DE746870C

DE746870C - Use of a copper alloy with good adhesive properties and good thermal conductivity as a cladding layer on iron or as an intermediate layer between iron and copper, as well as composite metal wire and process for its production

Info

Publication number: DE746870C
Application number: DEH168504D
Authority: DE
Inventors: Dr Carl Schaarwaechter
Original assignee: Hackethal Draht Kabel Werke AG
Current assignee: Hackethal Draht Kabel Werke AG
Priority date: 1942-05-30
Filing date: 1942-05-30
Publication date: 1944-08-28

Description

Verwendung einer Kupferlegierung mit guten Hafteigenschaften und guter Wärmeleitfähigkeit als Plattierschlcht auf Eisen oder als Zwischenschicht zwischen Eisen und Kupfer sowie Verbundmetalldraht und Verfahren zu seiner Herstellung Zur Erzielung ein=er ednwandfreien Plattierung von Eisen mif Kupfer ist es bereits bekannt, eine Zwiechenschicht zwischen den zu plattierenden Metallen zu verwenden, welche Mischkristalle -mit Kupfer und mit Eisen bilden soll, damit die bei der M:isch-kristallbildung stattfindende Diffusion eine einwandfreie Haftung der aufeinanderkeäen'den Schichten ergibt, .die ohne di=e Zwischenschicht nicht erreicht werden kann. Als Stoff für diese Zwischenschicht sind Nickel und dessen Legierungen bekannt. SIe liefern aber eine Sch=icht mit einer ausgesprochen schlechten Leitfähigkeit.Use of a copper alloy with good adhesive properties and good Thermal conductivity as a plating layer on iron or as an intermediate layer between Iron and Copper and Composite Metal Wire and Process for Its Manufacture Zur Achieving a wall-free plating of iron with copper, it is already known to use an intermediate layer between the metals to be plated, which Mixed crystals with copper and with iron should form, so that the M: isch crystal formation Diffusion taking place ensures perfect adhesion of the layers on top of one another results that cannot be achieved without the intermediate layer. As fabric for this intermediate layer is known to nickel and its alloys. But you deliver a layer with an extremely poor conductivity.

Die Erfindung betrifft die Verwendung von solchen Metallschichten bei der Plattierung, welche wesentlich höhere Leitfähigkeiten, und zwar sogar über 70'[" von reinem Kupfer haben und dabei eine wesentlich gesteigerte Haftfähigkeit ergeben. Diese Metallschichten haben erfindungs=gemäß eine solche Zusammensetzung, daß die in ihnen enthaltenen Zusätze bei den Diffusionstemperaturen nur in einer sehr geringen Tiefe in das anliegende Material hinein wandern. Infolgedessen ergeben ,ihre Bestandteile eine gute Haftfähigkeit mit dem Eisen. Die Schicht gemäß der Erfindung kann auch als Zwischenschicht zwischen Kupfer und Eisen dienen. Dann soll sie nicht nur am Eisen, sondern auch arm Kupfer festhaften, ohne bei Temperungen solche Bestandteile in das anliegende Kupfer abzugeben, welche dessen Leitfähigkeit wesentlich verändern. Eine derartige Sch=icht, die auch als Zwischenschicht zwischen Eisen und reinem Kupfer geeignet ist, besteht erfindungsgemäß aus einer Legierung von o,z bis 8'/, Eis,enphosphid, Rest Kupfer. Bei der Herstellung von Legierungen für Plattierzweclze wird vornehmlich eine Legierung von 0,3 bis 20/0 Eis:enphosph,id benutzt, wobei das Phosphor zu Eisen sich wie 1 . 2,5 bis 8, vornehnllich wie i : 5 verhält. Derartige Legierungen von Eiseilpliospliid, Rest Kupfer, sind zwar bereits bekannt und werden beispielsweise zur Herstellung von Feuerungen und Steinbolzen verwendet. Bisher ist es aber nicht bekannt gewesen, daß eine solche Kul)-ferlegierung mit Eisenpliospli;id vorzügliche Hafteigenschaften mit Eisen hat und als Zwischenschicht für die Herstellung von kupferplattiertem Eisen, also als Zwisclieaschicht zwischen Eisen und reinem Kupfer, deren Ha.ftfäli.iglceit miteinander ganz erheblich steigert. Die Legierung von o,i bis Solo Eisenpliosphid, Rest Kupfer, weist bei einer geeigneten Wärmebehandlung durch Anlaßteinperung bei Temperaturen von 300 bis 5oo' C, insbesondere bei .1°o bis .4d0° C, die überraschend hohe Leitfälii.gkeit von d6 bis 5o O:Iim pro Zeter und Quadratmill,meter auf. Die Kupferleitfähigkeit wird also Bierbei bis zu 8o bis go% erreicht. Diese Legierung wird wegen ihrer gut klebenden Eigenschaften in geeigneter Weise entweIer als Deckschicht in einer Dicke von io bis 500;i° der Stärke des Kerns aufgebracht oder als Zwischenschicht zwischen Eisen und Kupfer verwendet. Bei der Herstellung von Zwischenschichten können zweckmäßigerweis.e Dicken von -? bis 2r-)'f" vornehmlich @ bis i°0/°, der Stärke des Kerns angewendet werden.The invention relates to the use of such metal layers in the plating, which have significantly higher conductivities, even more than 70 '["of pure copper, and thereby result in significantly increased adhesion. According to the invention, these metal layers have a composition such that the in The additives contained in them migrate only to a very small depth into the adjacent material at the diffusion temperatures. As a result, their constituents result in good adhesion with the iron. The layer according to the invention can also serve as an intermediate layer between copper and iron. Then it should not Adhere only to iron, but also poorly copper, without releasing those components into the adjacent copper during tempering, which significantly change its conductivity. Such a layer, which is also suitable as an intermediate layer between iron and pure copper, consists according to the invention of an alloy from o, z to 8 '/, ice, enp phosphide, the remainder copper. In the manufacture of alloys for plating purposes, an alloy of 0.3 to 20/0 ice: enphosph, id is mainly used, with the phosphorus converting to iron like 1 . 2.5 to 8, similar to i: 5. Such alloys of Eiseilpliospliid, remainder copper, are already known and are used, for example, for the production of furnaces and stone bolts. So far, however, it has not been known that such a copper alloy with iron splice has excellent adhesive properties with iron and as an intermediate layer for the production of copper-clad iron, i.e. as an intermediate layer between iron and pure copper, their adhesion with one another increases quite considerably. The alloy of o, i to Solo Eisenpliosphid, balance copper, has at a suitable heat treatment at temperatures of 300 to Anlaßteinperung 5oo 'C, particularly in .1 ° o to .4d0 ° C, the surprisingly high Leitfälii.gkeit of up d6 5o O: Iim per meter and square millimeter. The copper conductivity is thus achieved in beer at up to 8o to 20%. Because of its good adhesive properties, this alloy is suitably applied either as a cover layer in a thickness of 10 to 500% of the thickness of the core or as an intermediate layer between iron and copper. When producing intermediate layers, it is expedient to use thicknesses of -? to 2r -) 'f "mainly @ to i ° 0 / °, the strength of the core.

Wird beispielsxveise um einen Eisenkern eine Schicht aus einer Legierung von i,°50%0 Eisen, o,22 "'o Phosphor, Rest Kupfer, in einer Stärke von =o0/, in geeigneter Weise warm, beispielsweise bei e4.0° C, aufgebracht, so wird durch den Eisenphospliidzusatz, vornehmlich durch den. darin enthaltenen Phosphor, die gute Haftfähigkeit an Eisen bedingt. Wird außerdem gle.iclizeitig oder nacheinander noch eine Schicht aus reinem Kupfer aufgebracht, so wird der in der Legierungsschicht enthaltene Phosphor darin durch die Bindung mit dem passend gewählten Eisenzusatz so festgebalten, daß der Phosphor die angrenzende reine Kupferschicht von hoher Leitfähigkeit nicht unzulässig verändert.For example, an alloy layer around an iron core of i, ° 50% 0 iron, 0.22 "'o phosphorus, the remainder copper, in a thickness of = o0 /, in suitably warm, for example at e4.0 ° C, is applied by the Eisenphospliidzusatz, mainly by the. Phosphorus contained in it, the good Limited adhesion to iron. Will also be simultaneously or one after the other If a layer of pure copper is applied, then that in the alloy layer Phosphorus contained in it through the binding with the appropriately selected iron addition so firmly bonded that the phosphorus the adjacent pure copper layer of high Conductivity not changed in an impermissible manner.

Statt Eisen können auch diejenigen mit Eisen etwa äquivalenten Elemente verwendet «-erden, die mit Kupfer keine deutliche Mischkristallbildung zeigen, wie z. B. Chrom. Kobalt.Instead of iron, those elements with approximately equivalent iron can also be used used «earths that show no clear solid solution formation with copper, such as z. B. Chromium. Cobalt.

Mit derartigen Schichten können nicht nur 1-isetiwerl,zstücke, sondern auch Stähle finit beliebigem Kolilenstoff-f_halt plattiert werden. Nenn Stahldrähte mit einer derartigen Plattierschicht versehen werden, so können die plattierten Drähte wie Stahldrähte in der üblichen Weise stark gezogen werden und auch durch Anwendung geeigneter Erhitzungs- und Abkühlungsmittel patentiert «-erden.With layers of this type, not only 1-isetiwerl, z-pieces, but Steels can also be clad finitely with any colilant content. Nominal steel wires are provided with such a plating layer, the plated Wires like steel wires are pulled hard in the usual way and also through Use of suitable heating and cooling agents patented «-erden.

Besonders wichtig sind beispielsweise Verbundnietalld.rähfie gemäß der Erfindung, weil sie ohne Schwierigkeiten herzustellen sind und d:ie besonderen Einrichtungen dabei entfallen, welche sonst bei der Herstellung der bisher bekannten ähnlichen Bimetalldrähte notwendig gewesen sind. Die Herstellung eines solchen kupferplattierten Eisendrahtes kann in folgender Weise beispielsweise ausgeführt werden: Ein etwa Soo in langer 13isenstab anit o,o9% C wird auf 35 in"' abgedreht und blanlcgesclimirgelt; dann wird der Eisenstab il:it einem Cu-Fe-P-Rohr (38 X -l2 all 39,2 m.m -0 ') Überzogen, nachdem (las Rohr vor dein Aufziehen in Trichlorätlivlen entfettet worden ist. Die überstehenden Enden desRolires «-erden nveckmäßigerweise unter Faltung mit dem Hammer zugeschlagen und gegebenenfalls noch verschweißt. Diese Material wird bei 8.4o° C warm bis an 6 in:ni .e' ausgewalzt. Die Walzdrähte werden im Luftumwälzofen bei .1.4o° C 3 bis .4 Stunden getempert und.langsarn abgekühlt. Dann werden die Drähte wie bei Hartkupfer beispielsweise an 3 nim gezogen.Composite rivet brackets, for example, are particularly important of the invention because they are easy to manufacture and they are special Devices are omitted, which otherwise in the production of the previously known similar bimetal wires were necessary. The manufacture of such a copper-clad Iron wire can be done in the following way, for example: An approximately Soo in a long iron bar anit o, o9% C is turned down to 35 in "'and blanlcgesclimirgelt; Then the iron rod is coated with a Cu-Fe-P tube (38 X -12 every 39.2 m.m -0 '), after (read tube has been degreased in trichloroethylene before drawing it up. The protruding ends of the roll are grounded by folding with a hammer slammed shut and possibly still welded. This material is at 8.4o ° C warm to 6 in: ni .e 'rolled out. The wire rods are in the air circulation furnace at Tempered at 1.4o ° C for 3 to 4 hours and cooled down for a long time. Then the wires as with hard copper, for example, 3 nim are drawn.

Hierbei haben sich bei dem mit 19% Kupferlegierungsdeckschicht versebenen Draht folgende Werte ergeben: Durch- «'ider- Leit- Festigkeit _ messer stand Fähigkeit - ---- pi"g«'1,.; 1 orsion ` total kg, mni= Walzdraht urigetempert .... 3,02 1z,5 zo,d 550 77 <8 li Walzdraht 3 Stunden 44o° C getempert ............. 3,02 11,3 r2 66o 92,5 10 12 .Die Hinundherbiegeprobe ergab eine überraschen(1 gute Haftfestigkeit der Kupferschicht auf dein Eisen. PATENTANSPRÜCHE: i. Verwendung einer Kupferlegierung auso.i bis 8°,!oicnph@sphi(1, Pest Kup- fer, als Plattierschicht auf Eisen. Verwendung einer Isupferle;giertttig geilläß Anspruch i als Zwischenschicht beim Plattieren von reinem Kupfer auf Eisen.This resulted in the following values for the wire which was leveled with a 19% copper alloy top layer: Through- «'ider- conductivity strength _ knife stand ability - ---- pi "g« '1,.; 1 orsion `total kg, mni = Wire rod, rust-tempered .... 3.02 1z, 5 zo, d 550 77 <8 li Wire rod 3 hours 44o ° C annealed ............. 3.02 11.3 r2 66o 92.5 10 12 The back and forth bending test resulted in a surprising (1 good adhesive strength of the copper layer on the iron. PATENT CLAIMS: i. Use of a copper alloy auso.i to 8 °,! oicnph @ sphi (1, Pest Kup- fer, as a clad layer on iron. Use of an Isupferle, according to claim 1, as an intermediate layer in the plating of pure copper on iron.

3. Kupferlegierung zur Verwendung geniäl) Anspruch i und 2 mit 0,3 bis z0/0 Ei.senphosphid, wobei das Phosphor zu Eisen sich wie z :2,5 bis 8, vornehmlich wie z : 5, verhält. Rest Kupfer.3. Copper alloy for use geniäl) claim i and 2 with 0.3 to z0 / 0 Ei.senphosphid, the phosphorus to iron as z: 2.5 to 8, primarily as z: 5, behaves. Remainder copper.

4.. Verwendung einer Kupferlegierung nach Anspruch z und 3 zur Herstellung von Verbundmetalldraht für Leitungen und Kabel.4 .. Use of a copper alloy according to claim z and 3 for the production of composite metal wire for wires and cables.

5. Verbundmetalldraht nach Anspruch 4., dadurch gekennzeichnet, daß derVerbun.ddrah.t mit einer reinen Kupferschicht umgeben ist.5. composite metal wire according to claim 4, characterized in that the connection wire is surrounded by a pure copper layer.

6. Verfahren zur Herstellung von Verbundmetallwerkstücken unterVerrvendung einer Legierung gemäß Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferlegierung im warmen Zustand bei ungefähr 8oo° C auf eine blanke Eisenfläche aufgepreßt wird. , 7. Verfahren zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit der Plattierschicht gemäß Anspruch 6, .dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück nach der Warmverformung bei ,44o° C 3 bis 4. Stunden getempert und dann langsam abgekühlt wird. B. Verfahren zur Herstellung von Verbundmetalldrähten unter Verwendung einer Legierung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß ein blanker, z. B. blankgeschmirgelter Eisenstab oder -bolzen mit .einem Rohr der Kupferlegierung überzogen wird, .dann die überstehenden Enden luftdicht verschlossen werden und das Rohr mit dem Eisenkern zum Draht in bekannter Weise ausgewalzt wird.6. Method of making composite metal workpieces using an alloy according to claim z, characterized in that the copper alloy is pressed onto a bare iron surface in the warm state at around 8oo ° C. , 7. Method for increasing the electrical conductivity of the cladding layer according to Claim 6,. Characterized in that the workpiece after the hot forming at , 44o ° C is tempered for 3 to 4 hours and then slowly cooled. B. Procedure for the production of composite metal wires using an alloy according to claim r, characterized in that a bare, z. B. sanded iron rod or -bolt is coated with .a tube of the copper alloy, .then the protruding Ends are hermetically sealed and the tube with the iron core to the wire in is rolled out in a known manner.

9. Verfahren zur Herstellung von kupferplattierten Eisendrähten nach Anspruch 8 mit einer reinen äußeren Kupferschicht, dadurch. gekennzeichnet, daß ein Rohr aus reinem Kupfer zugleich mit dem gemäß Anspruch 8 plattierten Eisenkern verformt wird. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik ist im Erteilungsverfahren folgende Druckschrift in Betracht gezogen -,vorden: französische Patentschrift . . Nr. 829 238. 9. A method for the production of copper-clad iron wires according to claim 8 with a pure outer copper layer, thereby. characterized in that a pipe made of pure copper is deformed at the same time as the iron core plated according to claim 8. In order to distinguish the subject matter of the application from the state of the art, the following publication has been considered in the grant procedure - before: French patent specification. . No. 829 238.