DE1558797B2

DE1558797B2 - Verfahren zur Herstellung von Leiterdraht aus AlMgSi-Legierungen

Info

Publication number: DE1558797B2
Application number: DE19661558797
Authority: DE
Inventors: Pryor Michael J
Original assignee: Olin Corp
Current assignee: Olin Corp
Priority date: 1965-10-14
Filing date: 1966-05-05
Publication date: 1970-11-26
Also published as: NO115095B; SE302050B; DE1558797A1; GB1102822A; CH476854A; FR1483429A

Description

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Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur nach Beendigung des Warmwalzens innerhalb von Herstellung von Leiterdraht aus AlMgSi-Legierungen 20 Sekunden auf eine Temperatur von unterhalb 121° C mit 0,2 bis 1,3 % Silicium- und 0,3 bis 1,4 % Magne- abgeschreckt werden und daß schließlich der Warmsiumgehalt. walzdraht in an sich bekannter Weise kalt gezogen und

Legierungen des vorgenannten Typs werden in gro- 5 während mindestens 15 Minuten bei Temperaturen ßem Umfang für Leiterdrähte verwendet. Leiterdrähte zwischen 121 und 232° C warm ausgelagert wird, aus der Aluminiumlegierung 6201 z. B. weisen in wärme- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des

vergütetem Zustand eine Zugfestigkeit von etwa erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Draht-3220 kg/cm², eine Mindestdehnung von 3 % und eine barren beim Warmwalzen zu einer Walzstange gewalzt, elektrische Leitfähigkeit von mindestens 53,5 % IACS io welche vorzugsweise einen Durchmesser von 9,5 mm auf. hat. Anschließend werden vorzugsweise die an sich

Charakteristisch für diese Leiterdrähte ist, daß sie bekannten (s. schweizerische Patentschrift 110 527) foldurch Kokillenguß, Wiedererhitzung auf etwa 370 bis genden Verfahrensschritte vorgenommen: 455° C, Heißwalzen zu einer Walzstange, Kaltziehen, _{(1) Kaltziehen} ^_{1 etwa 70 0/} Querschnittsabnahme; Lösungsglühen (Zwischenglühen) bei etwa 538 Cwah- 15 ... __r , , .„„.,, . _n„_na„ ., , .

rend 1 Stunde und nachfolgendes Abschrecken mit & Warmauslagerung bei 121 bis 232° C wahrend einer Wasser, nochmaliges Kaltziehen und Warmauslage- ^{Zeit von} mindestens 15 Minuten,

rung zwischen 121 und 232° C zur Erzielung genormter Das Verfahren der Erfindung läßt sich im technischen

Eigenschaften hergestellt werden. Maßstab gut kontinuierlich durchführen und bringt

Das chargenweise Zwischenglühen wird bei dem 20 beträchtliche Kosteneinsparungen bei der Herstellung Drahtvormaterial in herkömmlicher Weise an ver- von Leiterdrähten mit sich.

hältm'smäßig kleinen, voneinander im Abstand ange- Überraschenderweise läßt sich bei dem Verfahren M

ordneten Rollen mit einem Gewicht von nicht mehr der Erfindung der gesamte Vorgang des Zwischen- ™ als 112,4 kg durchgeführt, welche sorgfältig mit Was- glühens vermeiden. Die Anwendung der beschriebenen ser abgeschreckt werden müssen. 25 Warmwalz- und Abkühlbehandlungen hält das Magne-

Vom Gesichtspunkt der praktischen Herstellung aus siumsilicid ingünstiger Weise inLösung. Beimherkömmgesehen, stellt das Zwischenglühen von kaltgezogenem liehen Verfahren liegt infolge des üblichen unmittel-Draht ein teures und zeitraubendes Verfahren dar. Ins- baren Kokillengusses und Warmwalzens das Magnebesondere gestaltet es sich wegen der Abschreck- siumsilicid in grob ausgefällter und weit verstreuter empfindlichkeit besagter Legierung schwierig. Es ist 30 Form vor. Diese grobe Ausfällung erfordert eine zwar bekannt (D. Alte η ρ ο h 1, »Aluminium und lange Zeit des Lösungsglühens. Die grobe Ausfällung Aluminiumlegierungen«, Springer-Verlag, 1965, S. 762, kann langsam durch chargenweise Behandlung wieder-763), daß die Abschreckgeschwindigkeit von AlMgSi- aufgelöst und durch chargenweises Abschrecken in Blechen um so geringer sein kann, je tiefer die Gehalte Lösung gehalten werden. Die Nachteile dieser Veran Magnesium und Silicium hegen, andererseits wird 35 fahrensweise sind bekannt.

aber die Abschreckempfindlichkeit der AlMgSi-Legie- Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich z. B.

rungen durch Zusatz von Mangan oder Chrom erhöht. auch auf die Herstellung von Fein- oder Grobblech, So ist das Ergebnis in beträchtlichem Maß von den insbesondere auf die Herstellung von 9,5 mm dickem Legierungsbestandteilen der AlMgSi-Legierung ab- und dickerem Grobblech, anwenden. Bevorzugt wird hängig. Im übrigen trägt das Zwischenglühen von kalt- 40 das Verfahren jedoch zur Herstellung von Drähten gezogenem Draht auch bei völliger Beherrschung dieses angewendet. Dies wird im folgenden näher erläutert. Vorganges nach wie vor erhebhch zu den Herstellungs- Die als Ausgangsmaterial verwendete Aluminiumkosten von Leitern dieser Art bei. legierung kann in an sich bekannter Weise gegossen ^

Es ist daher höchst erwünscht, das Lösungsglühen sein. Der gegossene Barren wird dann in an sich be- ^| bei noch weiter zu ziehenden Drähten in einem konti- 45 kannter Weise (D. Altenpohl, »Aluminium und nuierlichen Verfahren zu bewerkstelligen. Dadurch kön- Aluminiumlegierungen«, Springer-Verlag, 1965, nen bedeutsame Einsparungen an Herstellungskosten S. 754 ff.) durch Erhitzen während einer Zeit von erreicht werden. Hinzu kommt, daß ein chargenweises mindestens 5 Minuten, bei Temperaturen von 510 bis Verfahren häufig harte Stellen und undefinierbare 620° C, vorzugsweise während einer Zeit von 15 Mi-Eigenschaften in dem Endprodukt verursacht. Ein 50 nuten bis 16 Stunden, bei Temperaturen von 525 bis kontinuierliches Verfahren schaltet diese Nachteile aus. 565⁰C, dem Lösungsglühen unterworfen, wobei eine Bei Vermeidung des gesamten Zwischenglühens kön- vollständige Auflösung der Legierungsbestandteile nen sogar noch größere Einsparungen erreicht werden, stattfindet.

wobei das Verfahrensprodukt dem herkömmlichen Leit- Nach dem Lösungsglühen wird der gegossene Barren

aluminum sehr ähnlich wäre. 55 zu einer Walzstange warmgewalzt, welche üblicher-

Aufgabe der Erfindung war deshalb, ein wirtschaft- weise einen Durchmesser von ungefähr 9,5 mm auflicheres Verfahren zur Herstellung von Leiterdrähten weist. Das Warmwalzen wird so durchgeführt, daß aus AlMgSi-Legierungen unter Vermeidung des Zwi- während des Warmwalzvorganges die Abkühlgeschwinschenglühens zu entwickeln. Diese Aufgabe wird durch digkeit höher als 204° C/min ist. Bei der Herstellung die Erfindung gelöst. 60 von Fein- oder Grobblech ist die Abkühlgeschwindig-

Somit betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Her- keit höher als 37,8° C/min. Bei Anwendung des vorgestellung von Leiterdraht aus AlMgSi-Legierungen mit nannten Warmwalzvorganges ist die aus dem Rollen-0,2 bis 1,3% Silicium und 0,3 bis 1,4% Magnesium gerüst kommende Walzstange im wesentlichen frei von für Leiterdraht, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ausgefälltem Magnesiumsilicid. Die Walzstange wird die Drahtbarren während mindestens 5 Minuten bei 65 dann mit einer Kühlgeschwindigkeit von über 37,8⁰C/ 510 bis 62O⁰C einem an sich bekannten Lösungs- min und bei einer Verzögerung von nicht mehr als glühen unterzogen, anschließend mit einer Abkühl- 20 see, vorzugsweise weniger als 15 see, zwischen der geschwindigkeit von mehr als 204° C/min warmgewalzt, Abkühlbehandlung und dem letzten Warmwalzstich

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auf eine Temperatur unter 121⁰CgCkUhIt₅VOrZUgSWeISe 80% Querschnittsabnahme kaltgezogen und 4 Stunauf Raumtemperatur. Die Geschwindigkeit, mit der den bei 163° C ausgelagert. 8 Proben des Drahtes zeigdas Material von 121° C auf Raumtemperatur gekühlt ten eine zufriedenstellende mittlere Zugfestigkeit von wird, spielt keine besondere Rolle. Im allgemeinen er- 3360 kg/cm². Das ist praktisch eine Verdopplung der folgt die Abkühlung auf Raumtemperatur mit einer 5 bisherigen Ergebnisse.

Geschwindigkeit von mehr als 37,8°C/min. Das Ma-

gnesiumsilicid wird während dieses Vorganges in Lö- Beispiel 3

sung gehalten, so daß die üblicherweise notwendige

Zwischenglühung entfällt. Der gegossene Drahtbarren vom Beispiel 1 wurde

Die Walzstange kann dann mit über 98% Quer- io auf eine Temperatur von 550° C erhitzt und 15 Minuten schnittsabnahme kaltgezogen werden, ohne daß ein bis 5 Stunden lang auf dieser Temperatur gehalten. Zwischenglühen erforderlich ist. Hierin liegt ein Unter- Der Barren wurde dann in einem 10-Rollen-Gerüst zu schied zum bekannten Verfahren, bei welchem für den einer Walzstange mit einem Durchmesser von 0,95 cm Betrag der Querschnittsabnahme nach dem Lösungs- ausgewalzt. Der gegossene Barren wurde bei 550° C in glühen eine obere Grenze besteht. 15 das Rollen-Gerüst eingeführt und trat in Form der

Wenn die Aluminiumlegierung 6201 zur Anwendung Walzstange bei einer Temperatur von 343 ⁰C aus. Die kommt, ist es erforderlich, eine mindestens 70prozen- durchschnittliche Abkühlgeschwindigkeit während des tige Kaltreduktion, vorzugsweise eine mindestens 75- Warmwalzens betrug etwa 870°C/min. Der Barren prozentige Kaltreduktion, vor der Wärmeauslagerung wurde dann in ruhender Luft auf Raumtemperatur vorzunehmen. 20 abgekühlt; die durchschnittliche Abkühlgeschwindig-

Durch die Wärmeauslagerung von mindestens 15 Mi- keit betrug dabei etwa 5,6°C/min. Die Prüfung der nuten bei Temperaturen von 121 bis 232° C, Vorzugs- MikroStruktur zeigte eine feine Dispersion von ausgeweise 1 bis 8 Stunden bei 149 bis 177° C, erhält das fälltem Mg₂Si. Die Walzstange wurde anschließend mit Material seine endgültigen Eigenschaften. 80 % Querschnittsabnahme kaltgezogen und erhielt so

Die für das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt 25 einen Durchmesser von etwa 0,4 cm. Dieser Draht verwendete Legierung ist Legierung 6201, die 0,6 bis wurde 4 Stunden bei 163° C ausgelagert. Vier Proben 0,9 % Magnesium, 0,5 bis 0,9 % Silicium, bis 0,5 % dieses Drahtes zeigten eine niedrige mittlere Zugfestig-Eisen, bis 0,1% Kupfer, bis 0,1% Zink, bis 0,03% keit von etwa 2450 kg/cm².
Mangan, bis 0,03 % Chrom, andere jeweils bis 0,3 %,

insgesamt bis 0,1 %, Rest Aluminium, enthält. Die 3° Beispiel4

Legierung kann herkömmliche Verunreinigungen enthalten. Zusatzstoffe können Verwendung finden, um Der Drahtbarren vom Beispiel 1 wurde gemäß Beibesondere Ergebnisse zu erzielen. So kann die Legierung spiel 3 warmgewalzt, wobei die Temperatur beim Ausz. B. bis 1,0% Eisen, bis 1,0% Kupfer, bis 0,8% tritt aus dem Rollen-Gerüst 343° C und die durchschnitt-Mangan, bis 0,35 % Chrom, bis 0,5 % Zink, bis 0,001 35 liehe Kühlgeschwindigkeit während des Warmwalzens bis 0,05% Bor, bis 0,2% Titan, andere jeweils bis 870° C/min betrug. Die das Rollen-Gerüst verlassende 0,05 %, insgesamt bis 0,15 %, enthalten. Insbesondere Walzstange wurde in kaltem Wasser auf Raumtempe-Bor ist ein vorteilhafter Zusatzstoff. ratur abgeschreckt, wobei eine Verzögerung von nicht

Die Beispiele erläutern die Erfindung. mehr als 2 Sekunden zwischen Verlassen des Rollen-

40 Gerüstes und Eintauchen in das Kühlmedium statt-

Beispiel 1 fand. Die Abkühlgeschwindigkeit der Stange in dem

Kühlmedium war sehr hoch und betrug etwa

Eine Legierung, enthaltend 0,72% Magnesium, 5550° C/min. Die so behandelte Walzstange zeigte in 0,68 % Silicium, 0,22% Eisen und 0,018% Bor, wurde der MikroStruktur keine wesentliche Ausfällung von in der Kokille gegossen. Das Gußstück hatte einen 45 Mg₂Si. Die Walzstange wurde dann mit 80% Quer-Durchmesser von 5,72 cm. Das Gußstück wurde auf schnittsabnahme kaltgezogen und erhielt einen Durchetwa 398° C wiedererhitzt, etwa 30 Minuten lang bei messer von etwa 0,4 cm. Der Draht wurde 4 Stunden dieser Temperatur gehalten und in einem kontinuier- bei 163° C ausgelagert. Acht Proben dieses Drahtes lieh arbeitenden 10-Rollen-Gerüst warm zu einer Walz- zeigten eine befriedigende mittlere Zugfestigkeit von stange mit einem Durchmesser von 0,95 cm ausgewalzt, so etwa 3430 kg/cm², eine mittlere Dehnung von 5 % und Die Walzstange verließ das Gerüst bei etwa 288° C eine mittlere elektrische Leitfähigkeit von etwa 54% und wurde durch Luftkühlung auf Raumtemperatur IACS.
abgekühlt. Die so erhaltene Walzstange zeigte eine

grobe Dispersion von nicht gelöstem Mg₂Si. Die Walz- Beispiel 5

stange wurde mit 80% Querschnittsabnahme kaltgezo- 55

gen und dann 4 Stunden bei 163° C ausgelagert. Vier Ein gemäß Beispiel 1 gegossener Drahtbarren wurde

Proben des so erhaltenen Drahtes zeigten eine niedrige gemäß Beispiel 3 warmgewalzt. Die Walzstange vermittlere Zugfestigkeit von etwa 2450 kg/cm². ließ das Rollen-Gerüst bei etwa 343°C; die mittlere

Kühlgeschwindigkeit während des Warmwalzens be-

Beispiel2 ^{6o tru}g 870° C/min. Die Walzstange wurde 15 Sekunden

in ruhender Luft belassen und anschließend gemäß

Die Walzstange vom Beispiel 1 wurde 10 Minuten Beispiel 4 mit Wasser abgeschreckt. Die MikroStruktur lang auf einer Temperatur von etwa 550° C gehalten, der Walzstange zeigte kaum sichtbare, gelegentliche wobei die Totalverweilzeit im Ofen 16 Minuten betrug; Spuren von Mg₂Si-Ausfällung. Die Walzstange wurde anschließend wurde die Walzstange mit Wasser sofort 65 dann mit 80 % Querschnittsabnahme kaltgezogen und und ohne bewußte Verzögerung abgeschreckt. Dieser erhielt so einen Durchmesser von etwa 0,4 cm. Dieser Vorgang diente zur vollständigen Auflösung des gro- Draht wurde 4 Stunden bei 163° C ausgelagert. Vier ben Mg₂Si. Die so behandelte Walzstange wurde mit Proben dieses Drahtes zeigten eine mittlere Zugfestig-

keit von 3360 kg/cm², eine mittlere Dehnung von 6 % und eine mittlere elektrische Leitfähigkeit von 54% IACS.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Leiterdraht aus AlMgSi-Legierungen mit 0,2 bis 1,3 °/„ Silicium und 0,3 bis 1,4% Magnesium für Leiterdraht, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtbarren während mindestens 5 Minuten bei 510 bis 62O⁰C einem an sich bekannten Lösungsglühen unterzogen, anschließendmiteiner Abkühlgeschwindigkeit von mehr als 204° C/min warmgewalzt, nach Beendigung des Warmwalzens innerhalb von 20 Sekunden auf eine Temperatur von unterhalb 121⁰C abgeschreckt werden und daß schließlich der Warmwalzdraht in an sich bekannter Weise kalt gezogen und während mindestens 15 Minuten bei Temperaturen zwischen 121 und 232° C warm ausgelagert wird.

2. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 auf eine Legierung aus

0,6 bis 0,9 % Magnesium,

0,5 bis 0,9% Silicium,

bis 0,5 % Eisen,

bis 0,1% Kupfer, bis 0,1 % Zink, b|s 0,03 % Mangan, bis 0,03 % Chrom,

andere jeweils bis 0,03%, insgesamt bis 0,1%, Rest Aluminium.

3. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 auf eine Legierung aus

0,2 bis 1,3 % Silicium, 0,3 bis 1,4 % Magnesium,

bis 1,0% Eisen,

bis 1,0% Kupfer,

bis 0,8 % Mangan,

bis 0,35% Chrom,

bis 0,5 % Zink,

bis 0,2% Titan,

andere jeweils bis 0,05%, insgesamt bis 0,15%, Rest Aluminium.

4. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 auf eine Legierung nach Anspruch 3 mit einem zusätzlichen Borgehalt von 0,001 bis 0,05%.

5. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 auf eine Legierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Kaltziehen mit einer Querschnittsabnahme von mindestens 70 % durchführt.