DE1243402B - Verfahren zur Verbesserung der mechanischen und elektrischen Eigenschaften von Aluminiumleiterdraehten - Google Patents
Verfahren zur Verbesserung der mechanischen und elektrischen Eigenschaften von AluminiumleiterdraehtenInfo
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C22C—ALLOYS
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
int. Cl.:
C22f
Deutsche Kl: 4Od-1/04
Nummer: I 243 402
Aktenzeichen: P 33635 VI a/40 d
Anmeldetag: 19. Februar 1964
Auslegetag: 29. Juni 1967
Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Verbesserung der mechanischen und elektrischen
Eigenschaften von Aluminiumleiterdrähten.
Es ist bekannt, daß Aluminium eine ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit, aber eine geringe mechanische
Festigkeit aufweist. Die letztere kann durch Legieren des Aluminiums mit anderen Metallen verbessert
werden, aber die elektrische Leitfähigkeit nimmt mit dem Gehalt an legierten Elementen sehr
schnell ab.
Man ist also gezwungen, einen Kompromiß einzugehen und verwendet in der Praxis unter dem Namen
»Leitaluminium« verschiedene Legierungen von z. B. folgender Zusammensetzung:
0,03 bis 0,12% Silizium,
0,10 bis 0,45 °/o Eisen,
Re:;t Aluminium.
Diese Legierungen werden im folgenden als »Leitaluminium« bezeichnet.
Normalerweise wird der Leiterdraht hergestellt, indem man das Metall in Form von zylindrischen Stangen
bzw. Knüppeln fortlaufend gießt, die man dann durch Umformen, und zwar meistens durch Ziehen,
in die gewünschten Dimensionen bringt.
Die Erfahrung hat gezeigt, daß es möglich ist, einige Prozent in bezug auf den spezifischen elektrischen
Widerstand zu gewinnen, wenn man die Knüppel vor deren Umformung einer Homogenisierungsbehandlung
unterwirft, aber man verliert dann an Zugfestigkeit.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Verbesserung der mechanischen und elektrischen
Eigenschaften von Aluminiumleiterdrähten, welches den obenerwähnten Nachteil nicht aufweist und in
dem die Homogenisierung vor der Umformung eine verstärkte Verminderung des spezifischen elektrischen
Widerstandes hervorruft, ohne daß eine wesentliche Herabsetzung der Zugfestigkeit stattfindet.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines elektrischen Leiters, der gleichzeitig eine
günstige elektrische Leitfähigkeit und eine gute mechanische Festigkeit aufweist und nach dem obenerwähnten
Verfahren hergestellt wird.
In dem Verfahren gemäß der Erfindung fügt man dem Leitaluminium eine solche Menge an Kupfer
bei, daß der Kupfergehalt im Metall auf mindestens 0,01% und höchstens 0,05% gebracht wird; dann
wird die erhaltene Legierung in Knüppel gegossen, die man danach bei einer Temperatur über 4000C
Verfahren zur Verbesserung der mechanischen und elektrischen Eigenschaften von
Aluminiumleiterdrähten
Aluminiumleiterdrähten
Anmelder:
Pechiney Compagnie de Produits Chimiques et
ßlectrometallurgiques, Paris
Vertreter:
Dipl.-Ing. R. Beetz und Dipl.-Ing. K. Lamprecht,
Patentanwälte, München 22, Steinsdorfstr. 10
Als Erfinder benannt:
Jean-Louis Mercier,
Fonchoma-lssoire, Puy-de-Döme (Frankreich)
Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 19. Februar 1963 (925 277) --
Stunden lang homogenisiert, woraufhin man sie umformt, nachdem man sie in einem Ofen oder in
Luft gekühlt hat.
Die besten Ergebnisse erhält man, wenn eine der zwei folgenden Ungleichheiten beachtet wird:
die Summe des Gehaltes an Silizium und Kupfer im Leitaluminium liegt zwischen 0,09 und
0,07%;
die Summe des Gehaltes. an Eisen und Kupfer
im Leitaluminium liegt zwischen 0,30 und 0,35%.
Die so definierte Erfindung wird im folgenden an Hand von Beispielen näher erläutert, welche den
Rahmen der Erfindung aber nicht beschränken sollen.
Es wurden acht Legierungen hergestellt, deren jeweilige Zusammensetzung in der Tabelle 1 angegeben
ist, nämlich:
drei Legierungen (Bezugszeichen F), deren Gesamtgehalt an Silizium plus Kupfer im wesentlichen
konstant ist;
drei Legierungen (Bezugszeichen S), deren Gesamtgehalt an Eisen plus Kupfer im wesentlichen
konstant ist;
zwei Legierungen (Bezugszeichen C) mit hohem Siliziumgehalt.
709 608/35S
Tabelle 1 | Bezeich nung |
Eisen Vo |
Silizium Vo |
Kupfer Vo |
Verunreinigungen Vo |
Fi F2 F3 |
0,30 0,31 0,32 |
0,08 0,065 0,05 |
0,003 0,016 0,035 |
i 0,01 + Rest Al | |
Si S2 S3 |
0,35 0,30 0,27 |
0,07 0,065 0,06 |
0,003 0,025 0,05 |
1 0,01 + Rest Al | |
C1 C2 |
0,34 0,31 |
0,1] 0,12 |
0,025 0,06 |
} 0,01 + Rest Al |
Das Vorhandensein von 0,003% Kupfer in den Legierungen F1 und S1 ist auf die in dem Metall
existierenden Verunreinigungen zurückzuführen; es hat keine bemerkenswerten Auswirkungen auf die
Ergebnisse.
Das Metall für jede Legierung wird geschmolzen, in herkömmlicher Weise gereinigt und dann bei
750° G vergossen. Durch den Strangguß werden Knüppel von 95 mm Durchmesser erhalten, die ohne
weitere Vorbearbeitung gezogen werden können.
Die Knüppel werden in Längen von 250 mm geschnitten, und dann wird das folgende Programm
für jede Legierung angewendet. Man nimmt:
vier nicht homogenisierte Knüppel, und zwar zwei zu Anfang und zwei zu Ende jeden Gusses;
vier Knüppel, die 8 Stunden lang bei 46O0C
homogenisiert und dann langsam im Ofen auf 200° C abgekühlt wurden;
zwei Knüppel, die 8 Stunden lang bei 4600C homogenisiert und dann in Luft abgekühlt wurden.
zwei Knüppel, die 8 Stunden lang bei 4600C homogenisiert und dann in Luft abgekühlt wurden.
Alle diese Knüppel werden nach erneuter Erhitzung auf 35O0C auf einen Durchmesser von 11 mm
gepreßt, wobei die Temperatur der Matrize 325° C und die Ziehgeschwindigkeit 150 m in der Minute
beträgt. Bei Verlassen der Presse liegt die Temperatur der Rundstange aus nicht homogenisiertem
Metall bei 4700C und derjenigen aus homogenisiertem
Metall bei 4500C; das letztere Metall ist also
besser verformbar.
Von den vier Knüppeln, die einer Homogenisierungsglühung mit nachfolgender langsamer Abkühlung
unterworfen wurden, werden zwei mit Abkühlung der Rundstange in Luft und zwei mit Abschrekken
der Rundstange in Wasser nach Austritt aus der Presse verarbeitet.
Jeder Knüppel ergibt ungefähr 15 m Rundstange; die Proben wurden entnommen, nachdem man eine
Länge von 1,5 m verworfen hatte. Vier Proben der aus den homogenisierten Knüppeln erhaltenen Rundstangen
und acht Proben der aus den nicht homogenisierten Knüppeln gewonnenen Rundstangen
werden auf einen Durchmesser von 3 mm gezogen.
Für jede(n) der so erhaltenen Rundstangen und Drähte mißt man die Zugfestigkeit oB in kp/mm2,
während der spezifische elektrische Widerstand ρ in μ Ω · cm nur für die Drähte mit einem Durchmesser
von 3 mm gemessen wird.
Tabelle 2 zeigt die Resultate dieser Messungen und bezeichnet den Durchmesser der Rundstangen
bzw. des Drahtes in Millimetern.
Ohne Zusatz von Kupfer ist der Verlust an Zugfestigkeit durch die Homogenisierungsglühung der
Knüppel beträchtlich, auch nach Abschrecken der Rundstangen bei Austritt aus der Presse. Wenn man
dagegen 0,015% Kupfer beifügt, nimmt der Verlust stark ab und wird praktisch Null, sobald der Gehalt
an Kupfer 0,025% erreicht. Dann wird es möglich, durch ein Abschrecken der Rundstangen beim Austritt
aus der Presse die durch die Homogenisierungsglühung verursachte Herabsetzung der Zugfestigkeit
im wesentlichen auszugleichen.
Die Änderungen des spezifischen elektrischen Widerstandes liegen in allen Fällen in derselben
Größenordnung, und man erzielt einen Gewinn an Leitfähigkeit von nahezu 2%.
Andererseits ist die Abkühlung in Luft nach der Homogenisierungsglühung günstig in bezug auf die
Zugfestigkeit und ungünstig in bezug auf die Widerstandsverminderung, und dies um so mehr, je höher
der Siliziumgehalt ist.
Das Abschrecken bei Austritt aus der Presse bringt einen leichten Gewinn an Zugfestigkeit des kaltgezogenen
Drahtes; der entsprechende Verlust an elektrischer Leitfähigkeit ist geringfügig.
Schließlich ist es vom Gesichtspunkt der elektrischen Leitfähigkeit im geglühten Zustand von Interesse,
Kupfer einzuführen und den Siliziumgehalt um dieselbe Menge herabzusetzen.
Eine Legierung der Zusammensetzung aus
0,30 bis 0,32% Eisen,
0,05 bis 0,06 °/o Silizium,
0,015 bis 0,035% Kupfer,
weniger als 0,02% Verunreinigungen,
Rest Aluminium
0,05 bis 0,06 °/o Silizium,
0,015 bis 0,035% Kupfer,
weniger als 0,02% Verunreinigungen,
Rest Aluminium
ergibt nach Homogenisierung und Abkühlung in Luft oder langsamer Abkühlung die folgenden minimalen
Kennwerte:
Zugfestigkeit höher als 18 kp/mm2 und
spezifischer elektrischer Widerstand
2,776 μ Ω · cm.
spezifischer elektrischer Widerstand
2,776 μ Ω · cm.
Nach Abschrecken der Rundstangen in Wasser bei Austritt aus der Presse erhält man die Werte:
Zugfestigkeit höher als 18,5 kp/mm2 und
spezifischer elektrischer Widerstand unter 2,776 μ Ω · cm.
spezifischer elektrischer Widerstand unter 2,776 μ Ω · cm.
In dem vorhergehenden Beispiel wurde als Verformungsverfahren
das Warm-Strangpressen angewendet. Die Erfindung kann auch ebensogut in den
Fällen angewendet werden, in denen die Verformung durch andere bekannte Verfahren durchgeführt wird,
z.B. durch Walzen viereckiger Knüppel, Gießen in einem »Properzi«-Rad usw.
Claims (5)
1. Verfahren zur Verminderung des elektrisehen Widerstands ohne wesentlichen Verlust an
Zugfestigkeit von Aluminiumleiterdrähten, dadurch gekennzeichnet, daß dem Aluminium
eine solche Menge an Kupfer zulegiert wird, daß der Kupfergehalt mindestens 0,01 und höchstens
0,05% beträgt, daß man die erhaltene Legierung in Knüppel gießt, welche man danach
bei einer Temperatur über 4000C etwa 8 Stunden
lang homogenisiert und im Ofen oder in Luft ab-
kühlt, worauf die Leiterdrähte in üblicher Weise hergestellt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Leitaluminium eine solche
Kupfermenge beigefügt wird, daß die Summe des Gehalts an Kupfer und Silizium in der erhaltenen
Legierung zwischen 0,07 und 0,09% liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Leitaluminium eine solche
Kupfermenge beigefügt wird, daß die Summe des Gehaltes an Kupfer und Eisen in der erhaltenen
Legierung zwischen 0,30 und 0,35 % liegt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den erhaltenen
Knüppel nach der Homogenisierungsbehandlung zu einer Rundstange preßt, die am Auslaß der Presse abgeschreckt und dann zu
einem Draht ausgezogen wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man
von folgender Legierungszusammensetzung ausgeht:
0,30 bis 0,32% Eisen,
0,05 bis 0,06% Silizium,
0,015 bis 0,035°/o Kupfer,
weniger als 0,02% Verunreinigungen,
Rest Aluminium.
0,05 bis 0,06% Silizium,
0,015 bis 0,035°/o Kupfer,
weniger als 0,02% Verunreinigungen,
Rest Aluminium.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
709 608/358 6. 67 © Bundesdruckerei Berlin
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR925277A FR1448713A (fr) | 1963-02-19 | 1963-02-19 | Procédé pour l'amélioration des caractéristiques mécaniques et électriques des fils d'aluminium conducteur |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1243402B true DE1243402B (de) | 1967-06-29 |
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Family Applications (1)
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DE1964P0033635 Pending DE1243402B (de) | 1963-02-19 | 1964-02-19 | Verfahren zur Verbesserung der mechanischen und elektrischen Eigenschaften von Aluminiumleiterdraehten |
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GB (1) | GB1052795A (de) |
NL (1) | NL6401444A (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS4911528B1 (de) * | 1970-11-17 | 1974-03-18 | ||
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- 1963-02-19 FR FR925277A patent/FR1448713A/fr not_active Expired
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1964
- 1964-02-18 NL NL6401444A patent/NL6401444A/xx unknown
- 1964-02-18 CH CH195064A patent/CH411369A/fr unknown
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- 1964-02-19 DE DE1964P0033635 patent/DE1243402B/de active Pending
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