DE2007516C2

DE2007516C2 - Legierung auf Kupferbasis

Info

Publication number: DE2007516C2
Application number: DE2007516A
Authority: DE
Inventors: Walter L. New York Finlay; Henry J. Wellesley Hills Mass. Fisher; Donald A. Medifield Mass. Hay
Original assignee: Copper Range Co New York Ny Us
Current assignee: Copper Range Co New York Ny Us
Priority date: 1969-02-24
Filing date: 1970-02-19
Publication date: 1983-11-24
Also published as: NL7002516A; FR2032972A5; GB1281971A; JPS4910894B1; US3677745A; CA931385A; BE746431A; NL171726C; DE2007516A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Legierungen auf Kupferbasis und insbesondere auf Kupfer-Magnesium-Leglerungen.

Es sind verschiedene Legierungen auf Kupferbasis entwickelt worden in einem Versuch, den Bedarf an Legierungen mit hoher Wärmeleitfähigkeit und hoher elektrischer Leitfähigkeit, die gute mechanische Eigenschaften über einen weiten Temperaturbereich haben, zu befriedigen. Beispiele solcher Legierungen sind Kupfer-Zlrkonlum-Legierungen, wie sie In den US-PS 28 42 438, 28 47 303, 30 19 102, 31 07 998 und 31 94 655 beschrieben sind. Jede dieser Legierungen wurde für einen speziellen Zweck entwickelt und allgemein konnte jede zufriedenstellend verwendet werden, wenn sie für den beabsichtigten Zweck verwendet wurde. Jedoch hat jede dieser Legierungen wie die meisten anderen Werkstoffe gewisse Nachteile, und diese Nachteile sprechen gegen Ihre Verwendung für gewisse wirtschaftliche. In großen Mengen oder in großem Ausmaß erfolgende Anwendungen, bei denen Kosten einen wichtigen Gesichtspunkt darstellen, beispielsweise bei Kraftfahrzeugkühlern. Beispielsweise ist jede der anderen Legierungen, mit Ausnahme der In der US-PS 28 47 303 beschriebenen Legierungen, vorteilhaft aus Kupfer hergestellt, dem im wesentlichen der Sauerstoff entzogen ist, d. h. aus sauerstofffreiem Kupfer oder aus Kupfer, das in einer Inerten Atmosphäre oder in einem Vakuum hergestellt wurde. Legierungen, die aus Kupfer solch hoher Reinheit hergestellt sind, sind verhältnismäßig teuer, was ihre Verwendung für viele Anwendungen ernsthaft behindert, insbesondere in der Massengüterindustrie wie in der Kraftfahrzeugindustrie oder in der Industrie elektrischer Leiter, wo die Kosten je Einheit sehr wichtig sind.

Die in der US-PS 28 47 303 beschriebenen Legierungen sind in ähnlicher Welse nachteilig. Beispielsweise zeigen die dort beschriebenen. Phosphor enthaltenden Kupfer-Zirkonium-Legierungen nicht einwandfrei gute Leltfähigkeitscharakteristlken, wenn sie In Übereinstimmung mit den üblichen wirtschaftlichen oder industriellen Methoden hergestellt werden, da die der Schmelze zugegebene Phosphormenge In stöchiometrischem Verhältnis zu der Menge vorhandenen Sauerstoffs stehen muß, um

ίο einen Phosphorüberschuß In der Legierung zu verhindern. Wenn zuviel verwendet wird, kann die Festigkeit der Legierung verringert werden. Wenn zu wenig verwendet wird, wird eine vollständige Desoxydation nicht erreicht. Demgemäß sah sich die Industrie, wenn sie Phosphor enthaltende Kupfer-Zirkonium-Legierungen schmolz, dem schwierigen Problem gegenüber, den Sauerstoffgehalt der Charge sorgfältig zu steuern. Diese Steuerangen sind vom praktischen oder wirtschaftlichen Standpunkt aus offensichtlich unerwünscht.

Es ist selbstverständlich möglich gewesen, Kupferlegierungen großer Festigkeit zu erzeugen ohne Ausgangsmaterialien hoher Reinheit zu verwenden oder ohne den Sauerstoff aus verunreinigten oder unreinen Ausgangsmaterialien mit Phosphor zu entfernen, jedoch erhalten die sich ergebenden Legierungen ihre größere Festigkeit lediglich zu Lasten Ihrer Leitfähigkeit. Wenn demgemäß die Festigkeit dieser Legierungen bis zu dem Wert entwickelt wird, bei dem die aus der Legierung hergestellten Teile den bei der Handhabung und beim Gebrauch auftretenden Beanspruchungen widerstehen, kann die Leitfähigkeit der Legierung beträchtlich verringert sein. Beispielsweise ist eines der größten Anwendungsgebiete für Kupfer großer Festigkeit die Herstellung von Kraftfahrzeugkühlern und von elektrischen Bauteilen. Die dünnen Rippen der Kühler werden während des Zusammenbaues des Kühlers und des Kraftfahrzeuges leicht verformt. Die Automobilgesellschaften fordern daher für die Kuhlerausführung Legierungen großer Festigkeit. Jedoch 1st Festigkeit nicht das einzige Kriterium. Kupferlegierungen für Kraftfahrzeugkühler müssen hohe Wärmeleitfähigkeit haben, d. h. eine Leitfähigkeit von vorzugsweise über 95% IACS und wenigstens über 90% IACS (es besteht eine direkte Korrelation zwischen elektrischer Leitfähigkeit und Wärmeleltfählgkelt). Eine billige Legierung, mit guten mechanischen Eigenschaften bei Raumtemperatur, und bei hohen Temperaturen und nach dem Aussetzen gegenüber hohen Temperaturen zusammen mit guter Leitfähigkeit wird daher im großen Ausmaß benötigt.

Obwohl Versuche gemacht worden sind, eine solche Legierung zu schaffen, sind diese Versuche jedoch bisher nicht vollständig erfolgreich gewesen, wenn sie In wirtschaftlichem oder Industriellem Maßstab verwirklicht wurden. Weiterhin ist es in der Kraftfahrzeugindustrie sowie In der Raumfahrtindustrte, wo Metalle Üblicherwelse durch Schweißen, Hartlöten oder Weichlöten miteinander verbunden werden, sehr wichtig, daß diese Legierung, wie oben erwähnt, ohne merkbaren Verlust an Festigkeit hohen Temperaturen widerstehen kann.

Es Ist auch zu dem Zweck, eine Material entweder mit hoher elektrischer Leitfähigkeit und großer Härte oder mit hoher Wärmeleitfähigkeit und hoher Festigkeit zu schaffen, eine Kupferlegierung bekannt (US-PS 21 71 697), die als Legierungsbestandteile 0.05 bis 15%

f>5 Silber und 0,05 bis 3% Magnesium enthalt. Durch die Zugabe des Silbers soll die Härtbarkelt der wenig Magnesium enthaltenden Kupferlegierung über das bisher bekannte Maß hinaus erhöht werden können. Silber ist

jedoch ein vergleichsweise teures Metall, so daß, insbesondere, wenn größere Bauteile, wie beispielsweise Autokühler, damit hergestellt werden sollen, diese Teile außerordentlich teuer werden. Außerdem bleibt bei der bekannten Legierung ein Teil des Magnesiums, welches relativ niedrige Leitfähigkeit hat, in dem Kupfer in Lösung, so daß die Leitfähigkeit herabgesetzt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, billige Kupferlegierungen zu schaffen, die ausgezeichnete mechanische Eigenschaften sowie hohe elektrische Leitfähigkeit und War- ι ο meleitfähigkeit haben. Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch eine Legierung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie aus 2 bis 5 Gew.-% Magnesium, 0,6 bis 4,25 Gew.-S, Phosphor und Kupfer als Rest besteht, wobei Phosphor und Magnesium ein Gewichtsverhältnis von 0,3 bis 1,4 aufweisen.

Gelöst wird die genannte Aufgabe gemäß der Erfindung auch durch eine Legierung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie aus 1,0 bis 2,0% Magnesium, 0,3 bis 2,0% Phosphor und Kupfer als Rest besteht, wobei Phosphor und Magnesium ein Gewichtsverhältnis von 0,3 bis 1,4 aufweisen.

Schließlich wird die genannte Aufgabe gemäß der Erfindung auch durch eine Legierung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist. daß sie aus 0,01 bis 1,0s.· Magnesium, 0,003 bis 1,0s, Phosphor und Kupfer als Rest besteht, wobei Phosphor und Magnesium ein Gewichtsverhältnis von 0,3 bis 1,4 aulweisen.

Weitere Zusammensetzungen von erfindungsgemäßen Legierungen sind in weiteren Ansprüchen als Ausgestaltungen angegeben.

Es ist gefunden worden, daß, wenn Magnesium und Phosphor in den angegebenen Mengen und in den angegebenen Gewichtsverhältnissen vorhanden sind, die Legierungen neben ausgezeichneten mechanischen ü Eigenschaften unerwartet hohe Leitfähigkeiten zwischen 90 und 94 IACS in kaltgewalztem Zustand und von etwa 95 bis etwa 98 oder sogar 99h, IACS in richtig thermomechanisch behandeltem Zustand haben. Weiterhin können solche Legierungen billig, d. h. wirtschaftlich herge- -Ό stellt werden.

Die Eigenschaften großer Festigkeit und hoher Leitfähigkeiten der Legierungen gemäß der Erfindung machen sie zusätzlich zur Verwendung für Kühlerrippen besonders nützlich für die Herstellung von elektrischen Bau- ->> teilen, beispielsweise von Sammelschienen oder Widerstandsschweißelektroden wie Schweißspitzen oder Schweißräder u. dgl.

Die Legierungen gemäß der Erfindung sind, wenn sie richtig thermomechanisch behandelt sind, gegenüber "ί> Erweichen beständig, wenn sie bei normalen Lötvorgängen Temperaturen im Bereich von etwa 370 bis etwa 427° C ausgesetzt sind. Die Legierungen gemäß der Erfindung sind insbesondere bei der Fabrikation von Wärmeübertragungsvorrichtungen nützlich, bei denen " die Bauteile ihre Festigkeit und Leitfähigkeit, auch nachdem sie einem Verbindungsvorgang bei hoher Temperatur unterworfen worden sind, beibehalten müssen.

Die Hochleitfähigkeitseigenschaften der Legierungen gemäß der Erfindung sind nicht nur unerwartet, sondern w> sie stehen auch im Gegensatz zu den Lehren des Standes der Technik. »Technical Survey-OFHC Brand Copper«, American Metal Co. Ud. (1957), Seite 90, lehrt, daß die Zugabe von Phosphor oder Magnesium zu Kupfer den spezifischen elektrischen Widerstand erhöht, was zu ver- ^b5 ringerter elektrischer Leitfähigkeit der Legierung führt.

Die vorteilhaften Eigenschaften werden dadurch erhalten, daß die Menge an Phosphor relativ zu der Menge Magnesium, die in der Legierung vorhanden ist, eingestellt wird. Eine Legierung wird erzeugt, die eine elektrische Leitfähigkeit zwischen 90 und 97s, IACS zeigt. Die optimale Leitfähigkeit wird erreicht, wenn Phosphor in einer Menge vorhanden ist, die etwa 85% mit Bezug auf das Magnesium äquivalent ist, d. h., daß das Phosphor-Magnesium-Verhältnis etwa 0,85: 1 ist. Weiterhin wird die Wirkung des Magnesiums hinsichtlich der Vergrößerung der Zugfestigkeit der Legierung durch die Zugabe von Phosphor in einer Menge, die etwa 85% des Magnesiums äquivalent ist, nicht beträchtlich verringert. Während durch Kaltverformung ein gewisses Bestreben besteht, die elektrische Leitfähigkeit etwas zu verringern, wie es bei Kupferlegierungen allgemein der Fall ist, sind die Vorteile, die durch Einstellen des Verhältnisses zwischen der Phosphor- und Magnesiummenge in der Legierung erhalten werden und wie sie oben erwähnt sind, auch im kaltverformten Zustand vorhanden.

Es wird angenommen, daß die unerwarteten Eigenschaften, welche die Legierungen gemäß der Erfindung zeigen, sich aus der Bildung von intermetallischen Verbindungen in der Kupfermatrix ergeben.

Es wird angenommen, daß Phosphor und Magnesium sich kombinieren, um eine intermetallische Verbindung zu bilden, annähernd der Formel MgiP_;. oder daß ein Komplexgemisch von Verbindungen zwischen Kupfer, Magnesium und Phosphor gebildet wird, beispielsweise Cu₃Mg und CuiP. Das Vorhandensein chemischer Zusammenwirkung zwischen dem Magnesium und dem Phosphor ist durch die Tatsache angedeutet, daß, wenn Phosphor in einer Menge gleich oder nahe dem stöchlometrischen Verhältnis von etwa 0,85 : 1 zugegeben wird, welches zwischen den relativen Gewichten von Phosphor und Magnesium in der Verbindung MgiP. vorhanden ist, die elektrische Leitfähigkeit einen Spitzenwert bei den einfacheren thermomechanischen Behandlungen erreicht, beispielsweise solchen, wie sie in dem späteren Beispiel 1 beschrieben sind. Wenn das relative Gewichtsverhältnis von Phosphor zu Magnesium beträchtlich niedriger oder beträchtlich höher als 0,85 : 1 ist, ist die elektrische Leitfähigkeil weiterhin niedriger als der 95 bis 99s, IACS-Spitzenwert, der bei Anwendung der genannten einfachen thermomechanischen Behandlung erreicht werden kann. Es wird angenommen, daß diese Verringerung der Leitfähigkeit durch freien Phosphor oder Magnesium hervorgerufen ist, welches im Überschuß zu der Menge vorhanden ist, die zur Bildung der intermetallichen Verbindung oder Verbindungen verwendet wird, und das freie Magnesium oder der Phosphor sich so verhalten, als wenn sie in dem Kupfer allein vorhanden wären, wodurch die elektrische Leitfähigkeit entsprechend verringert wird. Wie oben erwähnt, ist gefunden worden, daß Cu-Mg-P-Leglerungen, die auch Silber als Legierungselement enthalten, in der Lage zu sein scheinen, eine erwünschte Kombination von hoher Leitfähigkeit und großer Zugfestigkeit über einen größeren Bereich von Phosphor-Magnesium-Verhältnissen als bei Nichtvorhandenspln von Silber zu erzeugen.

Die Voraussetzung oder Annahme, daß Magnesium mit dem Phosphor reagiert, wird weiter durch die Tatsache unterstützt, daß durch Vorhandensein lediglich von Phosphor in der Menge von 0,85% In reinem Kupfer der spezifische elektrische Widerstand des Kupfers auf einen Wert von 2,90 mikroohm cm erhöht wird. Dieser spezifische Widerstand Ist lediglich 59,5% IACS elektrischer Leitfähigkeit äquivalent. (Der spezifische Widerstand des Internationalen Standards für geglühtes Kupfer [IACS] bei 20° C beträgt 1,72 mikroohm cm).

Es Ist gefunden worden, daß, um Werte elektrischer Leitfähigkeit von 90 bis 99% IACS zu erzielen und gleichzeitig große mechanische Festigkeit zu entwickeln, es erwünscht Ist, die Temperatur und die Zeitdauer der letzten Glühbehandlung zu steuern. Eine gute Kombination von Eigenschaften wird erhalten, wenn die Legierung zuletzt während etwa einer bis etwa drei Stunden bei einer Temperatur zwischen etwa 371° und etwa 538" C geglüht wird. Die Legierung wird dann durch Kaltverformung, beispielsweise Kaltwalzen, Drahtziehen, Stauchen usw. auf Ihre endgültigen Abmessungen gebracht. Es wird angenommen, daß die verbesserten Eigenschaften erhalten werden zufolge einer Kombination von Verfestigungsmechanismen, die Mlschkristall- und Ausscheidungshärtung umfassen, die durch die feine Dispersion der intermetallischen Verbindungen oder Ausscheidungen beim Auslagern hervorgerufen wird, sowie Verfestigung durch Kaltverformen.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Legierungen 0,02 bis 0,2% Silber enthalten.

Wenn der Legierung Silber zugegeben wird, wird der Ausscheidungsmechanismus besser steuerbar, insbesondere, da die Festigkeitseigenschaften und Leitfähigkeitseigenschaften durch Änderungen der thermomechani- sehen Behandlung beeinflußt werden. Beispielswelse können, wenn Silber vorhanden ist, bessere Kombinationen von Festigkeit und elektrischer Leitfähigkeit über einen etwas größeren Bereich von Legierungszusammensetzung als bei NichtVorhandensein von Silber erreicht werden. Demgemäß können Silber enthaltende Legierungen, die beispielsweise 0.02 bis 0.09 Gew.-% Silber enthalten, bei einem Phosphor-Magnesium-Verhältnis von 0.3 bis zu 1.4 hohe Leitfähigkeit und große mechanische Festigkeit erreichen.

Um diese guten Ergebnisse zu erreichen, ist es notwendig, in einigen Fällen die thermomechanlsche Behandlung zu ändern, und dies Ist Üblicherwelse bei Nichtvorhandensein von Silber schwieriger. Es ist gefunden worden, daß viele Änderungen der thermomechanlchen Behandlung angewendet werden können, um diesem Legierungssystem einen großen Bereich von Kombinationen von elektrischer Leitfähigkeit und mechanischer Festigkeit zu geben, und diese Vielseitigkeit stellt eines der außergewöhnlichen Merkmale der Cu-Mg-P-Basisleglerung dar. Geeignete Techniken umfassen Warmwalzen, Schock- oder Stoßbelastung, Cryogenkühlung, Spannungsalterung Abschrecken von der Lösungsglühtemperatur auf die Auslagerungstemperatur, mehrere Auslagerungsbehandlungen aufeinanderfolgend bei der gleichen oder bei verschiedenen Temperaturen (mit oder ohne dazwischen liegendes Warmwalzen oder Kaltwalzen zwischen den Auslagerungsbehandlungen), und verschiedene Kaltverformungen oder Warmverformungen vor der Auslagerungsbehandlung. Das vereinigende Merkmal aller dieser thermomechanlschen Behandlungen ist die Wirkung, die sie haben hinsichtlich Größe, Gestalt, Abstand zwischen den Partikeln, Verteilung, Grad von Kohärenz und hinsichtlich anderer steuernder Charakteristiken der ausgeschiedenen Teilchen. Eine Mehrzahl dieser Teilchen (beispielsweise mehr als 50%) sind charakterisiert durch einen Durchmesser von weniger als 1 um.

Um die großen Wirkungen zu zeigen, die eine vorhergehende thermomechanlsche Behandlung, beispielsweise dei Kaltverformungsgrad, auf die endgültige elektrische Leitfähigkeit hat, wurde mit 69% und 91% Verformungsgrad nach dem Warmwalzen kaltverformt. und zwar vor der Auslagerungsbehandlung. Die nachstehend wiedergegebenen Ergebnisse zeigen, wie höhere elektrische Leitfähigkeit erreicht werden kann durch Vergrößern des KaItverformungsgrades vor der Auslagerungsbehandlung für eine Legierung, die Kupfer, 0,041% Silber, 0,09% Magnesium und 0.09% Phosphor enthält.

Abmessune

Kaltverformungsgrad

elektrische Leitfähigkeit nach Auslagerungsbehandlung während drei Stunden
bei etwa 427 C

",. IACS

4.06 mm 69",,

(von 12.7 mm auf 4.06 mm)

0. 686 mm 91",.

(von 7.62 auf 0.686 mm)

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Teil eines Kühlers mit Rippen und Rohren, der aus der erfindungsgemäßen Legierung her gestellt werden soll;

Fig. 2 zeigt eine Widerstandsschweißspitze, die aus Legierungen gemäß der Erfindung hergestellt werden soll.

Fig. 3 zeigt ein Schweißrad, das aus der Legierung gemäß der Erfindung hergestellt werden soll:

F i g. 4 zeigt eine Feder mit hoher Leitfähigkeit und großer Festigkeit, die aus Legierungen gemäß der Erfindung hergestellt ist.

Eine Legierung gemäß der Erfindung hat beispielsweise eine Zugfestigkeit von mehr als etwa 422 N/mm" trotz Erhöhung der Temperatur auf etwa 371³C oder höher während etwa drei Minuten. Legierungen mit den in den Ansprüchen 1. 2 oder 3 angegebenen Gehaltsbereichen für Magnesium und Phosphor haben die vorgenannten erwünschten Eigenschaften, wobei der Rest, abgesehen von den üblichen Verunreinigungen und Spurenelementen, Kupfer ist. Um optimale Eigenschaften zu

erhalten, werden Phosphor und Magnesium in Mengen verwendet, die ein Gewichtsverhältnis im Bereich von 0.3 bis 1,4 und vorzugsweise nahe 0.85 ergeben. Die Legierungen gemäß der Erfindung können auch 0.02 bis 0,2% Silber und 0,01 bis 2,0% Kadmium enthalten.

Ungleich vergleichbaren bekannten Legierungen können die Legierungen auf Kupferbasis gemäß der Erfindung aus Kupfer hergestellt werden, das in Gewichtsanteilen so viel wie 600 Teile je Million, d. h. 0,06% Sauerstoff enthält, ohne daß die vorteilhaften Eigenschaften dieser Legierungen beträchtlich nachteilig geändert werden. Dies Ist ein sehr erwünschter wirtschaftlicher Vorteil, da er es ermöglicht, bei der Herstellung dieser Legierungen weniger teure Kupferqualitäten zu verwenden.

Demgemäß kann zähgepoltes Kupfer, welches ein Kupfer mit 0,02 bis 0,05",. Sauerstoff ist und welches durch Schmelzen von elektrolytisch erhaltenem Kathodenkup-Ier oder durch Raffination erhalten ist, zum Herstellen der Legierungen gemäß der Erfindung erfolgreich verwendet werden. Selbstverständlich Ist zu verstehen, daß auch im wesentlichen sauerstofffreies Kupfer hoher Reinheit bei der Herstellung der Legierungen gemäß der Erfindung verwendet werden kann, wenn die Kosten keinen wichtigen Gesichtspunkt darstellen. Demgemäß ist Kathodenkupler ein geeignetes Ausgangsmaterial, welches in reduzierender Atmosphäre erzeugt ist, wie OFHC-Kupfer (das einen Reinheitsgrad von 99,99% oder mehr hat), ferner Kupfer, das in inerter Atmosphäre unter einer llolzkohlendecke oder in einem Vakuum hergestellt Ist, oder auch chemisch desoxydieries Kupfer, wie mit Lithium desoxydiertes Kupfer. Die Verwendung von mit Phosphor desoxydlertem Kupfer (DLP-desoxydierter niederer Phosphor und DHP-desoxydierter höherer Phosphor) ist selbstverständlich annehmbar und wird in einigen Fällen bevorzugt, weil bei ihm der Schritt der Zugabe von Phosphor zu dem Kupfer fortfallen kann, wenn genügend Phosphor In dem Kupfer in Lösung verbleibt.

Die Legierungen gemäß der Erfindung, die die vorgenannten Bestandteile, d. h. Kupfer, Phosphor, Magnesium und wahlweise Silber und Kadmium in den zuvor angegebenen Anteilniengen enthalten, sind charakterisiert durch Kaltverformbarkeit bis zu Festigkeiten von größer als etwa 422 N/mm². Diese Legierungen sind weiter durch gute Gießfähigkeit gekennzeichnet.

Phosphor und Magnesium werden in einer Menge verwendet, wie in den Ansprüchen 1, 2 oder 3 angegeben. Der Phosphor hat, wenn er in solchen Mengen zusammen mit Magnesium verwendet wird, eine Anzahl günstiger Wirkungen einschließlich Legierungsbildung und Desoxydierungswirkung. Die Verwendung von Magnesium hat eine wichtige Wirkung auf die unerwartete Zugfestigkeit und die elektrische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit der Legierung. Die optimale Kombination der mechanischen Eigenschaften sowie der elektrischen Leitfähigkeit und der Wärmeleitfähigkeit wird erhalten, wenn Phosphor und Magnesium mit Bezug aufeinander in einem Gewichtsverhältnis von etwa 0,85 : 1 verwendet werden. Wenn sie in Anteilen, die im wesentlichen diesem Verhältnis äquivalent sind, verwendet werden, haben Phosphor und Magnesium eine svnergistische Wirkung auf die Wärmeleitfähigkeit und die elektrische Leitfähigkeit und auf die mechanischen Eigenschaften. Beträchtliche Abweichungen von diesem Verhältnis können zu einer Verringerung der Festigkeit der Legierung, einer Verringerung der Wärmeleitfähigkeit und der elektrischen Leitfähigkeit oder zu einer Verringerung beider Eigenschaften führen, obwohl in den meisten Fällen diesem Bestreben durch geeignete Änderungen der thermomechanischen Behandlung entgegengewirkt werden kann. Es kann weiterhin durch das Vorhandensein von Silber diese Verringerung minimal gehalten werden. Es ist gefunden worden, daß Erhöhung des Anteiles an Phosphor mit Bezug auf das Magnesium eine schädlichere Wirkung auf die Eigenschaften der Legierung hat als Erhöhung des Anteiles an Magnesium mit Bezug auf Phosphor. Wenn der Magnesiunigehalt der Legierung 0.01 bis etwa 0,5 Gew.-% beträgt, werden die gewünschten Festigkeits- und Leitfähigkeitseigenschaften erhalten ohne Anwendung besonderer Behandlung oder Bearbeitung. Wenn jedoch die Menge an Magnesium 0,5 Gew.-% übersteigt, werden besondere thermomechanisch^ Verfahren empfohlen, um optimale Eigenschaften zu erhalten. Es wird angenommen, daß die besonderen thennomechanischen Verfahren notwendig sind zufolge der verhältnismäßig großen Menge an intermetallischen Verbindungen. die in der Kupfermatrix vorhanden sind.

Eine solche gute Einstellbarkeit vieler erwünschter Eigenschaften ist lange angestrebt worden, war jedoch bisher nicht möglich. Obwohl die alomistischen Mechanismen, welche die ausgezeichneten Kombinationen von Eigenschaften, die durch die Erfindung erzielt werden, bewirken, noch nicht vollständig verstanden sind, ist das nachstehende hypothetische Modell für die Fachleute dieses Gebietes Instruktiv und unterstützt sie in der Verwirklichung der Erfindung:

A. Bei Temperaluren oberhalb etwa 649 bis 760" C erscheint es, daß Phosphor und Magnesium bis zur Löslichkeitsgrenze in Kupfer bei der angewendeten Lösungsglühtemperatur in feste Lösung gehen.
B. Es erscheint weiterhin, daß sowohl Phosphor als auch Magnesium das Bestreben haben, in fester Lösung zu bleiben, selbst wenn die Temperatur gesenkt wird, so daß ein Ungleichgew lchiszustand vorliegt, anstatt daß sie sich leicht ausscheiden zu Cu₃Mg bzw. Cu J\ Demgemäß wird durch schnelles Kühlen, beispielsweise Abschrecken mittels Wasser oder sogar durch Luftkühlen, ein beträchtlicher Teil des gesamten Phosphors und Magnesiums in fester Lösung gehalten. Dies führt zu niedriger Leitfähigkeit und zu Mischkristallhärtung. Wenn diese diese übergesättigte feste Lösung kaltverformt wird, werden sehr hohe Festigkeiten erhalten, beispielsweise eine Zugfestigkeit von etwa 633 N/mm² (und 70% IACS). Es erscheint, daß diese Kaltverformung an sich nicht die Ausscheidung von Cu-Mg- und Cu-P-Verbindungen hervorruft, sondern die Kupfermatrix so konditioniert, daß solche Verbindungen ausgeschieden werden, wenn die Legierung danach erhitzt wird. Weitere wiederholte Kaltverformung und Auslagerung bei hohen Temperaturen unterstützen weiterhin die Ausscheidung solcher Verbindungen.

C. Um hohe Leitfähigkeit bzw. beispielsweise 90 bis 99% IACS anstelle der obengenannten Leitfähigkeit von 70% IACS zu gewährleisten, ist es notwendig, das Magnesium und den Phosphor aus der festen Lösung auszuscheiden. Wie oben unter B angedeutet, schlagen die binären Gleichgewichtsdiagramnie von Cu-Mg und von Cu-P vor, daß diese Ausscheidungen Cu₂Mg und CuiP sein können. Diese Ausscheidung kann jedoch ein Komplex von diesen oder anderen Verbindungen sein. Weiterhin können, wie im Fall von Karbidverbindungen bei Werkzeugstählen, wo einfache Karbide sich zuerst ausscheiden und dann durch Interdilfusion sehr komplexe Karbide während des Tcmperns bilden, zwei oder mehrere Verbindungen sich getrennt bilden und darauffolgend die endgültige Ausscheidung bilden, wobei dies

insbesondere bei Legierungen gemäß der Erfindung zutrifft, bei denen Silber und/oder Kadmium vorteilhaft vorhanden sind, um die Bildungskinetik und/oder die Zusammensetzungen der Ausscheidungen zu ändern. Die Legierungen gemäß der Erfindung sind somit charakterisiert durch eine verhältnismäßig gesteuerte Ausscheidung. Dies ist sehr günstig. Es können herkömmliche billige Walz- und Glühverfahren, für die vorhandene Produktionsausrüstung gut angepaßt ist, verwendet werden, während Magnesium, Phosphor, Silber und/oder Kadmium in Lösung gehalten werden. Dann kann wie-.derum durch billige Standardverfahren mit vorhandener Produktionsausrüstung ein Fachmann entsprechend der Lehre der vorstehenden Erfindung optimale Komblnatio-

< neu von Festigkeit und Leitfähigkeit auswählen, Indem

er bei der hohen Festigkeit beginnt, die durch das Lösungsglühen plus Kaltverformung möglich gemacht ist, und allmählich unter ausgezeichneter Produktionssteuerung die Leitfähigkeit durch geeignete thermomechanlsche Verfahren erhöht. Der atomistische Mechanismus hierfür ist gesteuerte Ausscheidung von Verbindungen, die durch kritische Mengen und Verhältnisse gemäß der hier gegebenen Lehre von Magnesium, Phosphor, Silber und/oder Kadmium In Verbindung mit geeigneten thermomechanlschen Verfahren möglich gemacht 1st. :...· Diese gesteuerte Ausscheidung ergibt einen äußerst

wichtigen Vorteil, in bezug auf die Warmfestigkeit, wie ■ ; es im nachfolgenden Absatz D beschrieben ist.

^; D. Ein erster Faktor liegt in der Tatsache, daß grund-

f sätzlich Kupfer zu hoher Leitfähigkeit und großer Festig-

; keitserhöhung durch Kaltverformung beiträgt. Magne-

v slum und Phosphor, wahlweise mit Silber und/oder Kadmium, tragen zuerst zu einer beträchtlichen Vergröße-I; rung der Festigkeit durch Kaltverfestigung bei, jedoch in

• gewissem Ausmaß zu Lasten der Leitfähigkeit; dann

können innerhalb der hier angegebenen kritischen Berel-" ehe Magnesium, Phosphor, Silber und/oder Kadmium

unter ausgezeichneter Steuerung ausgeschieden werden, :,: so daß eine Dispersion von Ausscheidungspartikeln über-

i'l, all in der Kupiermatrix oberhalb der Erweichungstempe-

'. ratur, bei welcher ein Festigkeitsverlust auftritt, erhallen

wird, wodurch die Erhöhung der Festigkeit durch KaIt- « verformung beeinträchtigt wird, während die Leitfähigkeit durch Ausscheidung von Magnesium, Phosphor, SiI- V ber und/oder Kadmium aus der festen Lösung erhöht

'K wird. Ein zweiter Faktor liegt darin, daß gefunden wurde,

,'* daß die die Ausscheidung enthaltende Matrix nunmehr

K kaltverformt werden kann, um Erhöhung der Festigkeit

!■■· durch Kaltverformung mit nur kleinem Verlust an elek-

;■■■' trischer Leitfähigkeit wiederzuerhalten. Die die Aus-

j-^; scheidung enthaltende Matrix kann mit größerer

[■' Geschwindigkeit kaltverfestigt werden als die geglühte

Κ und abgeschreckte, übersättigte feste Lösung, so daß

p daher höhere Festigkeiten bei ausreichend hohem KaIt-

M verformungsgrad erhalten werden können. Ein dritter

Pl Faktor liegt darin, daß gefunden wurde, daß die so gebil-

fef dete Ausscheidung nunmehr Atombewegungen hindert,

H welche die Kaltverformungsverfestigung beseitigen, d. h.

H die Ausscheidungsparlikel blockieren Rekristallisation

ff und Festigkeitsverlust. Das Ergebnis liegt darin, daß die

p richtig behandelte Liegerung ohne beträchtliches oder

il vollständiges Erweichen während längerer Zeiträume auf

|f höheren Temperaturen gehalten werden kann, als es bis-

jö her bei bekannten Legierungen mit vergleichbarer Leitfä-

I' higkeit und Festigkeit möglich war.

r~. Silber hat. wenn es in den obenangegebenen Mengen,

ι d. h. in einer Menge von 0,02 bis 0,2%, zusammen mit

';■ richtigen Mengen von Magnesium und Phosphor (unab-

■'„: hängig davon, ob Kadmium vorhanden ist oder nicht),

£ wie oben erwähnt, vorhanden ist, eine Anzahl von gün-

j£ stigen Wirkungen auf die mechanischen Eigenschaften

¹S und die Leitfähigkeit. Zusätzlich zu größerer Breite hin-

■';■_. sichtlich zulässiger Verhältnisse von Phosphor zu Ma-

\i gnesium, wie sie oben erwähnt sind, wird durch die

H Zugabe von Silber die Temperatur, bei welcher ein

Is Festigkeitsverlust auftritt, erhöht und die Festigkeit der

k Legierung vergrößert. Zweitens verzögert Silber Rekrl-

\i stallisation von geknetetem Kupfer beträchtlich. Drittens

'!. wird angenommen, daß Silber das Kornwachstum

' hemmt. Weiterhin ermöglicht die Anwesenheit von Silber In den vorgenannten Bereichen die Verwendung von f^:: Basiskupier, welches Silber enthält, beispielsweise Copper Range White Plne-Kupfer, und diese Im Handel verfügbaren Kupferqualitäten können verwendet werden ohne Beeinträchtigung solch erwünschter Eigenschaften wie elektrische Leitfähigkeit oder Wärmeleitfähigkeit.
Wie oben erwähnt, können die Legierungen gemäß der Erfindung bis zu 2,0% Kadmium enthalten. Die Zugabe von Kadmium zu den Kupfermagnesiumphosphorleglerungen oder Kupfermagnesiumphosphorsllberleglerungen gemäß der Erfindung führt zum Beibehalten von Festlgkelten, bei höherer Temperatur, ohne daß die Leitfähigkeit und/oder die mechanischen Eigenschaften für viele wichtige wirtschaftliche Anwendungen verschlechtert werden.
Besonders bemerkenswerte Ergebnisse werden erhalten, wenn die Legierungen etwa enthalten 0,05 bis 0,3% Magnesium, 0,04 bis 0,25% Phosphor, 0,03 bis 0,09% Silber und 0,02 bis 0,1% Kadmium, wobei der Rest, abgesehen von den üblichen Verunreinigungen und Restelementen, Kupfer ist. Solche Legierungen haben eine bessere oder überlegene Kombination von physikalischen, mechanischen und/oder metallurgischen Eigenschaften in Verbindung mit einer kostengünstigeren Herstellung.
Legierungen innerhalb der weiten und vorteilhaften Gehaltsbereiche sind gegenüber einem Verlust an Festigkeit bei Erwärmung beständig, nachdem sie Kaltverformungsvorgängen unterworfen worden sind. Vorteilhalt werden die Legierungen mit einem Kaltverformungsgrad von mindestens 40% kaltverformt, um größere Festigkeit und Härte zu erhalten. Noch vorteilhafter werden sie mit wenigstens 60 bis 90% kaltverformt. Für den Fachmann ist es bequem ersichtlich, daß die Temperatur, bei welcher Festigkeitsverlust auftritt, eine Funktion des KaItverformungsgrades ist, d. h., je geringer das Ausmaß an Kaltverformung ist, desto höher ist diese Temperatur und umgekehrt. In jedem Fall liegt die Temperatur der kadmiumfreien Legierungen, bei welcher die Hälfte der Festigkeit verlorengeht, zwischen etwa 385 bis etwa 400° C. Wenn Kadmium in den obengenannten Mengen vorhanden ist, liegt diese Temperatur für 30 Minuten zwischen etwa 400 und etwa 427° C.

Die Kupfer-Magnesium-Phosphor-Legierungen und Kupfer-Magnesium-Phosphor-Silber-Legierungen werden nach bekannten Arbeitsweisen hergestellt. Danach wird das Kupfer geschmolzen und die Legierungsbestandtelle werden zugegeben. Das Schmelzen des Kupfers kann in Luft unter einem Schutzdeckel oder in Vakuum ausgeführt werden. Besondere feuerfeste Materialien wie Aluminiumoxyd, Magnesiumoxyd u. dgl. können bei der Herstellung der Legierung verwendet werden. Es ist vorteilhaft. Insbesondere, wenn zähgepoltes Kupfer oder anderes ve

SltnisrnülJlg viel Sauerstoff enthaltendes

Kupfer verwendet wird, den Phosphor vor oder gleichzeitig mit dem Silber und das Magnesium oder Kadmium nach der Desoxydation zuzugeben, um Magnesium- und Kadmiumverluste minimal zu halten. Die erzeugte Schmelze wird dann vorzugsweise in nicht-oxydlerender Atmosphäre, beispielsweise in Stickstoffatmosphäre oder Argonatmosphäre, gegossen.

Es ist vorteilhaft, insbesondere wegen der kleinen verwendeten Mengen, in Gewichtsprozenten das Magnesium als Kupfer- 10 bis 20% Magnesium-Legierung, Phosphor als 15% Phosphor-Kupfer-Legierung und Kadmium als Kupfer- 5% Kadmium-Legierung zuzugeben.

Silber kann andererseits in elementarer Form oder als Vorlegierung zugegeben werden.

Die Legierungen können unter Verwendung einer Vielzahl von Techniken bearbeitet werden. Gute Kombi-

nation zwischen den mechanischen Eigenschaften und den Leitfähigkeitseigenschaften der Legierungen, die von etwa 0,01 bis etwa K Magnesium und von etwa 0,003 bis 0,85",. Phosphor (mit oder ohne Silber und Kadmium) enthalten, wird erhallen, wenn die Legierungen wie folgt bearbeitet werden. Guliwalzteile werden bei Temperaturen von etwa 538 bis etwa 871°C warmgewalzt auf eine Dicke von etwa 7,62 bis etwa 12,7 mm. Weitere Dickenverringerung wird erzielt durch übliche Kaltwalz- und Glühverfahren. Tatsächlich können diese Legierungen in den bequem verfügbaren kontinuierlichen Glühvorrichtungen zwischengeglüht werden.

Bei den Legierungen, bei denen Magnesium und Phosphor in Mengen vorhanden sind, die von etwa 1,0 bis etwa 2,0 bzw. von etwa 0,85 bis etwa 1,70% äquivalent sind, werden gute mechanische Eigenschaften und gute Leitfähigkeitseigenschaften erhalten durch Verformen der Gußstruktur durch Warmschmiedevorgänge bei Temperaturen zwischen etwa 649 und etwa 760° C. Nach dem einleitenden Warmschmieden wird zusätzlich kaltverformt.

Wenn eine Legierung mit einem Magnesiumgehalt und einem Phosphorgehalt von etwa 2,0 bis 5,0 bzw. von etwa 1,7 bis etwa 4,25h, verwendet wird, wird ein geknetetes Erzeugnis hergestellt durch Verformen des Gußrohlings mit einer Zwischenglühung bei einer Temperatur unter etwa 649" C, um Reißen des Gußrohlings zu vermeiden.

Es ist selbstverständlich zu verstehen, daß die Legierungen im Gußzusland oder als Knetprodukt (warm oder kaltverformt) verkauft werden können; sie können auch für einige Anwendungen durch mechanische Verfahren erzeugt und verarbeitet werden. Der Hersteller kann dann die Legierung in der gewünschten Stufe seines Herstellungsverfahrens auslagern und/oder kaltverfestigen. Die Eignung dieser Legierungen zum Erzeugen hoher elektrischer Leitfähigkeit und großer Härte vom Gußzustand oder vom Gußzustand und lösungsgeglühten Zustand mittels einfacher Auslagerung ist durch die nachstehenden Daten für eine Legierung dargestellt, die Kupfer mit 0,041h, Silber. 0,16% Magnesium und 0,148",, Phosphor enthält und die bei etwa 427^JC während der angegebenen Zeiten ausgelagert wurde.

	Anslii	gerungszeit	bei 427°	C	24 Std.	32 Sld.	56 Std.
	5 Min	,. 1 Std.	8 Std.	16 Std.
Rockwellhärte F					76	76	76
(1) Gußzustand	61	62	71	76	57	64	76
(2) Lösungsgegüiht*)	40	41	46	54
und abgeschreckt

elektrische Leitfähigkeit

(1) Gußzustand

(2) Lösungsgeglüht*)
und abgeschreckt

^i!i 2 St'inden bei 76H⁰C

71 81 86 88 88 90

56 59 63 71 73 85

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Die Legierungen mit einer Zusammensetzung gemäß Tabelle I wurden hergestellt durch Schmelzen von ETP-Kupfer bei etwa 1093" C. Der Schmelze wurde Kohlenstoff zugegeben, um das Kupfer teilweise zu desoxydieren. 15% Phosphor-Kupfer wurde dann der Schmelze zugegeben, um die Desoxydation des Kupfers zu vervollständigen; jedoch muß genug Phosphor zugegeben werden, um nach Vervollständigung der Desoxydation eine Phosphormenge zu haben, die dem gewünschten Phosphorgehalt der Legierung äquivalent ist. Nach der Zugabe des Phosphor-Kupfers wurde das Magnesium der Schmelze zugegeben in Form einer Kupfer-Magnesiumlegierung, die etwa 10% Magnesium enthält. (Das Silber wird, wenn es nicht bereits vorhanden ist, vor oder nach dem Desoxydieren zugegeben. Es ist selbstverständlich möglich und zweckmäßig, ein Kupfer zu verwenden, welches bereits Silber enthält.) Das gesamte Schmelzverfahren und die Legierungsherstellung wurde ausgeführt unter einer Atmosphäre von nicht-oxydierendem Schutzgas wie Stickstoff oder dergleichen. Die Schmelze wurde zu Barren gegossen, während sie sich auf einer Temperatur von etwa 1177° C befand. Barren jeder Legierung wurden dann bei einer Anfangstemperatur von 815° C auf eine Dicke von etwa 7,62 mm warmgewalzt und auf Raumtemperatur abkühlen gelassen. Der Streifen mit der Dicke von 7,62 mm wurde dann auf eine Dicke von etwa 7,24 mm geschält und danach auf etwa 0,70 mm kaltgewalzt. Dieser Streifen mit einer Dicke von etwa 0,70 mm wurde dann bei 427 bis 538° C geglüht. Die Glüh- oder Auslagerungsbehandlung umfaßte 3 Stunden Erhitzen. 3 Stunden Halten auf der Temperatur und 6 Stunden Kühlen auf Raumtemperatur. Der Streifen mit der Dicke von etwa 0,70 mm wurde schließlich um 90% auf eine Dicke von etwa 0,0762 mm kaltgewalzt. Die so erzeugten Streifen wurden geprüft, um ihre Zugfestigkeit zu bestimmen. Die elektrische Leitfähigkeit (gemessen in % IACS) wurde an Streifen bestimmt, die vor der Glühbehandlung auf eine Dicke von 1,27 mm kaltgewalzt worden waren. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind in Tabelle 1 zusammengefaßt.

Wie oben erwähnt, besteht ein Bedarf für eine billige Kupferlegierung, die eine Zugfestigkeit von etwa 352 bis 422 N/mnr sowie eine Leitfähigkeit von wenigstens 90% IACS hat, nachdem sie während 3 Minuten einer Temperatur von 427° C ausgesetzt worden ist. Eine solche Legierung wird als Werkstoff für Wärmeübertragungsrippen von Kraftfahrzeugkühlern, wie in Fig. 1 beispielsweise dargestellt. Flg. 1 zeigt einen typischen Rippen

und Rohre aufweisenden Kühler mit einer Mehrzahl von eine große Oberfläche aufweisenden Rippen 22 bzw. WärmeQberlragungsflächfn und Kühlrohren 20 für den Wasserdurchgang.

Der Grund für die Fcstigkeitsanforderungen ergibt sich durch die Beanspruchung, welcher die Vorrichtung, insbesondere wahrend des Zusammenbaus und Einbaus, unterworfen wird, gekoppelt mit der Anforderung, dali üie Rippen sehr dünn sein müssen. Zusätzlich berücksichtigen die Fesligkcitsanfordcrungen und die Leftfählgkeilsanforderungen die Temperatur, bei welcher der Lötvorgang durchgeführt wird.

Fig. 2 zeigt /wci Metallblech*: 24, 26. die mittels zweier SchwcilJspltz.cn 30, 32 bei 28 punkivcrschwcilJt sind, die aus einer Kupferlegierung gcniälj der Erfindung zusammengesetzt sind. Fig. 3 zcigl /wei Metallblcchc 34 und 36, clic entlang einer Naht 38 widcrslandsgesehwcißl werden mittels zweier SchwcilJrSder 40 und 42. die aus einer Kupferlegierung gcmäll der Erfindung zusammengesetzt sind. Fig. 4 zcigl eine gewickelte Druckfeder 44, die aus einer Kupferlegierung gcmäll der Erfindung zusammengesetzt ist.

IO

15

20

Beispiel 2

Weitere Legierungen wurden aus ETP-Kupfer gemäü Beispiel 1 hergestellt. Jede auf diese Welse hergestellte Legierung wurde bei etwa 788" C warmgewalzt und ir ihrer Dicke von etwa 2,54 cm auf etwa 1,27 cm verringert. Das 12,7-mm-Material wurde während 30 Minuten im Glühofen bei einer Temperatur von etwa 788° C gehalten und dann mit Wasser abgeschreckt. Die mil Wasser abgeschreckte Legierung wurde um 50",. kaltgewalzt, um einen Streifen einer Dicke von etwa 6.35 mm zu erzeugen, der weiter (85"„) kaltgewalzt wurde, um einen Streifen einer Dicke von etwa 0.61 mm zu erhalten Dieser Streifen wurde bei etwa 349' C in geschmolzenem Salz 10 bis 30 Minuten geglüht und dann wiederum (87.5"u) kaltgewalzt, um einen Streifen einer Dicke vor etwa 0.762 mm zu erhalten. Dieser Streifen wurde ir /.ugfcstigkcilsprobcn unterteilt und als kallgewalzte^ Material und nach einem dreiminuligen Glühen be 377" C (in geschmolzenem Salz) geprüft. Die /.usammen Setzung dieser Legierungen und ihre Eigenschaften sine in Tabelle Il wiedergegeben, wobei die Legierungen Γ. O. R Vcrgleichslegicrungcn sind.

Tabelle I

/ugfcsligkcil uml elektrische Leitfähigkeit Im Wul/zuslaml (W",.) Sircllen einer Dick, von 0.0763 mm nach fnlgciuien (ilühhciUngungen bei einer Dicke von 0.685 mm

Legierung Zusanimensel/iini: in Cie« .-".. Cilühlenipeialur >3S C während 3 Stunden CilühlenipcraUir 42⁷ C »iihreml lSlmulen

	Λ μ	Μμ Ι¹ ( Ii	0.008 Rcsl	/uglcsliiikcit	".IACS	/uglcstigkcil	"..1.-U^-S
			0,024 Rcsl	(N/nim )	(Streifen einer Dicke	(N/mm'')	(Streifen einer Dick
			0.044 Rcsl		von 1.27 mm.		um 1.27 mm.
			(1.060 Rcsl		(i'l- kullgcwiil/l)		6¹I¹'.. kallpewal/t)
Λ	(1.041	0.	0.085 Rcsl	433	88	550	87
B	0.041	0.	0.10 Rcsl	540	'«)	534	87
(	0.041	0.	533	<)()	54<)	')()
I)	0.041	0.	538	¹M	542	8')
F.	0.041	0.	528	¹K)	577	S¹)
I	0.041	0.	540		5(i7	V2

Tabelle Il

/usanimcnsct/iini!
Ai; Mn

/ugfesllpkeil In N/mnr. /ustaiul »peual/l« 3 Mlmilen peglilhi hcl 377 ( (710 L)

ΛΙι«.ιΙ/μι.κΙ W".

Ci	0.041	0.05	0.008	R es	544
Il	0.041	0.105	0.008	Res	606
1	0.041	0.166	0,008	Res	634
J		0.06	0.008	Res	542
K		0.131	0.008	Res	5" 2
I		0.142	0.008	Res	662
M	0.041	0.052	0.008	R es	550
N	0.041	0.100	0.008	Res	606
O	0.041	0.157	0.008	Res	634
I'	0.041	0.(W5		Res	514
	0.041	0.015		Res	507
R	0.041	0.1 W		Res	556

458 47° 486 451 475 458 458 47° 486 451 486 47')

Beispiel 3

IMn die Wirkungen von Kadmium als /usal/ In ilen I cgicrungcn gemalt der Erfindung darzustellen, wurden Legierungen \ und ^ hergestellt In der gleichen Welse wie die in Beispiel I. Diese Legierungen wui'den In I nun von .Streifen einer Dicke von 2.54 mm hergestellt, die u 60".. kaltgcformi wurden, bevor sie In einem Sal/had a b^ri 377 ( erhitzt wurden. Der Streifen wurde dann liiiislcl lieh seiner IIiIrIe geprüft. Die Frgehnisse. die das Hell hallen der Wal/hiirte. die die Festigkeit anzeigt, zeigt sind In der Tabelle III angegeben.

Tabelle III

Legierung	Zusammensetzung Ag Mg	0,05 0,13	in % P	Cd	Cu	Rockwell Walz-Härte	B-Härte nach Erhitzen In geschmolzenem Salz auf 377' C wahrend 3 Min. 90 Min.	74 81
X (556) Y (557)	0,043 0,043	0,1 0,1	0,02 0,02	Rest Rest	70 74	71 82

Beispiel 4

Eine Legierung mit einer Zusammensetzung von 0,041% Silber, 0,53% Magnesium, 0,32% Phosphor mit Rest Kupfer wurde in Teile einer Dicke von 2,54 cm gegossen zum Warmverformen in Übereinstimmung mit der Arbeitsweise gemäß Beispiel 1. Die Legierung wurde bei 899° C von 25,4 mm auf 12,19 mm warmgewalzt mit Wiedererhitzung nach jedem Durchlauf und von der Temperatur von 899° C mit Wasser abgeschreckt. KaItwalzen wurde dann durchgeführt um 68%, um die Dicke des Streifens von 12,19 mm auf 4,06 mm zu verringern. Sehr gutes Beibehalten der Härte ist bei dieser Legierung festzustellen, wenn die Legierung während 200 Minuten bei 37TC geglüht wird, und wie es durch die nachstehenden Tabellendaten wiedergegeben lsi.

Tabelle IV

Legierung

Zusammensetzung In
Ag Mg

Rockwell B-Härte

Cu

0,041

0.53

0.32 Rest

Zustand

1. warmgewalzt von 25,4 auf 12,9 mm

mit Wasser abgeschreckt von 899 C, dann um 68% kaltgewalzt
von 12,9 auf 4,06 mm

2. geglüht bei 371" C während der nachstehenden Zeiten:

3 Minuten

10 Minuten

50 Minuten
100 Minuten
200 Minuten

84,5

94,0
95,0
92,0
91,0
92.0

Ls ist ersichtlich, dall die Zugaben gemälj der Erl'indung zwei grundsätzliche Eigenschaften reinen Kupfers nicht merkbar nachteilig beeinflussen, d. h. hohe Leitfähigkeit, und zwar sowohl elektrische als auch Wärmeleitfähigkeit, und die hohe Härtbarkeit oder Verfestigungslähigkeit durch Kaltverlormung mit sehr geringem Verlust an Leitfähigkeit, beispielsweise lediglich mit einem Abfall von 100",, IACS auf 97 bis 98",. IAtS durch Kaltwalzen mil einem Walzgrad von 60 bis 90%. wodurch die Dehngrenze bis um das Fünffache und die Zugfestigkeit um mehr als das Doppelle erhöht werden kann. Weiterhin werden durch Verwendung von zwei sehr billigen und reichlich vorhandenen Elementen Phosphor und Magnesium innerhalb kritischer Gehaltsbereiche und in bestimmten Gewichtsverhältnissen folgende erstrebenswerte, gut einstellbare Ergebnisse erzieh:

Große Festigkeit mit guter Leitfähigkeit, beispielsweise eine Festigkeit von 632 N/mm² (verglichen mit einem maximalen Wert von reinem Kupfer von 457 bis 492 N/mm²) bei einer Leitfähigkeit von 70% IACS.

Ausreichende Festigkeit, selbst nach Behand'ung bei hohen Temperaturen, beispielsweise Löten während 3 Minuten bei 427° C, mit ausgezeichneter Leitfähigkeit von 95% IACS und einer Festigkeit von beispielsweise 387 N/mnr (verglichen mit reinem Kupfer oder selbst Silber enthaltendem Kupfer, bei dem ein Maximalwert von 211 bis 245 N/mm' erzielt wird).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kupferlegierung, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 2 bis 5% Magnesium, 0,6 bis 4,25% Phosphor und Kupfer als Rest besteht, wobei Phosphor und Magnesium ein Gewichtsverhältnis von 0,3 bis 1,4 aufweisen.

2. Kupferlegierung, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 1,0 bis 2,0% Magnesium, 0,3 bis 2,0% Phosphor und Kupfer als Rest besteht, wobei Phosphor und Magnesium ein Gewichtsverhältnis von 0,3 bis 1,4 aufweisen.

3. Kupferlegierung, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 0,01 bis 1,0% Magnesium, 0,003 bis 1,0% Phosphor und Kupfer als Rest besteht, wobei Phosphor und Magnesium ein Gewichtsverhältnis von 0,3 bis 1,4 aufweisen.

4. Legierung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie 0,02 bis 0,2% Silber enthält.

5. Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Phosphor und Magnesium ein Gewichtsverhältnis von 0,83 zu 1,00 aufweisen.

6. Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie bis zu 2% Cadmium enthält.

7. Verwendung einer Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Herstellung von Autokühlern.

8. Verwendung einer Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Herstellung von elektrischen Leitern.