DE19927137C1

DE19927137C1 - Use of a copper-tin-iron-titanium alloy

Info

Publication number: DE19927137C1
Application number: DE19927137A
Authority: DE
Inventors: Andreas Boegel; Uwe Hofmann
Original assignee: Wieland Werke AG
Current assignee: Wieland Werke AG
Priority date: 1999-06-15
Filing date: 1999-06-15
Publication date: 2001-03-01
Anticipated expiration: 2019-06-16
Also published as: ATE259888T1; EP1061146B1; EP1061146A1; ES2215520T3; JP2001040440A; JP4646275B2; DE50005299D1

Abstract

Copper-based alloy contains (in wt.%): 4-12 tin, 0.1-4 iron, 0.01-0.6 titanium and a balance of copper.

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer CuSnFeTi-Legierung zur Herstellung von gelöteten oder geschweißten Schmuckstücken, Bekleidungsaccessoires, Brillen und Brillenteilen. Unter Brillenteilen sollen dabei insbes. Brillenbügel, Brillenscharniere und Augenrandprofile verstanden werden.The invention relates to the use of a CuSnFeTi alloy for the production of soldered or welded jewelry, clothing accessories, glasses and Glasses parts. Among spectacle parts, in particular eyeglass temples, eyeglass hinges and Eye edge profiles can be understood.

CuSn-Legierungen werden in großem Umfang sowohl als Gußwerkstoffe als auch als Knetwerkstoffe eingesetzt. Diese Werkstoffklasse findet sich in zahlreichen Anwendun gen in der Elektrotechnik, im Maschinen- und Apparatebau sowie in der Feinwerk technik aber auch in der Schmuckindustrie. Die üblichen Zusammensetzungen liegen im Bereich von 0,1 bis 11% Sn, 0,01 bis 0,4% P, Rest Cu. (Hier und im Folgenden werden die Gehalte einzelner Legierungszusätze als Massenanteil in Gew.-% angege ben.) Die Vorteile dieser sog. Phosphor-Bronzen sind, daß sie weltweit sehr gut verfügbar und preiswert sind sowie dem Konstrukteur neben sehr guter physikalischer Eigenschaften auch hervorragende Kennwerte für die mechanische Festigkeit und die Duktilität bieten. Dabei bringen sie eine hinreichende Korrosionsbeständigkeit für die unterschiedlichsten Anwendungen mit.CuSn alloys are widely used both as cast materials and as Kneading materials used. This class of materials can be found in numerous applications in electrical engineering, machine and apparatus construction and in precision engineering technology but also in the jewelry industry. The usual compositions are in the range from 0.1 to 11% Sn, 0.01 to 0.4% P, balance Cu. (Here and below the contents of individual alloy additives are given as a mass fraction in% by weight ben.) The advantages of these so-called phosphor bronzes are that they are very good worldwide are available and inexpensive as well as the designer alongside very good physical Properties also excellent parameters for the mechanical strength and the Offer ductility. They bring sufficient corrosion resistance for the different applications with.

Namentlich für die Herstellung von Bauteilen kleiner Abmessungen mit komplizierten Geometrien ist die Verwendung knetbarer CuSn-Werkstoffe besonders attraktiv. So werden beispielsweise in der DIN 17662 für eine breite Palette von Anwendungen 4 bis 8-prozentige Bronzen definiert, die neben Sn bis zu 8,5% auch P als Legierungs bestandteil von 0,01 bis 0,35% vorschreiben. Als andere Beimengungen werden Fe bis 0,1%, Ni bis 0,3%, Zn bis 0,3% und Pb bis 0,05% genannt.Especially for the production of components with small dimensions and complicated Geometry, the use of kneadable CuSn materials is particularly attractive. So are for example in DIN 17662 for a wide range of applications 4 to 8 percent bronzes defined, which in addition to Sn up to 8.5% also P as an alloy Prescribe a component from 0.01 to 0.35%. As other admixtures, Fe up to 0.1%, Ni up to 0.3%, Zn up to 0.3% and Pb up to 0.05%.

Besonders für die Bedarfe mit Anforderungen an elektrische Leitfähigkeit und Eignung für elektromechanische Bauteile wurden zahlreiche Verbesserungen für diese Werk stoffklasse vorgestellt. Als neueste Beispiele seien die WO 98/20176 und WO 98/48068 erwähnt. Diese Arbeiten konzentrieren sich ganz wesentlich auf die Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit und Relaxationsbeständigkeit der traditionellen CuSn-Werk stoffe. Solche Speziallegierungen finden zunehmend Eingang in die Anwendungen der Elektrotechnik und Elektromechanik, da die erzielten Verbesserungen für diese spe ziellen Anwendungen erheblich sind.Especially for requirements with requirements for electrical conductivity and suitability For electromechanical components, numerous improvements have been made for this plant fabric class presented. WO 98/20176 and WO 98/48068 are the latest examples mentioned. This work focuses essentially on improving the electrical conductivity and relaxation resistance of the traditional CuSn factory fabrics. Such special alloys are increasingly used in the applications of Electrical engineering and electromechanics, since the improvements achieved for this spe applications are significant.

Für den Einsatz im Maschinen- und Apparatebau, in der Feinwerktechnik und in der Schmuckindustrie erscheinen die erzielten Verbesserungen allerdings von geringem Interesse zu sein. Hier werden nach wie vor fast ausschließlich die klassischen P- Bronzen eingesetzt. Dies mag darin begründet sein, daß diese Werkstoffgruppe hinsichtlich der durch Kaltverformung einstellbaren Eigenschaften für eine große Anzahl von Anwendungsfällen sehr wohl gut ausreichend ist. Allerdings sind einige Mängel offensichtlich.For use in machine and apparatus construction, in precision engineering and in However, the improvements in the jewelry industry appear to be minor Interest to be. The classic P- Bronzes used. This may be due to the fact that this group of materials in terms of properties that can be adjusted by cold working for a large one Number of use cases is very well sufficient. However, some are Defects obvious.

Für die Herstellung von Funktionsteilen sind häufig auch Fügeoperationen durch zuführen. Oft werden dazu Schweiß- und Hartlötverfahren eingesetzt. Durch den Wärmeeintrag in die zu fügenden Bauteile werden in der Wärmeeinflußzone Festig keitsverluste durch Erholung oder Rekristallisation verursacht. Dies ist besonders bei Anwendung von Schmelzschweißverfahren und von Hartlötverfahren von Bedeutung. Um den Festigkeitsverlust möglichst gering zu halten, werden, wo immer möglich, Hartlötverfahren statt Schweißverfahren eingesetzt. Mit den Arbeitstemperaturen von Loten ab 450°C können so Fügeaufgaben gelöst werden, die einen Kompromiß aus verbleibender hoher Festigkeit und guter Belastbarkeit der Fügestelle erfordern.Joining operations are often also carried out for the production of functional parts respectively. Welding and brazing processes are often used for this. By the Heat input into the components to be joined become solid in the heat affected zone losses caused by recovery or recrystallization. This is particularly the case with Use of fusion welding and brazing processes of importance. In order to keep the loss of strength as low as possible, wherever possible, Brazing processes are used instead of welding processes. With the working temperatures of Soldering above 450 ° C can be used to solve joining tasks that compromise remaining high strength and good resilience of the joint.

Bei zur Hilfenahme eines Zusatzwerkstoffes, nämlich des Lotes, spielt die Festigkeit des verwendeten Lotes für die mechanische Stabilität des gefügten Verbundes eben falls eine Rolle. Daher besteht der Wunsch nach bruchfesten Loten. Höherfeste Lote erfordern aber in der Regel höhere Arbeitstemperaturen. Dadurch vergrößert sich naturgemäß der Wärmeeintrag in die gefügten Teile, woraus ein verstärkter Festig keitsverlust in den Bereichen nahe des Lötspaltes resultiert. Es ergibt sich also die Notwendigkeit zur Verwendung möglichst entfestigungsbeständiger Werkstoffe, wenn die Festigkeit des gefügten Verbundes optimiert werden soll.When using an additional material, namely the solder, the strength plays of the solder used for the mechanical stability of the bonded joint if a role. Therefore there is a desire for unbreakable solders. Higher strength solders but usually require higher working temperatures. This increases naturally the heat input into the joined parts, resulting in an increased strength loss in the areas near the soldering gap results. So the result is Necessity to use materials that are resistant to softening, if the strength of the bonded composite is to be optimized.

In der Vergangenheit hat es nicht an Versuchen gefehlt, für bestimmte Konstruktions aufgaben Werkstoffe mit hoher Entfestigungsbeständigkeit für solche Anwendungen vorzuschlagen. Dafür sind die Entwicklungen im Bereich der Ni-freien Werkstoffe für die Brillenindustrie ein gutes Beispiel. Hier wurden verschiedenste Zusammenset zungen auf Basis von CuAl- und CuTi-Systemen formuliert. Sie bieten bessere Feder eigenschaften und Entfestigungsbeständigkeiten als die heute zum Beispiel für Brillen bügel eingesetzten Phosphor-Bronzen.In the past there has been no shortage of attempts for certain construction tasks Materials with high softening resistance for such applications to propose. This is what developments in the area of Ni-free materials for the eyewear industry is a good example. Various assemblies were made here tongues formulated on the basis of CuAl and CuTi systems. They offer better spring properties and resistance to softening than those of today, for example, for glasses used phosphor bronze.

Bei der Verwendung dieser Ni-freien Legierungen zeigte es sich nun, daß besonders das Hartlöten unter Schutzgas erhebliche Probleme bereitet, da diese Werkstoffe auch mit einer sauerstoffarmen Atmosphäre reagieren, wodurch die Benetzung der Bau teiloberflächen mit dem Lot stark behindert wird. Die Verarbeitbarkeit durch Hartlöten ist nur unter zur Hilfenahme von aggressiven Flußmitteln in dem gewünschten Umfang möglich. Die Verwendung solcher aggressiven Flußmittel erscheint heute unter den Aspekten der Arbeitssicherheit und des Umweltschutzes als nicht mehr zeitgemäß. Daneben müssen auch farbliche Veränderungen der gefügten Bauteile durch das Flußmittel und Rückstände der Flußmittel aufwendig entfernt werden. Unvermeidbar ist diese Reinigung, wenn es sich um Sichtflächen handelt oder aus anderen Gründen eine gleichmäßiges Aussehen erforderlich ist. Unabhängig von der Verwendung von Flußmitteln tendieren CuSn-Legierungen zur Verfärbung in der Wärme. Dieses Phäno men ist als die Bildung von Anlauffarben bekannt. Auch dies erfordert gegebenenfalls eine Reinigung der gefügten Bauteile. Diese Nachbehandlungen sind kostentreibend und damit unerwünscht.When using these Ni-free alloys, it has now been shown that particularly Brazing under protective gas causes considerable problems because these materials too react with a low-oxygen atmosphere, thereby wetting the construction partial surfaces with the solder is severely hindered. The processability by brazing is only under the aid of aggressive fluxes to the desired extent possible. The use of such aggressive fluxes appears today among the Aspects of occupational safety and environmental protection as outdated. In addition, the color of the joined components must also be changed by the Flux and residues of the flux can be removed with great effort. Is inevitable this cleaning if it is visible surfaces or for other reasons a uniform appearance is required. Regardless of the use of Fluxing agents tend to discolor when heated with CuSn alloys. This pheno men is known as the formation of tarnish. This may also be required cleaning the joined components. These treatments are costly and therefore undesirable.

Es drängt sich so auf dem Gebiet der Schmuckstücke, Bekleidungsaccessoires, Brillen und Brillenteile der Wunsch nach Werkstoffen auf, die einerseits hinsichtlich Festigkeit und Entfestigungscharakteristik den zuvor dargestellten Spezialitäten gleichkommen, aber andererseits die Vorteile der sehr gut hartlötbaren Sn-Bronzen bieten. Darüber hinaus ist eine Verringerung der Neigung zur Ausbildung von Anlauffarben willkom men.It is so crowded in the field of jewelry, clothing accessories, glasses and glasses parts the desire for materials on the one hand in terms of strength and softening characteristics are equivalent to the specialties shown above, but on the other hand offer the advantages of the very well brazable Sn bronzes. About that In addition, a reduction in the tendency to form tarnishes is welcome men.

Die dadurch gestellte Aufgabe wird mit der vorliegenden Erfindung durch die Verwen dung einer Legierung gelöst, bei der zu Kupfer 4 bis 12% Sn, ein Fe-Gehalt von 0,1 bis 4% und 0,01-0,6% Ti zulegiert wird. Die erfindungsgemäß zu verwendende Legierung zeichnet sich durch eine besonders hohe Festigkeit und Entfestigungs beständigkeit aus. Entgegen der bisher üblichen Ansicht ist eine Desoxidation zum Beispiel mit P, wie weiter oben beschrieben, nicht notwendig. Bei Einstellung von Fe- Gehalten in der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung wird offensichtlich das Auftreten von dem gefürchteten Sn-Oxid soweit unterbunden, daß auf zusätzliche desoxidierende Maßnahmen verzichtet werden kann. Die Fe-Zusätze sorgen zudem in den erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen überraschenderweise für eine Verbesserung der Beständigkeit gegen Verfärbung in der Wärme.The object is achieved with the present invention by the user solution of an alloy in which to copper 4 to 12% Sn, an Fe content of 0.1 up to 4% and 0.01-0.6% Ti is added. The one to be used according to the invention Alloy is characterized by a particularly high strength and softening resistance from. Contrary to the previously common view, deoxidation is Example with P, as described above, not necessary. When setting Fe- That is obviously kept in the alloy to be used according to the invention The occurrence of the dreaded Sn oxide is prevented to such an extent that additional deoxidizing measures can be dispensed with. The Fe additives also provide in the alloys to be used according to the invention surprisingly for one Improve the resistance to discoloration when hot.

Das resultierende Halbzeug ist bei Herstellung über die klassischen Urform- und Umformverfahren problemlos handhabbar. Gleichzeitig ist die erfindungsgemäß zu verwendende Legierung hervorragend hart lötbar mit den verschiedensten Loten. Offensichtlich entstehen bei den erfindungsgemäßen Fe- und Ti-Gehalten keine derjenigen Oxide an der Oberfläche, welche eine schlechte Benetzbarkeit oder schlechten Lotfluß verursachen würden.The resulting semi-finished product is manufactured using the classic archetype and Forming process easy to handle. At the same time, according to the invention alloy using excellent hard soldering with various solders. Obviously, none of the Fe and Ti contents according to the invention arise of those oxides on the surface which have poor wettability or would cause poor solder flow.

Bevorzugt zu verwendende Legierungszusammensetzungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 8.Alloy compositions to be used with preference are the subject of Claims 2 to 8.

Legierungszusammensetzungen dieser Art sind zwar beispielsweise aus der EP-OS 0.205.183 A2 und der DE-OS 2.751.577 bekannt, es findet sich dort jedoch kein Hinweis auf den beanspruchten Verwendungszweck. Aus der Veröffentlichung Deut sches Kupferinstitut: "Legierungen des Kupfers mit Zinn, Nickel, Blei und anderen Metallen", Berlin 1965, S. 55 bis 59 geht nur hervor, daß sich Kupfer-Zinn-Legierungen durch Löten und Schweißen gut verbinden lassen.Alloy compositions of this type are, for example, from the EP-OS 0.205.183 A2 and DE-OS 2.751.577 are known, but there is none Reference to the claimed purpose. From the publication Deut Copper Institute: "Alloys of copper with tin, nickel, lead and others Metallen ", Berlin 1965, pp. 55 to 59 only shows that there are copper-tin alloys can be easily connected by soldering and welding.

Besonders vorteilhaft ist das Zulegieren von Ti. Dazu ist es notwendig, Ti in einem Massenverhältnis Fe/Ti ≧ 2,5 zum zugesetzten Fe der erfindungsgemäß zu verwen denden Legierung zu legieren. Da Ti ein Legierungselement ist, das sehr leicht mit Sauerstoff mit der Wärme zu Oxiden reagiert und zu Deckschichten führt, die die Benetzung mit schmelzflüssigen Loten drastisch verschlechtern, ist dieser Befund sehr erstaunlich.Alloying of Ti is particularly advantageous. To do this, it is necessary to combine Ti in one Mass ratio Fe / Ti ≧ 2.5 to the Fe added to be used according to the invention alloy. Because Ti is an alloying element that is very easy to use Oxygen reacts with heat to form oxides and leads to surface layers, which This finding is very worsening wetting with molten solders amazing.

Es zeigt sich nämlich, daß eine Kupfer-Zinn-Legierung mit 4-12% Sn bei Zusatz von bereits nur 0,05% Ti in der Lötbarkeit drastisch verschlechtert wird. Eine Lötung ist nur unter zur Hilfenahme von Flußmitteln erfolgreich durchführbar. Wird Ti jedoch im erfindungsgemäßen Verhältnis zu Fe der erfindungsgemäß zu verwendenden Legie rung zugesetzt, wird die Lötbarkeit nicht beeinträchtigt aber gleichzeitig die Entfesti gungscharakteristik der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung nachhaltig verbessert. Die Ti-Zugabe bewirkt, daß der zeitliche Ablauf der Entfestigung deutlich verzögert wird. Eine verzögerte Entfestigung bedeutet für die industrielle Durchführung von Hartlötoperationen eine höhere Reproduzierbarkeit und eine weitere Optimierung der mechanischen Festigkeit des gefügten Verbundes.It turns out that a copper-tin alloy with 4-12% Sn with the addition of only 0.05% Ti in the solderability is drastically deteriorated. Soldering is only feasible with the help of flux. However, if Ti is ratio according to the invention to Fe of the alloy to be used according to the invention added, the solderability is not impaired but at the same time the softening gung characteristics of the alloy to be used according to the invention sustainably improved. The addition of Ti causes the time course of the softening to become clear is delayed. Delayed softening means industrial implementation of brazing operations a higher reproducibility and a further optimization the mechanical strength of the bonded composite.

Aufgrund der bekannten Eigenschaften der Elemente ist nach Kenntnis dieses Sach verhaltes zu erwarten, daß Ti durch seine verwandten Elemente Zr und Hf ganz oder teilweise ersetzt werden kann. Diese Elemente zeigen im Zusammenwirken mit der erfindungsgemäß zu verwendenden CuSnFe-Grundlegierung gleiches Verhalten.Due to the known properties of the elements, this is known to the knowledge Behavior to be expected that Ti through its related elements Zr and Hf entirely or can be partially replaced. These elements show in cooperation with the Same behavior according to the CuSnFe base alloy to be used according to the invention.

Zur Verbilligung der Legierung können Teile von Kupfer durch Mn und Zn einzeln oder zusammen ersetzt werden. Mehr als 10 Gew.-% Kupfer sollte jedoch nicht durch diese Metalle ersetzt werden, da die Gießbarkeit dadurch deutlich erschwert wird und die gute Korrosionseigenschaft der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung deut lich verschlechtert werden. Das sonst oft bei CuSn-Legierungen zugesetzte P sollte bei Gegenwart von Ti nicht legiert werden. Es entstehen in der Schmelze nadelförmige Titanphosphide, die die Halbzeugfertigung sehr erschweren und die Werkstoffeigen schaften verderben.To make the alloy cheaper, parts of copper can be made individually or by Mn and Zn be replaced together. However, more than 10 wt% copper should not go through this Metals are replaced, since the castability is thereby made significantly more difficult good corrosion properties of the alloy to be used according to the invention Lich deteriorate. The P that is often added to CuSn alloys should not be alloyed in the presence of Ti. Needles are formed in the melt Titanium phosphides, which make the semi-finished product very difficult and the material's own spoil.

example

Die Ausführung der Erfindung kann an nachfolgendem Beispiel gezeigt werden. Die Legierungen wurden wie folgt zu Blechstreifen von 1 mm Dicke gefertigt:
Kokillenguß von Blöcken,
Homogenisierung bei 700°C/6 h,
Warmwalzen bei 760°C der überfrästen Gußblöcke mit einer Querschnittsabnahme von 45%,
Kaltwalzen der überfrästen Warmwalzstreifen mit einer Querschnittsänderung von 50% bezogen auf den Querschnitt der überfrästen Warmwalzstreifen,
Glühbehandlung bei 500°C/4 h,
Fertigwalzen an 1 mm mit einer Querschnittsänderung von 75% bezogen auf den Querschnitt nach der ersten Kaltumformung. The implementation of the invention can be shown using the following example. The alloys were made into sheet metal strips 1 mm thick as follows:
Die casting of blocks,
Homogenization at 700 ° C / 6 h,
Hot rolling at 760 ° C of the milled ingots with a cross-sectional decrease of 45%,
Cold rolling the milled hot rolled strips with a change in cross section of 50% based on the cross section of the milled hot rolled strips,
Annealing treatment at 500 ° C / 4 h,
Finishing rolls at 1 mm with a cross-sectional change of 75% based on the cross-section after the first cold forming.

Die Zusammensetzungen der Bänder sind nachfolgend zusammengestellt:
The compositions of the tapes are summarized below:

Die Ergebnisse von Zugversuchen, die an den fertiggewalzten Bändern durchgeführt wurden, zeigt die folgende Tabelle
The following table shows the results of tensile tests carried out on the finished rolled strips

Die Meßwerte für die Bruchdehnung A₁₀ und das Streckgrenzenverhältnis R_p0,2/R_m, die an den erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen ermittelt wurden, weisen eine gute Übereinstimmung mit den entsprechenden Werten auf, die man nach vergleich baren Verarbeitungsschritten für die mit P desoxidierte Legierung 12 erhält. Da man von dem Betrag der Bruchdehnung auf die Wirksamkeit der Desoxidation schließen darf (K Dies, "Kupfer und Kupfer-Legierungen in der Technik", Springer-Verlag, Berlin, (1967), S. 126), kann aus dieser Übereinstimmung gefolgert werden, daß Fe und Ti das Ur- und Umformen von CuSn-Legierungen in gleicher Weise positiv beeinflussen wie P.The measured values for the elongation at break A ₁₀ and the yield strength _ratio R _p0.2 / R _m , which were determined on the alloys to be used according to the invention, are in good agreement with the corresponding values which can be obtained after comparable processing steps for the alloy deoxidized with P. 12 receives. Since one can deduce the effectiveness of deoxidation from the amount of elongation at break (K Dies, "Copper and copper alloys in technology", Springer-Verlag, Berlin, (1967), p. 126), it can be concluded from this agreement that Fe and Ti have a positive influence on the primary and forming of CuSn alloys in the same way as P.

Zur Charakterisierung des Lötverhaltens wurden jeweils 2 Bandstreifen aus der gleichen Legierung hartgelötet, nachdem ihre Oberflächen entfettet und mechanisch gereinigt wurden. Zum Einsatz kam ein handelsübliches Silberlot mit einer Arbeits temperatur von 710°C. Gelötet wurde unter Schutzgas ohne zur Hilfenahme eines Flußmittels. Das Ergebnis der Lötung wurde sowohl durch mechanische Torsions prüfung als auch durch metallographische Begutachtung bewertet. Die Festigkeit der gefügten Werkstoffe in unmittelbarer Nähe des Lötspaltes - also in der Wärme einflußzone (WEZ) - wurde durch die Vickers-Härte HV charakterisiert. Die nachstehen de Tabelle gibt Aufschluß über die erhaltenen Resultate. To characterize the soldering behavior, 2 strips of tape were taken from each same alloy brazed after their surfaces are degreased and mechanically have been cleaned. A commercially available silver solder with a working was used temperature of 710 ° C. Was soldered under protective gas without the help of a Flux. The result of the soldering was due to both mechanical torsion testing as well as assessed by metallographic assessment. The strength of the joined materials in the immediate vicinity of the soldering gap - i.e. in the heat influence zone (WEZ) - was characterized by the Vickers hardness HV. They are inferior The table shows the results obtained.

Die Ergebnisse belegen, die überaus günstige Wirkung von Eisen auf die Resthärte nach dem Löten. Es wird deutlich, daß bei Nichteinhaltung des erfindungsgemäßen FeTi-Verhältnisses zwar eine verbesserte Entfestigungsbeständigkeit jedoch keine gute Hartlötbarkeit gegeben ist (Legierungen 1 und 6, im Vergleich zur herkömmlichen Legierungsformulierung 12).The results prove the extremely beneficial effect of iron on the residual hardness after soldering. It is clear that failure to comply with the invention FeTi ratio an improved resistance to softening but not good brazeability is given (alloys 1 and 6, compared to conventional Alloy formulation 12).

Zur Überprüfung der Werkstofferweichung beim Löten wurden Abschnitte der kalt verfomten Bandabschnitte bei 700°C bis zu 5 min in einem Salzbad geglüht und nach verschiedenen Zeiten t die Resthärte HV gemessen. Man erhält dadurch die isotherme Entfestigungscharakteristik HV(t) des betrachteten Werkstoffs. Der Härteverlauf über der Zeit ist wichtig zur Beurteilung der Festigkeit nach dem Löten und der Sicherheit in der industriellen Fertigung von gefügten Bauteilen: Je höher die Resthärte HV(300 s) nach fünf-minütiger Glühbehandlung ist, desto höher ist die zu erwartende mecha nische Stabilität der Lötverbindung; Je weniger sich die Härte im Verlauf der Zeit ändert, desto gleichmäßiger ist die Qualität der gefügten Bauteilen und desto robuster ist der Fertigungsprozeß gegen unvermeidbare Schwankungen der Prozeßparameter.Sections of the cold were used to check the material softening during soldering deformed strip sections at 700 ° C for up to 5 min in a salt bath and then different times t measured the residual hardness HV. This gives the isothermal Softening characteristic HV (t) of the material under consideration. The hardness course over time is important for assessing strength after soldering and safety in the industrial production of joined components: the higher the residual hardness HV (300 s) after five minutes of annealing, the higher the mecha to be expected African stability of the solder joint; The less the hardness changes over time changes, the more uniform the quality of the joined components and the more robust is the manufacturing process against unavoidable fluctuations in process parameters.

Ausgewertet wurde also einerseits die Höhe der Resthärte der Legierung Y (Y = 1, 2 . . . 12) nach fünf-minütiger Glühbehandlung im Bezug zu der üblichen Phosphorbronze- Legierung 12: HV(Y, 700°C, 300 s)/HV(12, 700°C, 300 s) - 1. Zum anderen wurden die Legierungen Y mit der Legierung 12 hinsichtlich der Verringerung der Differenz zwischen der Härte nach 60 s und 300 s verglichen: 1 - [HV(Y, 700°C, 60 s) - HV(Y, 700°C, 300 s)]/[HV(12, 700°C, 60 s) - HV(12, 700°C, 300 s)]. Gute Werkstoffe im Vergleich zeigen für beide Auswertungen besonders große, positive Werte.On the one hand, the amount of the residual hardness of the alloy Y (Y = 1, 2... 12) after five minutes of annealing in relation to the usual phosphor bronze Alloy 12: HV (Y, 700 ° C, 300 s) / HV (12, 700 ° C, 300 s) - 1. On the other hand, Alloy Y with Alloy 12 to reduce the difference between the hardness after 60 s and 300 s compared: 1 - [HV (Y, 700 ° C, 60 s) - HV (Y, 700 ° C, 300 s)] / [HV (12, 700 ° C, 60 s) - HV (12, 700 ° C, 300 s)]. Good materials in Comparison shows particularly large, positive values for both evaluations.

Es zeigt sich, daß mit Zugaben von Eisen ein guter Zugewinn in der Resthärte erzielt werden kann, die Verringerung des Härteabfalles bei verlängerten Haltezeiten auf Temperatur aber besonders günstig mit Zugaben von Titan bewirkt wird.It can be seen that with the addition of iron a good gain in residual hardness is achieved can be the reduction in hardness drop with extended holding times Temperature is particularly favorable with the addition of titanium.

In Ergänzung zu den oben beschriebenen Untersuchungen wurden Bandabschnitte folgendermaßen in einer Schutzgasatmosphäre wärmebehandelt:
zwölfminütiges Glühen der Bänder in Formiergas (95% N₂, 5% H₂) bei 700°C, Ofenabkühlung auf 200°C,
Abkühlung auf Raumtemperatur in ruhender Laborluft.In addition to the tests described above, strip sections were heat-treated in a protective gas atmosphere as follows:
annealing of the strips in forming gas (95% N ₂ , 5% H ₂ ) at 700 ° C, furnace cooling to 200 ° C,
Cooling down to room temperature in still laboratory air.

Mit diesem Versuch wird qualitativ der Lötprozeß unter Schutzgas nachgestellt, mit dem Unterschied, daß Schwankungen durch das Fertigungsverfahren ausgeschlossen sind. Die Auswertung des Versuchs umfaßt die Beurteilung der Bänder hinsichtlich ihrer Oberflächenverfärbung und ihres Gefüges. Aus folgender Tabelle geht hervor, daß das Anlaufverhalten der Legierungen in der erfindungsgemäßen Zusammenset zung mit dem der üblichen Phosphor-Bronzen vergleichbar ist. Bei hohen Fe-Gehalten ist die Verfärbung sogar geringer als bei den gängigen CuSn-Legierungen. In diesem Fall ist eine schönende Nachbehandlung der Oberflächen in der Nähe der Lötnaht nur in verringertem Umfang oder gar nicht notwendig.With this experiment, the soldering process under protective gas is reproduced qualitatively, with the difference that fluctuations due to the manufacturing process are excluded are. The evaluation of the experiment includes the assessment of the tapes with regard to their surface discoloration and their structure. The following table shows that the tarnishing behavior of the alloys in the composition according to the invention tion is comparable to that of the usual phosphor bronze. With high Fe contents the discoloration is even less than with the common CuSn alloys. In this Case is a beautiful post-treatment of the surfaces near the solder seam only to a lesser extent or not at all.

Die Mikrostruktur der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen ist nach oben genannter Wärmebehandlung wie folgt zu charakterisieren: Das Gefüge ist frei von Oxiden, obwohl wie nach dem Stand der Technik gemein hin als notwendig angese hen wird kein Phosphor legiert wurde. Es können nur Ausscheidungen nachgewiesen werden, in denen die erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungselemente Fe bzw. Ti angereichert sind. Die mittleren Korngrößen betragen in den erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen nach obiger Wärmebehandlung nur ca. 25 µm. Dies ist auf die kornfeinende Wirkung des Fe zurückzuführen. Falls gewünscht, ist es auch möglich, die erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen nach dem Fügen umzuformen, ohne daß auf der Bauteiloberfläche Rauhigkeiten entstehen, wie man dies von Zinnbronze-Legierungen nach dem Stand der Technik kennt.The microstructure of the alloys to be used according to the invention is upward to characterize the above-mentioned heat treatment as follows: the structure is free of Oxides, although commonly considered necessary as in the prior art No phosphorus was alloyed. Only excretions can be proven in which the alloying elements Fe or Ti are enriched. The average grain sizes in the invention Alloys to be used after the above heat treatment are only approx. 25 µm. This is attributed to the grain-refining effect of Fe. If desired, it is too possible, the alloys to be used according to the invention after joining reshape without creating roughness on the component surface, how to this is known from prior art tin bronze alloys.

Für die Gesamtbewertung der untersuchten Legierungen ergibt sich folgende Über sicht:
The following overview results for the overall assessment of the alloys examined:

Es wird deutlich, daß mit den erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen ein hoher Zugewinn in der Gesamteignung erzielt wird. Der Zugewinn mißt sich in Prozent punkten gegenüber der Vergleichsvariante Leg. 12, die eine herkömmliche Phosphor bronze ist. Offensichtlich ist, daß mit den erfindungsgemäß zu verwendenden Legie rungen die gestellte Aufgabe in hervorragend gelöst wird.It is clear that with the alloys to be used according to the invention high gain in overall suitability is achieved. The gain is measured in percent score compared to the comparison variant Leg. 12, which is a conventional phosphor is bronze. It is obvious that with the alloy to be used according to the invention The task is solved in an excellent way.

Claims

1. using a copper-tin-iron-titanium alloy, that from 4 to 12% tin; 0.1 to 4% iron; 0.01 to 0.6% titanium; Remainder copper and usual impurities, in which the weight ratio of iron to titanium is at least 2.5, for the production of soldered or welded jewelry, Clothing accessories, glasses and parts for glasses.

2. Use of a copper alloy according to claim 1, with 6 to 10% tin; 0.5 to 2.5% iron; 0.05 to 0.4% titanium; for the purpose of claim 1.

3. Use of a copper alloy according to claim 1 or 2, with 7 to 9% tin; 1 to 2% iron; 0.05 to 0.3% titanium; for the purpose of claim 1.

4. Use of a copper alloy according to claim 1, with 10 to 12% tin; 2.5 to 4% iron; 0.1 to 0.5% titanium; for the purpose of claim 1.

5. Use of a copper alloy according to one of the claims 1 to 4, in which the iron is completely or partially replaced by cobalt, for the purpose of claim 1.

6. Use of a copper alloy according to one of the claims 1 to 5, in which the titanium is wholly or partly by zirconium or Hafnium is replaced, for the purpose of claim 1.

7. Use of a copper alloy according to one of the claims 1 to 6, the additional manganese and / or zinc up to a total of 10% contains for the purpose of claim 1.

8. Use of a copper alloy according to one of the claims 1 to 7, which additionally up to 3% by volume lead as a chip breaker contains for the purpose of claim 1.