DE2029584A1

DE2029584A1 - Method of manufacturing an electrical conductor using aluminum

Info

Publication number: DE2029584A1
Application number: DE19702029584
Authority: DE
Inventors: Paul Philip Oakland; Roberts Sidney George Livermore; Calif. Zeigler (V.St.A.)
Original assignee: Kaiser Aluminum and Chemical Corp
Current assignee: Kaiser Aluminum and Chemical Corp
Priority date: 1969-06-18
Filing date: 1970-06-16
Publication date: 1970-12-23
Also published as: JPS4837492B1; GB1286720A

Description

Aluminium findet als elektrischer leiter steigende Verwendung. Bei elektrischen Leiterlegierungen ist die Duktilität von Bedeutung, damit die Anschlüsse ohne zu brechen verbogen und verdreht werden können. Reines Aluminium ist ein ausgezeichneter elektrischer Leiter mit einer elektrischen Leitfähigkeit von ungefähr 65 $ IACS (65 £ des internationalen standardausgeglübten Kupfers). Um jedoch ausreichende Festigkeit zu haben, muß es kräftig kalt bearbeitet sein. Das Ausmaß der Verfestigung, die durch Kaltbearbeitung erreicht werden kann, wird durch die Kapazität des Materials, eine Kaltverfestigung zu erreichen und den Verlust an Duktilität, der starke Verformungen begleitet,Aluminum is increasingly used as an electrical conductor. With electrical conductor alloys, ductility is important so that the connections can be bent and twisted without breaking. Pure aluminum is an excellent electrical conductor with an electrical conductivity of approximately $ 65 IACS (65 pounds of international standard annealed copper). However, in order to have sufficient strength, it must be vigorously cold worked. The amount of work hardening that can be achieved by cold working is determined by the capacity of the material to achieve work hardening and the loss of ductility that accompanies large deformations,

WR/SiWR / Si

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begrenzt. Gegenwärtig wird relativ reines Aluminium (99,45 #), welches man als EC-Aluminium oder Aluminium für elektrische Leiter bezeichnet, kalt auf eine Zugfestigkeit bis etwa 1900 kg/cm bearbeitet. Bei dieser Zugfestigkeit besitzt das Material eine Streckung von etwa 1 1/2 bis 2 <fi auf 25 cm.limited. At present, relatively pure aluminum (99.45 #), which is referred to as EC aluminum or aluminum for electrical conductors, is cold machined to a tensile strength of up to about 1900 kg / cm. At this tensile strength, the material has an elongation of about 1 1/2 to 2 <f / 25 cm.

Aluminium kann auch in seiner Festigkeit duroh die Zugabe von Legierungselementen oder durch die Zugabe sowohl von Legierungselementen als auch durch Kaltbearbeitung verbessert werden. Die wirksamsten Legierungselemente, die z. Z. verwandt werden zur Verbesserung der Pestigkeitseigensobaften von Aluminium besitzen eine merkliche Löslichkeit in Aluminium, und nur geringe Mengen dieser Elemente könnten verwandt werden, ohne die elektrische Leitfähigkeit unzulässig zu verschlechtern. Aus diesem Grund enthalten Aluminiumlegierungen, die als elektrische Leiter verwandt werden, nur geringe Mengen von Magnesium oder Magnesium und Silizium.Aluminum can also duroh the strength of its strength Addition of alloying elements or by adding both alloying elements and cold working. The most effective alloying elements used e.g. Z. Used to improve the potencies of aluminum, they have a significant solubility in aluminum and only small amounts of these elements could be used without inadmissibly deteriorating the electrical conductivity. For this reason, aluminum alloys that are used as electrical conductors only contain small amounts of magnesium or magnesium and silicon.

Im Jahre 1948 veröffentlichte R. H* Harrington einen Artikel "The Effect of Single Addition Metals on the Recrystallization, Electrical Conductivity and Rupture Strength. of Pure Aluminium¹¹ in den Transactions der American Sooiety for Metals. Dieser Artikel stellte fest, daß die Zugabe von 1 # Eisen, die man gewöhnlich als eine unerwünschte Verunreinigung ansah, eine Legierung ergab, die außerordentliche Bruchfestigkeit im ausgeglühten Zustand zeigte und dennoch eine hohe elektrische Leitfähigkeit von 61 # besaß. SeitIn 1948, R. H * Harrington published an article "The Effect of Single Addition Metals on the Recrystallization, Electrical Conductivity and Rupture Strength. Of Pure Aluminum ¹¹ in the Transactions of the American Sooiety for Metals. This article stated that the addition of 1 # iron, which was commonly viewed as an undesirable impurity, produced an alloy which exhibited exceptional fracture strength in the annealed state and yet had a high electrical conductivity of 61 #

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~⁵~ 202 9 58 λ ~ ⁵ ~ 202 9 58 λ

dieser Zeit ist nichts Bemerkenswertes getan worden, daß Eisen ohne wesentliche Verluste der elektrischen Leitfähigkeit zugesetzt werden kann, ansoheinend deswegen, weil das von Warrington hergestellte Material keine raerkliobe Verbesserung in der Duktilität zu normalem Aluminium zeigte, wie man es für elektrische Leiter verwandte.this time nothing remarkable has been done that Iron can be added without significant loss of electrical conductivity, basically because the material manufactured by Warrington does not contain any liability Improvement in ductility over normal aluminum showed how to use it for electrical conductors.

Es wurde nun gefunden, daß man eine wünschenswerte Kombination von Festigkeit, Leitfähigkeit und Duktilität eines elektrischen Leitermaterials erhalten kann, wenn man Aluminium, welches etwa 0,7 bis etwa 3 Gew.-ji Eisen enthält, in einer besonderen Weise behandelt. Ganz allgemein-muß die Legierungszugabe dadurch ausgezeichnet sein, daß sie adequate Löslichkeit im flüssigen Aluminium besitzt, aber eine sehr niedrige oder begrenzte Löslichkeit im festen Aluminium. Unter den Bedingungen, unter welchen das Aluminium als Leiter verwandt wird, muß somit nahezu die gesamte Eisengabe als intermetaLlische Phase vorliegen. In dieser Form ist das Eisen der elektrischen Leitfähigkeit nicht so abträglich, als wenn es als'Gelöstes, in der festen Aluminiumlösung vorläge· Bei den allgemein üblichen Verfahren zur Behandlung von Aluminiumlegierungen ergeben die geringen vorhandenen Mengen von Eisen große Teilchen der intermetallischen Phase während des Erstarrens. Solche Teilchen sind für die mechanischen Eigenschaften der Legierung schädlich und machen es schwierig, ein gutes Produkt It has now been found that there is a desirable combination of strength, conductivity and ductility of an electrical conductor material can be obtained if one Aluminum, which contains about 0.7 to about 3 percent by weight of iron, treated in a special way. In general, it must Alloy addition can be distinguished in that it has adequate solubility in liquid aluminum, however very low or limited solubility in solid aluminum. Under the conditions under which the aluminum is used as a conductor, almost all of the iron administration must be present as an intermetallic phase. In In this form iron is not so detrimental to electrical conductivity as if it were dissolved in the solid Aluminum solution provided · In the generally accepted processes for treating aluminum alloys, the small amounts of iron present, large particles of the intermetallic phase during solidification. Such Particles are detrimental to the mechanical properties of the alloy and make it difficult to make a good product

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herzustellen. Es wurde gefunden, daß, wenn die Größe der intermetallischen Teilchen beschränkt, d. b. klein gehalten werden kann, das bedeutet, wenn eine Gußstruktur erhalten werden kann, die ein verhältnismäßig reines AIuminiumgefüge umfaßt, das gleichmäßig verteilt feine intermetallisohe Teilchen enthält und diese Struktur während der Behandlung erhalten werden kann, danndie Legierung aus Aluminium und Eisen tatsächlich verbesserte Eigenschaften besitzt. to manufacture. It has been found that when the size of the intermetallic particles limited, d. b. kept small that is, if a cast structure can be obtained which has a relatively pure aluminum structure includes, which contains evenly distributed fine intermetallic particles and this structure during the Treatment can be obtained because the alloy of aluminum and iron actually has improved properties.

Erfindungsgemäß wird eine homogene Schmelze aue im wesentlichen reinem Aluminium und etwa 0,7 bis etwa 3 Gew.~$ Eisen hergestellt. Das Metall wird naoh einem Verfahren^gegossen, bei dem ein schnelles Abschrecken möglioh ist, damit das Eisen, welches während des Gießens ausfällt, kleine gleichmäßig verteilte intermetallische Xeilqhen in dem Aluminiumgitter bildet. Der Rest des Eisens ist ate Lösung in einer übersättigten festen lösung aua-Aluminium vorhanden. Zu irgendeinem Abschnitt in der Behandlung anschließend an das Gießen wird das Metall auf ein© Temperatur beispielsweise im Bereiche von 260 bis 482⁰G für eine Zeitspanne erwärmt, die ausreicht, damit der größte Teil dee in äex Übersättigten Lösung vorliegenden Eisens aioh in einer Zwisobenphase ausscheidet. Diese Pxäzipitation kann neue Teilchen eier Eisen-Aluminium-Phase erzeugen ale auch an den bereits- gebildeten und gleichmäßig verteilten kleinen Eieen-Alutninium-Teilchen stattfinden» Auf diese Weise verleiht äas JDifleaAccording to the invention, a homogeneous melt is produced from essentially pure aluminum and about 0.7 to about 3 % by weight of iron. The metal is cast using a rapid quenching process so that the iron which precipitates during casting forms small evenly distributed intermetallic particles in the aluminum lattice. The rest of the iron is ate solution in a supersaturated solid solution of aluminum. At any portion in the treatment subsequent to the casting, the metal is heated to a © temperature, for example in the range 260 to 482 ⁰ G for a period of time sufficient to allow most of dee in äex supersaturated solution present iron aioh in a Zwisobenphase excretes . This precipitation can generate new particles in the iron-aluminum phase, all of which also take place on the small iron-aluminum particles that have already formed and are evenly distributed. In this way, the JDiflea

0 0 9 8 5 2/1611 . -5- '0 0 9 8 5 2/1611. -5- '

Festigkeit und Duktilität, ohne daß seine LeitfähigkeitStrength and ductility without affecting its conductivity

f
in unzulässigem Maße beeinträchtigt wird. Vorzugsweisef
is impaired to an inadmissible degree. Preferably

enthält die Schmelze 1 bis 2 <fi Eisen und insbesondere etwa 2 fo Eisen.the melt contains 1 to 2 % iron and in particular about 2 % iron.

Die bevorzugte Glühtemperatur in der oben angegebenen Spanne liegt bei etwa 426⁰O. Nach dem Glühvorgang erfolgt die Abkühlung mit einer Geschwindigkeit, vorzugsweise von etwa 56⁰O pro Stunde auf eine Temperatur von etwa 204⁰O, worauf das Metall an der Luft auf Zimmertemperatur abgekühlt wird. Das erstarrte Metall kann meohanisoh bearbeitet werden, ehe es auf die gewünschte Glühtemperatur erhitzt wird. Andererseits aber können Erhitzung und Bearbeitung gleichzeitig vorgenommen werden. Naoh dem Glühen kann das Metall einer Kaltbearbeitung zur Quersohnittsflächenverringerung unterworfen werden, so daß sich ein Endprodukt mit der gewünschten !Festigkeit ergibt. Wenn z. B. die Legierung etwa 2 56 Eisen enthält, kann eine 93#ige kalte Quersohnittsfläohenverringerung zur Erzeugung eines Drahtes vorgenommen werden, der eine Zugfestigkeit vonThe preferred annealing temperature in the range given above is about 426 ⁰ O. After the annealing process, cooling takes place at a rate, preferably about 56 ⁰ O per hour to a temperature of about 204 ⁰ O, whereupon the metal in the air to room temperature is cooled. The solidified metal can be mechanically processed before it is heated to the desired annealing temperature. On the other hand, however, heating and processing can be carried out at the same time. After annealing, the metal can be subjected to cold working to reduce cross-sectional area so that an end product with the desired strength results. If z. For example, if the alloy contains about 256 iron, a 93 # cold cross-section reduction can be made to produce a wire that has a tensile strength of

etwa 2039 kg/cm besitzt, eine Dehnung von etwa 4 bis 5 om auf etwa 25 om Länge und eine elektrische Leitfähigkeit von nicht weniger als etwa 59 # IAOS.about 2039 kg / cm, an elongation of about 4 to 5 om to about 25 µm in length and an electrical conductivity of no less than about 59 # IAOS.

Die Erstarrungsgeschwindigkeit während des Gießens soll so sein, daß das Eisen, welches sich niederschlägt, in Zwisohenphasenteilohen vorliegt, deren größte Abmessung 0,005 mm beträgt.The rate of solidification during casting should be such that the iron which precipitates is present in two-phase parts, the largest dimension thereof Is 0.005 mm.

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-ρ 6 --ρ 6 -

Die tatsächliche Erstarrungsgesobwindigkeit, die erforderlioh ist, um diese Bedingungen zu erreichen, hängt von dem Eisengehalt in der !©gierung ab. Je höher der Eisengehalt, umso schneller muß die legierung erstarren. Die notwendige Erstarrungsgesctav/indigkeit wird jedoch beim Gießen mit direkter Abschreckung leicht überschritten. Wenn z. B. eine legierung, die 2 $ Eisen enthält, mit direkter Absohreokung gegossen wird ale ein Stab von etwa 25 mm Durchmesser mit einer AfezugsgesofawiEäigk'eit von etwa 43 mm/Min, erstarrt das Metall isebaell genug, um die Größe der Zellen der dendritischen Struktur auf Abmessungen zn begrenzen, die kleineu als O_sOO875 mm sind. Bei einer ausreichenden Erstarrungsgesotawindigkeit können.auoh Gußstücke mit einer gsö8e»en Quexschßittsfläohe,. beispielsweise von 10 χ 10 cm oder 15" x 15 om, gegossen werden,,die die riohtigen dendritischen Zellen uuä EisenteilobeagröSeo. aufweisen. Mit einem solchen Material kann man die gewünschten GlühbedingUEgen dactacta erhalten, daß raaa das Material bearbeitet und ee dann auf die GliibtemperatuK für etwa zwei Stunden erhitzt.The actual rate of solidification required to achieve these conditions depends on the iron content in the alloy. The higher the iron content, the faster the alloy has to solidify. However, the necessary solidification rate is easily exceeded when casting with direct quenching. If z. For example, if an alloy containing 2 iron is cast with direct suction, when a rod about 25 mm in diameter with a pulling capacity of about 43 mm / min, the metal solidifies sufficiently to the size of the cells of the dendritic structure to dimensions zn limit which are kleineu as O _s OO875 mm. With a sufficient solidification total wind speed, castings with a solid weld surface can also be used. for example from 10 χ 10 cm ", are poured 15 x 15 om ,, the uuä the riohtigen dendritic cells EisenteilobeagröSeo. have. With such a material can be obtained the desired GlühbedingUEgen dactacta that raaa processed the material and then ee to the GliibtemperatuK heated for about two hours.

Die Zeichnung zeigt die Wirkung der Erhitzung auf die leitfähigkeit und die Härte kalt Tbearbeitet@n mit 2 56 Eisen als Legierungsbestandteil. Es sind in der Zeichnung auoh die Leitfähigkeit osefa dem KaltbeaElbeiten und die Härte nach dem KaltbeaEbeiten gezeigt«The drawing shows the effect of the heating the conductivity and the hardness cold T machined @ n with 2 56 iron as an alloy component. There are in the Drawing also the conductivity osefa the cold working and the hardness shown after cold working «

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In der in der Zeichnung dargestellten Graphik ist auf der linken Ordinate die Leitfähigkeit in % IAOS aufgetragen, in der rechten Ordinate die Härte in Rockwell. Die Kurve 1 zeigt die Leitfähigkeit, die Kurve 2 die Härte, die Kurve 5 die Leitfähigkeit der nur bearbeiteten Legierung, die Kurve 4 die Härte der bearbeiteten Legierung und die Kurve 5 die Härte der gegossenen Legierung.In the graph shown in the drawing, the left ordinate shows the conductivity in % IAOS, and the right ordinate shows the hardness in Rockwell. Curve 1 shows the conductivity, curve 2 the hardness, curve 5 the conductivity of the alloy that has only been machined, curve 4 the hardness of the machined alloy and curve 5 the hardness of the cast alloy.

Wie bereits dargestellt, bezieht sieb die vorliegende Erfindung auf einen elektrischen Leiter aus Aluminium, der sowohl Festigkeit als auch Duktil!tat besitzt, die man durch Kaltbearbeitung einer Aluminiumlegierung erhält, welche eine verhältnismäßig gleichmäßige Verteilung von kleineu Teilchen der Eisen-Aluminium-Pbaee enthält. Die Behandlung des Metalles wird so gesteuert, daß eich kleine gleichmäßig verteilte Teilchen der Eisen-Aluminium-Pbaee anfänglich ergeben und diesen schließlich ausreichend Beweglichkeit gegeben wird, damit die letzten Spuren gelösten Eisens in dem Aluminium aus der Lösung ausscheiden» entweder in Form neuer kleiner Teilchen oder sioh an die bereits gebildeten Seuchen ansetzen. Alle diese ZwiaobenpbasenteHohen in dem Metall sind so klein, daß sie die Festigkeit und die Duktilität des Aluminiums beeinflussen, aber gleichzeitig wiederum zu groß, daß sie eine nachteilige Beeinflussung der Leitfähigkeit des Aluminiumgitters bewirken.As already stated, Sieb relates to the present Invention on an electrical conductor made of aluminum, which has both strength and ductility! Cold working an aluminum alloy is obtained, which has a relatively even distribution of small particles which contains iron-aluminum pbaee. Treatment of the metal is controlled in such a way that calibrated small ones are evenly distributed Particles of the iron-aluminum pbaee initially result and this is finally given sufficient mobility so that the last traces of dissolved iron in the aluminum to be eliminated from the solution »either in the form of new small particles or to tackle the epidemics that have already formed. All of these twin peaks in the metal are so small that they have strength and ductility of the aluminum, but at the same time again too great that they have an adverse effect on the conductivity of the aluminum grille.

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Als Beispiel einer Anwendung dieser Erfindung wurden Stangen aus einer Legierung von Aluminium mit etwa 2 "%> Eisen von etwa 25 mm Durchmesser gegossen. Die Stangen wurden direkt bei einer Abzugsgesohwindigkeit von .43 om/Min» abgesobreokt. Beim taerkömmliohen Stranggußverfahren mit direkter Abschreckung größerer Abmessungen und damit langsamerer Erstarrungsgesohwindigkeit erhält man normalerweise große, spröde Primärteilohen der Eisen-Aluminium-Pbase FeAl,* in dieser legierung. Metallographisobe Untersuchungen der inneren Struktur der sehr sobnell abgeschreckten und damit erstarrten Stangen zeigten, daß der Eisen-Aluminium-Bestandteil sehr fein und gleichmäßig über das Gitter der Stange verteilt war. Die Eisen-Aluminium-Phasenteilchen besaßen eine maximale Abmessung von nicht mehr als etwa 0,005 mm. Eine dieser Stangen wurde dann leicht entzundert und kalt- durch Waisen im Durchmesser verringert auf einen solchen von etwa 9,4 mm? ohne daß eine Zwischengliihung vorgenommen wurde. An dieser Stelle wurde die elektrische Leitfähigkeit der Stange gemessen, und es zeigte sich, daß sie etwa 54 f> HGS betrug. Teile der gewalzten Stange wurden auf Temperaturen sswieohen 215 und 482⁰O erwärmt und wie die Zeichnung zeigt, nahm die elektrische Leitfähigkeit zu und die Härte ab. Die Zunahme in der elektrischen Leitfähigkeit ist größer ale maa aufgrüne! der Erweichung a Hein erwarten könate«. Das zeigt @a₅ übB die.As an example of an application of this invention, rods were cast from an alloy of aluminum with about 2 "% iron about 25 mm in diameter. The rods were sucked off directly at a take-off speed of .43 om / min Large, brittle primary components of the iron-aluminum-Pbase FeAl, * in this alloy are normally obtained, and thus a slower solidification rate The iron-aluminum phase particles had a maximum dimension of no more than about 0.005 mm. One of these bars was then lightly descaled and cold-reduced in diameter by orphans to about 9.4 mm? without any intermediate annealing being carried out At this point the electrical conductivity of the rod was measured and found to be about 54 f> HGS. Parts of the rolled bar were sswieohen to temperatures of 215 482 ⁰ O and heated and as the drawing shows, the electric conductivity increased and the hardness from. The increase in electrical conductivity is greater than ale maa aufgrüne! the softening a Hein could expect ". That shows @a ₅ about the.

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Erstarrungsgesobwindigkeit der Stange beim Gießen ausreichte, die Diffusion des ganzen Eisens aus dem Aluminiumgitter während des Gießens zu verhindern. Mit anderen Worten, das Aluminiumgitter war ursprünglich mit Eisen übersättigt, das als gelöstes eine bedeutsame Verringerung der elektrischen Leitgähigkeit verursaohte. Die Erwärmung gestattete eine Diffusion und Aussoheidung, wodurch der Eisengehalt im Gitter verringert wurde. Die maximale feste löslichkeit von Eisen in Aluminium bei der eutektisoben Temperatur von etwa 654⁰O kann bei etwa 0,05 # liegen. Sie nimmt sehr schnell auf nur etwa 0,006 # bei 500⁰O ab. Metallographisohe Untersuchungen der erhitzten Proben zeigten, daß die Eisen-Aluminium-Teilchen größer wurden mit erhöhter Glühtemperatur.The rate of solidification of the bar during casting was sufficient to prevent diffusion of all iron from the aluminum grid during casting. In other words, the aluminum grid was originally oversaturated with iron, which when dissolved caused a significant reduction in electrical conductivity. The heating allowed diffusion and separation, reducing the iron content in the lattice. The maximum solid solubility of iron in aluminum at the eutectisobic temperature of about 654 ⁰ O can be about 0.05 #. It decreases very quickly to only about 0.006 # at 500 ⁰ O. Metallographic examinations of the heated samples showed that the iron-aluminum particles became larger with increased annealing temperature.

Eine etwa 10 mm dicke Stange aus diesem Material wurde zwei Stunden bei einer Temperatur von etwa 571⁰C geglüht. Anschließend wurde sie kalt auf einen Durchmesser von etwa 2,5 mm gezogen, oder mit anderen Worten, es wurde eine Querschnitt sverringerung von 93 $> in kaltem Zustand ohne eine Wärmebehandlung erreicht. Die Zugfestigkeitseigenschaften dieses Drahtes wurden zusammen mit den typisohen Pestigkeitseigensobaften elektrischer Leiterlegierungen und den minimalen Werten anderer Aluminiumlegierungen, die man für leiterzwecke verwendet, in Tabelle I aufgeführt.An approximately 10 mm thick rod made of this material was ^{annealed at a temperature of approximately 571 °} C. for two hours. It was then cold-drawn mm to a diameter of about 2.5, or in other words, it has a cross-sectional sverringerung of 93 $> in the cold state achieved without a heat treatment. The tensile properties of this wire are listed in Table I along with the typical strength properties of electrical conductor alloys and the minimum values of other aluminum alloys used for conductor purposes.

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17151715 4,84.8 5959 16871687 1,51.5 6161 —.-. 1,51.5 53,553.5 3,03.0 52,552.5

Table I.

Vergleioh von Eestigkeitswerten von leiterlegierungen aus Aluminium in Form eines etwa 2.5 mm dicken DrahtesComparison of strength values of conductor alloys Aluminum in the form of a wire about 2.5 mm thick

legierung Zugfestig-« Streckgrenze % Dehnung # IACS ————— keit kg/cm kg/om^z auf 2*p om ____alloy tensile strength- «yield strength % elongation # IACS —————- speed kg / cm k g / om ^z on 2 * p om ____

2 # le 20602 # le 2060

EC-H19EC-H19

(typisch) 1898(typical) 1898

5OO5-H195OO5-H19

(Min.) 27072707

6201-T816201-T81

(Min.) 3374(Min.) 3374

Die Aluminiumlegierung 5005 enthält nominell 0,8 ^ Magnesium und die legierung 6201 nominell 0^7'^ Si und 0,8 Mg. Der Rest ist in beiden Alumimium und kleine Mengen an Veruureiniguagselementen» H19 uafl 181 sind !EenperbeKeiobttun» gen entsprechend übt ¹¹AIlOy and Temper Designation Systems for Aluminium" (USAS H35.1-1967)· -H19 bedeutet, daß das Material auf eine Extrabärte getempert worden ist, T81 bedeutet, daß das Material lösungsbebandelt, kalt beaubeitet und dann künstlich gealtert wurde»The aluminum alloy 5005 containing nominally 0.8 ^ magnesium and alloy 6201, nominally 0 ^ 7 '^ Si and 0.8 Mg. The rest is in both Alumimium and small amounts of Veruureiniguagselementen "H19 uafl 181! EenperbeKeiobttun" gen exercises corresponding to ¹¹ AIlOy and Temper Designation Systems for Aluminum "(USAS H35.1-1967) · -H19 means that the material has been tempered to an extra hardness, T81 means that the material has been solution-treated, cold processed and then artificially aged»

Ein.Vergleich dieser Daten zeigt, da8 die legierung mit 2 % Eisen bessere Zagfestigkeit besitzt als ei ie EG-Iegierung mit ©twa dem dreifachen West äer Debnung eaä aus. etwa 2 Ji weniger elektrische leitfähigkeit. Die erhöhte Duktilität ist insbesondere deshalb bedeutsam₉ weil man bei leitungen oft geknickte und gebogene» gekrümmte usw»A comparison of these data shows that the alloy with 2 % iron has better tensile strength than an EC alloy with about three times the western debris . about 2 Ji less electrical conductivity. The increased ductility is particularly important ₉ because cables are often kinked and bent »curved, etc.»

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Verbindungen benötigt. Die Legierung ist niobt so stark wie die Legierung 5005 oder die Legierung 6201, aber sie besitzt überlegene Duktilität und überlegene elektrische Leitfähigkeit.Connections needed. The alloy is not that strong like Alloy 5005 or Alloy 6201, but it possesses superior ductility and superior electrical properties Conductivity.

Weitere Versuche wurden durchgeführt, die den Verfahren entsprachen, welche in der Veröffentlichung von Harrington, die eingangs erwähnt ist, beschrieben sind. Für diese Versuche wurde Aluminium «it einem Reinheitsgrad von 99,95 1> auf 798⁰O erhitzt, um mit 1 i» Eisen legiert zu werden. Dann wurde die Legierung auf 698⁰O abgekühlt, mit Chlor entgast und in vorgeheizte Graphitfortnen in form von etwa 12 mm dicken Stangen gegossen. Die gegossenen Stangen wurden kalt gewalzt auf einen Durchmesser von etwa 10 mm. Die 10 mm dicken Stangen wurden dann schnell auf 398⁰C erwärmt, für 4- Stunden bei dieser Temperatur gehalten und in Luft abgekühlt. Das MateriaL wurde dann auf einen Durchmesser von 5 mm ausgewalzt. Dieses so behandelte Material ist nachfolgend als "XS^w bezeichnet· Ein Teil dieser etwa 5 mm dioken Stange wurde durch schnelles Erwärmen auf 371⁰C und Verweilen für 2 Stunden behandelt, anschließend auf 204⁰C abgekühlt, und zwar mit einer Abkühlungsgesohwindigkeit von etwa 50°C/b, unö dann wurde es an der Luft gekühlt. Dieses Material ist nachfolgend als ^MXA^W bezeichnet.Further tests were carried out which corresponded to the procedures described in the Harrington publication mentioned at the beginning. For these experiments, aluminum with a purity of 99.95 1> was heated to 798 ⁰ O in order to be alloyed with 1 i "iron. The alloy was then ^{cooled to 698 0} O, degassed with chlorine and poured into preheated graphite rods in the form of rods approximately 12 mm thick. The cast bars were cold rolled to a diameter of about 10 mm. The 10 mm thick rods were then quickly ^{heated to 398 °} C., kept at this temperature for 4 hours and cooled in air. The material was then rolled out to a diameter of 5 mm. This so-treated material is hereinafter referred to as "XS ^w · A part of about 5 mm dioken rod was treated by rapid heating to 371 ⁰ C and linger for 2 hours, then cooled to 204 ⁰ C, with a Abkühlungsgesohwindigkeit of about 50 ° C / b, unö then it was air-cooled. This material is hereinafter referred to as ^M XA ^W.

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Es wurde eine weitere Probe gemäß der vorliegenden Erfindung hergerichtet, d. b. die 1 # Eisen enthaltende Legierung wurde geschmolzen, mit Chlor entgast und direkt auf 70O⁰O abgekühlt. Dabei wurde eine Stange mit einem Durohmesser von etwa 2 1/2 cm hergestellt. Die gegossene Stange wurde kalt auf einen Durohmesser von etwa 10 mm ausgewalzt. Yor dem Ziehen des Drahtes wurde die Stange auf 371⁰C erwärmt, 2 Stunden bei dieser Temperatur gehalten und dann auf 204⁰C abgekühlt mit einer Abküh!geschwindigkeit von etwa 50°C/h, um dann an der Luft weiter zu kühlen. Proben von XS, XA und dem erfindungsgemäßen. Material, welches mit Y bezeichnet wurde, wurden kalt unter Verwendung von üblichen Drabtziehmatrizen kalt gezogen. Die Eigenschaften dieses Materials nach der Quersobnittsverringerung auf Drahtgröße sind in Tabelle II aufgeführt» Die Zugfestigkeitswerte wurden bestimmt gemäß American Society for Testing Materials Standard Procedures for Wire Specimens«, Alle Leitfestigkeitsmessungen wurden bei 21⁰C mit einer Kelvin-Brücke durchgeführt.Another sample was prepared in accordance with the present invention, that is, the alloy containing 1 # iron was melted, degassed with chlorine and cooled ^{directly to 70O 0 O.} A rod with a durometer of about 2 1/2 cm was produced. The cast bar was cold rolled to a durometer of about 10 mm. Yor drawing of the wire rod was heated to 371 ⁰ C, held for 2 hours at this temperature and then cooled to 204 ⁰ C and a cool down! Speed h, then cool to from about 50 ° C / in air on. Samples of XS, XA and that of the invention. Material designated Y was cold drawn using conventional wire drawing dies. The properties of this material after Quersobnittsverringerung on wire size are shown in Table II "The tensile strength values were determined in accordance with American Society for Testing Materials Standard Procedures for Wire Specimens" All Leitfestigkeitsmessungen were performed at 21 ⁰ C with a Kelvin bridge.

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009852/161 1009852/161 1

Table II Property comparison of the alloys.

Iiegierungen # Quer- Draht- Zugfestig- Dehnung Leitfä-Lies # Transverse Wire Tensile Strength Elongation Conductive

sobnitts-duKbmes- kei± in kg/ $> bigkeitaverage duKbmes- kei ± in kg / $> bility

verringe-ser in om auf 25 % IACS mm om reduce in om to 25 % IACS mm om

9090 1,91.9 17861786 2,82.8 9595 1,381.38 17151715 2,72.7 9090 1,91.9 17081708 3,63.6 9595 1,381.38 16381638 2,82.8 9090 4,764.76 17651765 6,26.2 9595 2,262.26 16941694 6,46.4 98,598.5 1,151.15 16311631 6,36.3

60,660.6

61,461.4

Diese Ergebnisse zeigen klar, daß der naob der -vorliegenden Erfindung hergestellte Draht bemerkenswert mehr Duktilität zeigt bei gleioher Festigkeit und Leitfähigkeit als das XS-und XA-Material. Tabelle III zeigt die spezifische Zusammensetzung der drei Legierungen.These results clearly show that the naob of the present Invention made wire shows remarkably more ductility with the same strength and conductivity than the XS and XA material. Table III shows the specific Composition of the three alloys.

Table III

Legierung $ Si Alloy $ Si % % Ee Ee $> $> Ou Ou $> $> Mn # Mg Mn # Mg $> $> Cr # ZnCr # Zn

XS + XA 0,02 0,97 0,00 0,01 0,00 0,00 0,07 Y 0,05 0,87 0,00 0,01 0,00 0,00 0,00XS + XA 0.02 0.97 0.00 0.01 0.00 0.00 0.07 Y 0.05 0.87 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00

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Claims

1. A process for the production of an electrical conductor using aluminum, characterized in that a homogeneous molten salt is produced from essentially pure aluminum and about 0.7 to about 3 percent by weight of iron; so that the iron-aluminum phase, which is precipitated during solidification, is present in the form of small particles of less than 0.005 mm in size in the aluminum lattice and the best of the iron is present as a solution in a supersaturated solid aluminum solution, whereupon the solidified metal is present a Temperatur'zwisoben about 26O ⁰ C and 480 ⁰ C for a period is kept at this temperature for the present in supersaturated solution iron is heated, so that the most diffused and as either new particles or on the already formed iron-aluminum particles precipitates.

2. The method according to "claim 1, characterized in that the melt contains 1 to 2 wt .- ^.

WR / Si -15-

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3. The method according to claim 1, characterized in that the solidified metal in an infinite shape Is subjected to cold working.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the Gltihtemperatur is about 37o C ^0.

5. The method naoh one of the preceding claims, daduroh characterized in that the solidified metal is hardened by machining prior to heating to the annealing temperature will.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the metal is stranggegoaen in the form of an approximately 25 mm thick round rod with a Take-off speed of 43 cm / min, and then two Hours is heated to glow temperature.

7. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the annealed metal is cooled from the annealing temperature to about 20O ⁰ O at a rate of about 50 ° C / b and then allowed to cool in the air.

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8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the metal during the heating processed to the annealing temperature or processed at the annealing temperature.

9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the annealed metal by cold working in its cross-section by at least $ 50, r.Ln:; ert is.

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