DE2634614A1

DE2634614A1 - Copper base alloys contg. nickel and silicon - in which zirconium additive increases toughness in hardened and worked condition

Info

Publication number: DE2634614A1
Application number: DE19762634614
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl Ing Gravemann; Hans-Joachim Dr Rer N Wallbaum
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: KM Kabelmetal AG
Priority date: 1976-07-31
Filing date: 1976-07-31
Publication date: 1978-02-02

Abstract

A hardenable copper alloy is employed for mfg. objects which have increased and constant toughness in the hardened condition, irrespective of the hardness, where the alloy has compsn. 1-5% Ni, 0.3-1.5% Si, 0.05-0.35% Zn balance Cu and the usual impurities. The alloy pref. contains 0.1-0.25% Zr, and the objects pref. withstand a high degree of deformation in the hardened condition, and/or good electrical conductivity. Cu-Ni-Si alloys are known, and are used for screws, bolts or clamps. Poor workability in the hardened state of prior alloys is overcome.

Description

Verwendung einer aushärtbaren Kupferlegierung zur Herstel-Use of a hardenable copper alloy for the production

lung von Gegenständen mit erhöhter Zähigkeit Die Erfindung bBieht ach auf die Verwendung aushärtbarer Kupferlegierungen zur Herstellung von Gegenständen, die im ausgehärteten Zustand eine erhöhte gleichbleibende Zähigkeit, unabhängig vom Festigkeitszustand, aufweisen müssen.development of articles with increased toughness alas on the use of hardenable copper alloys for the production of objects, which in the hardened state an increased constant toughness, regardless the strength condition.

In der Technik sind Kupfer-Nickel-Silizium-Legierungen bekannt, die im verformten und ausgehärteten Zustand Verwendung finden. Diese Legierungen zeichnen sich durch eine hohe Festigkeit und eine relativ hohe elektrische Leitfähigkeit aus und werden deshalb bevorzugt zu Schrauben, Klemmen und andere Verbindungsteile für elektrotechnische Zwecke verarbeitet (DT-PS 594 957).In the art, copper-nickel-silicon alloys are known that find use in the deformed and hardened state. Draw these alloys high strength and relatively high electrical conductivity and are therefore preferred to screws, clamps and other connecting parts processed for electrotechnical purposes (DT-PS 594 957).

Nachteilig bei diesem Legierungstyp ist sein geringes Formänderungsvermögen im ausgehärteten Zustand, wenn die zur Erhöhung der Festigkeit vor der Aushärtung vorgenommene Kaltumformung zwischen 10 und 40 % gelegen hat.The disadvantage of this type of alloy is its low deformability in the cured state, if the to increase the strength before curing cold forming carried out was between 10 and 40%.

Um das Formänderungsvermögen zu erhöhen, hat man den bekannten Kupfer-Nickel-Silizium-Legierungen bereits Chrom in Mengen bis zu 0,5 % zugesetzt (DT-AS 1 278 110).In order to increase the deformability, one has the known copper-nickel-silicon alloys Chromium has already been added in quantities of up to 0.5% (DT-AS 1 278 110).

Auch Zusätze von Eisen bis zu 0,5 % und Zirkon bis zu 0,5 % mit der Maßgabe, daß die intermetallische Verbindung Fe3Zr in der Legierung vorhanden ist, sind versucht worden, führten aber zu keinen nennenswerten Verbesserungen (DT-AS 1 250 129).Additions of iron up to 0.5% and zirconium up to 0.5% with the Provided that the intermetallic compound Fe3Zr is present in the alloy, have been tried, but did not lead to any notable improvements (DT-AS 1 250 129).

Es sind weiterhin aushärtbare Kupferlegierungen bekannt, die aus 0,1 bis 30 % Eisen, Kobalt, Nickel und/oder Mangan 0,1 bis 5 % Zirkon bis zu 1 X Silizium bis zu 2 % Chrom und/oder bis ZU 1 % Phosphor Rest Kupfer bestehen.There are also known hardenable copper alloys, which consist of 0.1 up to 30% iron, cobalt, nickel and / or manganese 0.1 to 5% zirconium up to 1 X silicon up to 2% chromium and / or up to 1% phosphorus, the remainder being copper.

Diese Legierung wird bei 300 bis 600°C nach vorangegangenen Lösungsglühen bei 700 bis 1.000 °C und anschließenden Abschrecken ausgehärtet. Es wird dort vorgeschlagen, diese Legierung zur Herstellung von Widerstandsschweißelektroden zu verwenden, da sie eine hohe Härte und eine relativ hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit besitzt. Daß diese Legierung eine hohe Zähigkeit aufweist, ist dieser Patentschrift insbesondere bei Berücksichtigung des weiten Legierungsbereiches der Legierungskomponenten Nickel und Zirkon nicht zu entnehmen.This alloy is at 300 to 600 ° C after previous solution heat treatment hardened at 700 to 1,000 ° C and subsequent quenching. It is suggested there to use this alloy for the production of resistance welding electrodes, since they have a high hardness and a relatively high electrical and thermal conductivity owns. This patent specification states that this alloy has high toughness especially when considering the wide alloy range of the alloy components Nickel and zirconium not available.

Der vorliegenden Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, eine Kupferlegierung zu finden, die im kaltverforaten und anschließend ausgehärteten Zustand eine hohe gleichbleibende Zähigkeit, unabhängig vom Festigkeitszustand, aufweist.The present invention is therefore based on the object of a Find copper alloy that is cold formed and then hardened Condition a high constant toughness, regardless of the strength condition, having.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine an sich bekannte Legierung eit 1 bis 5 % Nickel, 0,3 bis 1,5 , Silizi , 0,05 bis 0,35 , Zirkon, Rest Kupfer lit den üblichen Verunreinigungen verwendet wird. Der Zirkongehalt wirkt sich insbesondere günstig auf die Brucheinschnürung auf, die weintlich heraufgsetzt wird. Die positive Wirkung des Zirkonzusatzes läßt sich dadurch erklären, daß der Zirkonzusatz die Anreicherung von korngrenzenverspödernden Verunreinigungen der Legierung in den Korngrenzen verringert.This object is achieved in that an alloy known per se From 1 to 5% nickel, 0.3 to 1.5, silicon, 0.05 to 0.35, zircon, the remainder copper lit the usual impurities is used. The zircon content affects in particular favorably on the constriction of the fracture, which is tantalizingly increased. The positive one The effect of the zirconium addition can be explained by the fact that the zirconium addition Enrichment of impurities in the alloy that slow down the grain boundaries the Grain boundaries decreased.

Ein weiterer Vorteil des Zirkonzusatzes ist darin zu sehen, daß gegenüber gleidhohen Zusätzen an Chrom di e Härte und di e Warmfestigkeit gesteigert werden und die elektrische und thermische Leitfähigkeit weniger stark herabgesetzt werden.Another advantage of the addition of zircon is to be seen in the fact that compared to Equally high additions of chromium increase the hardness and heat resistance and the electrical and thermal conductivity are reduced less severely.

Als besonders vorteilhaft haben sich relativ geringe Zusätze an Zirkon inder Größenordnung von 0, 10 bis 0,25 % erwiesen.Relatively small additions of zirconium have proven to be particularly advantageous on the order of 0.1 to 0.25%.

Die nachstehend aufgeführten Beispiele zeigen, da di zirkonhaltigen Kupfer-Nickel-Silizium-Legierungen den bisher bekannten Lösungen weitaus überlegen sind: Legierung A: 2 % Nickel, 0,5 % Silizium, Rest Kupfer Diese Legierung wurde zunächst lösungsgegliiht und bei 4750 ausgehärtet nach vorheriger 10 %iger Kaltverformung.The examples given below show that they contain zirconia Copper-nickel-silicon alloys far superior to the previously known solutions are: Alloy A: 2% nickel, 0.5% silicon, remainder copper This alloy was initially solution-treated and hardened at 4750 after previous 10% cold deformation.

Legierung B: 2 % Nickel, 0,5 % Silizium, 0,2 % Chrom,Rest Kupfer Behandlungsweise wie oben.Alloy B: 2% nickel, 0.5% silicon, 0.2% chromium, the remainder copper as above.

Legierung C: 1,2 % Nickel, 0,5 % Silizium, 0,3 % Eisen, 0,25 % Zirkon, Rest Kupfer Die Legierung wurde lösungsgelüht, 20 % kaltverformt und bei 4750 ausgehärtet.Alloy C: 1.2% nickel, 0.5% silicon, 0.3% iron, 0.25% zircon, Remaining copper. The alloy was solution annealed, 20% cold worked and hardened at 4750.

Legierung D: 1,5 % Nickel, 0,42 96 Silizium, 0,15 % Zirkon, Rest Kupfer Behandlungsweise wie Legierung A. Streck- Zugfetig- Bruchein- Härte elek. Leit- grenze keit schnürung fähigkiet kg/mm² kg/mm² % HB Legierung A 55 60 5 170 - Legierung 13 58 63 42 185 - Legierung 52 58 53 - 22 Legierung D 50 56 58 167 26 Der Gegenüberstellung ist klar entnehmbar, daß bei vergleichbaren Festigkeitseigenschaften die für die Zähigkeit maßgebliche Brucheinsnürung und die elektrische Leitfähigkeit bei der Legierung D am giinstigsten liegt.Alloy D: 1.5% nickel, 0.42 96 silicon, 0.15% zirconium, the remainder copper Treatment like alloy A. Stretch- Tensile- Bruchein- Hardness elek. Leading limit lacing ability kg / mm² kg / mm²% HB Alloy A 55 60 5 170 - Alloy 13 58 63 42 185 - Alloy 52 58 53 - 22 Alloy D 50 56 58 167 26 The comparison clearly shows that with comparable strength properties, the fracture constriction, which is decisive for the toughness, and the electrical conductivity are most favorable with alloy D.

Claims

Claims 1. Use of an age-hardenable copper alloy, consisting of 1 to 5% nickel, 0.3 to 1.5% silicon, 0.05 to 0.35 X zirconium, The rest of the copper with the usual impurities for the manufacture of objects, which in the hardened state an increased constant toughness, regardless must have the strength condition.

2. Use of a copper alloy according to claim 1, in which the zirconium content between 0.10 and 0.25.

3. Use of a copper alloy specified in claims 1 and 2 Composition for the purpose stated in claim 1, wherein the finished products manufactured must have a high deformability in the hardened state.

4. Use of a copper alloy in claims 1 and 2 specified Composition for the purpose stated in claim 1, wherein the finished products manufactured must have good electrical conductivity.