DE1758125A1 - Kupferlegierung und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

1758

DR. ELISABETH JUNG. DR. VOLKER VOSSlUS. DIPL.-INQ. QERHARD COLDEWEY

PATfNTANWXLTE
• MÖNCHEN Jl . ·ΙΕ0ΕββΤΑΑ·β11· · TELEFON S4MI7 · TELEOBAMM-ADIIEStE: INVENT/MONCHEN ■

5. April 3968

UoZ₅: D G28 IFi/Vo/kä)
648 946

OLIN MATHIESON CHSMICAL CORPORATION , New Haven, Connecticut« TtSt.A.

"Kupferlegierung und Verfahren zu ihrer Herstellung¹¹

Priorität.· 26. Juni 1967, V.St.A. Anmelde-Nr.: 648 946

Bekanntlich ist Kupfer ein ausgezeichneter elektrischer Leiter. Zahlreiche Legierungszusätze wurden vorgeschlagen, um die Peetigkeitseigenechaften von Kupfer zu erhöhen. Auf diese Weise wird jedoch die elektrische Leitfähigkeit des Kupfers erheblich vermindert. Es ist daher erwünscht, Kupferlegierungen mit hoher elektrischer Leitfähigkeit und gleichzeitig erhöhter Festigkeit zur Verfugung zu stellen.

Aus der USA-Patentschrift 3 039 867 sind Kupferlegierungen mit hoher elektrischer lACS-Lsitfähigkeit (International Standard for Annealed Copper) und Zugfestigkeit bekannt.

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>OSr«CMECKXi»«rO; MUNCMEh *· Ή HAHKAOHi'i DIUTiClF »»*>■> .1 .»0'4CHIH, LK. f OU> .if« " *

• Diese Legierungen enthalten 2,0 bis 3,0 Jt Elsen, höchstens 0,04 Jt Phosphor, Rest Kupfer und Ubllone Verunreinigungen. Legierungen der bevorsugten Zuesrnmensetsung können eine IACS-Leltfählgkelt von etwa 70 $ und glelohseitl* ein· Zugfestigkeit von 3515 kp/om aufweisen. Diese Legierungen werden vorsugswelse su Knüppeln üblioher OrOsse vergossen und auf ttbliehe Stärken heruntergewalst. Bereite duroh Warmformgebung lässt sioh das Eisen la Kupfer lOsen. laoh der Warmformgebung kann man den P Knüppel einer LOsungsglOhbshandlung unterwerfen. Hierauf kann man die Legierung sur Erhöhung Ihrer elektrischen Leitfähigkeit bsi niedrigerer Temperatur glühen. Sohlleeslioh wird die Legierung duroh Kaltwalsen oder -slehen auf die Sndstärke gebracht.

Die Erfindung besweokt es, neue ^verbesserte eisenhaltige Kupferleglerungen sur Verfugung su stellen, dls sieh duroh hoho elsktrleohe Leitfähigkeit und gleichseitig hohe Festigkelteeigen-. . sohaften ausseiohnen, deren physikalische Eigenschaften naeh dem Glühen nioht stark variieren, dls selbst In Gegenwart geringer Mengen an Verunreinigungen unterschiedliche Festigkeiten aufgrund unterschiedlicher Gltihbehandlung annehmen kOnnen, und die sloh billig und auf tsohnlsoh einfache Weiss herstellen lassen.

Gegenstand der Erfindung 1st eins Kupferlegierung, die 1,5 bis 3,5 Jt Elsen, 0,02 bis 0,15 5* Zinn, gegebenenfalls 0,01 bis 0,10 Jt Phosphor, gegebenenfalls 0,05 bis 0,20 Jt Sink, Beet Kupfer und ttbllohe Verunreinigungen enthält.

009884/0874 BADORIQiNAL

Der beTorsugte Eisengehalt betritt 1,8 bi· 2,9 t, der be-roriugtd Zinngehalt 0,03 bis 0,12 *.

dit gut·» und Überraschenden physikalischen Eigenschaften dtr Legierungen dtr Erfindung sind dl· angegebenen Proeantb·- reiche dtr Legierungssusätse wichtig. Erfindungsgemäsee Legierungen, dl· fbosphor oder Sink enthalten, «ollen Sinn in einer Menge yon 0,02 bi· 0,10 Jt enthalten. Wenn sowohl Phosphor mit auch Zink Torband«! lit» »oll dtr Zinngehalt ebenfalle 0,02 bi· O₁IO * betragen, wobei der Rioajborgebalt «vieoheat 0,01 und Ο,Οβ }C and. der Zinkgehalt evieohem 0,05 und 0,15 % liegen «oll·

Die Legierung·» der trfindung Bind durob Mhlrelohe unerwartete und überraeohende Blgen«oaaftea gekeanaelohnet. S.S. let dl· elektrieche Leitfähigkeit der Legierungen veeentlioh Terbeuert. Ee lassen sioh nämlich UOS-LeItflhigkeitewerte τοη Über 70 % leicht erhalten· Jüoeeerde« haben dl· Legierungen dar Brfindung auegeeeiohnete Väraebehandlungeelgensohaften und die Innigkeit, aufgrund untereahiedlioher Wärmebehandlungen unterschiedliche feetigkeiteverte annehmen su können. Auaeerdem erreiohen die Legierungen der Srfindung hohe festigkelteverte lsi kaltgevalcten Zustand (mit kaltrerformten OefUge). SI· höh· elektrische Leitfähigkeit der Legierungen der Erfindung let begleitet Ton au·- geistiohneten Zugteetigkelteeifensohafteei im geglflhtem Zuetand in der Oreienordnung- Te« 586? kp/o·⁴. Me Festigkeit und die physikalischen Hgeaaehaftan tvt Legierungen der Srfladung variieren bei geringem Qehalt an Yerunrelnlgungen nur unweeentlioh,

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DIt Eigenschaften der Legierungen der Erfindung laeeen eich in elnea weiten Bereich von Vararbeltuagsbsalnguagtn gegenüber herkoaallohen Legierungen verbessern. Blhe spesiell* Verarbeitung hat natürlich auch änderungen der Eigenschaften iur folge.

Sie Art de· Gusee· der Legierung ist nicht besonder« kritisch, ·■ können herkömmliche Glettaethoden für dieee Legleningen verwendet werden, Jedο oh eollen hBhere Temperaturen angewendet werden, ua da· Bisen in Lesung su bringen* Yorsugsvelse wird dl« Legierung su Knüppeln ttbllober OrOsse vergossen, die aneohlleesand einer Warmformgebung unterworfen werden, i.B. gewalct werden. lach dea Glessea soll die Legierung bei erhöhter teaperatur, d.h. swisohea 600 und 105O⁰O* rormugeweiee bei etwa 950⁰O waragewalst werden· Anaohllessend wird die Legierung alt ewieohengeeohalteten Olühatufen bei 400 bis 60O⁰O und Baltsseiten von mindesten· 2 Stunden kaltgswalst, wobei bei jedem Stich vorsugswelse eine Stärkanvemlndarung von mindestens 50 f durchgeführt wird. Ee kOnnen längere Balteselten angewendet werden, um die elektrische Leitfähigkeit der Legierung au verbessern. Kontinuierlich etranggeglübtee Bandmaterial oder Walegut nimmt ebenso gute Vestlgkelteelgeasohaftan an_f wie im Beil-Ofen geglühtes Material, dooh 1st die elektrische Leitfähigkeit nioht so hooh. Zur Entwicklung von sowohl hoher festigkeit naoh dam Glühen als auoa hober slektrlsohsr Leitfähigkeit soll daher dme Fertigglühen und vorsugswslse das Glühen la Verfahren ohargeawslss durchgeführt und herktfamllohaa Ofengltfhen angewendet werden, s.B. Glühen la Beil-Ofen.

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BAO ORtQINAL Die spezielle und bevorzugte Verarbeitung der erfindungsge-

en

mäseen Legierung/ist in der gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung (U.Z.: D 027; USSN 648 742) erläutert.

Die Beispiele erläutern die Erfindung. Beispiel 1

Legierungen wurden auf folgende Weist hergestellt. Sehr reines Kupfer und sehr reines Eisen wurden in einem Kiederfrequenz-Induition·ofen unter einer Holekohlensohicht bei etwa 1200⁰C geschmolzen. Etwa 10 Jt der Kupfer beech leitung wurden zurUckgehalten. .Die Schmelze wurde geringfügig auf etwa 130O⁰C Überhitzt, um das Eisen in Lösung su bringen.' Sehr reine Legierungszusätze wurden zugegeben, sobald die Schmelze eine Temperatur τοη etwa 1300 C erreicht hatte. Danach wurde der Rest des Kupfers zugeschlagen und die Sohmelze auf die Oießtemperatur τοη etwa 120O⁰C gebracht. Hierauf wurde die Sohmelze in eine wassergekühlte Kokille mit den Abmessungen 73 x 12,7 x 244 cm mit einer Giefigesohwindigkeit von 54,1 cm/Minute gegossen. Die auf diese Weise erhaltenen- Legierungen hatten folgende Zusammensetzung:

Kupfer 0,11 Jt Rest Rest

	*	Tabelle I
Legierung	Bisen	Phosphor
1	2.3 *	-
2	2,3 *	0,03 1»
(USA-Patent 3 039 867)

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BeleiHel 2

01· geaftee Beispiel 1 hergeetellten Legleningen 1 und 2 wurden folgendemaeaen verarbeitet. Ddt· Legierungen wurden ImI 900 bie 94O⁰O vexagevalBt und'danach duroh lufeprtlhen von Waeeer auf Rauateaperatur

AnBohliteeend vuxd· d** Itottrlal auf 2,3 ■■ kAltgvwttlst, 1 bl· 4 Stunden l··! 480 Di· 6O)⁰O Ib Btll-Oftn geflöht, aaf 1,9 Mi kaltftiMlst, und 1 bi· 9 etunden la lell-Ofta toi 460 Ue 460⁰O geflttht, auf 0,635 mm kmlteevelet und 1 ble 9 Stunden 1» Beil-Ofen bei 440 ble 480⁰O f glüht.

Aneohlleeeend wurden die Leglexungen auf Ihr· phyelkelleohen Bifeneohften untereuoht. Sie Brfebnieee elnd in Tabelle XI «usaamengeetellti

tabelle II

Legle- Streokfeetlg- Zugfeetlg- Dehnung, IACS-Ieitfllhlgrung kalt ₂ kelt ₂ keit,

k/²k/² < <

1 2 004 4 078 24,5 71,8

2 1 624 9 522 27,5 75,5

Aue dleeer Xabelle geht hervor, daae die Legierung 1 der Erfindung bei vergleichbarer elektrieoher Leitfähigkeit eine höhere feetlgkelt beeltst ale die bekannte Legieren« 2.

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Claims (6)

Pa tsntansprttohs

1. Kupferlegierung enthaltend 1,5 bis 3,5 J* Blaen, 0,02 Ue 0,15 Ji Zinn, gegebenenfalls 0_y01 bis 0,10 J* Phosphor und bsv. oder gegebenenfalls 0,05 bit 0,20 f Zink, Sett Kupfer und tibliohe Verunreinigungen.

2. Kupferlegierung nach Anspruch 1, enthaltend 1,8 bi· 2,9 J* ELeen.

3. Iupftrlegleru«g naon Anepmoh 1, enthaltend 0,03 bla 0,12 % 3 Inn.

4· Kupferlegierung naeh Anepmoh 1, Mithaltend 0*02 W.β 0,10 i Sin «ad O₉Ol bie 0,10 ί Äoephor oder 0,05 bis 0,20 t Zink.

5. Kupferlegierung nach Anepcuoh 1, enthaltend 0,01 bis 0,08 Jt Phosphor, 0,05 bi· 0,15 + Sink und 0,02 bis 0,10 Jf Zinn.

6. Verfahren aur Herstellung einer Kupferlegierung naoh An· •pruoh 1 bis 5, dadureh ge h>e nnseiohnet, dass man die Legierung bsi 900 bis 1 050⁰O «anmalst, danaoh alt »wieohongsanlMitaten Olttnstufsn bsi 4OQ bis 600⁰O und Saltsseiten ron sdLndsstsns 2 Stunden kaltwalst, wobei bei jeden Stioh eine Stärksnvsrainderung τοη mindesten« 50 t durchgeführt wird.

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