DE19611531A1

DE19611531A1 - Kupferlegierung für Steuerleitungen und Steckverbinder

Info

Publication number: DE19611531A1
Application number: DE1996111531
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl In Brandstaetter; Juergen Fackert; Bruno Rechtziegel; Klaus Tauber
Original assignee: Berkenhoff and Co KG
Current assignee: Berkenhoff and Co KG
Priority date: 1996-03-23
Filing date: 1996-03-23
Publication date: 1997-09-25
Also published as: EP0796924A1

Description

Die Erfindung betrifft eine niedriglegierte Kupferle gierung sowie aus dieser Legierung hergestellte elek trische Leiter, wie z. B. Steuerleitungen, Kontaktele mente.

Die Anforderungen, die an Steckerstifte für elektroni sche Baugruppen gestellt werden, sind sehr hoch, da diese zum einen eine gute elektrische Leitfähigkeit und damit eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweisen müssen und zum anderen eine hohe Festigkeit, damit sich diese gut einschieben lassen und einen geringen Verschleiß aufweisen. Daneben müssen diese Kontaktelemente auch gut biegbar sein und sich für eine Beschichtung eignen. Eine hohe Festigkeit ist weiterhin auch dafür erforder lich, wenn man die Abmessungen, insbesondere die Quer schnitte, der Kontaktelemente verringern will.

Steuerleitungen müssen gleichfalls neben einer guten elektrischen Leitfähigkeit flexibel sein und eine hohe Festigkeit aufweisen. Eine hohe elektrische Leit fähigkeit und Festigkeit ist darüber hinaus auch eine Voraussetzung dafür, daß die Steuerleitungen und Steckerstifte mit einem dünneren Querschnitt ausgeführt werden können, so daß eine Miniaturisierung und damit eine Gewichtsreduzierung zu erreichen ist. Dies ist insbesondere für den Einsatz dieser Leitungen in Fahr zeugen gefordert, da hier zum einen der Umfang der benötigten Steuerleitungen ständig ansteigt und glei chermaßen das Gewicht des Fahrzeugs insgesamt nicht er höht, sondern eher noch verringert werden soll.

Für derartige Kontaktelemente werden zur Zeit Standard legierungen, wie z. B. Messing oder Bronzen eingesetzt, die jedoch eine vergleichsweise geringe elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Werkstoffe mit höherer elek trischer Leitfähigkeit bei gleichzeitig höherer Festig keit sind z. B. CuFe2P-Legierungen. Diese Legierungen zeigen jedoch den Nachteil, daß sie aufgrund ihres ho hen Eisenanteiles zur Ausscheidungen von Eisen mit den entsprechenden Korrosionsproblemen neigen. Insbesondere wenn diese Steckerstifte für sicherheitsrelevante Teile eingesetzt werden, kann auf die Dauer nicht gewährlei stet werden, daß ständig ein ausreichend sicherer Kon taktübergang gegeben ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine nied riglegierte Kupferlegierung sowie aus dieser herge stellte Steuerleitungen sowie Kontaktelemente vorzu schlagen, die neben einer hohen elektrischen Leitfähig keit und einer hohen Festigkeit einfach herzustellen, zu verarbeiten und gut biegbar sind und keine nachtei ligen Ausscheidungen erfahren und somit mit einem ge ringeren Querschnitt bei zumindest gleicher Leitfähig keit und Festigkeit herstellbar sind.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 bzw. des Anspruches 3 gelöst.

Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen niedriglegier ten Kupferlegierung handelt es sich um eine aushärtbare Legierung, die es gestattet, die Festigkeit in einem weiten Bereich je nach den gewünschten Anforderungen einzustellen. Hierbei ist es möglich, diese Legierung mit Festigkeiten von über 700 N/mm² herzustellen, eine Festigkeit, die weit über der Festigkeit der bekannten CuFe2P-Legierung liegt. Diese Festigkeit ist erreichbar bei einer gleichfalls sehr guten elektrischen Leitfä higkeit. Die Leitfähigkeit ist vom Aushärtungszustand abhängig und kann 45 Siemens erreichen. Diese Legierung hat gleichfalls eine gute Wärmeleitfähigkeit, so daß die Temperaturerhöhung der Steuerleitung bzw. der Kon taktelemente bei Stromdurchgang sehr niedrig liegt und zwar unterhalb der, die mit der üblicherweise einge setzten CuFe2P-Legierung erreichbar ist.

Diese sehr guten Festigkeitswerte wie auch elektrische und thermische Leitfähigkeitswerte gestatten es, die Steuerleitungen und auch die Kontaktelemente mit einem vergleichsweise geringeren Querschnitt auszubilden als dies bei den bekannten bisher eingesetzten Leitungen CuFe2P der Fall ist. Für eine niedriglegierte Kupferle gierung wird vorteilhaft eine Legierung eingesetzt, wie sie im Anspruch 2 beschrieben ist. Diese Legierungen sind auch problemlos mit einer Mantelschicht zu verse hen, wobei die Beschichtung u. a. aus Zinn, Blei, Iri dium, Indium, Nickel, Silber, Gold, Platin, Palladium bestehen kann oder aber aus einer Legierung aus einem oder mehreren dieser Elemente. Für bestimmte Anwen dungszwecke hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, zwischen der Mantelschicht und dem Kernmaterial eine Sperrschicht anzuordnen, die vorteilhaft aus Nickel be stehen kann.

Die Mantelschicht kann entweder dazu dienen, um die Lötfähigkeit des elektrischen Leiters bzw. des Kontakt elementes zu verbessern oder aber um den Übergangswi derstand zu verringern, beispielsweise, wenn eine gut leitende Goldmantelschicht aufgebracht wird.

Um einer erfindungsgemäßen Legierung eine bessere Gieß fähigkeit zu geben, ist es vorteilhaft, zusätzlich Desoxidationselemente, wie beispielsweise Bor, Kalzium oder Magnesium einzusetzen. Der Gehalt dieser Desoxida tionselemente in der Legierung sollte jedoch 0,1 Gew.-% nicht übersteigen.

Claims

1. Niedriglegierte Kupferlegierung, insbesondere für Steuerleitungen und Steckverbindungen, dadurch gekenn zeichnet, daß die Kupferlegierung folgende Zusammenset zung in Gew.-% aufweist:
Ni 0,1-2
P 0,2-0,5
Fe 0,1-1
Cu Rest.

2. Kupferlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Legierung in Gew.-% folgende Zusammen setzung aufweist:
Ni 0,5-1
P 0,2-0,4
Fe 0,4-0,6
Cu Rest.

3. Elektrischer Leiter, insbesondere für Steuerleitun gen oder Steckerstifte für elektronische Baugruppen, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Leiter aus einer Legierung gemäß Anspruch 1 oder 2 hergestellt ist.

4. Leiter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter mit einer Mantelschicht aus Sn, Pb, Ag, Au, Ir, Ni, Pt, Pd, Rh, In, Cu oder eine Legierung aus die sen Elementen besteht.

5. Leiter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Leiter und der Mantelschicht eine Sperr schicht angeordnet ist.

6. Leiter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschicht aus Ni oder Cu besteht.

7. Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß der Kupferlegierung des Leiters Desoxidationselemente wie Bor, Ca, Mg zugesetzt sind.

8. Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, daß der Leiter mit einer gut lötbaren und/oder mit einer gut leitfähigen Beschichtung verse hen ist.