DE1807906A1

DE1807906A1 - Verfahren zur Herstellung von Materialien mit hoher Festigkeit,hoher elektrischer Leitfaehigkeit und hoher Waermebestaendigkeit

Info

Publication number: DE1807906A1
Application number: DE19681807906
Authority: DE
Inventors: Toyoaki Ishibachi; Takao Kimura; Yasushi Watanabe
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1968-01-27
Filing date: 1968-11-08
Publication date: 1970-11-26
Also published as: GB1223325A; DE1807906B2; US3615899A

Description

Verfaliren zur Herstellung von Materialien mit hoher Festigkeit, hoher elektrischer !leitfähigkeit und hoher Wärxaeheotändigkeito

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Materialien mit hoher Festigkeit, hoher elektrischer leitfähigkeit und hoher WärmebeBtändigkeit,

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Materialien zu schaffen, welche eine bessere Festigkeit, elektrische Leitfähigkeit und Wärmebeständigkeit als gewöhnliche Materialien besitzen. Das Verfahren wird mit Hilfe einer direkten inneren Oxydation eines Drahtes oder einer Platte aus einer Kupferlegierung ausgeführt, welche eine kleinere Menge von Iletallelementen enthält, die eine höhere negative freie Energie als die Matrix besitzen und unter gut definierten Bedingungen, die weiter unten zu erläutern sind, selektiv oxydiert werden, wobei der Droht oder die Platte, die auf diese Weise behandelt worden sind, eine hohe

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8AD ORIGINAL

Festigkeit und eine hohe Leitfähigkeit erhalten, rekristallisationsbeständig werdenund diese Eigenschaften beibehalten^ auch wenn sie nach einer Bearbeitung bei hohen Temperaturen angelassen werden,.

Die gewöhnlichen hochfesten* hochleitenden und hochwärmebeständigen Materialien, wie Z₀B-, Cu-Ti-Ni-, Cu-Ti-Si-, Cu-Ag-, Cu-Nl-Sitind Gu-Cr-Legierungen und dgl», sind samt und sonders Legierungen auf Gu-Baais solcher Art, die durch Ausfällung gehärtet werden und bei denen eine hohe Festigkeit und eine hohe Leitfähigkeit dadurch erreicht werden, daß die Legierungen zunächst aus einer Temperatur oberhalb der Ausfällungstemperatur abgeschreckt werden _t wodurch die gelösten Stoffe zwangsweise in der Matrix gelöst werden, und daß sie anschließend bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen angelassen werden, wodurch die gelösten Stoffe aus der Matrix ausgefällt werden« Biese Legierungen können die auf diese Heise erhaltene Festigkeit und Leitfähigkeit gegenüber einem Anlassen bei einer Temperatur, die hoch genug ist, daß die ausgefallenen Stoffe in der Matrix wieder aufgelöst werden, nicht beibehaltene

Die jüngste Entwicklung von elektrischen und elektronischen Vorrichtungen, wie ZoB₀ Motoren, Generatoren, Computer und elektronischen Schaltsystemen, zeigt deutlich einen Trend in Richtung auf erhöhte Leistungsfähigkeit und Miniaturisierung und Kompak« ■fcisierung der Bestandteile ο Kin weiterer Fort schritt ist nur möglich, wenn Materialien mit besserer Qualität zur Verfügung gestellt werden» .

unter den typisohen Materialien, die auf diesem (reblet ausgedehnt verwendet werden, verlieren Cu-Ti-Ni-Legierungen, die am meisten wärmebeständigsten aller durch Ausfällung gehärteten Legierungen

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auf Gu-Basis, ihre Festigkeit beträchtlich,- wenn sio oberhalb 6CXJ⁰C angelassen werden,, und Cu~Ag-Legierungen der höchsten Leitfähigkeit besitzen einen Wert von nur ungefähr 83# IACS₀

Unter diesen Umständen wurde in der jüngsten Zeit die Dispersionsverfestigung als ein viel versprechendes Verfahren zur.llerstellung eines Materials mit einer hohen Festigkeit, -einer hohen Leitfähigkeit und einer hohen Wärmebeständigkeit bekannt«. Herkömmliche Legierungen dieser Type werden dadurch hergestellt „ daß entweder ein Pulver aus Cu-Al-, Cu-Si- oder Cu-Be-Legiorungen g etcο innerlich oxydiert wird oder daß Kupferpulver mit Al₂O--, SiO₂- oder BeO-Pulver mechanisch: gemischt wird und das oxydierte Pulver oder das Gemisch mit oder ohne weitere Extrusion komprimiert und gesintert wird_o Die Dispersion von feinen Oxyden in der Matrix ist für die Verbesserung der betreffenden ßigenschaften dieser Legierungen verantwortliche' Jedoch ist die durch diese Verfahren erreichte höchste elektrische Leitfähigkeit nur ungefähr &)yt> IACS_e Weiterhin sind diese dispersioneverfestigten Legierungen zu spröde, als daß sie beträchtlich gezogen oder gewalzt werden könnten,.

Frühere Versuche zur direkten inneren Oxydation eines Drahts oder einer Platte aus einer Kupferlegierung ergaben keine zufrieden- I stellenden Resultate „ und zwar weil verschiedenen !Erfordernissen der Konzentration der gelösten Stoffe, der ProbengröSes der Atmosphäre g der Öxydationstemperatur usw„ nicht entsprochen

Durch die vorliegende Erfindung sollen die Schwierigkeiten beseitigt werden, die mit dem herkömmlichen direkten inneren Oxydationsverfahren verbunden sind_o Bs wurden ausgedehnte Studien bezüglich der Faktoren gemacht, welche die innere Oxydation beherrschen, und es gjab Brfolge in der Steuerung derselben und in der Herst·!-

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3AD ORIGINAL

■ - 4 -

lung von Materialien mit den gewünschten Eigenschaften auf einem wirtschaftlichen Wege

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Draht oder eine Platte aus einer mageren .Kupferlegierung, wobei der Draht oder die Platte bei einer Temperatur -oberhalb 60Ö°C und bei einer Oxydationsgeschwindigkeit von mehr als einem kritischen Wert innerlich oxydiert wird und wobei nötigenfalls der oxydierte Draht oder die oxydierte Platte bearbeitet und wärmebehandelt werden,,

Hach ausgedehnten Studien auf dem Gebiet der inneren Oxydation wurde gefunden, daß die Bndeigenschaften der innerlich oxydierten Materialien in kritischer Weise von der inneren Oxydationsgeschwindigkeit oder de η AbstSndei zwischen den einzelnen Teilchen der dispergierten Oxyde abhängen«»

Zwecks eines besseren Verständnisses wird auf die beigefügten Zeichnungen bezug genommen»

In den Zeichnungen zeigen:

Figo 1 und 2 die innere Qxydationsgesohwindigkext und die Abstände zwischen den Teilchen a^Ls Punktion der Tiefe für einen Draht bzw eine Platte; und

Pig» 5 und 4 die Fließspannung gegen die Anlaßtemperatur von innerlich oxydierten und kalt bearbeiteten Drähten bzw. Platten, wobei die innere Oxydationsgeschwindigkeit (cm/st) und die Probengrüße (mm) (in Klammern beigefügt) ale Para·» meter dienen»

In den Fig_o 1 und 2 bezeichnet der Punkt A «lie Stell,©, an der innere-Oxydationsgesaliwindlgkeit ein Minimum.wl:r&> und

0 0 9 8 4 8 / 0 U U

a SAO ORIGINAL

"^ Hill! lip ■■■.

- 5 ·■

Punkt B zeigt die Stelle, wo die Abstände zwischen den Teilchen ein Maximum werden _o

Im allgemeinen hängen die minimale innere Oxydationsgeschwindigkeit oder die maximalen Abstände zwischen den Teilchen von der Konzentration der gelösten Stoffe, von der Form und der Größe der Proben, der inneren Oxydationstemperatur, dem Säuerstoffdruck uswo ab· Legierungen, die bei einer niedrigen Geschwindigkeit oxydiert worden sind, nehmen eine bessere elektrische Leitfähig- ^ keit, aber keine bessere Festigkeit als bei herkömmlichen Metho- ™ den an, und unterliegen bei einem nachfolgenden Bearbeiten und Anlassen bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen einer Rekristallisation um den Ort der maximalen Abstände zwischen den Teilchen. Bin Anstieg der Festigkeit kann dadurch bewirkt werden, daß. die minimal© innere Cxydationsgeschwlndigkoit gesteigert wird, daß die Konzentration der gelösten Stoffe gesteigert wird oder daß die innere Oxydationstemperatur herabgesetzt wird» Die Rekristallisationstemperatür kann ebenfalls in der gleichen Weise erhöht werden»

Aus den Studien über die innere Oxydation der Legierungen

mit weniger als 0,2$ Be, weniger als 0,5°/° Hg» weniger als 1,0$ | Ti, weniger als 0,2# Zr, entweder als üinfaohkomponönbQu oder ^:

ale Mehrfachkofflipcaienten, oder mit weniger als 0,9# Al und/oder weniger als 0,9# Si, wobei die gesamte Zusatzmenge nicht Über 1# hinausgeht, wurde die Idee einer kritischen inneren Uxydatl- onegesohwindlgkeit erreicht₀ Solange die minimale innere Oxyda- tlonsgesehwindigkeit dieser kritischen Geschwindigkeit gleich 1st oder diese übersteigt» erhalten die oxydierten Legierungen eine hohe Festigkeit, eine hohe Leitfähigkeit und eine hohe Bo- etänäigkeit gegenüber itekriatalliaation. Diese wünschenswerten Eigenschaften können weiter durch eine nachfolgende Bearbeitung und Wärmebehandlung verbessert werden« Bine elektronenmlkroskopl-

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sehe Prüfung der genannten "bearbeiteten und angelassenen Legierungen zeigte keine merklichen Rückbildungen von Versetzungen, welche für die Beibehaltung der Festigkeit im bearbeiteten Zustand gegenüber Anlassen verantwortlich sein können-, Weiterhin kann dann die Verbesserung dar Leitfähigkeit der genannten nach dem Anlassen bearbeiteten Legierungen der. Aufhebung von positiven und negativen Versetzungen, die innerhalb eines kurzen Bereichs liegen, oder der Aufhebung von Fehlstellen, τοη Häufungsstellen und Packungsfehler zugeschrieben werden, die ™ zur Herabsetzung der Streubezirke für Loitungselektronen beiträgt

Im allgemeinen nimmt; die lulninialö innere Oxydationsgesehwindigkeit mit einer Erhöhung der Probengröße, irobei die anderen Bedingungen gleich bleiben, ab» Deshalb ergibt; eine Probe mit einer GrfJße, die ausreicht, daß ihre minimale innere öxydationsgeschwindigkelb kleiner wird als der kritische Viert, eine verhältnismäßig hohe elektrische leitfähigkeit aber nur auf Kosten der Foot igko Lt <, läine solche Probe neigt noch mehr zur Rekriß-fcallisation bei der Kaltbearbeitimg und beim Anlassen bei hohen Tempera tür on₀

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Raiho von mageren Kupferlegierungen, die aus weniger als 0,2$ Be/ weniger als 0,55» Mg, weniger als I,O?S Ti, wnigar als 0,2$ Zr, wobei entweder nur eine oinäige Komponente odar mehrere Komponenten vorhanden sein können, oder weniger .tils 0,9# Al und/oder weniger nie 0,9$ Si,

2SUaHtZ-

wobei die gesamte/flfenge Über 1,0# nicht hinausgeht j und im übrigen aus Kupfer bestehen» Die Prozsntangaben sind hier" immer in Gewicht ausgedrückt, sofern nichts anderes angegeben ist.

Bio Beschränkungen bezüglich der Art und dor Konzentration der gelösten iS-fcoffs basieren auf Arbeiten bezüglich des

-It

der gelösten Stoffe auf die mechanischen, elektrischen und strukturellen Eigenschaften eines oxjrdierten Drahtes oder einer oxydier ten Platte „ Die G-röße der dispergierten Oxydteilchen steigt in der Reihenfolge Beryllium, Magnesium, Zirkon* Aluminium/ Titan und Silicium, dolu in der abnehmenden Ordnung der negativen freien Energie der Öxydbildungo Zur Erzielung von gegebenen Abständen zwischen den Teilchen für den gleichen Volumengehalt von Oxyden verläuft im Gegenteil hierzu die Zusatzmenge in der umgekehrten Ordnung» Weiterhin nimmt die elektrische Leitfähigkeit einer innerlich oxydierten Legierung, die einen gegebenen Volumengehalt an Oxyd enthält, in der Reihenfolge Silicium, Titan_f Aluminium/ Zirkon, Magnesium und Beryllium. ab, nämlich in dsr steinenden Ordnung der negativen freien Energie der Oxyde, und die Bearbeitbarkeit eines oxydierten Drahtü oder einer Platte nimmt mit abnehmender Ordnung der Löslichkeit oder mit zunehmendem Grad der Segrejgation der gelösten Stoffe entlang Korngrenzen ab_o * Zirkon ist ein Komverf einerer wie auch ein Oxydbildner, !Seine Anwesenheit macht die Bearbeitung eimer innerlich osrydierten Legierung leichter,,

In Gegenwart von mel·!- als 0_t2/i Be,. mehr als O_r ^ljyi· I%„ mein· als 1,0$ Ti» mehr ulra O..2# %v_t irehr al π 0,9:.- Al 'xter Η'^ιγ »Is Q_t9% Si., oder in Goßenwort von zwei oder HiR¹U" damelben,. wobei di's gesamte Zugabemonge 1,0^5 der Lüfienn^ i 1·^ν»^>ηΐΉβί;₍, i.r,t 'Wo upii·' ma3e Leitf?üi1 glcfjit nicht meiir err-!icliba.··,, mid öle fc'egi'egation von Oxyden entlang Rorngrörizen nnch' div nn&fihJiei3©nde Bharbcitmig von'o^yilierten liegierungmi exti'ßin iiohvidcig νάβν ir«raögijcho

TJm Material J i:i, -»1t' fiiiör be.'ii'ercn * -flitf?! r..t f;3,

i ein JiI m&.'l nr, <]o.. f(L/-nlm }-mipe:

O_r1,* -i/'._f ../·;-C,c> η und eji^f'4)_tn- M ε> «in mer r^;h^t-"rr «.ijK-^rt·- w. f (' >_f , Mob i J if; Q>..:i<"i.^:tmr-.r?-{ ι i>, .|- ir >\

α Q a

. bevorzugte
üine weitere/Auswahl ist eine Kombination aus 0,01 -0,15/fc Zr mit mindestens einem Element aus der folgenden Gruppe: 0,Ot-O₀ITS Be, 0,05-0,4#"Mg» 0,05-0,&;Ä Ti, 0,05-0,8$ Al und 0,05-0,80S Si, wobei die Gesamtmenge nicht über Vfi hinausgeht ₀ Die beste Qualität wird mit Legierungen der folgenden Zusammensetzungen erhalten: Cu mit 0,01-O₁,If₀ Be und 0,01-0,150 Zr, Cu mit 0,05-0,8# Al .und 0,01-0, Zr und Ou mit 0*05-0,8$ Al und 0,01-0,1$ Be und 0,01-0,15$ Zr,

Bei der vorliegenden Erfindung wird die innere Oxydation in Gegenwart von Sauerstoff mit einem Druck ausgeführt, der gleich dem Dissoziationsdruck von Kupfer(I)-oxyd bei einer gegebenen Temperatur ist« Es wird bevorzugt, daß vor der inneren Oxydation das innerlich zu oxydierende Material mit einer Schlämmung be<schichtet und nach einer vollständigen Trocknung in ein Oxydpulver (welches in der Folge als Schutzmittel bezeichnet wird) eingebettet wird» Die Schlämmung besteht aus Kupfer(I)-?oxyd, welches als Quelle für den für die innere Oxydation nötigen Sauerstoff dient, und einem xreiteren Oxydpulver (in der Folge als Sinterinhibitor bezeichnet)· Die Anwesenheit des Sinterinhibitors verhindert, daß das Kupfer(l)-oxyd an der Oberfläche des genannten Drahts oder der genannten Platte kleben bleibt, daß eine Agglomeration entsteht oder daß eine Sinterung zwischen den genannten Drahtwicklungen entsteht _o Ein Gemisch aus 20-70$ Kupfer-» (I)-oxyd, wobei der Rest aus Sinterinhibitor besteht, bildet eine zufriedenstellende Schlämmung «> Das Schutzmittel isoliert den mit Schlämmung beschichteten Draht oder die Platte von der umgebenden Luft, insbesondere von dem darin vorliegenden Sauerstoffe

Sowohl der Sinterinhibitor ale auch das Schutzmittel müssen thermisch stabil und gegenüber dem au oxydierenden Material inaktiv seine Sie können aus Aluminiumoxyd, Magnesiumoxid,- Magneaiumzirkonat, Siliciizmdioxyd, Kupfer(I)-oxyd oder Gemischen

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daraus ausgewählt werden» 'Dae.für .41« Schlämmung zu verwendende Lösungsmittel kann Wasser oder eine hochflüchtige organische Verbindung mit einem Siedepunkt unterhalb 20O⁰C sein, welche gegenüber dem zu oxydierenden Material und die Schlämmungskomponenten inaktiv ist« . . · .

Die Beschränkung der inneren Oxydationstemperatur auf oberhalb 60O⁰O geschieht aus folgendem Grunde_β Die.innere Oxydation kann bei jeder Temperatur innerhalb dieses Bereichs ausgeführt werden» Bei Temperaturen unterhalb 600⁰C wird die zur Beendigung der inneren Oxydation nötigen Zeit so lang, daß kein industrieller putzen besteht«

Jedoch neigen unterhalb 800⁰C die Korngranzen au einer selektiven Oxydation, was eine Segregation der Oxyde zur Folge hat _p während oberhalb 1000⁰C die Oxyde in-schädlicher Weise anwachsen, und zwar in einem verschiedenen Grad, was von der Art zu oxydierenden Legierung, abhängt ο Aus diesem Grunde wird es bevorzugt, die innere Oxydation im i'emperaturbereieh von 800-1000⁰C auszuführen,

Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung.

Sie sind nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen. I

Beispiel 1. .

Drähte mit den verschiedensten Durchmessern, die aus einer Legierung aus Ou und 0,028$ Be bestanden, wurden bei 1000⁰C innerlich oxydiert, auf 60$ ihrer ursprünglichen Querschnittsflache kaltgezogen und dann bei verschiedenen Temperaturen 1 Stunde angelassen, "ffiga 3 zeigt die Fließspannungen dieser angelassenen Drähte, wobei die innere Oxydationsgeschwindigkeit (cm/st) und die· Proben-· gruS· (mn) (in Klammern) als Parameter angegeben sind» Wie aus dieser Figur ereidhtlioh ist, ergibt eine Erhöhung der inneren OxydationegööohwlndigkQlt den Effekt einer Unterdrückung der

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8AO ORIGINAL

- ίο -

Neigung zur Verringerung der Fließ spannung mit der Temperatur» Eine Prüfung mit dem Elektronenmikroskop ergab, daß die Abnahme der Fließspannung mit der Temperatur seinen Grund hauptsächlich in dem Auftreten einer Rekristallisation hat«, Genauer gesagt, für eine minimale innere Oxydationsgeschwindigkeit von 8, 06-9,11 x 10 cm/st setzt die Rekristallisation "bei einer Temperatur von nur 300⁰C ein und die Festigkeit beginnt hier zu fallen, und für eine Geschwindigkeit von 1,04 χ 10 steigt die Rekristallisationstemperatur bis auf 600°0, und schließlich kann für eine Geschwindigkeit von mehr als 1,21 χ 10 sogar eine Anlaßtemperatur von 1000⁰O eine Rekristallisation nicht induzieren« Mit anderen Worten heißt das, dieser Ou-0,038$ Be-Draht besitzt eine kritische innere Oxydationsgeschwindigkeit von 1,21 χ 10 cm/st ο

Platten aus einer Legierung aus Kupfer und 0,083$ Be der verschiedensten Dicken wurden bei 1000°0 innerlich oxydiert, auf 50$ der ursprünglichen Dicke kalt gewalzt und bei verschiedenen Temperaturen 1 st angelassen. Figo 4 zeigt die Fließspannungen dieser Platten gegen die Anlaßtemperaturen ₀ Wie im Falle von Drähten steigt die Rekristallisationstemperatur, und die Abnahme der Festigkeit mit der Temperatur wird unterdrückt, wenn die minimale innerliche Oxydationsgeschwindigkeit steigt» Eine innerlich mit einer minimalen Geschwindigkeit von mehr als 4,90 χ 10 cm/st oxydierte Platte widersteht einer Rekristallisation sogar.bei einer Anlaßtemperatur von 1000⁰O. Das heißt, die kritische innerliche OxydationsgesohwindigJceit dieser Cu-O,083$ Be-Legierungsplatte ist 4,90 χ 10~² cm/st»

Beispiel 2

Drähte der verschiedensten Durchmesser mit den in Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzungen wurden mit einer Schlümmung, die aus Methylalkohol, 3 Teilen Kupfer(l)-oxyd und 7 Teilen Silicium-

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ORIGINAL

ι ιΐ|!!ϊ:;!!ΐ|||Π!!ΐιΐ!!ΐΐ!|ΐ!!πι»^|:;

dioxyd hergestellt worden war, "behandelt und nach einem voli« ständigen Trocknen in ein Schutzmittel eingebettet, das aus 1 Teil Aluminiumoxyd und 9 Teilen Kupfer(Il)-ozyd-pulver bestand_f und bei 100O⁰C vollständig innerlich oxydiert _Q Die oxydierten Drähte wurden auf ungefähr 90$ der ursprünglichen Querschnitts:?fläche kaltgezogen und dann entweder "bei 800⁰G oder 1000⁰C 1 Stunde angelassen» Die kritischen inneren Oxydationsgeschwindigkeiten» die bei 1000⁰C gemessen wurden, sind in der rechten Spalte von Tabelle 1 angegeben» ·

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:·>.»:.««Ο Crf'e 6AD ORKSINAL

Tabelle 1

Legierungsausammensetzung (GeWo-#)	kritische innere Oxydations- geschwindigkeit (cm/st)
Cu-O,03 Be Cu-O,05 Al-O,02 Be Cu-O,03 Be-O,02 Zr Cu-O,10 Al-O_r02 Zr Cu-O,20 Al-O,02 Zr Cu-O,05 Al-O,10 Mg Cu-O,05 Al-O,02 Be-O,02 Zr Cu-O,10 Si-O,08 Al-O,02 Zr Cu-O,10 Ti-O,02 Be-O,02 Zr	1,34 x 10""¹ 1,14 x 10"¹ 1,19 x iO^ 1,28 χ 10""¹ 4,97 x 10"² 9,23 x 10¹"² 1,05 x 10"¹ ■9,54 x 10~² 9,30 χ 10""²

Tabelle 2 zeigt die mechanischen und elektrischen Eigenschaften von Drähten mit 0_r 4 mm Durchmesser, welche vollständig innerlich oxydiert und in der gleichen Weise wie oben beschrieben kaltgezogen und verschiedenen thermischen und mechanischen Behandlungen unterworfen wurden, wie sie in den Überschriften der betreffenden Tabelle angegeben sind« Die Größe vpn 0,4 mm Dicke wurde ausgewählt, so daß die minimale innere Oxydationsgeschwindigkeit größer war als die kritische Geschwindigkeit_c

1 ν

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BAD ORIGINAL

CS

ca

Cu-O,05 Be

Cta-0,05 Al-0,02 Be

Ö*~O»Q3 Be-0,02 Zr

_f 10 Al-O »02 Zr

Ctt-0,20 Al-0,02 Zr

Ci*-Q_t05 AX-0,10 Hg

Gtt-0,05 Al-O,02 Be-O,02Zr

Ca-O,1Q Si-O,08 Al-O,02Zr

Ou-O,10 fi-0,02 Be-O,02Zx

innerlich oxydiert

26,7

24,1

26,9

16,8

23,3

16,5

24,6

17,0

24,0

sifigkelt; (kg/ma²)

39,4

36,9

40,1

29,5

34,2

30,4

38,5

29,3

35,9

higkeit (IAOS 6

94,9

96,0

93,6

97,1

96,4

93,9

90,9

95,0

92,2

90% kaltgezogen

Fließspannung

62,6

57,6

63,0

56,6

58,6

52,3

58,2

55,9

57,3

Zugfestigkeit (kg/mm)

62,6

57,6

63,5

58,0

59,5

52,3

58,5

56,1

57,5

Leitfäit 6

91,1

92,2

89,8

91,8

92,2

89,9

87,4

91,3

83,3

kaltgezogen und 1 Stiande "bei 80QßG angelassen

Fließ»

¹^

41₁

39,1

41,7

38,8

40,3

36 *

40,1

38_f7

Zugfestigkeit

(kg/sm²)

49.8

44,9

46,5

44,6

47,2

42_S9

45_e2

Leitfähigkeit

(IAGS JS

kaltgezogen und 1 Stunde bei 100QO0 angelassen

Fließspanma: (kg/mm¹

38,2 36,5

37_S4 33*8 35,1 32,5 37,2 31,4 35₉7

stigkeit (kg/nun^)

44_f0

43,8

40,8

39^6

43,5

3875

41,8

higkeit (IAGS %)

93,0

94,0

91,4

94,6

93,6

91,5

88,9

93,0

9O_s3

«CD CD

Platten mit verschiedenen Dicken, welche die in Tabelle 3 angegebenen Zusammensetzungen besaßen, wurden innerlich oxydiert und mechanisch und auch thermisch in der gleichen Weise wie die obigen Drähte.behandelt _f mit dem Unterschied» daß die angewendete Reduktion 50?* der ursprünglichen Dicke betrüge Die gefundenen kritischen inneren Oxydationsgeschwindigkeiten sind in der rechten Spalte der betreffenden Tabelle angegeben» . "^:

Tabelle 5

Legierungs- Zusammensetzung	kritische innere Oxydationsgeschwin- digkeit (cm/st)
Gu-O „083 Be	4,90 χ 10~²
Cu-O₉13 Al-0_f04 Zr	1,67 x 10"²

Tabelle 4 zeigt die mechanischen und elektrischen Eigenschaften von Op4 mm dicken Platten, welche vollständig innerlich oxydiert und anschließend verschiedenen thermischen und mechanischen Behandlungen, wie sie in den Überschriften der betreffenden Tabelle angegeben sind, unterworfen wurden₀ Die Größe von 0,4 mm Dicke wurde ausgewählt, so daß die minimale innere Oxydationsgeschwindigkeit größer als die kritische Geschwindigkeit war,

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- 16 tabelle 4

ο ο

(O

α»

00

Legierungs— zusammensetzung (Gew.-56)

Cti-0,083 Be

Cu-O,13 Al 0,04 Zr

innerlich
oxydiert

Pließ-

26,4

18,9

Zugfest igteit
(kg/mm2)

32,1

27,5

5 kalt
gewalzt

Fließspannuni
(kg/mm2_;

47,0

38,6

Zugfestigkeit (kg/mm2)

47,2

38,7

. kalt gewalat
und 1 Stunde bei
800⁰C angelaasen

Fließspannun

(kg/mm2

41,0

28,8

Zugfestigkeit
(kg/mm²)

43,8

33,8

kalt gewalzt
und 1 Stunde bei 1000⁰C angelassen

Fließ-

39,8

27,7

Zugfestigkeit (kg/nun2)

42,7

33,5

CD'

CD! CD CD

Wie die Tabellen 2 und 4 aeigen„ "besitzen die durch das de Verfahren innerlich oxydierten Materialien eine vorzügliche Festigkeit- und Leitfähigkeit sogar im gerade oxydierten' Zustand und können anschließende starke Bearbeitungen aushalten, weiche weiter die Festigkeit verbessern, wobei die Leitfähigkeit nur gering beeinträchtigt wirdo Außerdem sind die bearbeiteten Materialien hoch rekristallisationsbeständig und behalten den größten Teil ihrer Festigkeit im soeben deformierten Zustand bei» und zwar auch nach einem Anlassen bei sehr hohen Temperaturen.«

Beispiel 5

Drähte und Platten mit den in Tabelle 5 angegebenen Abmessungen und Zusammensetzungen wurden mit den in Tabelle 6 angegebenen Aufschläinmungen beschichtet und nach einer vollständigen Trocknung in ein Schutzmittel,, wie e3 in Tabelle 7 gezeigt ist, eingebettet und bei 1GOO⁰O innerlich oxydierte Die Größe von 0,4 mm wurde gewählt,, damit die minimale innere Oxydationsgeschwindigkeit größer war als die kritische Geschwindigkeit_ö

Tabelle 5

Legierungs- zusarnmensetzung *(GeWo-!)**	Form des Materials
Gu-O,03 Be-O,02 Zr	0,4 mm -Draht
Cu-O,03 Be	0,4 mm Draht
Ou-O₃13 Be-O,04 2r	0,4 asu !Platte ^r>

copy

Tabelle Schläimungszusanuaensetzung

Kupfer(I)~osyd-Aluminiumpulver Kupf er (I )-oxyd~Magnesi-umo3cyd

Kupf er (I )-o.xyd-i3iliclumoxyd

Mischverhältnis
(Gewichtsverhültnis)

3:7

5-: 5

3:7

mittel

Methylalkohol

Aceton Wasser

Schutzmittel	lischverhUltnie (Gewichtsverhält nis)
Kupfer(II)-oxyd-
Aluminiumoxyd	,»
■ Aluminiumoxyd-' Magnesiumoxyd I	5 = 5

BAfr ORIGINAL

oxydierten Drahte und Platten nach den verschiedenen thermischen und mechaniachen Behandlungen _t wie sie in den Überschriften der betreffenden Tabelle angegeben sindo

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Tabelle 8

σ ο co co

Legierungszusammen- setzung (Gew·—5&)-	Form	innerlich oxydiert	Zugfe stigkeit	Leitfä higkeit (IACS #)	kalt bearbeitet (90?£ für Drähte, 505a für Platten)	Zugfe stigkeit (kg/™" )	Leitfä higkeit (IACS %)	(
Cu^-0,03 Be-0,02 Zr	0,4 mm Draht	Fließ-	40,1	93,6	Fließ-	63,5	89,8
Cu-0,03 Be	η	(kg/ nun J	39,4	94,9	(kg/nS)	62,6	91,1
Cu-0,13 Al-0,04 Zr	0,4 mm Platte	26,9	27,5	—	63,0	38,7	—
26,7	62,6
18,9	38,6

	kalt bearbeitet und 1 Stunde bei 800⁰C angelassen	Zugfe-	Leitfä higkeit (IACS fe)	kalt bearbeitet und 1 Stunde bei 1000°C angelassen	Zugfe stigkeit	Leitfä higkeit (IACS %)
)	Fließ-	46,3	91,5	Fließ-	43,8	91,4
)		45,8	92,9		44,0	93,0
	41,7	33,8	-	37,4	33,5	-
f 7	41,5	38,3
\	28,8	27,7

Diese Resultate zeigen» daß das vorliegende Verfahren zur inneren Oxydation einschließlich der Herstellung der Schlämmungen sehr gut waren« Daneben war die Arbeitsweise sehr einfach und leicht.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung von hochfesten, elektrisch hochleitenden und hochwärmebeständigen Materialien, d a d u r c h g e fc e h η ze i c h η e t , daß ein Draht oder eine Platte aus einer mageren Kupferlegierung» welche weniger als 0,2'/« Be» weniger als 0,5$ Mg» weniger als 1,0# Ti weniger ale 0,2$ Zr, wobei die Komponenten einzeln oder zu mehreren vorhanden sein können» oder weniger als 0,9% Al und/oder weniger als 0,9$ Si enthält» wobei die gesamte Zusatzmenge nicht über \<fo hinausgeht und der Heat aus Kupfer besteht, bei einer Temperatur oberhalb 600°0 und bei einer inneren Oxydationsgeschwindigkeit nicht kleiner als ein kritischer Wert direkt innerlich oxydiert wird ο

Verfahren nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet» daß die genannte Legierung mindestens ein Element.der Gruppe 0,01-0,1$ Be, 0,05-0,4$ Mg» 0,05-0,8$Ti, 0,01-0,15$ Zr sowie 0,05-0,8Ji Al und/oder 0,05-0,8% Si enthält, wobei die gesamte Zusatzmenge nicht über 1% hinausgeht und. der Beet aus Kupfer besteht« ^ι

Verfahren nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet» daß die Legierung neben 0,01-0,15$ Zr mindestens ein Element aus der Gruppe: 0,01-0,1?& Be, 0,05-0, Mg, 0,05-0,8$ Si, O,O5-O,8# Al und Q,05-0,8?& Si enthält, wobei die gesamte Zusatzmenge nicht Über 1# hinausgeht und der Rest aus Kupfer besteht«

Verfahren i^aoh Anspruch 1, da d U₁ r ph gekennzeichnet , daß die Legierung aus 0,01-0^1^ Be, 0»Q1-Zr und im übrigen aus Kupfer besteht*

009848/0443

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ₉ daß die Legierung aus 0,05-0,8# Al₉ 0,01-0,15$ Zr und im übrigen aus Kupfer bestehto

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn,·? zeichnet, daß die genannte Legierung 0,05-0,8% Al, 0,01-0*1% Be, 0,01-0,15# Zr enthält, wobei die gesamte Zusatzmenge nicht über 1$ hinausgeht und der Kest aus Kupfer besteht

Verfahren nach Anspruch !,dadurch gekenn-ζ e i ch net, daß der innerlich oxydierte Draht oder die innerlich oxydierte Platte weiter bearbeitet wird.

8* Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der innerlich oxydierte Draht oder die innerlieh oxydierte Platte weiter bearbeitet und wärmebehandelt wird«,

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß vor der innerlichen Oxydation der Draht oder die Platte mit einer Aufschlämmung beschich- * tet wird, die aus Kupfer(r)-oxyd, einem wärmestabilen Sinterinhibitor und Wasser oder einem organischen Lösungsmittel, welehee weder mit dem zu oxydierenden Material noch mit den Schlämmungsbestandteilen reagiert und einen Siedepunkt unter- j halb 200⁰C besitzt» besteht, worauf nach einer vollständigen Trocknung der mit der Sohlämmung beschichtete Draht oder die Platte in ein Schutzmittel eingebettet wird, daa thermisch stabil und gegenüber* anderen bei der inneren Oxydation vorkommenden fiat erialien inaJdd^^

ΙΟ» Verfahren nach Anspruch 9, da durch gekenn-ζ e ic Ii η e t , daß, der Sinterinhibitor Aluminiumoxyd, Magnesiumoxyd, Magneeiumzirkonat, Kupfer(Il)-oxyd, Siliciumdioxyd oder ein Gemisch daraus ist ο

009848/OA43

11o Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, da/3 das Schutzmittel Aluminiumoxyd, Magnesiumoxid, Magnesiumzirkonat, Kupfer(II)-oxyd_t Siliciumdioxyd oder ein Gemisch daraus ist ο

12. Verfahren nach Anspruch 9," dadurch, gekennzeichnet , daß das organische Lösungsmittel ein Alkohol, Äther, Keton, aliphatischer Kohlenwasserstoff, alicyclischer Kohlenwasserstoff, aromatischer Kohlenwasserstoff, halogenierter Kohlenwasserstoff oder ein G-emisch daraus ist*

0098A8/0A43

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