DE19530673A1 - Oberleitungsdraht einer elektrischen Hochgeschwindigkeitsbahnstrecke und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Oberleitungsdraht einer elektrischen Hochgeschwindigkeitsbahnstrecke und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number
DE19530673A1
DE19530673A1 DE19530673A DE19530673A DE19530673A1 DE 19530673 A1 DE19530673 A1 DE 19530673A1 DE 19530673 A DE19530673 A DE 19530673A DE 19530673 A DE19530673 A DE 19530673A DE 19530673 A1 DE19530673 A1 DE 19530673A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
wire
alloy
deformation
cold
product
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19530673A
Other languages
English (en)
Inventor
Christian Dipl Phys Dr Kuhrt
Anton Fink
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=25940163&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=DE19530673(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE19530673A priority Critical patent/DE19530673A1/de
Publication of DE19530673A1 publication Critical patent/DE19530673A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • H01B1/026Alloys based on copper
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C9/00Alloys based on copper

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Manufacturing Of Electric Cables (AREA)
  • Contacts (AREA)
  • Organic Insulating Materials (AREA)
  • Electric Cable Installation (AREA)
  • Manufacture Of Switches (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Oberleitungsdraht einer elektrischen Hochgeschwindigkeitsbahnstrecke mit einer Zug­ festigkeit (Rm) des Drahtes von mindestens 550 MPa und einer elektrischen Leitfähigkeit (κ) von mindestens 65%, bezogen auf die von geglühtem reinen Kupfer gemäß International Annealed Copper Standard (IACS). Die Erfindung betrifft fer­ ner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Oberlei­ tungsdrahtes. Ein derartiger Oberleitungsdraht und ein ent­ sprechendes Herstellungsverfahren gehen aus der EP 0 569 036 A hervor.
Auf Hochgeschwindigkeitsbahnstrecken ist für eine sichere Energiezufuhr über ein Oberleitungssystem eine hohe mechani­ sche Vorspannung des Fahrdrahtes eine unverzichtbare Voraus­ setzung. An den Fahrdrahtwerkstoff werden somit höchste An­ forderungen bezüglich seiner mechanischen Zugfestigkeit Rm bei gleichzeitig hoher elektrischer Leitfähigkeit κ gestellt.
Gegenwärtig wird für den Fahrdraht der Regeloberleitung Re250 der Deutschen Bahn AG mit Rillenprofil und 120 mm² Durchmes­ ser eine CuAg-Legierung mit einem Ag-Anteil von 0,1 Gew.-% Ag-Anteil verwendet. Diese Legierung weist eine Zugfestigkeit Rm von etwa 350 MPa (N/mm²) auf bei einer Leitfähigkeit κ von etwa 95%, bezogen auf die von geglühtem reinen Cu gemäß IACS (International Annealed Copper Standard). Der Fahrdraht ist für einen Regelbetrieb mit Fahrgeschwindigkeiten von höch­ stens 250 km/h ausgelegt. Er ist unter Berücksichtigung einer unvermeidbaren Abnutzung mit 125 MPa vorgespannt, d. h. mit etwa 36% seiner Zugfestigkeit κ bzw. einer Sicherheitsmarge gegen Bruch von etwa 2,8 (vgl. "Elektrische Bahnen", 80. Jg., 1982, H. 4, Seiten 119 bis 125 oder "Eisenbahntechnische Rundschau", Bd. 35, H. 9, Sept. 1986, Seiten 593 bis 599). Diese Vorspannung wurde für eine Hochgeschwindigkeitsfahrt mit über 400 km/h kurzfristig auf 175 MPa erhöht ("Elektri­ sche Bahnen", 86. Jg., 1988, H. 9, Seiten 268 bis 289).
Zur Auslegung der Oberleitung für einen Regelbetrieb mit Hochgeschwindigkeiten von über 300 km/h wird eine Fahrdraht­ vorspannung von bis zu 200 MPa gefordert. Dies bedingt unter Zugrundelegung der vorgenannten Sicherheitsmarge eine Fahr­ drahtlegierung mit einer Mindestzugfestigkeit κ von etwa 550 MPa. Die Zugfestigkeit wird dabei durch Zugversuche nach DIN 50145/46 bestimmt (vgl. das Buch "Werkstoffe in der Elek­ trotechnik" von H. Fischer, 3. Auflage, G. Hanser Verlag Mün­ chen Wien, 1987, Seiten 113 bis 121).
Eine derart hohe Mindestzugfestigkeit kann z. B. mit aus der genannten EP-A zu entnehmenden Cu-Legierungen erreicht wer­ den. Gemäß einem speziellen Ausführungsbeispiel setzt sich eine dieser Legierungen aus den Komponenten Cr (0,1 bis 1%), Zr (0,01 bis 0,3%), Mg (0,001 bis 0,05%), O (maximal 10 ppm) und Cu (Rest) unter Einschluß unvermeidbarer Verunrei­ nigungen zusammen. Die gewählte Zusammensetzung der Legierung bedingt dabei, daß ein aus den erschmolzenen Komponenten gewonnener Gießstrang nach einem Warmwalzen zu einem Aus­ gangsdraht entweder durch Eintauchen in ein Wasser- oder Öl­ bad sehr rasch abgekühlt werden muß oder nach einer langsame­ ren Luftabkühlung anschließend einer zusätzlichen Wärmebe­ handlung (Lösungsglühung) mit Raschabkühlung unterzogen wer­ den muß. Der so gewonnene Vorkörper wird dann mehreren Kalt­ verformungen unterzogen, die von Ausscheidungsglühungen un­ terbrochen sind. Wegen der generell notwendigen raschen Ab­ kühlung des Vorprodukts von der Lösungstemperatur (860-1000°C) ist das bekannte Verfahren verhältnismäßig aufwendig und deshalb für eine kommerzielle Drahtfertigung wenig geeig­ net.
Aus der US-PS 4,755,235 ist ferner ein elektrischer Draht aus einer ausscheidungsgehärteten Cu-Legierung mit Cr (0,05 bis 1,5 Gew.-%), Zr (0,05 bis 0,5 Gew.-%) und Mg (0,005 bis 0,1 Gew.-%) zu entnehmen. Auch hier soll eine Legierungs­ schmelze rasch abgekühlt werden (innerhalb 1 bis 2 Minuten von etwa 1200°C auf Raumtemperatur).
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Oberlei­ tungsdraht aus einem Material anzugeben, das einerseits die genannten Mindestanforderungen bezüglich der mechanischen Zugfestigkeit Rm und der elektrischen Leitfähigkeit κ erfüllt und das andererseits eine gegenüber den bekannten Verfahren vereinfachte Herstellung des Drahtes ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Oberleitungsdraht aus einer wenigstens 5-komponentigen, aus­ härtbaren CuaCrbZrcMgdXe-Legierung besteht, wobei X ein Ele­ ment aus der Gruppe der Elemente Al, P, S, Fe, Ni, Zn, Ag, Cd, In, Sn, Sb und Bi ist und für die Komponenten gelten soll (jeweils in Gewichtsprozent):
0,2 b 0,8,
0,02 c 0,4,
0,01 d 0,2,
0,01 e 0,4,
mit
a + b + c + d + e ≅ 100
unter Einschluß unvermeidbarer Verunreinigungselemente.
Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß mit der Wahl der Mg-Komponente in Kombination mit den genannten An­ teilen der übrigen Komponenten vorteilhaft auf eine besondere Behandlung des Draht-Vorproduktes in Form einer raschen Ab­ kühlung von der Schmelz bzw. Lösungstemperatur verzichtet werden kann. Ein aus der erfindungsgemäßen Legierung er­ schmolzenes, dann in üblicher Weise normal, z. B. von 1200°C auf Raumtemperatur in 5 bis 10 min, abgekühltes und gegebe­ nenfalls noch beispielsweise durch Warmwalzen vorverformtes Ausgangsprodukt bzw. Drahtvorprodukt braucht also nur noch kaltverformt und ausgelagert zu werden, um einen Draht mit den gewünschten Eigenschaften zu erhalten. Es wurde erkannt, daß die für die X-Komponente (5. Komponente) zu wählenden Ma­ terialien vorteilhaft die Streckgrenze der Cu-Legierung er­ höhen und die Umformbarkeit des Drahtvorproduktes verbessern. Diese Eigenschaften sind insbesondere von Bedeutung, wenn bei der Herstellung des Draht es nur ein einmaliges Kaltverformen vorgesehen werden soll.
Besonders vorteilhaft wird als X-Komponente Al oder In ge­ wählt. Die entsprechende Cu-Legierung zeichnet sich durch verhältnismäßig hohe Zugfestigkeitswerte Rm und verhältnis­ mäßig hohe Werte der 0,01%-Dehnungsgrenze (= technische Elastizitätsgrenze) aus.
Außerdem ist es vorteilhaft, wenn der erfindungsgemäße Draht eine Si-freie Cu-Legierung aufweist. Denn durch die Vermei­ dung eines Si-Anteils läßt sich so eine unerwünschte Vermin­ derung der elektrischen Leitfähigkeit κ ausschließen (vgl. z. B. das genannte Buch "Werkstoffe in der Elektrotechnik", Seite 172).
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren ist dadurch ge­ kennzeichnet, daß zunächst ein Drahtvorprodukt erstellt wird, wobei die Cu-Legierung erschmolzen und anschließend gegenüber einer Raschabkühlung vergleichsweise langsamer abgekühlt wird, darauf das Drahtvorprodukt mittels mindestens einer Kaltverformung in ein Drahtzwischenprodukt überführt wird, dann das Drahtzwischenprodukt mindestens einer Auslagerungs­ wärmebehandlung unterzogen wird und gegebenenfalls die Schritte der Kaltverformung und/oder der Auslagerungsbehand­ lung mindestens noch einmal wiederholt werden, wobei mit der letzten Kaltverformung die Endform des Drahtes erzeugt wird. Dabei kann das Drahtvorprodukt unmittelbar aus der Schmelze der Cu-Legierung gegossen werden. Es ist aber auch möglich, ein aus der langsam erstarrten Schmelze ausgebildetes Aus­ gangsprodukt mittels mindestens einer Vorverformung in das Drahtvorprodukt zu überführen. Da die für eine Raschabkühlung charakteristischen Abkühlraten bei etwa 100°C/s und höher liegen, soll bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Schmelze mit vergleichsweise kleinerer Abkühlrate, insbesondere mit höchstens 20°C/s in dem wichtigen Temperaturbereich von der Schmelztemperatur auf etwa 700°C, abgekühlt werden. Unterhalb von 700°C kann die Abkühlrate noch deutlich geringer sein und beispielsweise bei 5°C/s liegen. Solche Abkühlraten lassen sich ohne größeren Aufwand realisieren, so daß das erfin­ dungsgemäße Verfahren vorteilhaft entsprechend einfach durch­ zuführen ist. Die Auslagerungswärmebehandlung wird in an sich bekannter Weise bei erhöhter Temperatur und über einen sol­ chen Zeitraum durchgeführt, daß sich die für eine Härtung des Materials erforderlichen Ausscheidungen an den mit der Kalt­ verformung erzeugten Versetzungsstrukturen ausbilden.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Oberleitungsdrahtes und des Verfahrens zu seiner Herstellung gehen aus den jeweils abhän­ gigen Ansprüchen hervor.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie­ len noch weiter erläutert.
Zur Herstellung eines Oberleitungsdrahtes aus einer Cu-Legie­ rung mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung wird zunächst das Material aus den einzelnen Komponenten vorzugsweise in einer Schutzgasatmosphäre wie z. B. unter Ar erschmolzen. Der Sauerstoffgehalt in der Schmelze sollte nämlich möglichst niedrig sein und vorzugsweise unter 100 ppm liegen. Um eine gute Homogenität der Schmelze zu gewährleisten, muß über den Schmelzpunkt von Cu (1084°C), insbesondere auf mindestens 1200°C erhitzt werden. Gegebenenfalls kommen noch höhere Tem­ peraturen in Frage. Deswegen wird vorteilhaft ein Induk­ tionsschmelzen vorgesehen. Die Schmelze wird dann mit einer Abkühlgeschwindigkeit bzw. -rate (in °C/min) abgekühlt, die in dem für die Ausbildung des ausscheidungsgehärteten Mate­ rials wichtigen Temperaturbereich zwischen der Schmelztempe­ ratur und etwa 700°C deutlich unterhalb der für eine rasche Abkühlung charakteristischen Abkühlraten von mindestens etwa 100°C/s liegt. So kommen insbesondere Abkühlraten von höch­ stens 20°C/s in dem genannten Temperaturbereich in Frage. Solche Abkühlraten lassen sich beispielsweise durch ein ein­ faches Abgießen in eine wassergekühlte Kokille unter Luft oder in einer Schutzgasatmosphäre realisieren. Auf ein Ab­ schrecken in einem Wasser- oder Ölbad kann also vorteilhaft verzichtet werden. Das direkte Abgießen der Schmelze zu einem Vordraht mit z. B. 20 bis 30 mm Durchmesser mittels Abziehens der Schmelze durch eine wassergekühlte, horizontal gelagerte Kokille ist hier besonders geeignet.
Die gegebenenfalls zu Blöcken oder Barren abgegossene Schmelzmasse kann dann noch umgeschmolzen werden, um daraus ein hinsichtlich der Drahtform geeigneteres Drahtvorprodukt zu schaffen. Darüber hinaus läßt sich die abgekühlte Schmelz­ masse durch ein Warmwalzen zu einem Drahtvorprodukt als ein Vordraht verarbeiten. Das Warmwalzen kann sich auch in einem kontinuierlichen Schritt, einem sogenannten Gießwalzen, un­ mittelbar an das Erschmelzen der Cu-Legierung anschließen. Ferner ist auch ein Umschmelzen der abgekühlten Schmelzmasse zu einem Barren möglich, der z. B. durch Strangpressen zu einem Vordraht verarbeitet wird. Aus einem entsprechenden Barren können auch stiftartige Körper herausgearbeitet wer­ den, die dann z. B. durch Rundhämmern zu einem Vordraht ver­ formt werden. Der Vordrahtquerschnitt sollte dabei so einge­ stellt werden, daß bei der sich anschließenden mindestens einen Kaltverformung eine Querschnittsreduktion von 50 bis 99%, vorzugsweise von 60 bis 95%, erfolgt, um so den ge­ wünschten Endquerschnitt des Oberleitungsdrahtes zu erhalten.
Das Drahtvorprodukt (bzw. der Vordraht) wird anschließend einer ersten Kaltverformung unterzogen. Eine solche Kaltver­ formung kann z. B. durch Pressen oder Walzen oder Hämmern, insbesondere durch Ziehen, vorgenommen werden. Der Verfor­ mungsgrad liegt dabei im allgemeinen zwischen 20 und 80%, vorzugsweise zwischen 40 und 70%. Beispielsweise werden drei Ziehschritte mit einer Querschnittsreduktion von 38% bis 34% (1. Schritt) bzw. von 34% bis 30% (2. Schritt) bzw. von 26% bis 24% (3. Schritt) gewählt. Mit dieser Kaltver­ formung werden in dem so zu erhaltenden Drahtzwischenprodukt in bekannter Weise Versetzungsstrukturen erzeugt, die Voraus­ setzung für eine hinreichende Härtung des Materials sind.
Dem ersten Kaltverformungsschritt schließt sich dann eine er­ ste Auslagerungswärmebehandlung des Drahtzwischenproduktes an, die vorteilhaft bei einer Temperatur zwischen 350°C und 600°C, vorzugsweise zwischen 450°C und 500°C, durchgeführt wird. Mit dieser Wärmebehandlung wird eine Härtung des Mate­ rials aufgrund von Ausscheidungen an den mit der Kaltver­ formung erzeugten Versetzungsstrukturen erreicht. Die Dauer dieser Wärmebehandlung liegt im allgemeinen zwischen 10 Minu­ ten und 10 Stunden. Bei großen Chargen sind dabei erhebliche Aufheiz- und Abkühlzeiten zu berücksichtigen.
Die Verarbeitungsschritte der Kaltverformung und/oder Härtung durch Wärmebehandlung werden zweckmäßigerweise wiederholt, wobei vorteilhaft mit einer Kaltverformung abgeschlossen wird, um das gewünschte Endprodukt des Oberleitungsdrahtes im hartgezogenen Zustand zu erhalten. Wenn diese letzte Kalt­ verformung in nur einem Schritt vorgenommen werden soll, dann sollte die hier zu wählende Querschnittsreduktion nicht über 20% bis 22% betragen. Selbstverständlich kann sich aber je­ de Kaltverformung, also insbesondere auch die letzte Kaltver­ formung, aus mehreren Kaltverformungsschritten zusammenset­ zen.
Hinsichtlich einer möglichst einfachen Herstellung des Ober­ leitungsdrahtes kann man gegebenenfalls auch eine nur ein­ stufige Kaltverformung vorsehen. Der Verformungsgrad liegt hier natürlich höher.
Für den so herzustellenden Oberleitungsdraht wird eine min­ destens 5-komponentige Cu-Legierung der Zusammensetzung CuaCrbZrcMgdXe vorgesehen. Um eine Mindestfestigkeit Rm von 550 MPa und eine elektrische Leitfähigkeit κ von mindestens 65% IACS gewährleisten zu können, werden für die einzelnen Komponenten erfindungsgemäß folgende Anteile (jeweils in Gew.-%) gewählt:
0,2 b 0,8,
0,02 c 0,4,
0,01 d 0,2,
0,01 e 0,4
und
a + b + c + d + e = 100-δ,
wobei δ durch den Einschluß unvermeidbarer Verunreinigungs­ elemente in der Legierung bestimmt ist. Dieser Anteil δ an Verunreinigungselementen liegt im allgemeinen unter 100 ppm pro Verunreinigungselement.
Im Hinblick auf die geforderten Materialeigenschaften und die verhältnismäßig einfache Verarbeitungsmöglichkeit zu einem Oberleitungsdraht ist es als besonders vorteilhaft anzusehen, wenn der Anteil d der Mg-Komponente mindestens 0,05 Gew.-% beträgt. Offenbar hält dann der Mg-Zusatz auch die beiden an­ deren Komponenten Cr und Zr während der verhältnismäßig lang­ samen Abkühlungsphase der Schmelze in Lösung. Zugleich wird vorteilhaft ein Anteil b der Cr-Komponente gewählt, der min­ destens 0,3 Gew.-% beträgt und vorteilhaft unter 0,6 Gew.-% liegt. Ferner sollte der Anteil c der Zr-Komponente minde­ stens 0,15 Gew.-% betragen. Darüber hinaus soll die Cu-Legie­ rung des erfindungsgemäßen Oberleitungsdrahtes zumindest eines der Elemente aus der Gruppe Al, P, S, Fe, Ni, Zn, Ag, Cd, In, Sn, Sb und Bi mit einem Anteil zwischen 0,01 und 0,4 Gew.-% enthalten. Diese Elemente, die im wesentlichen auch nach der Wärmebehandlung im Cu gelöst bleiben, sind ins­ besondere unter den folgenden zwei Gesichtspunkten von Vor­ teil:
  • 1) Das Material besitzt gegenüber der nur 4-komponentigen CuCrZrMg-Legierung eine verbesserte Kaltumformbarkeit.
  • 2) Der Kaltverfestigungsgrad während der abschließenden Kalt­ umformung ist vergleichsweise höher, so daß eine gegenüber der 4-komponentigen Legierung erhöhte Elastizitätsgrenze erreicht wird. Diese Vorteile kommen insbesondere bei einer nur einstufigen Kaltverformung zum Tragen.
Die genannten Anteile der einzelnen Komponenten gewährleisten eine gute Aushärtbarkeit und somit Zugfestigkeit der Le­ gierung bei einer hinreichenden Leitfähigkeit und einer genü­ genden Bruchdehnung des Materials.
Die nachfolgende Tabelle zeigt die Zugfestigkeit Rm, die Mi­ krohärte HV, die Leitfähigkeit κ und die Bruchdehnung εB für einige Drähte aus erfindungsgemäßen Cu-Legierungen im Ver­ gleich zu der bekannten CuAg0.1-Legierung für verschiedene Verarbeitungszustände. Zur mechanischen Charakterisierung wurden standardmäßig die Zugfestigkeit Rm, die sogenannte 0,01%-Dehngrenze (= technische Elastizitätsgrenze) Rp0,01 und die Bruchdehnung εB ≅ A₁₀₀ bei Raumtemperatur bestimmt. Dies geschah in Zerreißversuchen an 100 mm langen Draht­ stücken mit meist 1 mm ⌀ bei einer Dehngeschwindigkeit von 1 mm/min entsprechend 1,7 × 10-4 s-1. An Querschliffen senk­ recht zur Drahtlängsrichtung wurde die Mikrohärte HV₅₀ be­ stimmt. Die elektrische Leitfähigkeit κ wurde mit 0,2 bis 1 A Wechselstrom in Lock-in-Technik bei 370 Hz mit Hilfe einer Vierpunktmethode gemessen. Die ermittelten Leitfähig­ keitswerte gelten für eine Temperatur von 20°C. Die angegebe­ nen Eigenschaften sind bei entsprechenden Oberleitungsdrähten dieselben.
Zur Herstellung der in der Tabelle aufgeführten Legierungen wurde von hochreinen Elementen (99,99%) der Komponenten aus­ gegangen. Mit den Elementen wurden in einer Ar-Schutzgasat­ mosphäre zylindrische Reguli (ca. 60 g) in einem MgO-Tiegel induktiv erschmolzen und anschließend in einem Lichtbogenofen zu Barren (Länge ca. 10 bis 15 cm) umgeschmolzen. Aus den Barren wurden funkenerosiv und durch Drehen Stifte mit kreis­ förmigem Querschnitt (typisch 3 mm Durchmesser ⌀) herausge­ schnitten, wobei der beim Schmelzen gebildete Schlackesack entfernt wurde. Die Stifte wurden zunächst auf ca. 2 mm ⌀ rundgehämmert und anschließend auf ca. 1,5 mm ⌀ gezogen. Die Kaltumformung wurde mit kleinen Stichabnahmen von 0,1 bis 0,05 mm durchgeführt. Eine relative Querschnittsreduktion beim Kaltziehen von ca. 75%, entsprechend einer Längung von l/l₀ = 44, d. h. einem Umformungsgrad ϕ = ln (l/l₀) von 1,39, konnte bei allen untersuchten Legierungen aufgrund eines ho­ hen Kaltverformungsvermögens ohne Materialfehler erzielt wer­ den. Die Wärmebehandlungen wurden in einem Quarzrohr unter Ar-Atmosphäre durchgeführt. Nach Auslagerungsglühungen (450 bis 500°C) wurde das Material im Quarzrohr außerhalb des Ofens relativ langsam abgekühlt.
Abweichend von den in der Tabelle aufgeführten Cu-Legierungen sind insbesondere auch mit den folgenden erfindungsgemäßen Legierungen die genannten Zugfestigkeits- und Leitfähigkeits­ bedingungen zu erfüllen (Angaben jeweils in Gew.-%):
Die erfindungsgemäße 5-komponentige Legierung stellt selbst­ verständlich nur eine Basislegierung für einen Oberleitungs­ draht für elektrische Hochgeschwindigkeitsbahnen dar, zu der gegebenenfalls mindestens ein weiteres Element zu einem ver­ hältnismäßig geringen Anteil von unter 0,1 Gew.-% hinzule­ giert sein kann. Solche Zusatzelemente werden insbesondere aus den für die X-Komponente vorgesehenen Elementen ausge­ wählt.

Claims (25)

1. Oberleitungsdraht einer elektrischen Hochgeschwindigkeits­ bahnstrecke mit einer Zugfestigkeit (Rm) des Drahtes von min­ destens 550 MPa und einer elektrischen Leitfähigkeit (κ), be­ zogen auf die von geglühtem reinen Cu (International Annealed Copper Standard), von mindestens 65%, bestehend aus einer wenigstens 5-komponentigen, aushärtbaren CuaCrbZrcMgdXe-Legierung,
wobei X ein Element aus der Gruppe der Elemente Al, P, S, Fe, Ni, Zn, Ag, Cd, In, Sn, Sb und Bi ist und für die Komponenten (jeweils in Gew.-%) gilt:
0,2 b 0,8
0,02 c 0,4,
0,01 d 0,2,
0,01 e 0,4,
mit a + b + c + d + e ≅ 100 unter Einschluß unvermeidbarer Verunreinigungselemente.
2. Draht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß daß für die Xe-Komponente gilt:
0,02 e 0,2.
3. Draht nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Mgd-Komponente gilt:
d 0,05 Gew.-%.
4. Draht nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Zrc-Komponente gilt:
c 0,2 Gew.-%.
5. Draht nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Crb-Komponente gilt:
0,3 Gew.-% b 0,6 Gew.-%.
6. Draht nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Cu-Legierung minde­ stens ein weiteres Element aus der Gruppe der X-Elemente zu einem Anteil unter 0,1 Gew.-% hinzulegiert ist.
7. Draht nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Cu-Legierung prak­ tisch frei von Si ist.
8. Draht nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Cu-Legierung als wei­ tere Komponente Si mit einem Anteil von höchstens 0,1 Gew.-% enthält.
9. Verfahren zur Herstellung des Oberleitungsdrahtes nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
  • a) Es wird zunächst ein Drahtvorprodukt erstellt, wobei die Cu-Legierung erschmolzen und anschließend gegenüber einer Raschabkühlung vergleichsweise langsamer abgekühlt wird,
  • b) darauf wird das Drahtvorprodukt mittels mindestens einer Kaltverformung in ein Drahtzwischenprodukt überführt,
  • c) dann wird das Drahtzwischenprodukt mindestens einer Aus­ lagerungswärmebehandlung unterzogen,
  • d) gegebenenfalls werden die Schritte b) und/oder c) minde­ stens noch einmal wiederholt,
wobei mit der letzten Kaltverformung die Endform des Drahtes erzeugt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Drahtvorprodukt dadurch ausgebildet wird, daß zunächst ein Ausgangsprodukt aus den Elementen der Cu-Legierung mittels Erschmelzens und anschlie­ ßender Abkühlung erstellt wird und dann das Ausgangsprodukt mittels mindestens einer Vorverformung in das Drahtvorprodukt überführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Vorver­ formung bei erhöhter Temperatur vorgenommen wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Vor­ verformung mittels Pressens und/oder Walzens und/oder Häm­ merns vorgenommen wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß mittels der mindestens einen Vorverformung des Ausgangsproduktes ein Drahtvorprodukt gebildet wird, dessen Querschnitt eine Quer­ schnittsreduktion durch das mindestens eine nachfolgende Kaltverformen von 50 bis 99%, vorzugsweise von 60 bis 95%, erforderlich macht, um den gewünschten Endquerschnitt des Drahtes zu erhalten.
14. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Drahtvorprodukt aus der Schmelze der Cu-Legierung gegossen wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abküh­ lung der Schmelze in Schritt a) im Temperaturbereich zwischen der Schmelztemperatur und 700°C mit einer Abkühlrate von un­ ter 100°C/s, vorzugsweise von höchstens 20°C/s erfolgt.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Erschmel­ zen bei Schritt a) bei einer Temperatur von mindestens 1200°C vorgenommen wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Kaltverformungen vorgesehen werden, wobei mit der letzten Kaltverformung eine vergleichsweise geringere Quer­ schnittsreduktion erfolgt.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß mit der ersten Kaltverformung eine Querschnittsreduktion zwischen 60 und 80% und mit der letzten Kaltverformung eine Querschnittsreduktion zwischen 10 und 30% erfolgt.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß mit der letzten Kaltverformung das Endprodukt des Drahtes erhalten wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer einzigen Kaltverformung des Drahtvorproduktes die Endform des Drahtes erzeugt wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Kaltverformung mehrere Verformungsschritte umfaßt.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die letzte Kaltverformung mehrere Verformungsschritte umfaßt.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die minde­ stens eine Kaltverformung mittels Pressens und/oder Walzens und/oder Hämmerns und/oder Ziehens vorgenommen wird.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die minde­ stens eine Auslagerungswärmebehandlung bei einer Temperatur zwischen 350°C und 600°C vorgenommen wird.
DE19530673A 1994-09-15 1995-08-21 Oberleitungsdraht einer elektrischen Hochgeschwindigkeitsbahnstrecke und Verfahren zu dessen Herstellung Withdrawn DE19530673A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19530673A DE19530673A1 (de) 1994-09-15 1995-08-21 Oberleitungsdraht einer elektrischen Hochgeschwindigkeitsbahnstrecke und Verfahren zu dessen Herstellung

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4432929 1994-09-15
DE19528259 1995-08-01
DE19530673A DE19530673A1 (de) 1994-09-15 1995-08-21 Oberleitungsdraht einer elektrischen Hochgeschwindigkeitsbahnstrecke und Verfahren zu dessen Herstellung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19530673A1 true DE19530673A1 (de) 1996-03-21

Family

ID=25940163

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19530673A Withdrawn DE19530673A1 (de) 1994-09-15 1995-08-21 Oberleitungsdraht einer elektrischen Hochgeschwindigkeitsbahnstrecke und Verfahren zu dessen Herstellung
DE59504054T Revoked DE59504054D1 (de) 1994-09-15 1995-08-23 Oberleitungsdraht einer elektrischen Hochgeschwindigkeitsbahnstrecke und Verfahren zu dessen Herstellung

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE59504054T Revoked DE59504054D1 (de) 1994-09-15 1995-08-23 Oberleitungsdraht einer elektrischen Hochgeschwindigkeitsbahnstrecke und Verfahren zu dessen Herstellung

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP0702375B1 (de)
AT (1) ATE172814T1 (de)
DE (2) DE19530673A1 (de)
ES (1) ES2123883T3 (de)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19539174C1 (de) * 1995-10-20 1997-02-27 Siemens Ag Oberleitungsfahrdraht einer elektrischen Hochgeschwindigkeitsbahnstrecke und Verfahren zu dessen Herstellung
ES2360718B1 (es) * 2009-11-24 2012-07-02 La Farga Lacambra, S.A.U. Aleación de cobre de altas prestaciones.
EP2479299B1 (de) * 2011-01-24 2013-05-29 La Farga Lacambra, S.A. Rohrförmiges Kupferkabel für Leistungsleitungen
CN102867595B (zh) * 2012-09-26 2015-12-09 江阴市电工合金有限公司 高耐磨铜银合金接触线及其生产方法
CN104361921B (zh) * 2014-11-28 2016-12-07 国家电网公司 一种铜合金单芯电缆及其制备方法
CN104332221B (zh) * 2014-11-28 2016-08-17 国家电网公司 一种高强度电缆及其制备方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3070776D1 (en) * 1979-07-30 1985-07-25 Toshiba Kk A method for manufacturing an electrically conductive copper alloy material
JPS59117144A (ja) * 1982-12-23 1984-07-06 Toshiba Corp リ−ドフレ−ムおよびその製造方法
EP0569036B1 (de) * 1992-05-08 1998-03-11 Mitsubishi Materials Corporation Draht für elektrische Bahnstrecke und Verfahren zur Herstellung desselben
DE4321921A1 (de) * 1993-07-01 1995-01-12 Abb Patent Gmbh Fahrdraht und Verfahren zu seiner Herstellung

Also Published As

Publication number Publication date
EP0702375A2 (de) 1996-03-20
EP0702375B1 (de) 1998-10-28
EP0702375A3 (de) 1996-09-11
ATE172814T1 (de) 1998-11-15
ES2123883T3 (es) 1999-01-16
DE59504054D1 (de) 1998-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112007002585B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Leiters und Leiter
DE10065735B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Kupferlegierung für ein Verbindungsstück und durch das Verfahren erhältliche Kupferlegierung
DE2350389C2 (de) Verfahren zur Herstellung einer Kupfer-Nickel-Zinn-Legierung mit verbesserter Festigkeit bei gleichzeitiger hoher Duktilität
DE3631119A1 (de) Leitermaterial auf basis von kupferlegierungen zur anwendung fuer halbleitervorrichtungen
DE19616332B4 (de) Kupferlegierungsblech für Verbindungsstücke und aus einem solchen gebildetes Verbindungsstück
DE2623431A1 (de) Verfahren zur herstellung von elektrischen leitern
DE2435456B2 (de) Leiter aus einer aluminiumlegierung
DE2134393C2 (de) Verwendung einer Aluminiumlegierung für die Herstellung von elektrisch leitenden Gegenständen
DE2116549C3 (de) Verfahren zur Herstellung von Kupferlegierungen, die einen hohen Gehalt an Eisen, Kobalt und Phosphor aufweisen, mit hoher elektrischer Leitfähigkeit und gleichzeitig hoher Festigkeit
EP0702375B1 (de) Oberleitungsdraht einer elektrischen Hochgeschwindigkeitsbahnstrecke und Verfahren zu dessen Herstellung
DE19539174C1 (de) Oberleitungsfahrdraht einer elektrischen Hochgeschwindigkeitsbahnstrecke und Verfahren zu dessen Herstellung
DE2611252A1 (de) Verfahren zur herstellung von elektrischen leitern aus einer aluminiumlegierung
DE2840419A1 (de) Verbesserung der elektrischen leitfaehigkeit von aluminiumlegierungen durch die zugabe von yttrium
DE2751577A1 (de) Verfahren zur herstellung faellungsgehaerteter kupferlegierungen und deren verwendung fuer kontaktfedern
DE19643379C2 (de) Verfahren zum Herstellen und Weiterverarbeiten einer Kupferlegierung
EP0302255B1 (de) Verwendung einer Kupferlegierung als Werkstoff für Stranggiesskokillen
DE4101912A1 (de) Verfahren zur herstellung einer kupferlegierung
DE2624976A1 (de) Verfahren zur herstellung von aluminium-leitern
DE3634242C1 (en) Process for manufacturing a metallic semi-finished product
DE531693C (de) Verfahren zur Herstellung von Aluminium hoher elektrischer Leitfaehigkeit und grosser Festigkeit
DE19514803A1 (de) Herstellungsverfahren und thermomechanische Behandlung einer Kupfer(Cu)-Zirkonium(Zr)-Cer(Ce)-Lanthan(La)-Legierung
DE2608538A1 (de) Verfahren zur herstellung eines waerme-resistenten elektrischen leiters
DE3417273A1 (de) Kupfer-nickel-legierung fuer elektrisch leitendes material, insbesondere fuer integrierte schaltkreise
DE2718360C2 (de) Verfahren zum Stranggießen einer Aluminiumlegierung
DE19928330A1 (de) Verwendung einer zinnreichen Kupfer-Zinn-Eisen-Legierung

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee