DE2951768A1 - Kupferlegierung mit verbessertem spannkungsrelaxionsverhalten und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Kupferlegierung mit verbessertem spannkungsrelaxionsverhalten und verfahren zu ihrer herstellung

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DE2951768A1
DE2951768A1 DE19792951768 DE2951768A DE2951768A1 DE 2951768 A1 DE2951768 A1 DE 2951768A1 DE 19792951768 DE19792951768 DE 19792951768 DE 2951768 A DE2951768 A DE 2951768A DE 2951768 A1 DE2951768 A1 DE 2951768A1
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Eugene Hamden Conn. Shapiro
Warren F. Branford Conn. Smith jun.
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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/08Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Description

  • Material, das für federnde Verbinder oder federnde Verbindungs-
  • einrichtungen verwendet wird, muß die Fähigkeit besitzen, einen angemessenen Kontaktdruck für die Auslegungslebensdauer der Teile, die aus diesem Material hergestellt werden beizubehalten. Die Fähigkeit zur Beibehaltung eines adäquaten Kontaktdrucks bedeutet die Fähigkeit, einer Spannungsrelaxation bzw. einem Nachlassen der Spannung für Zeitdauer zu widerstehen, insbesondere bei über normale Raumtemperatur erhöhten Temperaturen. Die gegenwärtige Tendenz beim Entwurf von Verbindern bzw. Kontakten geht dahin, höheren Wert auf die Beibehaltung hohen Kontaktdrucks bei Verbinderteilen bei mäßig erhöhten Temperaturen zu legen, um die Schwierigkeiten zu vermindern, die bei steigenden Einsatztemperaturen der Teile auftreten können. Gegenwärtig wird die Legierung 260 in weitem Umfang für elektrische Verbinder bzw. Anschlußteile verwendet; diese Legierung tendiert jedoch dazu, bei Temperaturen von 750 C oder höher eine recht schlechte Widerstandsfähigkeit gegenüber Spannungsrelaxation zu besitzen.
  • Dementsprechend liegt eine wichtige Aufgabe darin, diese weithin benutzte Legierung derart zu modifizieren, daß ihre Spannungsrelaxationswerte bei erhöhter Temperatur verbessert sind.
  • Es ist wesentlich bei allen Modifikationen der Legierung 260, daß man bei der Verbesserung des Spannungsrelaxationsverhaltens nach wie vor eine Legierung mit hoher Leitfähigkeit behält. Darüber hinaus sollte Biege-Formbarkeit beibehalten werden, während jegliche Kostensteigerung bei der Legierung so niedrig wie möglich gehalten werden sollte, um die Legierung wettbewerbsfähig am Markt anbieten zu können. Andere Leistungskennwerte, wie Spannungskorrosion, Lötbarkeit, Widerstand gegen Erweichen und andere, sollten nicht wesentlich unter die Eigenschaften der kommerziellen Legierung 260 abgesenkt sein. Bei der Erfindung wird angestrebt, daß die Werte der erfindungsgemäßen Legierung etwa eine 10%ige bis 30%ige Steigerung über die projektierte verbleibende Spannung nach 100.000 h bei 750 C oder mehr relativ zur Legierung 260 haben. Es ist ferner wünschenswert bei der Erfindung, daß eine derartige Legierung eine Leitfähigkeit von 20% IACS beibehält.
  • Ein Legierungssystem, das entwickelt worden ist, ist eine verbesserte Betaphase-Messinglegierung, wie sie in der US-PS 4 055 445 angegeben ist. Diese Patentschrift lehrt eine Messing legierung, die einen Gestalterinnerungseffekt zeigt und die 25 bis 40% Zink und 0,25 bis 3,0 % Silicium enthalten kann. Es sei angemerkt, daß das einzige brauchbare Legierungssystem innerhalb dieses breiten Bereiches durch den kreuzweise schraffierten Bereich in der dortigen Fig. 3 gezeigt wird, in dem die Legierung 25 bis 75% Beta-Phase haben soll. Offenbar kommt es bei dieser Legierung nicht nur auf die spezielle Legierungszusammensetzung per se an, sondern auch auf besondere Verfahrensschritte bei der Herstellung bzw. Verarbeitung der Legierung. Es ist nämlich bei der Lehre des genannten Patents wichtig, daß eine Glühung durchgeführt wird, um die vorstehend genannte Minimalmenge an Beta-Phase in der Legierung zu schaffen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Legierungssystem zu schaffen, das im Vergleich zur kommerziellen Legierung 260 verbesserten Widerstand gegenüber Spannungsrelaxation besitzt, insbesondere bei erhöhten Temperaturen.
  • Vorteilhafterweise besitzt das erfindungsgemäße Legierungssystem einen verbesserten Widerstand gegenüber Spannungsrelaxation und behält dennoch etwa die gleichen Leitfähigkeitswerte wie die Legierung 260 bei. Es ist ein Vorteil, daß das erfindungsgemäße Legierungssystem eine im wesentlichen Insgesamt-Alphaphase-Legierung mit (nur) bis zu 10% Beta-Phase in der Legierung ist. Es ist günstig, daß das erfindungsgemäße Legierungssystem die genannten Vorteile ohne wesentliche Kostensteigerung bietet. Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
  • Alle in der vorliegenden Anmeldung angegebenen Prozentangaben bei Zusammensetzungsprozenten, insbesondere Legierungszusammensetzungsprozenten und Gefügezusammensetzungsprozenten, stellen Angaben in Gewichtsprozent dar.
  • Beim erfindungsgemäßen Legierungssystem sind ganz spezielle Zugaben von Zinn oder Silicium oder Kombinationen von Zinn und Silicium zu einem Alpha-Messing, das 8 bis 34 % Zink enthält, vorgesehen, um das Spannungsrelaxationsverhalten einer derartigen Legierung zu verbessern, insbesondere bei hohen Kaltverformungsgraden. Das erfindungsgemäße Legierungssystem verwirklicht dies, ohne die elektrische Leitfähigkeit des zugrundeliegenden Kupfer-Zink-Legierungssystems merklich nachteilig zu beeinflussen. Die Elementzugaben zur Basislegierung schaffen ferner diese Leistungssteigerung, ohne die Verarbeitbarkeit des Legierungssystems wesentlich zu beeinträchtigen, was dazu beiträgt, die Kosten der Legierung niedrig zu halten.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst und die genannten Vorteile werden erreicht durch Hinzufügen von 0,05 bis 2,0 % Zinn und 0,05 bis 3,0 % Silicium zu einer Alpha-Messinglegierung, die 20 bis 34% Zink enthält. Die bevorzugten Zusammensetzungsbereiche für diese besonderen Zugaben sind 0,1 bis 2,0 % Zinn und 0,1 bis 2,0 % Silicium.
  • Es sei angemerkt, daß diese Zugaben in einem umgekehrten Verhältnis zum Zinkgehalt im Alpha-Messing-Basismaterial stehen. Mit anderen Worten, je höher der Zinkgehalt in der Basislegierung ist, desto niedriger ist im allgemeinen der Zinngehalt oder der Siliciumgehalt oder der gemeinsame Gehalt an Silicium und Zinn. Ein besonders günstiger Zusammensetzungsbereich des Legierungssystems ist 20 bis 32% Zink, 0,1 bis 1,5 % Silicium, 0,1 bis 1,0 % Zinn und Rest Kupfer.
  • Der speziellste Zusammensetzungsbereich der Legierung ist 26 bis 31% Zink, 0,1 bis 1,0 % Silicium, 0,1 bis 1,0 z Zinn, wobei der gemeinsame Gehalt an Silicium und Zinn mindestens 0,3 * beträgt, Rest Kupfer.
  • Auch mit den vorstehend erläuterten Elementzugaben bleibt die Legierung eine im wesentlichen einphasige Alpha-Legierung.
  • Es wird betont, daß die Ausbildung von Beta-Phase soweit wie möglich vermieden werden soll. Obwohl unmittelbar nach dem Gießen und der Erstarrung Nichtgleichgewichts-Betaphase im Legierungssystem vorhanden sein kann, sollte bei der Weiterverarbeitung der Legierung versucht werden, die Menge an Beta-Phase auf ein Maximum von 10% zu begrenzen. Insbesondere sollten die erfindungsgemäßen Legierungen nicht in einem Alpha + Beta - Gebiet oder in einem Betaphase-Gebiet geglüht werden. Die Anwesenheit von Beta-Phase beeinflußt sowohl die Kaltverformbarkeit der Legierung als auch ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber Spannungskorrosion nachteilig. Diverse weitere Elemente können der erfindungsgemäßen Legierung zugesetzt werden, um die verschiedensten Zwecke zu erfüllen.
  • Beispielsweise kann ein kornfeinendes Element aus der Gruppe 0,001 bis 5,0 % Eisen, 0,001 bis 5,0 % Kobalt, 0,001 bis 1,0% Chrom, 0,001 bis 1,0 % Zirkonium, 0,001 bis 1,0% Nickel, 0,001 bis 1,0 % Titan, oder irgendeine Kombination hiervon der Legierung hinzugefügt werden. Diverse andere Elemente, zum Beispiel Blei, können zur Verbesserung der spangebenden Bearbeitbarkeit der Legierung zugesetzt sein. Elemente wie Arsen können zugesetzt werden, um das Spannungskorrosionsverhalten der Legierung zu verbessern. Die erfindungsgemäße Legierung kann ferner Verunreinigungen enthalten, die für Legierungen dieses Typs üblich sind. Ferner können weitere Zusätze je nach Wunsch Verwendung finden, um bestimmte Kennzeichen bzw. Eigenschaften zu betonen oder um besonders wünschenswerte Ergebnisse zu erzielen.
  • Üblicherweise ist bisher auf dem vorliegenden Gebiet erwartet worden, daß eine Steigerung in der Streckgrenze einer derartigen Legierung eine Verbesserung im Spannungsrelaxationsverhalten nach sich zieht. Die mit dem erfindungsgemäßen Legierungssystem erzielten Verbesserungen sind beträchtlich größer, als sie durch die Steigerung der Streckgrenze allein hätten verwirklicht werden können. Die erfindungsgemäßen Modifikationen heben in der Tat die Streckgrenze der Messinglegierung 260 um 13% an, wohingegen die Steigerung in den Spannungsbeibehaltungswerten der Legierung 30% beträgt. Diese unerwartete Zunahme des Spannungsbeibehaltungswerts beim Legierungssystem schafft die überraschenden günstigen Auswirkungen der Erfindung.
  • Bei der Herstellung bzw. Verarbeitung der erfindungsgemäßen Legierungen können verschiedene Schritte der Warmverformung und der Kaltverformung mit verschiedenen Glühschritten eingesetzt werden. Die Warmverformung sollte beim erfindungsgemäßen Legierungssystem bei einer Minimaltemperatur stattfinden, die oberhalb der Rekristallisationstemperatur der entsprechenden, zu verformenden Legierung und unterhalb der Solidustemperatur dieser Legierung liegt. Diese Temperatur wird im Bereich zwischen 500 und 10000 C oder vorzugsweise zwischen 600 und 9000 C liegen. Ein wahlweise einzuschiebender Schritt nach der Warmverformung kann ein Diffusionsglühschritt sein. Hierbei kann man einen Temperaturbereich von 200 bis 8000 C für 1 bis 24 h, vorzugsweise einen Temperaturbereich von 400 bis 7000 C für 1 bis 12 h, wählen. Danach kann von der Legierung eine Okerflsehzuxhicht entfernt werden, beispielsweise durch Abfräsen, und zwar unabhängig davon, ob der Glühschritt vorgesehen ist oder nicht, um die Oberfläche der (warm) verformten Legierung zu reinigen und für weitere Verformung vorzubereiten. Die Legierung kann dann mit einer Querschnittsflächenverminderung von bis zu 100%, aber ohne Einschluß des 100%-Werts, vorzugsweise unter Querschnittsflächenverminderung von 10 bis 98%, kaltverformt werden. Danach kann das kaltverformte Material einem Glühschritt unterworfen werden bei 150 bis 9000 C, und zwar lang genug, um die Legierung zu einer Korngröße von 5 bis 50 ßm zu rekrlstallisieren. riese Glühung kann in Zyklen bzw. abwechselnd mit Kaltverformungsschritten durchgeführt werden, vorausgesetzt, daß eine Kaltverformung den Abschluß des Zyklus bildet. Reinigung des verformten Materials kann nach irgendeiner der Glühungen stattfinden und muß nicht notwendigerweise nach jeder Glühung stattfinden.
  • Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung: Beispiel t Erfindungsgemäße Legierungen wurden sämtlich durch Zugabe der Elementzugaben zu geschmolzenem Kupfer bei etwa 11000 C hergestellt. Das Zink wurde bei etwa 10500 C zugegeben, und alle Gußstücke wurden bei 950 bis 10500 C gegossen. Die Gußstücke wurden dann für 2 h bei 8000 C geglüht, dann auf eine Dicke von 12,2 mm warm abgewalzt. Dann wurden beide gewalzten Oberflächen durch Walzen oder Abfräsen so bearbeitet, daß sich eine endgültige Dicke von 10,2 mm ergab. Die nachfolgende Verarbeitung bestand aus einer Kaltverformung bis hinauf zu 90% Querschnittsflächenverringerung mit Zwischenglühungen für jeweils 1 h bei 5500 C an Luft zwischen jedem Kaltverformungsdurchgang. Das bei dieser Verarbeitung verwendete Material erhielt eine Endglühung, so daß die Korngröße der Legierung etwa 10 ßm betrug.
  • Diverse Legierungen wurden an Luft zu Gußstücken mit einem Gewicht von 4,54 kg vergossen. Die Zusammensetzungen sind in Tabelle I angegeben. Vier Kontroll-Legierungen aus Kupfer mit 30% Zink wurden vergossen, und bei den nachfolgenden Messungen wurden Durchschnittseigenschaften der vier Kontroll-Legierungen benutzt. Eine weitere Legierung aus einem Kupfer-30% Zink-Messing, die nach der kommerziellen Art verarbeitet worden war, wurde ebenfalls benutzt. Die geeigneten Mengen der erforderlichen Elemente wurden zum geschmolzenen Kupfer zugegeben, und die Schmelzen wurden über einen Zwischenbehälter in eine Kokille bzw. Hartgußkokille vergossen EDie Verarbeitung aller Legierungen bestand in einem Glühen für 2 h bei 8000 C, gefolgt von einem Warmwalzen auf eine Dicke von 12,2 mm und einem Oberflächenbearbeiten durch Abfräsen herab auf eine Dicke von 10,2 mm. Danach wurden alle Legierungen kaltgewalzt mit Zwischenglühung Diese Zwischenglühung wurde dazu benutzt, eine Korngröße von 10 ßm vor einer End-Kaltverformung einzustellen. Bei der End-Kaltwalzung wurden Querschnittsflächenverringerungen um 35% und um 60% angewandt, wobei diese Werte zur Eigenschaftsmessung an jedem Punkt ausgewählt wurden.
  • Mxien wurden ausgehend vam Material mit einer Enddicke von 0,76 mn nach der Kaltverformung spanend bearbeitet und hinsichtlich ihres Spannungsrelaxationsverhaltens in der Längsrichtung bei 750 C untersucht. Die Anfangsbelastung wurde auf 80% der 0,2%-Elastizitätsgrenze bzw. Dehngrenze für jede Legierung eingestellt. Die Daten für die prozentuale Spannung,verbleibend bei 1000 oder mehr Untersuchungsstunden wurden auf 100.000 h extrapoliert. Die Auftragung des Logarithmus der verbleibenden Spannung gegenüber dem Logarithmus der Zeit und der Stunden wurde als linearer Zusammenhang angenommen.
  • Die Ergebnisse sind in Tabelle II dargestellt.
  • Tabelle I Nominale Legierungszusammensetzungen Legierung Zusammensetzung % Zn % Si % Sn % Cu Kontroll-Legierung 30 -- -- Rest Komerziellle Legierung 260 30 -- -- Rest C 247 27 0,4 -- Rest A 948 30 -- 0,5 Rest C 248 27 0,4 0,5 Rest C 311 27 0,3 0,4 Rest C 312 27 0,4 0,3 Rest C 313 27 0,5 0,2 Rest C 314 27 0,6 0,1 Rest TABELLE II legierungseigenschaften Spannungsrelaxationsverhalten extrapolierte, verbleibende Spannung nach 100 000 h in kp/mm2 extrapolierte, verbleibende Spannung nach 100 000 h in % tatsächliche, verbleibende Spannung nach 1000 h in % Anfangsspannung in kp/mrr2 minimaler Biegeradius in Querrichtung in mm (Bruch-)Dehnung in % Zugfestigkeit in kp/mm2 0,2% Streckgrenze in kp/mm2 Kaltverformung in z Legierung Kontroll- 35 50,20 56,04 7,7 1,59 40,15 76,8 66,9 26,86 legierung 60 60,54 70,03 2,8 6,35 48,44 70,4 59,4 28,76 Kommer- 60 60,32 71,71 2,5 * 48,23 68,1 56,9 27,42 zielle Legierung 260 C311 35 57,58 63,49 6,1 1,98 46,05 82,0 75,1 34,59 60 67,07 76,00 2,9 6,35 53,65 75,2 65,0 34,87 C312 35 57,51 64,12 6,8 1,59 45,98 82,7 76,6 65,22 60 65,46 75,23 2,4 6,35 52,38 77,0 66,9 35,01 C313 35 58,50 65,25 7,5 1,59 46,83 85,2 79,6 37,26 60 69,53 76,00 2,8 6,35 55,61 75,9 65,9 36,63 C314 35 58,57 65,74 6,7 1,59 46,83 83,4 77,0 36,07 60 67,57 76,35 2,8 6,35 54,07 76,3 66,7 36,07 C248 35 56,88 64,33 6,0 1,59 45,49 84,4 79,0 35,93 60 65,53 76,99 1,0** 7,94 52,45 77,3 69,3 36,35 * nicht verfügbat ** außerhalb der Marken gebrochen Aus Tabelle II ergibt sich, daß die erfindungsgemäßen Legierungen ein überraschendes Verhalten des Widerstands gegenüber Spannungsrelaxation besitzen, wenn man sie mit der kommerziellen Legierung 260 oder einem ähnlichen, im Labor hergestellten Material vergleicht. Der Teil der Tabelle II, der sich auf die verbleibende, auf 100.000 h extrapolierte Spannung bezieht, zeigt, daß die sich aufgrund der Erfindung ergebenden Vorteile größer sind, als sie von einer einfachen Steigerung der Streckgrenze im Vergleich zu den Basislegierungen erwartet werden konnten.
  • Während zum Beispiel die Streckgrenze der Legierung C 313, die zusammensetzungsmäßig in den Bereich der Erfindung fällt, lediglich 6,89 kp/mm2 und 7,17 kp/mm2 im 35%-kaltverformten bzw. im 60%-kaltverformten Zustand größer als bei der Kontroll-Legierung ist, ist die verbleibende Spannung bei 100.000 h 10,41 kp/mm2 und 7,81 kp/mm2 größer bei diesen Kaltverformungsgraden als bei der Kontroll-Legierung. Dies veranschaulicht deutlich die unerwartete und überraschende Verbesserung bei der Widerstandsfähigkeit gegenüber Spannungsrelaxation,wie sie durch die erfindungsgemäßen Legierungen erreicht worden ist.
  • Beispiel 2 Die in Tabelle I aufgelisteten Legierungen wurden wie in Beispiel 1 beschrieben verarbeitet, und die nach 100.000 h verbleibende Spannung wurde festgestellt, wobei von anfänglichen Spannungsniveaus von 42,18 kp/mm2 und 49,22 kp/mm2, entsprechend Messing im harten Gefügezustand bzw. Messing im federharten Gefügezustand, ausgegangen wurde. Die prozentuale Differenz zur durchschnittlichen Kupfer-30% Zink-Basislegierung wurde ebenfalls gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle III dargestellt.
  • Ferner wurden elektrische Leitfähigkeiten für jede dieser Legierungen gemessen bei verschiedenen Graden von verformten und geglühten Zuständen. Die Ergebnisse sind in Tabelle IV aufgetragen.
  • Aus Tabelle III läßt sich leicht ersehen, daß die Zugabe von Silicium und Zinn zur Kupfer-Zink-Basis wesentliche Verbesserungen in den Werten der verbleibenden Spannung gegenüber dem Durchschnitt der Kupfer-30% Zink-Kontroll-Legierungen mit sich bringt. Tabelle III zeigt, daß die auf der Zugabe von Silicium und Zinn basierenden Verbesserungen anscheinend konzentrationsabhängig sind insofern, als die Differenz zu den durchschnittlichen Kontrollwerten mit zunehmendem Gehalt an Silicium und Zinn in der Basislegierung zunimmt. Die Verbesserung, die durch die kombinierte Zugabe von Silicium und Zinn erreicht wird, ist anscheinend das Ergebnis eines synergistischen Zusammenwirkens dieser beiden Elemente, da von den Legierungen mit Siliciumzugabe allein oder mit Zinnzugabe allein erwartet werden konnte, daß sich auch bei einer Kombination der beiden Elemente ein geringeres Ausmaß an Verbesserung ergeben würde. So zeigt beispielsweise die Legierung C 247 bei 42,18 kp/mm2 anfänglicher Spannung eine 18%ige Verbesserung relativ zu den Werten der Kontroll-Legierung. Legierung A 948 zeigt eine 15%ige Verbesserung beim gleichen Anfangsspannungswert. Legierung C 248 hingegen, die eine Mischung der gleichen Mengen Silicium und Zinn, wie sie in den Legierungen C 247 bzw. A 948 vorhanden waren, enthält, zeigt eine 28%ige Verbesserung relativ zu den Werten der Kontroll-Legierung bei der gleichen Anfangsspannung. Es konnte nicht erwartet werden, daß die einfache Zugabe dieser beiden Elemente zusammen zu einer Kupfer-Zink-Basislegierung eine derart große Verbesserung ergeben würde.
  • In Tabelle IV zeigt sich, daß in den meisten Fällen die Zugabe eines Gemischs von Silicium und Zinn zu einer Kupfer-Zink-Basislegierung die elektrische Leitfähigkeit im Vergleich zum Kontrollmaterial etwas reduziert. Es scheint einen Punkt optimalen Kompromisses zwischen der erwünschten Leitfähigkeit und der erwünschten Widerstandsfähigkeit gegenüber Spannungsrelaxation zu geben. Die hohen prozentualen Verbesserungen die sich durch die kombinierten Zugaben von Silicium und Zinn zur Basislegierung in Tabelle III manifestieren, verschieben etwas die relativ kleine Abnahme an Leitfähigkeit, die man für dieselben Legierungen in Tabelle IV erkennt. TABELLE III Verbleibende Spannung nach 100 000 h und Verbesserung gegenüber Messing-Kontrollegierungen, ausgehend von anfänglichen Spannungsniveaus von 42,18 kp/mm² oder 49,22 kp/mm².
  • Unterschied zum Durchschnitt der Cu-30%Zn-Legie--ungen in % erbleibende Spannung nach 100 000 h in kp/mm² Verbleibende Spannung in % Unterschied zum Durchschnitt der Cu-30%Zn-Legierungen in % Verbleibende Spannung nach 100 000 h in kp/mm² Verbleibende Spannung in % Nominelle Zusammensetzung in % Legierung Durchschnitt der Cu-30%Zn 65,4 27,56 -- 60,0 29,53-Cu-30%Zn Kontrolllegierungen C247 Cu-27%Zn-0,4%Si 77,3 32,62 +18 67,0 32,97 +12 A948 Cu-30%Zn-0,5%Si 75,1 31,64 +15 66,7 32,83 +11 C248 Cu-27%Zn- 0,4%Si-0,5%Sn 83,6 35,29 +28 73,8 36,35 +23 C311 Cu-27%Zn- 0,3%Si-0,4%Sn 80,2 33,81 +23 70,9 34,87 +18 C312 Cu-27%Zn- 0,4%Si-0,3%Sn 82,4 34,73 +26 71,7 35,29 +20 C313 Cu-27%Zn- 0,5%Si-0,2%Sn 86,8 36,63 +33 75,9 37,33 +27 C314 Cu-27%Zn- 0,6%Si-0,1%Sn 83,6 35,29 +28 73,6 36,21 +23 TABELLE IV Leitfähigkeitseigenschaften* Legierung Zustand Leitfähigkeit (%IACS) Kontrolllegierung 35 % kaltverformt 26,0 C248 geglüht 21,1 C311 60 % kaltverformt 20,5 C312 geglüht 21,7 C313 60 % kaltverformt 18,5 C314 geglüht 19,4 * Die Leitfähigkeitswerte im kaltverformten Zustand sind typischerweise 1,5 bis 2,5 % IACS niedriger als die Werte im geglühten Zustand.

Claims (12)

  1. Kupferlegierung mit verbessertem Spannungsrelaxionsverhalten und Verfahren zu ihrer Herstellung A n s p r U c h e 1. Im wesentlichen einphasige, warmeverformbare und gegenüber Spannungsrelaxation bei erhöhten Temperaturen besonders widerstandsfähige Alphaphase-Legierung, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Legierung im wesentlichen aus 0,05 bis 2,0 % Zinn, 0,05 bis 3,0 % Silicium, wobei der gemeinsame Gehalt an Zinn und Silicium mindestens 0,3 % beträgt, 20 bis 34% Zink und Rest Kupfer besteht.
  2. 2. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zinngehalt 0,1 bis 2,0 % und der Siliciumgehalt 0,1 bis 2,0 % beträgt.
  3. 3. Legierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zinngehalt 0,1 bis 1,0 %, der Siliciumgehalt 0,1 bis 1,5 % und der Zinkgehalt 20 bis 32 % beträgt.
  4. 4. Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zinngehalt 0,1 bis 1,0 %, der Siliciumgehalt 0,1 bis 1,0 % und der Zinkgehalt 26 bis 31% beträgt.
  5. 5. Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie im verformten Zustand vorliegt und eine Korngröße von etwa 5 bis 50 zum besitzt.
  6. 6. Verfahren zur Herstellung einer im wesentlichen einphasigen, warmverformbaren und gegenüber Spannungsrelayation bei erhöhten Temperaturen besonders widerstandsfäh4gen Alphaphase-Legierung, insbesondere einer Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, (a) daß eine Legierung, die im wesentlichen aus 0,05 bis 2,0% Zinn, 0,05 bis 3,0 % Silicium, 20 bis 34 % Zink, Rest Kupfer besteht, gegossen wird; (b) daß die Legierung bei einer Temperatur oberhalb ihrer Rekristallisationstemperatur und unterhalb ihrer Solidustemperatur warmverformt wird; (c) daß die Legierung mit einem Verformungsgrad bis hinauf zu 100% Querschnittsflächenverminderung, jedoch ohne Einschluß des Wertes von 100%, kaltverformt wird; und (d) daß die verformte Legierung bei 150 bis 9000 C zur Erzielung einer Korngröße von 5 bis 50 gm rekristallisierend geglüht wira.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung nach dem Verfahrensschritt (a) kaltverformt wird, vorzugsweise gemäß Verfahrensschritt (c).
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß Kaltverformung und Rekristallisationsglühung zyklisch wiederholt durchgeführt werden, wobei am Ende eine Kaltverformung steht.
  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung bei 200 bis 8000 C für 1 bis 24 h nach dem Warmverformungsschrtt geglüht wird, ehe der Kaltverformungsschritt durchgeführt wird.
  10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Warmverformungsschritt bei 500 bis 10000 C durchgeführt wird.
  11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10,dadurch gekennzeichnet, daß beim Kaltverformungsschritt eine 10%ige bis 98%ige Verringerung der Querschnittsfläche der Legierung eingesetzt wird.
  12. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Legierung mit 0,1 bis 1,0 % Zinn, 0,1 bis 1,5 % Silicum, wobei der gemeinsame Gehalt an Zinn und Silicium mindestens 0,3 % beträgt, und 20 bis 32 % Zink, verwendet wird.
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EP0552479A1 (de) * 1992-01-17 1993-07-28 Wieland-Werke Ag Verfahren zur Verbesserung der Biegewechselfestigkeit von Halbzeug aus Kupferlegierungen
US6627011B2 (en) 2000-04-14 2003-09-30 Dowa Mining Co., Ltd. Process for producing connector copper alloys
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