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Die vorliegende Erfindung betrifft ein
Diffusionsverbindungsverfahren zur Herstellung eines plattierten Blechs nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiges Verfahren ist aus
der DE-A-1 527 531 bekannt.
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Ein plattiertes Blech wird im allgemeinen dadurch hergestellt,
daß zwei oder mehr Metalltafeln, die als Plattiermaterialien
dienen, unter Druckeinwirkung durch Kaltwalzen miteinander
verbunden werden. In einem anderen Fall werden die
Metalltafeln durch Warmwalzen miteinander verbunden und dann durch
Kaltwalzen dünn gewalzt. Aber in der eigentlichen Praxis ist
das Verfahren des zuletzt genannten Falles auf die Herstellung
eines plattierten Blechs aus Metallen mit ähnlichen
Widerständen beschränkt. So wird z.B. im Falle eines plattierten
Blechs, das aus Kupfer und rastfreiem Stahl besteht, nur eines
dieser beiden Materialien durch das Walzen stark verformt, da
sich die Widerstände dieser beiden Materialien stark
unterscheiden, und das Plattendickenverhältnis des sich ergebenden
plattierten Blechs variiert wahrscheinlich von Stelle zu
Stelle des plattierten Blechs. Es ist also eine Tatsache, daß mit
solch einer Kombination kein ordnungsgemäßes plattiertes Blech
hergestellt werden kann. Das Kaltbindungsverfahren unter
Druckeinwirkung erlaubt das Verbinden von metallischen Legierungen
in vielen verschiedenen Kombinationen, aber es wird ein hoher
Walzdruck benötigt, wodurch im Vergleich zu dem gewöhnlichen
Walzvorgang ein großes und leistungsstarkes Walzwerk benötigt
wird. Folglich sind große Herstellungsanlagen und hohe
Herstellungskosten nötig. Abgesehen von dem Gesichtspunkt der
Betriebsanlagen liegt ein weiteres Problem in der
Deformierung, z.B. das Kräuseln und das nach oben Biegen des Randes,
und es ist deshalb schwierig, ein plattiertes Blech mit einer
großen Breite herzustellen.
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Ein plattiertes Blech wird also dadurch hergestellt, daß
Metalltafeln übereinandergelegt und die sich ergebenden
kombinierten Tafeln einer Diffusionbehandlung bei einer hohen
Temperatur unterzogen werden, um eine Bindung zwischen ihnen
herzustellen, d.h. also durch ein Diffusionsverbindungsverfahren.
Aber dieses Verfahren kann nur verwendet werden, um Bleche
herzustellen, die eine kleine Fläche haben, und folglich sind
hohe Produktionskosten notwendig.
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In der DE-A-1527531 ist die Verwendung einer Wicklung aus
Draht (Figuren 7 und 10) als ein Mittel zum Anlegen eines
Kompaktierungsdrucks auf die Klemmbacken um die zu
verbindenden Schichten herum veranschaulicht, und es wird die
Möglichkeit offenbart, Differentialwärmeausdehnungskoeffizienten zur
Vorsehung einer Differentialwärmeausdehnung zu verwenden, um
die Bleche für die Vakuum- und Wärmebehandlung in
Verbundkontakt miteinander zu halten.
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In der GB-A-1398856 wird ebenfalls eine Verwendung der
Differentialwärmeausdehnung bei dem Klemmvorgang für eine
Wärmebehandlungsstufe offenbart.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfaches
Verfahren zur Herstellung eines plattierten Blechs bei
verhältnismäßig niedrigen Kosten vorzusehen.
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Die vorliegende Erfindung sieht ein
Diffusionsverbindungsverfahren zur Herstellung eines plattierten Blechs vor, bei dem
zwei oder mehr zu verbindende Metalltafeln und ein
Trennmaterial außerhalb der zwei oder mehr Metalltafeln
übereinandergelegt werden und die übereinandergelegten Bleche einer Hitze
und einem Vakuum ausgesetzt werden, während mittels einer
Differentialwärmeausdehnung an der Übergangsfläche zwischen
den zwei oder mehr Metalltafeln Druck angelegt wird, und das
dadurch gekennzeichnet ist, daß die zwei oder mehr
Metalltafeln einerseits und das dünne Blech des Trennmaterials
andererseits aufeinandergelegt und gewickelt werden, um eine
kontinuierliche Spule zu bilden, daß das Trennmaterial ein
hitzebeständiger Stahl mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten ist,
der sich von dem Wärmeausdehnungskoeffizienten der Anordnung
der zu verbindenden Bleche unterscheidet, und daß das Anlegen
von Wärme an die kontinuierliche Spule zur Folge hat, daß die
Differentialwärmeausdehnung der Schichten der Spule
dahingehend wirkt, den Vereinigungsdruck an der Übergangsfläche
zwischen den Blechen anzulegen.
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Somit kann mit der Erfindung ein plattiertes Blech mit einer
großen Fläche kostengünstig hergestellt werden, indem ein
Diffusionsverbindungsverfahren auf eine Spule des plattierten
Blechs angewendet wird.
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Wenn die Spule durch Aufwickeln von plattierten Materialien
gebildet wird, wird bei der vorliegenden Erfindung ein
Trennmaterial benötigt, das zwischen den Windungen des plattierten
Blechs positioniert ist, um zu verhindern, daß die Windungen
des plattierten Blechs aneinander haften. Diese Notwendigkeit
macht es wiederum möglich, die Oberflächen des plattierten
Blechs mit einer sauberen Oberflächenbeschaffenheit zu
versehen, indem als Trennmaterial ein hitzebeständiger Stahl mit
einem dünnen Oxidfilm bis zu einem Anlaßfarbengrad auf den
Oberflächen verwendet wird. Außerdem ist der hitzebeständige
Stahl, der als Trennmaterial dient, nicht auf Stähle
beschränkt, die einer Anlaßfarbenbehandlung unterzogen worden
sind. Es können je nach Art der Plattiermaterialien und den
Temperaturen für die Wärmebehandlung auch Stähle verwendet
werden, die einer gewöhnlichen Glühbehandlung oder einer
Blankglühbehandlung
unterzogen worden sind, wenn sie einen sehr
dünnen Oxidfilm auf den Oberflächen aufweisen.
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Um mindestens zwei Metalltafeln über die gesamte Grenzfläche
zwischen ihnen bei einer hohen Temperatur zu verbinden, ist es
notwendig, einen Druck auf die Schnittstellen auszuüben. Aus
diesem Grund werden die Metalltafeln unter Verwendung eines
Materials mit einem hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten (z.B.
austenitischer rostfreier Stahl) als Kernmaterial
aufgewickelt, und zwar derart, daß ein Material mit einem niedrigen
Wärmeausdehnungskoeffizienten (z.B. ein ferritischer
rostfreier Stahl, Invar oder dergleichen) zum Schluß auf der
Außenseite der Spule vorhanden ist und als ein Spannrahmen wirkt. Dann
wird durch Erwärmen automatisch ein Druck ausgeübt. Das
Trennmaterial oder eine der mindestens zwei Metalltafeln kann als
das Material verwendet werden, das einen niedrigen
Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist. Wenn die Anzahl an Windungen der
Spule zunimmt, erreicht der Druck kaum den Mittelpunkt der
Spule, und deshalb ergeben sich durch das Verbinden von
zumindest zwei Metalltafeln, die ein plattiertes Blech bilden,
manchmal Unregelmäßigkeiten. In so einem Fall können das
Trennmaterial und die Plattiermaterialien (zumindest zwei
Metalltafeln) aufgewickelt werden, um eine Spule zu bilden, indem das
Trennmaterial als eine innerste Schicht jeder Windung
angeordnet wird, und auch dadurch, daß zumindest zwei Metalltafeln so
angeordnet werden, daß sich eine Metalltafel mit einem
niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf der Außenumfangsseite
jeder Windung befindet, und daß sich eine Metalltafel mit
einem hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf der
Innenumfangsseite jeder Windung befindet. Dann kann ein Unterschied in der
Wärmeausdehnung bei Erwärmung dazu benutzt werden, Druck bis
ins Zentrum der Spule auszuüben.
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Die Verwendung des Kernmaterials ist zur Bildung der Spule
(des Bundes) nicht immer notwenig. Aber wenn die Anzahl an
Windungen der Spule groß ist, reicht der auf der zentralen
Seite der Spule bei Erwärmung angelegte Druck nicht immer aus,
und deshalb ist es vorteilhaft, das Kernmaterial zu verwenden.
Wenn das Kernmaterial verwendet wird, ist es notwendig, den
Aufwickelvorgang so zu beginnen, daß sich das Trennmaterial
auf der Kernmaterialseite befindet. Der Grund dafür liegt
darin, daß das Trennmaterial das Verbinden einer Metalltafel,
die als Plattiermaterial dient, mit dem Kernmaterial
verhindert. Selbst wenn das Kernmaterial nicht verwendet wird, ist
es vorteilhaft, den Aufwickelvorgang so zu beginnen, daß ein
hitzebeständiger Stahl als eine innerste Windung der Spule
vorhanden ist. Dies ist deshalb vorteilhaft, weil dieser
Vorgang exzellente Auswirkungen auf die Bearbeitbarkeit der
Spulenwicklung hat und eine Verbesserung bei der Produktion
bringt. Der hitzebeständige Stahl, der hier erwähnt ist, kann
das Trennmaterial oder eine der zumindest zwei Metalltafeln
sein, die ein plattiertes Blech bilden.
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Wenn eine Metalltafel, die bei einer hohen Temperatur einen
niedrigen Widerstand aufweist und wahrscheinlich eine
allmähliche Verformung bewirkt, als eines der Plattiermaterialien
verwendet wird, kommt es machnmal zu einer Dissipation der
Spannung, die an der Verbindungsgrenzfläche bei einer
Verbindungstemperatur erzeugt werden soll, und diese Dissipation
macht es schwer, einen gleichmäßigen Verbund zu erzielen. In
so einem Fall ist es vorteilhaft, eine Metalltafel mit einem
geringen Widerstand bei hohen Temperaturen zwischen dem
Trennmaterial und einer Metalltafel mit einem hohen Widerstand bei
hohen Temperaturen anzuordnen, um dadurch die Dissipation
thermischer Beanspruchung an der Verbindungsgrenzfläche zu
vermeiden und einen gleichmäßigen Verbund zu erreichen.
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Die Drücke, die nur durch festes Aufwickeln und durch
Unterschiede bei der Wärmeausdehnung ausgeübt werden, sind in
manchen Fällen nicht ausreichend für eine hinreichende
Vereinigung. Beispiele für solche Fälle sind z.B., daß der
Unterschied bei den Wärmeausdehnungskoeffizienten von zumindest
zwei Metalltafeln, die als Plattiermaterialien dienen, gering
ist, daß auf einer oder mehreren der zumindest zwei
Metalltafeln, die als Plattiermaterialien dienen, wahrscheinlich ein
Oxidfilm entsteht, so daß sie eine schlechte Verbundfähigkeit
aufweisen, daß die Dicke einer oder mehrerer der zumindest
zwei Metalltafeln als Plattiermaterialien nicht ausreichend
gleichmäßig ist, usw.. In diesen Fällen kann die
Verbundfähigkeit durch Anordnen eines Lötmittels an der Grenzfläche bzw.
den Grenzflächen, die von den Metalltafeln gebildet werden,
verbessert werden, wodurch es möglich wird, einen
gleichmäßigen Verbund zwischen den Tafeln zu erhalten. Wenn eine der
zumindest zwei Metalltafeln, die als Plattiermaterialien
dienen, rostfreier Stahl ist, kann das Blech aus rostfreiem Stahl
mit der anderen Metalltafel durch eine dünne Ni-Schicht
verbunden werden, die auf zumindest einer der Oberflächen der Tafel
aus rostfreiem Stahl ausgebildet ist. Diese dünne
Nickelschicht kann durch Plattieren oder durch Galvanisieren
gebildet werden.
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Bevorzugte Beispiele von zumindest zwei Metalltafeln als
Plattiermaterial umfassen solche, die eine Dicke von zwischen 4 um
und 30 mm aufweisen. Wenn die Metalltafel eine Dicke von
weniger als 4 pm aufweist, ist das Warmwalzen der Metalltafel als
Plattiermaterial schwierig und steigert die Produktionskosten.
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Wenn die Dicke der Metalltafel 30 mm übersteigt, benötigt das
Produkt aus so einem plattierten Blech nicht nur eine große
Aufwickelvorrichtung, sondern auch eine große
Vakuum-Wärmebehandlungs-Vorrichtung.
Außerdem ist es auch schwierig, das
sich ergebende plattierte Blech zu korrigieren.
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Der Zweck bei dem Vakuum-Wärmebehandlungsschritt der
vorliegenden Erfindung liegt darin, die intermetallische Diffusion der
Metallatome von zumindest zwei Metalltafeln zu fördern, die
ein plattiertes Blech bilden, und den intermetallischen
Unterschied beim Wärmeausdehnungskoeffizient bei Erwärmung zu
steigern, um dadurch den intermetallischen Druck zu erhöhen, der
durch die Wärmeausdehnung ausgeübt werden soll. Der
intermetallische Druck wird auch in einem Kühlschritt nach der Erwärmung
erzeugt. Der Grund dafür, daß der Wärmebehandlungsschritt in
einem Vakuum ausgeführt wird, liegt in der Vermeidung einer
Metalloxidation und einer Oxidfilmbildung bei hohen
Temperaturen und einer Lückenbildung an der Schnittstelle
(Grenzfläche), die durch die atmosphärischen Gase bewirkt werden.
Bei dem Wärmebehandlungsschritt werden der Grad des Vakuums,
die Erwärmungstemperatur und die Erwärmungsdauer in geeigneter
Weise in Abhängigkeit von den Arten der Metalltafeln, die als
Plattiermaterialien dienen, den Blechdicken, den Spulengrößen,
und dergleichen bestimmt.
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Im allgemeinen liegt der Grad des Vakkums vorzugsweise
zwischen 133 bis 1,33 x 10&supmin;&sup5;Pa (1x10&sup0; bis 1x10&supmin;&sup7; Torr).
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Bei dem Wärmebehandlungsschritt wird die Spule in einem Ofen
in einem Vakuum erwärmt, bis sie eine vorbestimmte Temperatur
erreicht hat, die über eine vorbestimmte Zeitdauer
aufrechterhalten wird, und wird dann auf eine Temperatur zwischen 600ºC
und etwa 700ºC in einem Vakuum abgekühlt, und dann wird die
Spule bei Umgebungsdruck oder in einer Stickstoffgasatmosphäre
bis auf Raumtemperatur abgekühlt.
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Nach der vorliegenden Erfindung können plattierte Bleche mit
einer großen Breite auf einfache Art und Weise und
kostengünstig durch eine Vakuum-Wärmebehandlung hergestellt werden,
selbst wenn keine großen Walzwerke verwendet werden.
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Die vorliegende Erfindung wird nun anhand von Beispielen
genauer veranschaulicht.
BEISPIEL 1
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Plattiertes Blech aus Nickel und rostfreiem Stahl:
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Es ist aufgrund der Probleme wie z.B. Kräuseln, etc.
schwierig, ein plattiertes Blech durch Walzen von
Plattiermaterialien aus Nickel und rostfreien Stahlblechen herzustellen, die
ein Dickenverhältnis von etwa 1:1 aufweisen. Aber ein
nickelplattierter rostfreier Stahl mit einer geringen Nickeldicke
hat dieses Kräuselproblem nicht und kann leicht durch Walzen
hergestellt werden. Aus diesem Grund ist es versucht worden,
einen nickelplattierten rostfreien Stahl mit einem hohen
Nickeldickenverhältnis durch Verwendung eines
nickelplattierten rostfreien Stahls mit einem niedrigen
Nickeldickenverhältnis und einem Blech aus Nickel herzustellen. D.h., bei diesem
Beispiel wurden als Plattiermaterialien ein nickelplattierter
rostfreier Stahl (SUS 304) mit einer Gesamtblechdicke von 0,25
mm, einer Nickelplattierungsdicke von 5 um, einer Blechbreite
von 100 mm und einer Länge von etwa 10 m, sowie ein reines
Nickelblech mit einer Dicke von 0,25 mm verwendet, und als
Trennmaterial wurde auch ein 0,2 mm dicker hitzebeständiger
Stahl aus 18Cr-3,5Al-Fe mit einer darauf ausgebildeten dünnen
Anlaßfarbe verwendet. Der nickelplattierte rostfreie Stahl,
das Nickelblech und das Trennmaterial wurden in dieser
Reihenfolge in sich überlagernder Ordnung (wobei das Nickelblech auf
der nickelplattierenden Oberfläche des nickelplattierten
rostfreien
Stahls lag) um ein Kernmaterial (SUS 304, Durchmesser:
300 mm, Breite: 100 mm, Dicke: 10 mm) herum aufgewickelt, um
eine Spule mit 10 Windungen zu bilden, wobei sich das
Trennmaterial auf der Kernmaterialseite oberhalb der inneren Windung
befand. Beim Aufwickeln wurden der nickelplattierte rostfreie
Stahl und das Trennmaterial mit einer Kraft von 5 bis 10 kN
(500 bis 1.000 kg) und das Nickelblech mit einer Kraft von 300
bis 500 N (30 bis 50 kg) gezogen. Das Trennmaterial war so
angeordnet, daß es länger als die Metalltafeln, die als
Plattiermaterialien dienten, war, so daß die äußerste Windung der
Spule Teil des Trennmaterials war, und die Spule wurde zum
Schluß mit dem Trennmaterial festgespannt. Dann wurde die sich
ergebende Spule in einen Vakuumofen mit einem Vakuum von 1,33
x 10&supmin;³ Pa (10&supmin;&sup5; Torr) eingesetzt, auf eine Temperatur von
1.100 ºC erhitzt und in dem Ofen 1 Stunde lang gelassen, um
die Plattiermaterialien zu verbinden, und dann wurde die Spule
abgekühlt. Die Spule wurde wieder aufgewickelt, und eine Probe
wurde von dem sich ergebenden plattierten Blech entnommen.
Diese Probe wurde so lange einem wiederholten 90º-Biegeversuch
unterzogen, bis sie zerbrach (Anzahl der Biegewiederholungen
bis zum Bruch: 10). Der Biegetest wurde in einer Art und Weise
ausgeführt, daß eine halbe Seite des Teststücks fest in einem
Schraubstock gehalten wurde, während die andere halbe Seite
wiederholt gebogen und in zwei Richtungen, d.h. nach vorne und
nach hinten, in die Ausgangslage zurückgestellt wurde. Bei der
Untersuchung zeigte die Bruchfläche keine Separierung. Bei
Raumtemperatur war der Wärmeausdehnungskoeffizient des
rostfreien Stahls SUS 304 17x10&supmin;&sup6;/ºC, der von Nickel war
13,3x10&supmin;&sup6;/ºC, und der des Trennmaterials war 10~11x10&supmin;&sup6;/ºC.
BEISPIEL 2
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Plattiertes Blech aus Invar und rostfreiem Stahl:-
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Als Plattiermaterialien wurden ein nickelplattierter
rostfreier Stahl (SUS 304) mit einer Gesamtdicke von 0,25 mm, einer
Nickeldicke von 5 um, einer Blechbreite von 100 mm und einer
Länge von etwa 10 m, sowie ein Invar (36Ni-Fe-Legierung) mit
einer Blechdicke von 0,15 mm verwendet, und als Trennmaterial
wurde ein 0,2 mm dicker hitzebeständiger Stahl aus 18Cr-3,5Al
Fe mit einer darauf ausgebildeten dünnen Anlaßfarbe verwendet.
Der nickelplattierte rostfreie Stahl, das Invar und das
Trennmaterial wurden in dieser Reihenfolge übereinanderliegend
(wobei sich das Invarblech auf der Nickelüberzugsfläche des
nickelplattierten rostfreien Stahls befand) um ein
Kernmaterial (SUS 304, Durchmesser: 300 mm, Breite: 100 mm, Dicke: 10
mm) mit einer Kraft von 500 bis 1.000 kg aufgewickelt, um eine
Spule von 10 Windungen so zu bilden, daß das Trennmaterial auf
der Kernmaterialseite über der inneren Windung vorhanden war.
Die Spule wurde zum Schluß mit dem Trennmaterial festgezogen,
das so angeordnet war, daß es eine äußerste Windung der Spule
bildete. Dann wurde die sich ergebende Spule in einen
Vakuumofen bei einem Vakuum von 1,33x10&supmin;³Pa (10&supmin;&sup5; Torr) eingegeben,
auf eine Temperatur von 1.050 ºC erhitzt, und 1 Stunde in dem
Ofen gehalten, damit sich die Plattiermaterialien miteinander
verbanden, und dann wurde die Spule abgekühlt. Die Spule wurde
wieder aufgewickelt, und eine Probe wurde von dem sich
ergebenden plattierten Blech entnommen. Die Probe wurde so lange
einem wiederholten 90º-Biegeversuch unterzogen, bis sie
zerbrach (Anzahl der Biegewiederholungen bis zum Bruch: 6), und
die Bruchfläche zeigte bei der Untersuchung keine Separierung.
Bei Zimmertemperatur war der Wärmeausdehnungskoeffizient des
nickelplattierten rostfreien Stahls 17x10&supmin;&sup6;/ºC, der des Invar
war 1~2x10&supmin;&sup6;/ºC, und der des Trennmaterials war 10~11x10&supmin;&sup6;/ºC.
BEISPIEL 3
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Plattiertes Blech aus Kupfer und rostfreiem Stahl:-
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Als Plattiermaterialien wurden ein nickelplattierter
rostfreier Stahl (SUS 304) mit einer Gesamtdicke von 0,25 mm, einer
Nickeldicke von 5 um, einer Blechbreite von 100 mm und einer
Länge von etwa 10 m sowie ein reines Kupferblech mit einer
Dicke von 0,15 mm verwendet, und als Trennmaterial wurde ein
0,2 mm dicker hitzebeständiger Stahl aus 18Cr-3,5Al-Fe mit
einer darauf ausgebildeten dünnen Anlaßfarbe verwendet. Der
nickelplattierte rostfreie Stahl, das Kupferblech und das
Trennmaterial wurden in dieser Reihenfolge aufeinanderliegend
(wobei sich das Kupferblech auf der Nickelüberzugsfläche des
nickelplattierten rostfreien Stahls befand) um ein
Kernmaterial (SUS 304, Durchmesser: 300 mm, Breite: 100 mm, Dicke 10 mm)
gewickelt, um eine Spule mit 10 Windungen so zu bilden, daß
sich das Trennmaterial auf der Kernmaterialseite über der
inneren Windung befand. Beim Aufwickeln wurden der
nickelplattierte rostfreie Stahl und das Trennmaterial mit einer Kaft
von 5 bis 10 kN (500 bis 1.000 kg) und das Kupferblech mit
einer Kraft von 200 bis 300 N (20 bis 30 kg) gezogen. Die
Spule wurde zum Schluß mit dem Trennmaterial festgespannt, das
so angeordnet war, daß es die äußerste Windung der Spule
bildete. Dann wurde die sich ergebende Spule in einen Vakuumofen
mit einem Vakuum von 1,33x10&supmin;³ Pa (10&supmin;&sup5; Torr) eingegeben, auf
eine Temperatur von 900 ºC erhitzt, 1 Stunde darin gelassen,
damit sich die Plattiermaterialien miteinander verbanden, und
dann wurde die Spule abgekühlt. Die Spule wurde wieder
aufgewickelt, und eine Probe wurde von dem sich ergebenden
plattierten Blech entnommen. Die Probe wurde so lange einem
wiederholten 90º-Biegeversuch unterzogen, bis sie zerbrach (Anzahl der
Biegewiederholungen bis zum Bruch: 12), und die Bruchfläche
zeigte bei der Untersuchung keine Separierung. Außerdem wurde
der oben genannte Vorgang wiederholt, indem die sich
überlagernde Ordnung des nickelplattierten rostfreien Stahls und des
Kupferblechs gewechselt wurde, wobei sich bei diesem Fall
ergab, daß das resultierende plattierte Blech eine
unzureichende Verbindung aufwies und eine Abtrennung verursachte, wenn es
zweimal um 90º gebogen wurde. Es wird angenommen, daß der
Grund dafür darin liegt, daß, da Kupfer bei hohen Temperaturen
einen niedrigen Widerstand aufweist, darauf keine thermische
Spannung einwirkte. Bei Zimmertemperatur war der
Wärmeausdehnungskoeffizient des nickelplattierten rostfreien Stahls 17x
10&supmin;&sup6;/ºC, der des Kupferblechs war 16,5x10&supmin;&sup6;/ºC, und der des
Trennmaterials war 10~11x11&supmin;&sup6;/ºC.
BEISPIEL 4
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Breites plattiertes Blech aus Nickel, rostfreiem Stahl und
Kupfer:-
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Als Plattiermaterialien wurden eine Spule aus einem
nickelplattierten rostfreiem Stahl (SUS 304) mit einer Gesamtblechdicke
von 0,2 mm, einer Nickeldicke von 5 um, einer Breite von 600
mm und einer Länge von etwa 200 m sowie eine Spule aus Kupfer
mit einer Blechdicke von 0,05 mm, einer Breite von 600 mm und
einer Länge von etwa 200 m verwendet. Es wurde als
Trennmaterial auch ein 0,2 mm dicker, 600 mm breiter und etwa 210 m
langer hitzebeständiger Stahl aus 18Cr-3,5Al-Fe mit einer darauf
ausgebildeten dünnen Anlaßfarbe verwendet. Diese
Plattiermaterialien und das Trennmaterial wurden um einen rohrförmigen
Kern aus einfachem Stahl (Durchmesser: 500 mm, Breite: 600 mm,
Dicke: 10 mm) in der folgenden Art und Weise herum gewickelt.
Zuerst wurde das Trennmaterial um den Kern herumgewickelt, um
eine Spule mit zwei Windungen zu bilden, und dann wurden das
nickelplattierte rostfreie Stahlblech, das Kupferblech und das
Trennmaterial um die Spule in dieser Ordnung gewickelt, wobei
sich die Nickelüberzugsfläche auf dem Trennmaterial und das
Kupferblech auf der anderen Oberfläche des rostfreien
Stahlblechs befand. Damit das Aufwickeln sauber ausgeführt werden
konnte, wurde das Trennmaterial jeweils mit einer Kraft von 15
bis 20 kN (1.500 bis 2.000 kg) und das nickelplattierte
rostfreie Stahlblech mit einer Kraft von 15 bis 20 kN (1.500 bis
2.000 kg) gezogen, und das Kupferblech wurde mit einer Kraft
von 1 bis 1,5 kN (100 bis 150 kg) gezogen. Außerdem wurde das
Trennmaterial kontinuierlich gewickelt, um vier zusätzliche
äußere Windungen zu bilden, um die sich ergebende Spule
festzuspannen. Die Spule wurde dann in einen Vakuumofen eingegeben,
bis auf eine Temperatur von 900 ºC bei einem Vakuum von 1,33x
10&supmin;³Pa (10&supmin;&sup5; Torr) erhitzt und 1 Stunde in dem Ofen gelassen,
damit sich die Plattiermaterialien verbanden, und dann wurde
sie abgekühlt. Dann wurde die Spule wieder aufgewickelt, und
man fand heraus, daß ein Teil von sowohl den Anfangs- als auch
den Endabschnitten (etwa 10 bis 15 m) der Spule konkave und
konvexe Formen aufwies und ein fehlerhafter Verbund darauf
zurückzuführen war. Aber der restliche Abschnitt (etwa 180 m)
der Spule wies eine ausgezeichnete Verbindung auf und war von
guter Qualität. Die sich ergebende Spule war ein
dreischichtiges plattiertes Blech aus Nickel, rostfreiem Stahl und Kupfer
und hatte eine Dicke von 0,25 mm und eine Breite von 600 mm.
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Außerdem wurde eine Probe von dem resultierenden plattierten
Blech entnommen. Diese Probe wurde einem wiederholten
90º-Biegeversuch unterzogen, bis sie zerbrach (Anzahl der
Biegewiederholungen bis zum Bruch: 11), und die Bruchfläche wurde
untersucht und zeigte keine Separierung.
BEISPIEL 5
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Breites plattiertes Blech aus Kupfer und rostfreiem Stahl:
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Als Plattiermaterialien wurden eine Spule aus rostfreiem Stahl
(SUS 304) mit einer Blechdicke von 6 mm, einer Breite von 450
mm und einer Länge von etwa 70 m sowie auch eine Spule aus
Kupfer mit einer Blechdicke von 2 mm, einer Breite von 450 mm
und einer Länge von etwa 70 m verwendet. Als Trennmaterial
wurde auch ein 0,4 mm dicker, 450 mm breiter und etwa 130 m
langer hitzebeständiger Stahl aus 18Cr-3,5Al-Fe mit einer
darauf ausgebildeten dünnen Anlaßfarbe verwendet. Zuerst
wurden das Trennmaterial und der rostfreie Stahl direkt auf einer
Spulenwickelvorrichtung aufgewickelt, um eine Spule mit einer
Windung zu bilden, wobei sich das Trennmaterial auf der
Innenumfangsseite befand. Beim Aufwickeln wurde das Trennmaterial
mit einer Kraft von 5 bis 10 kN (500 bis 1000 kg) und der
rostfreie Stahl mit einer Kraft von 50 bis 100 kN (5.000 bis
10.000 kg) gezogen. Dann wurde das Kupferblech auf den
rostfreien Stahl gelegt, und die Plattiermaterialien und das
Trennmaterial wurden aufgewickelt, um eine Spule von etwa 30
Windungen zu bilden (etwa 70 m), wobei das Trennmaterial mit einer
Kraft von 5 bis 10 kN (500 bis 1.000 kg), der rostfreie Stahl
mit einer Kraft von 50 bis 100 kN (5.000 bis 10.000 kg) und
das Kupferblech mit einer Kraft von 3 bis 5 kN (300 bis 500
kg) gezogen wurden. Desweiteren wurden 20 zusätzliche
Windungen aus Trennmaterial aufgewickelt, um die Spule
festzuspannen. Die sich ergebende Spule hatte ein Gewicht von insgesamt
etwa 22 kN (2,2 Tonnen). Die Spule wurde in einen Vakuumofen
eingegeben und bei einem Vakuum von 1,33x10&supmin;³Pa (10&supmin;&sup5; Torr)
auf eine Temperatur von 900ºC erhitzt, für 3 Stunden in dem
Ofen gelassen, damit sich die Plattiermaterialien verbanden,
und dann abgekühlt. Dann wurde die Spule wieder aufgewickelt,
und man fand heraus, daß ein Teil von jeweils den Anfangs- und
Endabschnitten (etwa 5 in) der Spule konkave und konvexe
Abschnitte aufwies und sich daraus eine fehlerhafte Verbindung
ableitete. Aber der restliche Abschnitt (etwa 60 in) der Spule
wies eine ausgezeichnete Verbindung und gute Qualität auf. Die
sich ergebende Spule war ein plattiertes Blech aus Kupfer und
rostfreiem Stahl und hatte eine Dicke von 8 mm und eine Breite
von 450 mm.
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Außerdem wurde eine Probe von dem sich ergebenden plattierten
Blech entnommen. Diese Probe wurde so lange einem wiederholten
90º-Biegeversuch unterzogen, bis sie zerbrach (Anzahl der
Biegewiederholungen bis zum Bruch: 10), und die Bruchfläche
zeigte bei der Untersuchung keine Separierung.