DE1608161C - Verwendung einer Goldlegierung fur warm und kriechfeste Gegenstande - Google Patents
Verwendung einer Goldlegierung fur warm und kriechfeste GegenstandeInfo
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Description
1 , 2
Die Erfindung betrifft die Verwendung einer üblicherweise nicht als wesentliche Verunreinigungen
Goldlegierung zur Herstellung von Gegenständen mit im Gold auf. In größeren Konzentrationen reagieren
hoher Warm- und Kriechfestigkeit bis 5000C. diese Elemente alle mit Gold und verspröden es.
Feine Drähte aus Gold mit Durchmessern zwischen Um so erstaunlicher war daher die Festsellung, daß
etwa 5 und 100 μίτι werden in großem Maße bei der 5 derart geringe Zusätze von Seltenen Erdmetallen oder
Herstellung elektronischer Bauteile verwendet. Eine Yttrium zu Gold einen so außerordentlich günstigen
der Voraussetzungen hierbei ist eine bestimmte Rein- Einfluß auf die Rekristallisaton bewirken, ohne dabei
heit des Goldes, die je nach Anwendung z. B. zwischen die elektrischen Eigenshaften bzw. die Verarbeitungs-
99,8 und 99,999°/0 liegt. eigenschaften nachteilig zu beeinflussen. Die erfin-
Da beim Aufbau und beim Betrieb von elektro- io dungsgemäß zu verwendenden Goldlegicrungen lassen·
nischen Schaltungen auch höhere Temperaturen z. B. sich gut verarbeiten, insbesondere ziehen,
bis 4(M)0C auf treten können, müssen die beispielsweise So ändert z.B. ein hartgezogener Draht von bei integrierten Schaltungen verwendeten Zuführungs- 25 μηι Durchmesser aus einer Legierung mit 99,99°/0 drähte aus Gold auch bei diesen Temperaturen ihre Gold und 0,01 °/0 Mischmetall, dessen Hauptbestand-Festigkeit beibehalten. Es ist eine bekannte Er- 15 teil Cer und der Rest andere Seltene Erdmetalle sind, scheinimg, daß die Erholungs- bzw. Rekristallisations- nach einer Erwärmung von 24 Stunden Dauer bei temperature!! der Metalle mit zunehmender Reinheit 200°C und einer danach erfolgenden Erwärmung von sinken. So kann z. B. ein hart gezogener Feindraht 15 Minuten Dauer bei 35O0C seine ursprünglichen aus Gold mit einer Reinheit von 99,999% schon bei Festigkeits- bzw. Dehnungswerte nur unwesentlich. Temperaluren um 50° C eine Abnahme seiner Festig- 20 Im Gegensatz hierzu weist ein Draht aus Gold von keit und eine Zunahme seiner Dehnung erleiden, von 99,99°/0 Feinheit und den üblichen technischen denen er sich nicht mehr erholt. Diese Tatsache ist für Verunreinigungen, zu denen die Elemente 57 bis 71 des die Bearbeitung wie auch für die Lagerung und den Periodischen Systems gewöhnlich nicht gehören, als Transport von großem Nachteil, weil nur durch eine Rest nach der gleichen Wärmebehandlung eine sehr sorgfältige Behandlung vermieden werden kann, 25 Dehnung von etwa 40 °/0 auf, d. h., er ist weichgeglüht, daß ein solcher Draht derart schädlichen Temperatur- Die Vorteile der erfmdungsgemäß zu verwendenden einflüssen ausgesetzt wird. hochreinem Goldlegierung gegenüber herkömmlichem
bis 4(M)0C auf treten können, müssen die beispielsweise So ändert z.B. ein hartgezogener Draht von bei integrierten Schaltungen verwendeten Zuführungs- 25 μηι Durchmesser aus einer Legierung mit 99,99°/0 drähte aus Gold auch bei diesen Temperaturen ihre Gold und 0,01 °/0 Mischmetall, dessen Hauptbestand-Festigkeit beibehalten. Es ist eine bekannte Er- 15 teil Cer und der Rest andere Seltene Erdmetalle sind, scheinimg, daß die Erholungs- bzw. Rekristallisations- nach einer Erwärmung von 24 Stunden Dauer bei temperature!! der Metalle mit zunehmender Reinheit 200°C und einer danach erfolgenden Erwärmung von sinken. So kann z. B. ein hart gezogener Feindraht 15 Minuten Dauer bei 35O0C seine ursprünglichen aus Gold mit einer Reinheit von 99,999% schon bei Festigkeits- bzw. Dehnungswerte nur unwesentlich. Temperaluren um 50° C eine Abnahme seiner Festig- 20 Im Gegensatz hierzu weist ein Draht aus Gold von keit und eine Zunahme seiner Dehnung erleiden, von 99,99°/0 Feinheit und den üblichen technischen denen er sich nicht mehr erholt. Diese Tatsache ist für Verunreinigungen, zu denen die Elemente 57 bis 71 des die Bearbeitung wie auch für die Lagerung und den Periodischen Systems gewöhnlich nicht gehören, als Transport von großem Nachteil, weil nur durch eine Rest nach der gleichen Wärmebehandlung eine sehr sorgfältige Behandlung vermieden werden kann, 25 Dehnung von etwa 40 °/0 auf, d. h., er ist weichgeglüht, daß ein solcher Draht derart schädlichen Temperatur- Die Vorteile der erfmdungsgemäß zu verwendenden einflüssen ausgesetzt wird. hochreinem Goldlegierung gegenüber herkömmlichem
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hochreinem Gold werden an Hand zweier Vergleichs-
Goldlegierung von verhältnismäßig hoher Reinheit diagramme näher dargelegt.
zu verwenden, deren mechanische Eigenschaften, wie 30 F i g. L und 2 zeigen in Diagrammen die Dehnung
beispielsweise Dehnung und Festigkeit, gegenüber den bzw. die Zerreißfestigkeit von Gold verschiedener
Eigenschaften von Gold gleichen Reinheitsgrades im Reinheit in Abhängigkeit von der Erwärmungstempe-Temperaturbereich
von 0 bis 5000C wesentlich gün- ratur, gemessen an Draht von 1 mm Durchmesser und
stiger sind. Es wurde überraschenderweise gefunden, 75°/oiger Verformung im Ausgangszustand. Hierbei
daß durch Zugabe bekannter Legierungsbestandteile 35 sind ein Draht aus undotiertem Gold von 99,999 °/o
zum Gold dessen Festigkeit, vor allem die Kriech- Reinheit und ein Draht aus einem gemäß der Erfindung
festigkeit, bei höheren Temperaturen wesentlich ver- dotierten Gold mit 99,985 °/0 Gold und 0,015 °/0
bessert und auch die Dehnung des kaltgezogenen Cer-Mischmetall einander gegenübergestellt. Diese
Materials erhalten bleibt, ohne daß sich andere Legierung mit 99,985°/„ Gold und 0,015% Cer-Eigenschaften
wie Härte, chemische Beständigkeit oder 40 Mischmetall hat sich für Feindrähte aus Gold beelektrischer
Widerstand im Vergleich zu den Eigen- sonders bewährt,
schäften von höchst reinem Gold wesentlich ändern. Aus F i g. I ist zu ersehen, daß die Dehnung des
schäften von höchst reinem Gold wesentlich ändern. Aus F i g. I ist zu ersehen, daß die Dehnung des
Gegenstand der Erfindung ist daher die Verwendung Drahtes aus undotiertem Gold bei 00C etwa 2%
einer Goldlegierung aus wenigstens 99,9% Gold und beträgt, daß sie bis zu einer Erwärmungstemperatur
0,001 bis 0,1% Seltene Erdmetalle, einzeln oder zu 45 von rund 100°C ,langsam auf etwa 3% ansteigt,
mehreren, oder Yttrium für Gegenstände, wie Zu- zwischen 100 und 1500C etwa gleichbleibt und
fiilmingsdrähte in integrierten Schaltungen, die bis zwischen 150 und 2000C sprunghaft auf etwa 40%
5000C eine erhöhte Warm- und Kriechfestigkeit ansteigt. Die Dehnung bleibt dann bei Erwärmungsaufweisen
müssen. Für die Herstellung feiner Drähte tempcraturen bis etwa 3000C in dieser Höhe, bis etwa
hat sicli besonders eine Goldlegierung bewährt, die 50 35O°C steigt sie noch bis auf etwa 41% weiter an
aus wenigstens 99,95% Gold und 0,005 bis 0,05% und bleibt dann bis etwa 4000C auf dieser Höhe,
eines oder mehrerer der Seltenen Erdmetalle oder Der Draht aus der dotierten Goldlegierung mit
Yttrium besteht. Die Seltenen Erdmetalle können in 99,985% Gold und 0,015% Cer-Mischmetall zeigt
der Form von handelsüblichem Mischmetall zulegiert demgegenüber ein völlig anderes Dehnungsverhalten,
sein. Es ist vorteilhaft, ein Mischmetall zu verwenden, 55 Bei Erwärmungstemperaturen bis etwa 2000C bleibt
dessen Hauptbestandteil Cer ist. In vorteilhafter Weise die Dehnung bei ihrem Ausgangswert von 2% bei
werden die Legierungsbestandteile in der Schmelze 00C oder steigt auf etwa unter 3% an, zwischen
zulegiert. Auch die Zulegicriing von Yttrium in den 200 und 3000C steigt sie mäßig auf 3 bis 4% und
angegebenen geringen Prozentsätzen bewirkt eine zwischen 300 und 4000C stärker auf 9 bis 11% an.
Verbesserung der Warmfestigkeit. 60 Am hervorstechendsten ist die Tatssche, daß die
Es ergab sich überraschenderweise, daß die Seltenen Dehnung bei der gemäß der Erfindung mit Cer-Erdmetalle,
d. h. die Elemente 57 bis 71 des Perio- Mischmetall dotierten Goldlegierung bei Erwärmungsdischen
Systems der Elemente, allein oder zu mehreren, tempcraturen bis etwa 200"C gleichbleibt oder allen-
oder Yttrium als Legierungspartner der hochreinen falls von 2 auf 3% ansteigt, wogegen die Dehnung des
Goldlegierung die geforderten mechanischen Eigen- 65 undotierten Goldes in dem Temperaturbereich zwischaftcn
bringen bei gleichzeitiger Erhaltung der sehen 150 und 2000C auf das rund 2()fuchc des Ausvorhandenen
günstigen Eigenschaften des hochreinen gangswertes von 2% sprunghaft ansteigt.
Goldes. Alle diese Legierungsbestandteile treten Auch bei der Zerreißfestigkeit (F i g. 2) zeigt sich
Goldes. Alle diese Legierungsbestandteile treten Auch bei der Zerreißfestigkeit (F i g. 2) zeigt sich
die Überlegenheit der mit Cer-Mischmetall dotierten Goldlegierung ganz deutlich. Die Zerreißfestigkeit des
Drahtes aus undotiertem Gold von 99,999% Reinheit fällt von 23,5 kp/mm2 bei 0°C auf etwa 21,5 kp/mm2
bei einer Erwärmungstemperatur von rund 150° C ab. Zwischen 150 und 200°C fällt die Festigkeit analog
dem Sprung bei der Dehnung stark auf etwa 14 kp/mm2 ab und oleibt weiter auf dieser Höhe bis zu Temperaturen
von etwa 400° C. Die Zerreißfestigkeit des Drahtes aus der mit 0,015% Cer-Mischmetall dotierten
Goldlegierung ist dagegen bereits bei 0°C mit 25 kp/mm2 etwas höher und bleibt bis zu Temperaturen
von etwa 2000C in dieser Höhe. Bei Temperaturen
von 200 bis 300°C nimmt die Zerreißfestigkeit nur mäßig auf rund 24 kp/mm2 zu, und von 300 bis
400°C fällt sie stärker auf rund 20,5 kp/mma ab.
Die mit Cer-Mischmetall dotierte Goldlegierung ist also im gesamten Bereich der Erwärmungstemperaturen
von 0 bis 4000C hinsichtlich ihrer Zerreißfestigkeit dem undotierten Gold deutlich überlegen; selbst im
Bereich von 150 bis 200° C, wo die Zerreißfestigkeit des undotierten Goldes sprunghaft abfällt, nimmt
ihre Zerreißfestigkeit praktisch nicht ab. So ist bei einer Erwärmungstemperatur von 2000C die Zerreißfestigkeit
des Drahtes aus der mit Cer-Mischmetall dotierten Goldlegierung mit 25 kp/mma um rund
80% und bei 400°C mit 20,5 kp/mm2 um rund 46% größer als die Zerreißfestigkeit des Drahtes
aus undotiertem Gold.
Dieser Vergleich zeigt deutlich, daß ein Zulegieren von genau bestimmten, erfindungsgemäßen geringen
Anteilen an Seltenen Erdmetallen zu hochreinem Gold dessen Festigkeit und Dehnungsverhalten bei Erwärmungstemperaturen
· im Bereich bis 4000C und darüber hinaus bis 5000C wesentlich verbessert, ohne
daß sich andere Eigenschaften wie Härte, chemische Beständigkeit oder elektrischer Widerstand von denen
eines höchstreinen Goldes wesentlich unterscheiden.
Claims (4)
1. Verwendung einer Legierung aus 0,001 bis 0,1 % Seltene Erdmetalle, einzeln oder zu mehreren,
oder Yttrium, Rest Gold, zur Herstellung von Gegenständen, wie Zuführungsdrähten in integrierten
Schaltungen, die bis 5000C eine erhöhte Warm- und Kriechfestigkeit aufweisen müssen.
2. Verwendung einer Legierung der im Anspruch 1 angegebenen Zusammensetzung aus wenigstens
99,95% Gold und 0,005 bis 0,05% eines oder mehrerer der Seltenen Erdmetalle oder
Yttrium für den in Anspruch L genannten Zweck.
3. Verwendung einer Legierung der im Anspruch 1 oder 2 angegebenen Zusammensetzung,
der die Seltenen Erdmetalle in Form von handelsüblichem Mischmetall zulegiert sind, für den im
Anspruch 1 genannten Zweck.
4. Verwendung einer Legierung der in Anspruch 3 angegebenen Zusammensetzung, bei der
der Hauptbestandteil des zulegiertem Mischmetalles Cer ist, für den im Anspruch 1 genannten
Zweck.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEH0063685 | 1967-08-23 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1608161B1 DE1608161B1 (de) | 1970-09-24 |
DE1608161C true DE1608161C (de) | 1971-01-20 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19821395A1 (de) * | 1998-05-13 | 1999-11-25 | Heraeus Gmbh W C | Feinstdraht aus einer Gold-Legierung, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19821395A1 (de) * | 1998-05-13 | 1999-11-25 | Heraeus Gmbh W C | Feinstdraht aus einer Gold-Legierung, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung |
DE19821395C2 (de) * | 1998-05-13 | 2000-06-29 | Heraeus Gmbh W C | Verwendung eines Feinstdrahtes aus einer nickelhaltigen Gold-Legierung |
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