8,3 mm) und Entspannungsraten betrugen 53% bis 54%. Die
Entspannungsraten genügen
somit nicht den angestrebten Werten. Details sind in Tabelle 3 mit
den Beispielen 1 gezeigt.
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Vergleichsbeispiele
2: Das Ausgangsblechmaterial wurde wie bei den Beispielen 1 und
2 einem Kaltwalzen mit einer Abnahme von 24% unter Verwendung eines
Laborkaltwalzwerkes und weiter einem Tieftemperaturglühen in einem
Salzbad unterzogen. In dem Vergleichsbeispiel 2-5 wurde kein Tieftemperaturglühen durchgeführt. In
den Vergleichsbeispielen 2-6 und 2-7 waren die Glühzeiten
in einem Salzbad auf kurze 2 Sekunden wie bei den Beispielen und
die Glühtemperaturen
auf 240 Grad C bzw. 420 Grad C eingestellt. Die physikalischen Eigenschaften
von erhaltenem verfestigtem α-Messing
wurden evaluiert. Als Ergebnis betrugen die Zugfestigkeiten 613
MPa bis 670 MPa, die 0,2% Dehngrenze von 559 MPa bis 631 MPa, die
Erichsen-Werte (Wert berechnet aus 0,2% Dehngrenze) 7,3 mm (7,0
mm) bis 8,2 mm (7,6 mm) und die Entspannungsraten 42% bis 59%. Die
0,2% Dehngrenze oder die Entspannungsraten genügen somit nicht den angestrebten
Werten. MBR/t-Werte (Wert berechnet aus 0,2% Dehngrenze), die als
Indikatoren für
Biegungsverformbarkeit verwendet werden, betrugen 0,1 (0,29) bis
0,6 (1,19). Details sind in Tabelle 3 mit Beispielen 1 gezeigt.
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Vergleichsbeispiel
3: Bei diesem Vergleichsbeispiel wurde der Block 7 verwendet und
eine Probe mit einer 0,2% Dehngrenze wie mit Beispiel 11 hergestellt,
indem Verfahren durchgeführt
wurden ähnlich
den herkömmlichen
Verfahren in einem Labor. Das heißt, die Probe wurde einem Heißwalzen,
Kaltwalzen, Glühen,
so dass die Korngröße 35 Mikrometer
beträgt,
und dann Kaltwalzen mit einer Abnahme von 53% unterzogen. Das Rekristallisationsglühen wurde
durchgeführt
mit einem Salzbad bei 650 Grad C für 20 Sekunden, so dass ein pseudokontinuierliches
Glühen
in herkömmlichen
Verfahren durchgeführt
wurde. Im Ergebnis betrug die Korngrößen nach dem finalen Rekristallisationsglühen 15 Mikrometer.
Dann wurde die Probe einem finalen Kaltwalzen mit einer Abnahme
von 65% unterzogen. Die physikalischen Eigenschaften des erhaltenen
verfestigten α-Messings
wurden evaluiert. Im Ergebnis betrug die Zugfestigkeit 666 MPa,
die 0,2% Dehngrenze 609 MPa, der Erichsen-Wert (Wert berechnet aus
0,2% Dehngrenze) 6,0 mm (7,0 mm) und die Entspannungsrate 49%. Der
Erichsen-Wert genügt
somit nicht dem angestrebten Wert. Der MBR/t-Wert (Wert berechnet
aus 0,2% Dehngrenze), der ein Indikator für Biegungsverformbarkeit ist,
war mit 2,4 (0,9) gering. Details sind in Tabelle 6 mit den Beispielen
10 bis 12 gezeigt. Wie aus Tabelle 6 ersichtlich, ist, wenn die
Abnahme in dem finalen Walzen erhöht wird, um die 0,2% Dehngrenze
zu erhöhen,
die Verformbarkeit in erheblichem Umfang gestört.
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<Referenzbeispiele>
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Als
Referenzbeispiele wurden physikalische Eigenschaften von kommerziell
erhältlichem
C2680-Material (Cu/Zn: 65%/35%) mit Glühgrad H und EH, und C2600-Material
(Cu/Zn: 70%/30%) mit Glühgrad
H evaluiert. Das Messing der Referenzbeispiele wurde einem Rekristallisationsglühen und
dann einem finalen Kaltwalzen mit einer Abnahme von 25%, 17% bzw.
35% unterzogen. Das Messing der Referenzbeispiele wurde keinem Tieftemperaturglühen unterzogen.
Was die Evaluierungsergebnisse anbelangt, betrug die Zugfestigkeit
486 MPa bis 567 MPa, die 0,2% Dehngrenze 437 MPa bis 524 MPa, die
Entspannungsraten 36% bis 52% und die Erichsen-Werte (Er) 6,9 mm
bis 8,3 mm. Details sind in Tabelle 7 gezeigt. Referenzbeispiel
1 genügt der
mechanischen Zugfestigkeit und einem Erichsen-Wert (Er) gemäß der folgenden
Formel 18 gemäß der vorliegenden
Erfindung nicht. Referenzbeispiel 2 wies eine feinere Körnung auf
als Referenzbeispiel 1 und wies somit einen vergleichsweise höheren Erichsen-Wert
auf. Das Referenzbeispiel 2 genügt
jedoch nicht der folgenden Formel 18 und wies eine ziemlich große Entspannungsrate
auf. Referenzbeispiel 3 genügt
den Zielvorgaben hinsichtlich mechanischer Zugfestigkeit und einer
Entspannungsrate. Referenzbeispiel 3 genügt jedoch nicht der folgenden
Formel 17 hinsichtlich MBR/t und der folgenden Formel 18 hinsichtlich
eines Erichsen-Werts (Er).
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[Formel 17]
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- MBR/t ≦ 0.0125 × σ0.2 – 6.7(σ0.2:
0,2% Dehngrenze)
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[Formel 18]
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- Er ≧ –0.011 × σ0.2 +
13.7(σ0.2: 0,2% Dehngrenze)
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Industrielle Anwendbarkeit
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Das
verfestigte α-Messing
gemäß der vorliegenden
Erfindung weist mit Blick auf die Zusammensetzung eine allgemeine
Zusammensetzung von α-Messing
auf. Indem jedoch geeignete Walzverfahren und Hitzebehandlungen
beim Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung angewandt werden, weist das solchermaßen erhaltene α-Messing
eine ausgezeichnete Ausgewogenheit zwischen Zugfestigkeit und Verformbarkeit
auf, die bei herkömmlichem α-Messing
nie erreicht worden ist und die Ausgewogenheit befindet sich auf dem
gleichen Niveau wie Phosphorbronze oder ist besser. Ein derartiges
verfestigtes α-Messing ist geeignet
zum Herstellen von elektronischen Bauteilen wie beispielsweise Verbindern
oder elektromechanischen Bauteilen und kann als kostengünstiges
Material bereitgestellt werden.
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Weiterhin
kann das Verfahren zur Herstellung eines verfestigten α-Messings
gemäß der vorliegenden Erfindung
mit herkömmlich
verwendeten Walzproduktionslinien ohne Veränderung der Linien durchgeführt werden.
Deshalb macht die Verwendung des Verfahrens keine zusätzlichen
Investitionen in die Ausrüstung
erforderlich und verfestigtes α-Messing
mit ausgezeichneter Qualität
kann in effektiver Weise im industriellen Maßstab hergestellt werden.
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Zusammenfassung
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verfestigtes α-Messing
mit einer verglichen mit herkömmlichem
Messing guten Ausgewogenheit zwischen hoher Dehngrenze und Formbarkeit
ohne verschlechterten Entspannungswiderstand und ein Herstellungsverfahren
für das
verfestigte Messing bereitzustellen. Um dieses Ziel zu erreichen,
wird ein verfestigtes α-Messing
mit einer Zusammensetzung aus 63 Gew.-% bis 75 Gew.-% Kupfer, begleitenden
Verunreinigungen und dem Rest Zink erhalten, indem ein Ausgangsblechmaterial
verwendet wird, das einem Rekristallisationsglühen, um eine Korngröße von 1
Mikrometer bis 2 Mikrometer aufzuweisen, gefolgt von einem Kaltwalzen
mit 5 bis 40%-iger Abnahme unterzogen wird, dann das Blechmaterial
tieftemperaturgeglüht
wird bei einer Temperatur gleich oder höher der Temperatur, bei der
eine 0,2% Dehngrenze einen Maximalwert aufweist, um die 0,2% Dehngrenze
anzupassen ([Sigma]0,2: MPa), so dass sie
gleich oder höher
als 90% ihres Maximalwertes ist. Das verfestigte α-Messing
weist eine 0,2% Dehngrenze von 450 MPa bis 750 MPa auf und der [minimale
Biegungshalbmesser (MBR)]/[Plattenstärke (t)] und die [0,2% Dehngrenze]
genügen
der folgenden Formel MBR/t ≦ 0.0125 × σ0.2 – 6.7(σ0.2:
0,2% Dehngrenze)
und der [Erichsen-Wert (Er: mm)] und die [0,2%
Dehngrenze] genügen
bevorzugterweise der folgenden Formel. Er ≧ –0.011 × σ0.2 +
13.7(σ0.2: 0,2% Dehngrenze)
