FI69874C - Kopparblandningar som innehaoller smao maengder mangan och selen - Google Patents

Kopparblandningar som innehaoller smao maengder mangan och selen Download PDF

Info

Publication number
FI69874C
FI69874C FI811087A FI811087A FI69874C FI 69874 C FI69874 C FI 69874C FI 811087 A FI811087 A FI 811087A FI 811087 A FI811087 A FI 811087A FI 69874 C FI69874 C FI 69874C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
copper
ppm
manganese
selenium
mixture
Prior art date
Application number
FI811087A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI69874B (fi
FI811087L (fi
Inventor
Ravi Batra
Pierre William Taubenblat
Original Assignee
Amax Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Amax Inc filed Critical Amax Inc
Publication of FI811087L publication Critical patent/FI811087L/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI69874B publication Critical patent/FI69874B/fi
Publication of FI69874C publication Critical patent/FI69874C/fi

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • H01B1/026Alloys based on copper
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C9/00Alloys based on copper
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C9/00Alloys based on copper
    • C22C9/05Alloys based on copper with manganese as the next major constituent

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Heat Treatment Of Nonferrous Metals Or Alloys (AREA)

Description

1 69874
Pieniä määriä mangaania ja seleeniä sisältävät kupariseok-set
Esillä oleva keksintö koskee kupariseoksia ja erityi-5 sesti sellaisia seoksia, joilla on suuri lujuus, korkea pehmenemislämpötila ja erinomainen sähkönjohtavuus verrattuna seostamattomaan kupariin.
Kuparin kyky säilyttää lujuutensa sen jälkeen kun se on ollut korotetun lämpötilan vaikutuksen alaisena 10 (tästä käytetään termiä terminen stabiliteetti) on tärkeä ominaisuus monissa sovellutuksissa, joissa metalleja käytetään, kuten roottori- ja staattorikäämityksissä, hitsaus-elektrodeissa, lämpönieluissa poistamaan lämpö elektronisista laitteista ja esineissä, jotka täytyy koota juotta-15 maila. Puhtaalla kuparilla, vaikka sillä on erinomainen sähköjohtavuus, on taipumus regeneroitumiseen uudelleen-kiteytymiseen ja jyväskoon kasvuun niinkin alhaisissa korotetuissa lämpötiloissa kuin noin 150°C, mikä tekee puhtaan metallin epätyydyttäväksi moniin erityisiin ja kriittisiin 20 sovellutuksiin.
On hyvin tunnettua lisätä erilaisia seosalkuaineita kupariin sen lujuuden lisäämiseksi, mutta lisätyillä alkuaineilla on usein ei-toivottuna vaikutuksena johtavuuden alentaminen puhtaaseen kupariin verrattuna. Kuparin seok-25 silla hopean kanssa on tunnetusti haluttu johtavuus ja hyvä lujuuden säilyminen kohtalaisesti korotetuissa lämpötiloissa, mutta näiden seosten valmistamisessa käytetyn hopean suuri hinta on epäkohta, joka rajoittaa niiden laajempaa käyttöä. Täten on olemassa tarve kuparipohjaisis-30 ta koostumuksista, joilla on kuparia suurempi terminen stabiliteetti sen jälkeen kun ne ovat olleet korotettujen lämpötilojen vaikutuksen alaisina, samalla kun niillä on kuparin muut halutut ominaisuudet.
Vaikka on ennestään tunnettua, että mangaania ja/tai 35 seleeniä on lisätyy kupariin, ei tunneta havaintoa niistä 2 69874 suotuisista vaikutuksista, joita on vähäisten määrien sekä mangaania että seleeniä lisäämisestä kupariin. Esimerkiksi US-patenttijulkaisussa 2 038 136 käsitellään 0,05...4 V, seleenin lisäämistä kupariin kuparin koneistettavuuden li-5 säämiseksi ja tässä US-patenttijulkaisussa esitetään myös, että seleeni-kupariseos voi sisältää jopa 0,5 % mangaania mahdollisena lisäaineena. On huomattava, että ne mangaaneja seleenimäärät, jotka tarvitaan kuparin koneistettavuuden parantamiseen, ovat paljon suuremmat, kuin mitä esillä 10 olevan keksinnön mukaisesti tarvitaan kuparin termisen stabiliteetin parantumiseen.
US-patenttijulkaisussa 4 059 437 käsitellään hapetonta kuparituotetta, joka on tuotettu käyttämättä hapen poistajia ja joka sisältää mangaania 1...100 ppm. Mangaanin 15 sanotaan aikaansaavan parannetun jyväskoon valvonnan kuparin lämpökäsittelyn aikana, mistä on seurauksena kuparituo-te,jolla on parannettu pinnan ulkonäkö, jyväsrakenne ja venyvyys lämpökäsittelyn jälkeen, samalla kun se säilyttää suuren johtavuuden. Muita alkuaineita on mainittu olevan 20 läsnä vain sellaisia määriä, joita normaalisti esiintyy hapettomassa kuparissa; täten tässä patentissa ei ole mitään ehdotusta yllättävän edullisista tuloksista termiseen stabiliteettiin, mikä voidaan totetuttaa sisällyttämällä sekä mangaania että seleeniä hapettomaan kupariin esillä 25 olevan keksinnön mukaisesti.
US-patenttijulkaisussa 2 206 109 käsitellään kuparin seosta koboltin ja/tai nikkelin kanssa, joka seos sisältää myös 4...15 % mangaania ja jopa 0,6 % seleeniä. Vaikka tässä patentissa annetaan ansio parannetusta työstettävyydes-30 tä ja korroosiokestävyydestä mangaani- ja seleenilisille, ei siinä ehdoteta kuparipohjäistä seosta, joka sisältäisi vain pieniä määriä mangaania ja seleeniä eikä ehdoteta, että sellaisella seoksella olisi esillä olevan keksinnön mukaiset parannetut ominaisuudet.
3 69874
Muista patenteista, joissa käsitellään joko mangaanin tai seleenin sekä yhden tai useamman muun lisäaineen lisäämistä kupariin, mutta joissa ei ole huomattu syner-geettistä vaikutusta, joka aiheutuu sekä mangaanin että se-5 leenin lisäämisestä tässä hakemuksessa esitetyin määrin, voidaan mainita US-patenttijulkaisut 1 896 193, 2 178 508, 2 232 960 ja 3 451 808.
Keksinnön kohteena on kylmämuokattu kuparipohjäinen seos, jolla on suuri sähkönjohtavuus ja parannettu vastus-10 tuskyky regeneroitumista, uudelleenkiteytyrnistä ja jyvästen kasvua vastaan korotetuissa lämpötiloissa, jolle on tunnusomaista, että se olennaisesti sisältää pienet mutta tehokkaat määrät mangaania ja seleeniä antamaan seokselle puolentunnin pehmenemislämpötila, joka on ainakin noin 15 350°C, kun seosta on kylmämuokattu 90 % samalla kun säily tetään sähkönjohtavuus yli noin 100 % IACS (International Annealed Copper Standard), alle noin 20 ppm happea ja loput olennaisesti kuparia.
Esillä olevan keksinnön mukaisia kylmämuokattuja ku-20 paripohjäisiä seoksia voidaan tuottaa menetelmällä, jolle on tunnusomaista, että ei-hapettavissa olosuhteissa muodostetaan sula kylpy alle noin 20 ppm happea sisältävästä kuparista, säädetään sulan kuparin mangaani- ja seleenipitoisuudet pieniksi mutta tehokkaiksi määriksi antamaan seok-25 selle puolentunnin pehmenemislämpötila, joka on ainakin noin 350°C, kun seosta on kylmämuokattu 90 %, ja antamaan seokselle yli noin 100 % IACS sähkönjohtavuus, valetaan sula kupariseos, kuumamuokataan se ja lopuksi kylmämuoka-taan seos sen lopulliseen muotoon.
30 Kuvio 1 on graafinen esitys, joka kuvaa lopullista vetolujuutta ympäristölämpötilassa kuudelle kupariseoksel-le, jotka ovat olleet erilaisten korotettujen lämpötilojen vaikutuksen alaista määrätyn ajan.
4 69874
Kuvio 2 on graafinen esitys, joka kuvaa puolentunnin pehmenemislämpötilan nousua seostamattoman, hapettoman kuparin pehmenemislämpötilan yläpuolelle useille kuparin seoksille mangaanin, seleenin tai molempien kanssa, kuvattuna 5 seoksen Mn- ja/tai Se-pitoisuuden funktiona.
Kuvio 3 on graafinen esitys lopullisesta vetolujuudesta useilla kupariseoksilla sen jälkeen, kun ne ovat olleet erilaisten lämpötilojen vaikutuksen alaisina, lämpötilan vaikutusajan funktiona.
10 Kuten edellä jo mainittiin, tulee esillä olevan kek sinnön mukaisten kupariseosten olla olennaisesti hapettomia, so. niiden tulisi sisältää vähemmän kuin noin 20 ppm happea. Tämä vaikutus voidaan helpoimmin täyttää lähtemällä kuparista, joka sisältää vähemmän kuin noin 20 ppm hap-15 pea ja valmistamalla seokset ei-hapettavassa olosuhteissa. Kupari, joka tunnetaan "hapettomana" kuparina, on aivan sopivaa käytettäväksi esillä olevaa keksintöä käytäntöön sovellettaessa. Tätä termiä käyttävät alan ammattimiehet tarkoittamaan erittäin puhdasta kuparia, joka on olennaisesti 20 vapautettu happipitoisuudestaan jollakin tunnetulla, tähän tarkoitukseen käytetyllä menetelmällä mukaanluettuna kuparin sulattaminen pelkistävissä olosuhteissa tai lisäämällä pieniä määriä hapenpoistoainetta kuten fosforia sulaan kupariin ja poistamalla hapettunut lisäaine.
25 Hapeton kupari sisältää tyypillisesti vähemmän kuin noin 1...2 ppm seleeniä ja vähemmän kuin noin 1...2 ppm mangaania.
Kupari, jota käytetään valmistettaessa esillä olevan keksinnön mukaisia seoksia sisältää edullisesti vähintään 30 noin 99,99 % kuparia ja on vapaa aineista, jotka reagoivat haitallisesti kupariseokseen lisättävän seleenin ja mangaanin kanssa.
Esillä olevan keksinnön mukaisten seosten valmistamiseksi muodostetaan sula kylpy kuparista, joka on edellä 35 esitetyn kuvauksen mukainen, lämpötilassa, joka on edulli- 69874 sesti noin 110...1250^0, sopivissa ei-hapettavissa olosuhteissa, kuten argonin tai muun kaasun alla, joka on inertti kuparille, mangaanille ja seleenille. Jos liikaa happea on läsnä (kuparissa tai kuparin yläpuolella olevassa atmosfää-5 rissa), kun mangaani ja seleeni lisätään kuparipohjaan, voi tapahtua mangaanin hapettumista, joka voi aiheuttaa kuonan muodostumista sulan päälle tai mangaanioksidin dispersio voi muodostua lopulliseen tuotteeseen samalla kun seleeni voi tulla osittain eliminoiduksi sulasta seleenin 10 oksidina.
Kun sula kuparikylpy on muodostettu, säädetään sulan seleenipitoisuus ja mangaanipitoisuus siten, että haluttu määrä kutakin komponenttia on sulassa. Seleeni- ja mangaa-nipitoisuuksien säätö suoritetaan helpommin lisäämällä 15 mangaani ja seleeni sulaan, tyypillisesti alkuainemuodossa. Mangaani, seleeni tai molemmat voidaan mukavasti lisätä esiseoksena (-lejeerinkinä) hapettoman kuparipohjaan, jotta helpotettaisiin näiden kahden alkuaineen pienten määrien käsittelyä. Vaikka seleeni on helposti haihtuvaa su-20 lan kuparikylvyn lämpötilassa, kuten nähdään jäljempänä esitetystä esimerkistä 1, on mahdollista oikein valvotuissa olosuhteissa lisätä seleeni ja mangaani alkuainemuodossa sulaan kupariin ilman että aiheutuu merkittäviä häviöitä kummassakaan komponentissa. Sulaan hapettomaan kupariin 25 lisätty aine voi olla joko kiinteässä tai sulassa tilassa, edullisesti kiinteässä tilassa; se sulaa ja saavuttaa ainesten tasaisen jakaantumisen sulaan kuparipohjaan hyvin lyhyessä ajassa.
Olemme havainneet, että esillä olevan keksinnön mu-30 kaisten seosten halutut ominaisuudet ovat erityisen ilmeiset seoksissa, joissa seleeniä ja mangaania kumpaakin on läsnä noin 4...100 ppm (loppullisen koostumuksen painosta). Yleisesti sanoen suuremmat määrät mangaania tämän keksinnön mukaisissa seoksissa voivat aiheuttaa hieman pienemmän 35 vetolujuuden kun taas keksinnön mukaisilla seoksilla, jois- 6 69874 sa on suuremmat määrät mangaania tai seleeniä, voi olla hieman pienempi sähkönjohtavuus. Täten on esillä olevan keksinnön mukaisissa seoksissa edullisesti mangaani- ja seleenipitoisuudet kumpikin noin 4...80 ppm ja vielä edul-5 lisemmin noin 10...50 ppm. Kuten alan ammattimiehet tietävät, on olemassa tunnettuja analyyttisiä menetelmiä, joilla voidaan määrätä seleenin ja mangaanin määrät, joita on läsnä tämän keksinnön mukaisissa kupariseoksissa.
Halutut määrät seleeniä ja mangaania sisältävä kupa-10 ri ensin valetaan ja sitten kuumennetaan edullisesti lämpötilaan noin 800...950°C materiaalin homogenioimiseksi ja sitten se kuumamuokataan valurakenteen rikkomiseksi. Sitten kuumamuokatun kappaleen annetaan jäähtyä. Tämän jälkeen kiinteä kappale voidaan liuos-lämpökäsitellä lujuuden säi-15 lyttämisen lisäämiseksi ja pehmenemislämpötilan edelleen nostamiseksi. Se lämpötila ja sen ajan pituus, jossa liuos-lämpökäsittely toteutetaan, voivat vaihdella valetun kappaleen koon mukaan, mutta niiden tulisi olla riittävät aikaansaamaan halutut ominaisuudet seokselle kylmämuokkauksen jäl-20 keen. Esillä olevan keksinnön edullisessa suoritusmuodossa valettu kappale liuoslämpökäsitellään lämpötilaa 700°C tai yli vastaavassa lämpötilassa 30 minuuttia. Lopuksi kappale kylmämuokataan lopulliseen muotoonsa. Tyypillisesti sitä voidaan kylmämuokata 20 % tai enemmän, mutta lisälujuutta 25 voidaan antaa seokselle kylmämuokkaamalla sitä vähintään noin 40 % ja edullisesti vähintään noin 60 % tai enemmän ja vielä edullisemmin vähintään noin 90 %.
7 69874
Esimerkki 1
Valmistettiin tämän keksinnön mukaisia seoksia, joiden ainesosat on lueteltu taulukossa 1 5 Taulukko 1
Seos m Se Cu
No (ppm) (ppm) 1 5 5 loput 10 2 8 7 3 20 4 4 20 10 5 24 7,5
6 28 17 I
15 7 36 20,5 ___:_I.
Nämä seokset valmistettiin eri menetelmällä seuraavasti: 20 Seokset 1, 2 ja 6: 15 kg kuparia, jonka kuparipitoi suus oli alle 10 ppm, sulatettiin lämpötilassa 1250°C kammiossa, 100 yum:n tyhjössä ja sitten kammio täytettiin typel-lä. Seleeni ja mangaani lisättiin sulaan alkuainemuodossa ja sula valettiin, kuumamuokattiin 90 % lämpötilassa 850°C, 25 jäähdytettiin huoneen lämpötilaan, liuoslämpökäsiteltiin lämpötilassa 850°C 30 minuuttia (hiilen alla), äkkijäähdy-tettiin vedellä ja kylmämuokattiin 90 % 2,057 mm:n halkaisi jäiseksi langaksi. Mangaani- ja seleenipitoisuudet määritettiin atomiabsorptiomenetelmällä.
30 Seos 3: tämä menettely erosi seoksille 1, 2 ja 6 käy tetystä vain siinä, että seleeni lisättiin Cu2Se:nä.
Seos 4: tämä menettely erosi seoksille 1, 2 ja 6 käytetystä vain siitä, että mangaani ja seleeni lisättiin Cu - 0,5 % Se - 1 % Mn esiseoksena.
69874
Seokset 5 ja 7: tämä menettely erosi seoksille 1, 2 ja 6 käytetystä vain siinä, että 1 kg kuparia sulatettiin argonin tai typen alla ilmakehän paineessa ja sitten lisättiin alkuainemangaani ja -seleeni.
5 Yllättäen pienellä sekä mangaani- että seleenimääräl- lä kuparissa on merkittävästi parantava vaikutus seoksen pehmenemistilaan. Yleisesti sanoen on tämän keksinnön mukaisilla seoksilla sen jälkeen, kun ne on saatettu suuruusluokkaa 300...500°C olevan korotetun lämpötilan vaikutuksen 10 alaisiksi, paljon pienempi lujuuden pieneneminen kuin kuparilla tai kupari-hopeaseoksilla taikka kuparilla, joka sisältää vain mangaania tai seleeniä, kun nämä on saatettu samanlaisten lämpötilojen vaikutuksen alaisiksi.
Vertailun vuoksi määritettiin lujuuden pieneminen 15 korotettuihin lämpötiloihin saatettuna esillä olevan keksinnön mukaisille seoksille ja muille testimateriaaleille saattamalla materiaalinäyte korotetun lämpötilan vaikutuksen alaiseksi 30 minuutiksi, antamalla sen jäähtyä ympäris-tölämpötilaan ja sitten määrittämällä lopullinen vetolu-20 juus alan ammattimiehille tunnetuin keinoin. Lopullinen vetolujuusarvo (UTS) esitettiin sitten lämpötilan funktiona ja tietyn koostumuksen omaavan näytteen mittauspisteiden avulla saatiin tyypillisen muotoiset pehmenemiskäyrät, joissa on ensimmäinen alue, jossa lujuus vähenee vain suh-25 teellisen vähän, kun vaikuttanut lämpötila nousee yli huoneenlämpötilan ja toinen alue, jolla lujuus pienenee nopeammin vaikuttaneen lämpötilan mukana.
Puolentunnin pehmenemislämpötila, jota käsitettä käytetään tässä selityksessä ja oheisissa patenttivaatimuksis-30 sa luonnehtimaan keksinnön mukaisia koostumuksia ja vertaamaan niitä muihin koostumuksiin, on se lämpötila, jossa materiaali on pehmentynyt lopulliseen vetolujuusarvoon, joka on puolivälissä sen lopullista vetolujuutta ennen korkeamman lämpötilan vaikutusta ja sen lopullista vetolujuutta, 35 kun se on ollut täysin pehmenneeksi tuloksena korotetun läm- 9 69874 pötilan vaikuttamisesta seokseen puolen tunnin ajan. Kuten alan ammattimiehille on ilmeistä, kohonnut puolentunnin pehmenemislämpötila osoittaa lisääntynyttä lujuuden säilyttämistä ja vastustuskykyä regeneraatiota, uudelleenkiteyty-5 mistä ja jyväskoon kasvua vastaan.
Tämän keksinnön mukaisilla kuparipohjäisillä seoksilla, joissa on tietty määrä kylmämuokkausta, on puolentunnin pehmenemislämpötila vähintään 100°C korkeampi kuin puolentunnin pehmenemislämpötila seostamattomalla kuparilla, 10 jolla on sama määrä kylmämuokkausta. Tämä tarkoittaa, että verrattuna puolentunnin pehmenemislämpötilaan hapettomalla kuparilla, joka on perustana esillä olevan keksinnön mukaisille seoksille, tietyllä määrällä kylmänmuokkausta, puolentunnin pehmenemislämpötila nousee vähintään noin 100°C seos-15 tamalla hapeton kupari mangaanilla ja seleenillä edellä kuvatuissa olosuhteissa ja käytettäessä samaa määrää kylmä-muokkausta. Esillä olevan keksinnön mukaiset seokset sisältävät edullisesti sellaiset määrät mangaania ja seleeniä, jotka nostavat puolentunnin pehmenemislämpötilaa vähintään 20 noin 150°C yli seostamattoman kupariperustan, tietyllä määrällä kylmämuokkausta ja niillä on myös suurempi lujuuden säilyttäminen.
Sitä puolentunnin pehmenemislämpötilan nousua, joka saavutetaan esillä olevalla keksinnöllä, kuvataan seuraa-25 vassa esimerkissä.
Esimerkki 2 Näytteitä esillä olevan keksinnön mukaisista seoksista ja muista esillä olevaan keksintöön verrattavista materiaaleista valettiin, kuumamuokattiin 90 % lämpötilassa 30 850°C, liuoslämpökäsiteltiin lämpötilassa 850°C 30 minuut tia ja sitten kylmämuokattiin 90 % 2,057 mm:n halkaisijäiseksi langaksi.
Kuvio 1 sisältää pehmenemiskäyrät kuudelle eri seokselle sen jälkeen kun ne ovat puoli tuntia olleet lämpö-35 tilojen 20...500°C vaikutuksen alaisina (1 ksi = 1000 psi = 6,895 MPa). Kolme käyrää kuviossa 1, jotka ovat ryhmitty- 69874 10 neet vasemmalle, kuvaavat lujuuden muutosta vaikuttaneesta lämpötilasta riippuvasiesti kolmella vertailuseoksella: seostamaton hapeton kupari, jota myy toiminimi Amax Copper, Inc, tavaramerkillä "OFHC"; OFHC kupari, joka sisältää 5 myös 9 ppm seleeniä ja alle 0,5 osaa ppm mangaania; ja OFHC kupari, joka sisältää myös 18 ppm mangaania ja alle 0,5 ppm seleeniä. Katkoviivoilla kuvattu käyrä kuvaa pehmenemis-ilmiötä OFHC kuparilla, joka sisältää myös 940 g hopeaa seoksen tonnia kohden eli noin 1000 ppm hopeaa.
10 Kaksi käyrää äärimmäisinä oikealla kuviossa 1 kuvaa vat pehmenemiskäyttäytymistä kahdella keksinnön mukaisella seoksella: OFHC kuparilla, joka sisältää 20 ppm mangaania ja 10 ppm seleeniä ja OFHC kuparilla, joka sisältää 20 ppm mangaania ja 20 ppm seleeniä.
15 Kuten voidaan nähdä kuviosta 1, niin aina noin 200°C
lämpötilan puolen tunnin vaikutukseen saakka on lopullinen vetolujuus huoneenlämpötilassa likimain sama, mutta 200°C yläpuolella laskevat vertailuseosten lujuudet merkittävästi kun taas esillä olevan keksinnön mukaisilla seoksilla 20 on merkittävä lujuuden säilyttäminen jopa yli 400°C lämpötilojen vaikuttamisen jälkeen. Niiden kahden esillä olevan keksinnön mukaisen koostumuksen puolentunnin pehmenemis-lämpötilat, joita on kuvattu kuviossa 1, ovat merkittävästi yli 350°C ja enemmän kuin 100°C korkeammat kuin puolen-25 tunnin pehmenemislämpötila seostamattomalla hapettomalla kuparilla.
Kuvio 1 kuvaa myös sitä, että esillä olevan keksinnön mukaisilla seoksilla on verrattavat tai suuremmat huo-neenlämpötilaiset vetolujuudet, niiden oltua korotettujen 30 lämpötilojen vaikutuksen alaisina, kuin tavanomaisella kupari-hopea-seoksella. Kuviossa 1 kuvatun kupari-hopea-seoksen vetolujuus putoaa yläpuolella noin 350°C lämpötilan; lämpötilan 400°C vaikutuksen jälkeen huoneenlämpöti-lainen vetolujuus esillä olevan keksinnön mukaisilla seok-35 silla on paljon yläpuolella kupari-hopea-seoksen vetolu- 11 69874 juntta. Tosiasiassa tämän keksinnön mukaiset seokset ylittävät kupari-hopea-seoksen lujuudessa lämpötilan aina noin 500°C vaikuttamisen jälkeen.
Molempien kupariin lisättyjen alkuaineiden läsnäolon 5 keksinnön mukainen synergeettinen vaikutus on myös huomattava. Se voimakas vaikutus, joka mangaanin ja seleenin yhdistelmillä on kuparin pehmenemislämpötilan (uudelleenki-teytyminen) nousuun voidaan lisäksi nähdä kuviosta 2. Käyrät, joita on merkitty Mn ja Se kuvaavat puolentunnin peh-10 menemislämpötilan nousua kun erikseen lisätään mangaania ja seleeniä hapettomaan kupariin. On ilmeistä, että mangaanin yksinään tai seleenin yksinään lisäämisestä jopa 100 ppmiään on seurauksena maksimaalisen pehmenemislämpötilan nousu noin 25°C yli hapettoman kuparin mangaanilla yksi-15 nään ja noin 75°C seleenillä yksinään. Katkoviiva kuviossa 2 kuvaa summaa puolentunnin pehmenemislämpötilan nousuista, jotka aikaansaadaan erikseen lisäämällä yhtäsuuret määrät mangaania ja seleeniä, funktiona mangaanin ja seleenin kokonaispitoisuudesta. Tämä käyrä edustaa sitä nousua puolen-20 tunnin pehmenemislämpötilassa, jota voitaisiin odottaa seostamalla hapettomaan kupariin yhtä suuret määrät mangaania ja seleeniä. Tarkasteltaessa katkoviivaa, havaitaan, että jos mangaania ja seleeniä lisättäisiin yhteensä 100 ppm, olisi maksimi puolentunnin pehmenemislämpötilan odotettavis-25 sa oleva nousu ehkä 90°C perustuen mangaanin ja seleenin erillisten vaikutusten päällekkäisyyteen. Todellisuudessa kuitenkin, kuten voidaan nähdä käyrästä, joka on merkitty Se + Mn (todellinen), mangaanin ja seleenin yhdistelmä hapettomassa kuparissa antoi odottomattoman, aina noin 170°C 30 nousun pehmenemislämpötilassa, mikä osoittaa mangaanin ja seleenin välistä edullista synergeettistä vuorovaikutusta. Kaikki arvot, jotka on merkitty kuvioon 2, saatiin käyttämällä seoksia, joita oli kylmämuokattu 90 %.
Lisätodisteena tämän keksinnön mukaisten seosten 35 paremmista ominaisuuksista on määritetty, että keksinnön 12 69874 mukaisilla seoksilla on yllättävän suuri taipuisuus testattuna standardi-taipuisuustestillä. Esimerkiksi hapeton kupari, joka sisälsi 20 ppm seleeniä ja 20 ppm mangaania, kuumamuokattiin 90 %, liuoslämpökäsiteltiin 30 minuuttia 5 lämpötilassa 850°C, kylmämuokattiin 90 % ja lämpökäsitel-tiin vedyssä lämpötilassa 850°C. Tämä näyte voitiin taivuttaa 11 kertaa vastakkaistaivutustestissä ASTM Specification B-170 mukaan. Tämä tulos on yllättävästi verrattavissa 11 vastakkaistaivutukseen, joka tyypilliselle puhtaan OFHC 10 kuparin näytteelle voidaan tehdä samassa testissä ennen näytteen murtumista.
Esillä olevan keksinnön mukaisilla seoksilla on yllättävän hyvä korkean-lämpötilan lujuuden säilyttäminen, kuten edellä jo on selitetty samalla kun niillä on hyvin 15 suotuisa sähkönjohtavuus verrattuna puhtaan kuparin johtavuuteen. Erityisesti voidaan helposti saavuttaa johtavuus, joka ylittää IACS (International Annealde Copper Standard), 100 %. Tämä merkitsee, että uudet seokset ovat hyvin käyttökelpoisia sovellutuksissa, jotka vaativat suurta johta-20 vuutta sekä hyvää termistä stabiliteettia. Seuraava taulukko antaa johtavuusarvoja OFHC kuparille ja useilla esillä olevan keksinnön mukaisille seoksille.
Taulukko 2 25
Koostumus Johtavuus
Mn (ppm) Se (ppm) Cu__% IACS
_ OFHC 101,50 30 5 5 loput 101,05 8 7 " 101,10 20 10 " 100,75 20 20 " 100,90 24 7,5 " 100,75 35 28 17 " 100,85 36 20,5 " 100,90 13 69874
On myös todettu, että esillä olevan keksinnön mukaisilla seoksilla on yllättävästi parannettu lujuuden säilyminen sen jälkeen kun ne ovat olleet korotettujen lämpötilojen vaikutuksen alaisina pitempiä aikoja kuin 30 minuut-5 tia, esimerkiksi tunnin tai useita tunteja. Kuvio 3 esittää korotettujen lämpötilojen vaikutusajan kasvamisen vaikutusta esillä olevan keksinnön mukaisiin seoksiin, jotka sisältävät 30 ppm mangaania ja 15 ppm seleeniä hapettomassa kuparipohjassa ja kupari-hopea-seokselle, joka sisältää 10 940 g hopeaa tonnia kohden hapettomassa kuparipohjassa.
Kaikki testatut näytteet oli kylmämuokattu 90 %.
Lämpötilan 300°C vaikutuksen alaiseksi saatettuna kupari-hopea-seps näyttää säilyttävän hieman enemmän lujuutta kuin kupari-mangaani-seleeni-seos aina 3 tunnin vai-15 kutusaikoihin saakka. Vaikutusajoilla yli 3 tuntia, kuten esimerkiksi aina 24 tuntiin tai tämän ylitse, säilyttää esillä olevan keksinnön mukainen seos huomattavasti suuremman lopullisen vetolujuuden.
Lämpötilan 400°C vaikutuksen alaiseksi saatettuna 20 on kupari-hopea-seos täysin pehmentynyt noin 240 MPa:iin (noin 35 ksi) noin puolessa tunnissa, kun taas kupari-mangaani-seleeni-seoksella yhä on huoneenlämpötilalujuus noin 310 MPa (noin 45 ksi). Lisäksi huoneenlämpötilainen lopullinen vetolujuus täysin pehmenneessä tilassa on suu-25 rempi esillä olevan keksinnön mukaisella seoksella kuin kupari-hopea-seoksella.
On todettu, että esillä olevan keksinnön mukaisilla seoksilla on yllättävän edulliset ominaisuudet verrattuna hapettoman kuparin seoksiin mangaanin ja rikin kanssa tai 30 mangaanin ja tellurin kanssa.
Taulukossa 3 on esitetty lopullinen vetolujuus (UTS mitattuna yksiköissä MPa), myötöraja (YS, mitattuna yksiköissä MPa) ja venymä (Elong. prosenteissa) huoneenlämpö-tilassa mitattuna sen jälkeen kun näytteet olivat olleet 35 joko 300°C tai 350°C lämpötilan vaikutuksen alaisina 30 14 69874 minuuttia seoksille, jotka olivat kylmämuokattuja 90 % sekä liuoslämpökäsiteltyinä ennen kylmämuokkausta että ilman liuoslämpökäsittelyä. Seokset sisälsivät hapetonta kuparia ja: rikkiä yksinään; seleeniä yksinään; telluria yksinään; 5 mangaania sekä rikkiä; mangaania sekä seleeniä; ja mangaania sekä telluria. Kuten voidaan havaita, on sekä manaaania että seleeniä sisältävillä seoksilla ominaisuudet, jotka ovat merkittävästi ja yllättävästi paremmat kuin muilla seoksilla.
15 69874 . - -- —---———--—-- tn
Cro o vo ro ro ro C O r. » - » *· * - *>
-HrI # O VO Γ~ Ό* t"- O ON
g CP r- o* cm -o1 cm T- at> o
ro "'JS
o ™r>cninooorMro en to £) r» r»· oo vo en en oo «. >H «, t— r ro ro (0 U ~”
•no O
O 0) F (M O r- r (Τι 1"» CO
m ^ co en un co «— o pH ro tO S· <o) (N CM rsl CM "rr 4J - « -P oi^r^'j'ocnror' -H G G -» * il M -H o# ^ vo r~ oo en en oo P fj Ή —' T- Ό· r Γ0 r
X iti M
:0 Λ! o r.
Oj^ ro ui in T- en 'd’ vo o oo g 0 co CW vo oo f» r co o r» :φ 3 >-i S cm cm r cm M1 ro H E - ·~" IDÄ U — O E O ro G rl cd to CW ’d* cm r» o en md ^ •H >i o Eh S esi ld ro co cm cm o PI ro D ^ m cm co cm oo tj* 'f
tjioenr^-voinrocM
e rv *. *v *. ^ * » » G O c#> CM Γ» en r r ro r
-H rl —' CO ro -O' CO r CM
co e w
O O
X ro ^ χ ^oor-meoenroo 3 cnKenr'-CMcoO’CNco rH ~>-i" <- * ro cm 3 CJ _ m o ςτ E-t v cd to vo rr m oo m r- cm :c0 m EH ö m m ·*τ m· cd cm
Sm n p i (N cm cm cm cm ro ro rl Q) -P : -pm e •H G -H · W G S tT> VO Γ0 r CO 00 T- -¾1 ifb Jir; e r. -v - «. » «v - - ρ^ΛίοΟοΡοο ro vr vo r» r ro :0 O ro rl — ro -o* co ro cm r r
G, P W
SS r :ctf :tt ,ri h E /vr-r^^mr^voen rn rl mv m r» vr o oo m o 0 Sm » >4 C- r r r r CO 00 2 X u •HO rv rt dP O CO G VO VO LD VO 00 CM r oE-ift^ vn co vr m en ld -HO ro tD S cm cm cm cm cm ro ro
Wen »- di CM VO M1 E-ι v i vr i in i i φ vf >d> vo to I »III »
LO VO ΤΟ) CM CM CO
G ro CM
-H g CO v— I I t- | I I
(0 CU P 04 X--' r 00 00
rH G » I I
<C SO co ro o*
_ _____________»—_r ro ID

Claims (10)

69874
1. Kylmämuokattu kuparipohjäinen seos, jolla on suuri sähkönjohtavuus ja parannettu vastustuskyky regeneroituuns- 5 ta, uudelleenkiteytymistä ja jyvästen kasvua vastaan korotetuissa lämpötiloissa, tunnettu siitä, että se olennaisesti sisältää pienet mutta tehokkaat määrät mangaania ja seleeniä antamaan seokselle puolentunnin pehmenemis-lämpötila, joka on ainakin noin 350°C, kun seosta on kylmä-10 muokattu 90 %, samalla kun säilytetään sähkönjohtavuus yli noin 100 % IACS (International Annealed Copper Standard), alle noin 20 ppm happea ja loput olennaisesti kuparia.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen seos, tunnet-t u siitä, että mangaania ja seleeniä on läsnä tehokkaat 15 määrät antamaan seokselle puolentunnin pehmenemislämpötila, joka on ainakin noin 400°C, kun seosta on kylmämuokattu 90 %.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen seos, tunnet-t u siitä, että se sisältää noin 4...100 ppm mangaania 20 ja noin 4...100 ppm seleeniä.
4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen seos, tunnet-t u siitä, että sen mangaanipitoisuus on noin 4...80 ppm ja seleenipitoisuus noin 4...80 ppm.
5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen seos, t u n-25 n e t t u siitä, että sen mangaanipitoisuus on noin 4...50 ppm ja seleenipitoisuus noin 4...50 ppm.
6. Menetelmä kylmämuokatun kuparipohjäisen seoksen valmistamiseksi, jolla on suuri sähkönjohtavuus ja parannettu vastustuskyky regeneroitumista, uudelleenkiteytymis- 30 tä ja jyvästen kasvua vastaan korotetuissa lämpötiloissa, tunnettu siitä, että ei-hapettavissa olosuhteissa muodostetaan sula kylpy alla noin 20 ppm happea sisältävästä kuparista, säädetään sulan kuparin mangaani- ja seleeni-pitoisuudet pieniksi mutta tehokkaiksi määriksi antamaan 35 seokselle puolentunnin pehmenemislämpötila, joka on aina- 17 69874 kin noin 350°c, kun seosta on kylmämuokattu 90 %, ja antamaan seokselle yli noin 100 % IACS sähköjohtavuus, valetaan sula kupariseos, kuumamuokataan se ja lopuksi kylmä-muokataan seos sen lopulliseen muotoon.
7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että mangaani- ja seleenipitoisuudet säädetään antamaan seokselle puolentunnin phemenemislämpötila, joka on ainakin noin 400°C, kun seosta on kylmämuokattu 90 %.
8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mangaanipitoisuus säädetään noin 4...100 ppm:ksi ja seleenipitoisuus säädetään noin 4.. .100 ppm:ksi.
9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, t u n -15 n e t t u siitä, että mangaanipitoisuus säädetään noin 4.. .80 ppmrksi ja seleenipitoisuus säädetään noin 4...80 ppmtksi.
10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mangaanipitoisuus säädetään 20 noin 4...50 ppm:ksi ja seleenipitoisuus säädetään 4...50 ppm:ksi. 69874
FI811087A 1980-04-09 1981-04-08 Kopparblandningar som innehaoller smao maengder mangan och selen FI69874C (fi)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13880380 1980-04-09
US06/138,803 US4311522A (en) 1980-04-09 1980-04-09 Copper alloys with small amounts of manganese and selenium

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI811087L FI811087L (fi) 1981-10-10
FI69874B FI69874B (fi) 1985-12-31
FI69874C true FI69874C (fi) 1986-05-26

Family

ID=22483724

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI811087A FI69874C (fi) 1980-04-09 1981-04-08 Kopparblandningar som innehaoller smao maengder mangan och selen

Country Status (8)

Country Link
US (1) US4311522A (fi)
JP (1) JPS575838A (fi)
BE (1) BE888337A (fi)
CA (1) CA1172473A (fi)
DE (1) DE3114187A1 (fi)
FI (1) FI69874C (fi)
FR (1) FR2480310A1 (fi)
GB (1) GB2073250B (fi)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4891790A (en) * 1988-03-28 1990-01-02 United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Optical system with an optically addressable plane of optically bistable material elements
CA1220121A (en) * 1983-03-11 1987-04-07 Shinichi Nishiyama Electrical conductor and method of production thereof
US4492602A (en) * 1983-07-13 1985-01-08 Revere Copper And Brass, Inc. Copper base alloys for automotive radiator fins, electrical connectors and commutators
US4650650A (en) * 1983-10-20 1987-03-17 American Brass Company, L.P. Copper-based alloy with improved conductivity and softening properties
US4712161A (en) * 1985-03-25 1987-12-08 Olin Corporation Hybrid and multi-layer circuitry
GB2178761B (en) * 1985-03-29 1989-09-20 Mitsubishi Metal Corp Wire for bonding a semiconductor device
US4792369A (en) * 1987-02-19 1988-12-20 Nippon Mining Co., Ltd. Copper wires used for transmitting sounds or images
JPS643903A (en) * 1987-06-25 1989-01-09 Furukawa Electric Co Ltd Thin copper wire for electronic devices and manufacture thereof
JP2505481B2 (ja) * 1987-08-27 1996-06-12 日鉱金属株式会社 フレキシブル回路基板用銅合金箔
JP2505480B2 (ja) * 1987-08-27 1996-06-12 日鉱金属株式会社 フレキシブル回路基板用銅合金箔
DE3916168A1 (de) * 1988-05-18 1989-11-30 Mitsubishi Metal Corp Ultrafeine draehte aus einer kupferlegierung und halbleitervorrichtungen unter verwendung derselben
MY115423A (en) * 1993-05-27 2003-06-30 Kobe Steel Ltd Corrosion resistant copper alloy tube and fin- tube heat exchanger
DE4401997C2 (de) * 1994-01-25 1999-02-25 Okan Dipl Ing Dr Akin Verwendung einer Kupferlegierung für Bauelemente in strömendem Wasser
JP3759564B2 (ja) 1998-09-02 2006-03-29 三洋電機株式会社 リチウム二次電池
DE69905822T2 (de) * 1998-09-02 2004-01-15 Sanyo Electric Co Lithium-Sekundärbatterie
US6858102B1 (en) * 2000-11-15 2005-02-22 Honeywell International Inc. Copper-containing sputtering targets, and methods of forming copper-containing sputtering targets
CN1425196A (zh) * 1999-11-24 2003-06-18 霍尼韦尔国际公司 导电互连
US6451222B1 (en) 1999-12-16 2002-09-17 Honeywell International Inc. Ferroelectric composition, ferroelectric vapor deposition target and method of making a ferroelectric vapor deposition target
FI113061B (fi) * 2001-03-09 2004-02-27 Outokumpu Oy Kupariseos
WO2002085081A1 (en) * 2001-04-06 2002-10-24 Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. Printed circuit board and production method therefor, and laminated printed circuit board
DE10158130C1 (de) * 2001-11-27 2003-04-24 Rehau Ag & Co Verwendung einer korrosionsbeständigen Kupfer-Zink-Legierung für Trinkwasserformteile
CN1839213A (zh) * 2003-08-21 2006-09-27 霍尼韦尔国际公司 在三元混合物中包含铜的pvd靶和形成含铜pvd靶的方法
CN110144472B (zh) * 2019-04-30 2020-08-07 中国科学院合肥物质科学研究院 一种锰铜减振合金的真空感应熔炼方法
CN116639663B (zh) * 2023-06-15 2025-10-17 先导薄膜材料(广东)有限公司 一种硒化亚铜的制备方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1896193A (en) * 1930-10-14 1933-02-07 Weston Electrical Instr Corp Constant resistivity alloy
GB379034A (en) * 1931-03-06 1932-08-25 American Brass Co Improvements in or relating to lead in wires for incandescent lamps, radio tubes andsimilar devices
US2038136A (en) * 1933-09-02 1936-04-21 American Brass Co Copper-selenium alloys
GB501410A (en) * 1937-08-24 1939-02-24 Henry Reginald Milnes Improvements in or relating to the thermal generation of electric current
US2178508A (en) * 1938-04-08 1939-10-31 Gen Electric Electrical switch contact
US2206109A (en) * 1938-06-25 1940-07-02 Oesterreichische Dynamit Nobel Copper-zinc alloys
DE1295844B (de) * 1965-03-30 1969-05-22 Nielsen Verwendung einer Kupferlegierung fuer Fahrdraehte
US3451808A (en) * 1966-12-06 1969-06-24 Isabellen Hutte Heusler Kg Copper-manganese alloys and articles made therefrom
US4059437A (en) * 1975-07-02 1977-11-22 Phelps Dodge Industries, Inc. Oxygen-free copper product and process
JPS5830378B2 (ja) * 1976-12-06 1983-06-29 古河電気工業株式会社 伸線加工性のよい銅合金線

Also Published As

Publication number Publication date
JPS575838A (en) 1982-01-12
GB2073250A (en) 1981-10-14
BE888337A (fr) 1981-10-09
GB2073250B (en) 1983-10-12
FR2480310B1 (fi) 1984-03-16
JPS6411702B2 (fi) 1989-02-27
CA1172473A (en) 1984-08-14
FR2480310A1 (fr) 1981-10-16
FI69874B (fi) 1985-12-31
DE3114187A1 (de) 1982-01-28
US4311522A (en) 1982-01-19
FI811087L (fi) 1981-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI69874C (fi) Kopparblandningar som innehaoller smao maengder mangan och selen
PL185531B1 (pl) Stop oparty na miedzi i sposób obróbki stopu opartego na miedzi
CA1208042A (en) Rhenium-bearing copper-nickel-tin alloys
KR950704520A (ko) 고강도 및 고전도도 구리 합금 및 이의 제조방법(Copper alloy having high strength and conductivity and method of manufacturing thereof)
EP1876250A1 (en) Cu-Ni-Si-Co-Cr BASED COPPER ALLOY FOR ELECTRONIC MATERIAL AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF
CH371599A (fr) Alliage cuivre-zirconium et procédé de fabrication dudit alliage
US4732625A (en) Copper-nickel-tin-cobalt spinodal alloy
US4525325A (en) Copper-nickel-tin-cobalt spinodal alloy
US5322574A (en) Method of manufacturing a high strength, high conductivity copper-silver alloy
US4202688A (en) High conductivity high temperature copper alloy
FI69117C (fi) Koppar-tennlegering foerfarande foer framstaellning daerav samt anvaendning daerav
JPH04311543A (ja) Ag−SnO−InO電気接点材料とその製法
EP1650317A2 (en) Copper based precipitation hardening alloy
US4492602A (en) Copper base alloys for automotive radiator fins, electrical connectors and commutators
JPS5918457B2 (ja) 機械的強度が高く、腐蝕性向が低いマグネシウム基合金
KR950014423B1 (ko) 구리를 기재로 한 전자부품 구조용의 금속합금
US3976477A (en) High conductivity high temperature copper alloy
US4430298A (en) Copper alloys for electric and electronic devices and method for producing same
US2772156A (en) Silver alloys
US3318693A (en) Alloy composition
CN115874080B (zh) 一种铜基合金材料及其制备方法和应用
JP7307297B1 (ja) 銅合金板材およびその製造方法
JP2618560B2 (ja) 銅合金の製造方法
KR19990048845A (ko) 고강 선재 및 판재용 구리(Cu)-니켈(Ni)-망간(Mn)-주석(Su)-알루미늄(Al) 합금과 그 제조방법
US3107998A (en) Copper-zirconium-arsenic alloys

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed

Owner name: AMAX INC.