MXPA01005075A - Aleacion de cobre. - Google Patents
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Abstract
La presente invencion se relaciona con aleaciones de cobre~magnesio-fosforo. En una primera modalidad, las aleaciones de cobre-magnesio-fosforo de acuerdo con la presente invencion contienen magnesio en una cantidad desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.25% en peso, fosforo en una cantidad desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.2% en peso, plata en una cantidad desde aproximadamente 0.001 hasta aproximadamente 0.1% en peso, hierro en una cantidad desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.25% en peso, y el resto. de cobre e impurezas inevitables. Preferiblemente, la relacion de magnesio respecto a fosforo es mayor de 1.0. En una segunda modalidad, se proporcionan aleaciones de cobre-magnesio-fosforo de acuerdo con la presente invencion que contienen magnesio en una cantidad desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.25% en peso, fosforo en una cantidad desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.2% en peso, opcionalmente plata en una cantidad desde aproximadamente 0.001 hasta aproximadamente 0.1% en peso, por lo menos un elemento que se selecciona del grupo que consiste de niquel, cobalto y mezclas de los mismos en una cantidad desde aproximadamente 0.05 hasta aproximadamente 0.2% en peso, y el resto de cobre e impurezas inevitable.
Description
ALEACIÓN DE COBRE
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
La presente invención se relaciona con aleaciones de cobre que contienen magnesio y fósforo y el cual muestra conductividad eléctrica de 90% IACS o mayor y propiedades de resistencia significativamente superiores. Históricamente, el cobre ha sido reforzado por aleaciones con diferentes elementos. Con muy pocas excepciones, las adiciones han sacrificado desproporcionadamente las propiedades de conductividad eléctrica mientras se incrementan las propiedades de resistencia. El cobre puro, el cual tiene un máximo de resistencia a la tracción en el orden de 60 ksi, tiene una conductividad eléctrica de 100% IACS a esta resistencia. Por lo tanto, el cobre puro tiene un factor de resistencia x conductividad de 6,000 unidades (60 x 100) . Los latones, una de las familias más antiguas de aleaciones de cobre, aunque son capaces de adquirir resistencias tan elevadas como 104 ksi, típicamente presentan una gran disminución en la conductividad. El latón para cartuchería, el más popular de los latones, tiene un factor de resistencia x conductividad inferior a 3,000 unidades. Otras aleaciones tales como las aleaciones de bronce y cobre-níquel tienen factores de resistencia x conductividad que están muy por debajo del factor del cobre puro.
Las aleaciones con adiciones de pocos elementos que tienen conductividades eléctricas de aproximadamente 90% IACS, son la mejor combinación de resistencia y conductividad. Los cobres de zirconio, por ejemplo, son capaces de producir tiras con una resistencia de 70 ksi con una conductividad eléctrica correspondiente de 90% IACS . El factor de resistencia x conductividad de estas aleaciones alcanza un máximo de aproximadamente 6,300 unidades. Sin embargo, estas aleaciones son muy difíciles de fabricar, adolecen de variaciones muy grandes en las propiedades y no muestran buena conformabilidad. Se conocen en la técnica aleaciones que contienen magnesio y fósforo. La patente de los Estados Unidos Número 3,677,745 para Finlay et al., por ejemplo, ilustra una aleación de cobre que contiene 0.01 a 5.0 por ciento en peso de magnesio, 0.002 a 4.25 por ciento en peso de fósforo y el resto de cobre. Esta patente también ilustra aleaciones de cobre-magnesio- fósforo que tienen adiciones opcionales de plata o cadmio en cantidades desde 0.02 hasta 0.2 por ciento en peso y desde 0.01 hasta 2.0 por ciento en peso, respectivamente. Las aleaciones del tipo de Finlay et al son capaces de obtener propiedades como siguen: i) Resistencia a la tracción (T.S.) de 90 ksi con 70% de conductividad IACS (factor de resistencia x conductividad = 6,300) ;
ii) T.S. de 55 ksi con conductividad 95% IACS (factor de resistencia x conductividad = 5,225); y iii) T.S. de 80 ksi con una conductividad de 70% IACS
(factor de resistencia x conductividad = 5,600) . Las aleaciones como estas representan las mejores combinaciones de resistencia y conductividad, y en algunos casos exceden a las del cobre puro. Estas aleaciones tienen buena conformabilidad; sin embargo, su resistencia al calor es limitada. Las aleaciones de alta conductividad de utilizan en aplicaciones en donde se exponen a altas temperaturas por duraciones breves. Estas aleaciones, aunque son capaces de retener una parte significativa de su resistencia a 377°C
(710°F) , pierden una parte inaceptable de su resistencia cuando se exponen a temperaturas tales como 427°C (800°F) , incluso durante algunos minutos. La patente de los Estados Unidos Número 4,605,532 para Knorr et al., ilustra una aleación la cual consiste esencialmente desde aproximadamente 0.3 a 1.6% en peso de hierro, con hasta la mitad del contenido de hierro sustituido por níquel, manganeso, cobalto y mezclas de los mismos, desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.2% en peso de magnesio, desde aproximadamente 0.10 hasta aproximadamente 0.40% de fósforo, hasta aproximadamente 0.5.% en peso de estaño o antimonio y mezclas de los mismos, y el resto de cobre. Las aleaciones de Knorr et al., se basan en una relación alta de fósforo respecto a magnesio la cual es de por lo menos 1.5:1, y preferiblemente superior de 2.5:1. El resultado de esto es que mientras la totalidad del magnesio en las aleaciones de Knorr et al., es probable que se enlace con el fósforo, otros elementos como el hierro y el cobalto permanecerán en solución en grandes cantidades. Como una consecuencia, la conductividad eléctrica mermará. Las aleaciones de Knorr et al., también contienen partículas gruesas que tienen un tamaño en el intervalo de 1 a 3 micrómetros . Como un resultado, las aleaciones de Knorr et al., mostrarán una ductilidad, conformabilidad y resistencia al reblandecimiento mucho más pobres, y un factor menor de resistencia x conductividad . La patente de los Estados Unidos Número 4,427,627 para Guerlet et al., se relaciona con una aleación de cobre que comprende esencialmente 0.10 a 0.50% en peso de cobalto, 0.04 a 0.25% en peso de fósforo y el resto de cobre. Las adiciones de cobalto y fósforo se realizan de manera que la relación de cobalto respecto a fósforo este entre 2.5:1 y 5:1, de manera preferible 2.5:1 y 3.5:1. El níquel o hierro puede ser sustituido por parte de cobalto; sin embargo el níquel y hierro pueden no estar presentes en una cantidad mayor de 0.15% con níquel presente en una cantidad menor de 0.05% en peso y el hierro está presente en una cantidad menor de 0.10% en peso. Las aleaciones de Guerlet et al . , pueden contener una o más de las siguientes adiciones: desde 0.01 hasta 0.35%, de manera preferible de 0.01 a 0.15% en peso de magnesio; de 0.01 a 0.70%, de manera preferible de 0.01 a 0.25% en peso de cadmio; desde 0.01 hasta 0.35%, de manera preferible 0.01 a 0.15% de plata; desde 0.01 hasta 0.70, de manera preferible 0.01 a 0.2% en peso de zinc; y desde 0.01 hasta 0.25% en peso, de manera preferible 0.01 a 0.1% en peso de estaño. Las aleaciones de esta patente adolecen de una deficiencia en que la importancia del fósforo de magnesio formador o las partículas de fósforo de hierro de tamaños particulares para mejorar las propiedades físicas tales como la conformabilidad, ductilidad y resistencia al reblandecimiento mientras se mantienen las propiedades de alta resistencia y la conductividad eléctrica, no se reconocen. La patente de los Estados Unidos Número 4,750,029 para Futatsuka et al., ilustra un material de plomo basado en cobre para dispositivos semiconductores. El material consiste esencialmente desde aproximadamente 0.05 a 0.25% en peso de estaño, desde 0.01 hasta 0.2% en peso de plata, desde 0.025 hasta 0.1% en peso de fósforo, desde 0.05 hasta 0.2% de magnesio y el resto de cobre e impurezas inevitable. La relación P/Mg está dentro del intervalo de 0.60 a 0.85 de manera que forma un compuesto de magnesio y fósforo de Mg3P2. Las aleaciones de este tipo típicamente están marcadas por un factor de baja resistencia x conductividad. Otras aleaciones de cobre-magnesio-fósforo se ilustran en el documento de patente Japonés 55-47337 y el documento de patente Japonés 59-20439. La patente '337 ilustra una aleación de cobre que contiene 0.004 a 0.7% de fósforo, 0.01 a 0.1% de magnesio, 0.01 a 0.5% de cromo y el resto de cobre.- Las aleaciones de este tipo muestran conductividades eléctricas en el intervalo de 80 a 90% IACS en una condición recocida. Sin embargo, los factores de resistencia x conductividad son menores de lo deseable. El documento de la patente '439 ilustra una aleación de cobre que contiene 2 a 5% de hierro, 0.2 a 1.0% de magnesio, 0.3 a 1.0% de fósforo y el resto de cobre. Las aleaciones de este tipo disfrutan de propiedades de alta resistencia y muy baja conductividad eléctrica. El documento de patente Japonesa 53-19920 se relaciona con una aleación de cobre que contiene 0.004 a 0.04% de fósforo, 0.01 a 02.0% de uno o más de magnesio, silicio, manganeso, arsénico y zinc, y el resto de cobre. Aunque las aleaciones dentro de estos intervalos disfrutan de conductividades eléctricas en el intervalo de 80 a 90% IACS, adolecen de propiedades de baja resistencia. La patente de los Estados Unidos Número 2,171,697 para Hensel et al., se relaciona con una aleación de cobre-magnesio-plata. La plata está presente en una cantidad desde 0.05 hasta 15%, mientras que el magnesio está presente en una cantidad desde 0.05 hasta 3%. Esta patente, en su primera página, indica que las aleaciones de cobre-magnesio que contienen proporciones pequeñas de berilio, calcio, zinc, cadmio, indio, boro, aluminio, silicio, titanio, zirconio, estaño, plomo, torio, uranio, litio, fósforo, vanadio, arsénico, selenio, telurio, manganeso, hierro, cobalto, níquel y cromo pueden mejorar por la adición de plata en el intervalo mencionado antes. Ciertamente, no hay reconocimiento en esta patente de la necesidad de formar fosfuros de magnesio o fosfuros de hierro para proporcionar un conjunto muy deseable de propiedades físicas. Recientemente, Olin Corporation ha publicado la patente de los Estados Unidos Número 5,868,877. Esta patente se dirige a una aleación de cobre-hierro-magnesio- fósforo que tiene la misma composición que la aleación C197 de la técnica anterior de Olin. Olin también ha desarrollado ciertas aleaciones nuevas, denominadas 19710 y 19720 las cuales han entrado en el mercado. Estas aleaciones contienen fósforo, magnesio, hierro, níquel, cobalto o manganeso, pero no contienen plata. La aleación 19710 contiene 0.03 a 0.6% en peso de magnesio, 0.07 a 0.15% de fósforo, 0.05 a 0.40% de hierro, máximo de 0.1% de níquel más cobalto, 0.05% de manganeso y el resto de cobre. La aleación 19720 contiene 0.06 a 0.20% de magnesio, 0.05 a 0.15% de fósforo, 0.05 a 0.50% de hierro y el resto de cobre. La aleación denominada 19720, por los datos publicados, tiene una conductividad eléctrica de 80% IACS en condición suave y una resistencia a la tracción de 60 a 70 ksi en templado duro. Pese a la existencia de estas aleaciones, permanece la necesidad por aleaciones las cuales demuestren una elevada conductividad eléctrica, propiedades de alta resistencia y excelente ductilidad, conformabilidad y resistencia al reblandecimiento.
DESCRIPCIÓN BREVE DE LA INVENCIÓN
Por lo tanto un objetivo de la presente invención es proporcionar aleaciones de cobre capaces de alcanzar una resistencia a la tracción en el orden de 80 ksi y que posean conductividades eléctricas de 90% IACS o mayores. Un objetivo de la presente invención también es proporcionar aleaciones de cobre como las anteriores las cuales tengan una conformabilidad igual o mejor en comparación con aleaciones similares y medida en términos de relaciones R/T
(radio respecto a espesor) en el doblado. Un objetivo de la presente invención es también proporcionar aleaciones de cobre como las anteriores las cuales proporcionen mejor ductilidad y resistencia al reblandecimiento. Los objetivos anteriores se obtienen por las aleaciones de cobre de la presente invención. En una primera modalidad, las aleaciones de cobre-magnesio-fósforo de acuerdo con la presente invención consisten esencialmente de magnesio en una cantidad desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.25% en peso, fósforo en una cantidad desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.2% en peso, plata en una cantidad desde aproximadamente 0.001 hasta aproximadamente 0.1% en peso, hierro en una cantidad desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.25% en peso, y el resto de cobre e impurezas inevitables. Preferiblemente, la relación de magnesio respecto a fósforo es mayor de 1.0. En una segunda modalidad, las aleaciones de cobre-magnesio-fósforo de acuerdo con la presente invención consisten esencialmente de magnesio en una cantidad desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.25% en peso, fósforo en una cantidad desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.2% en peso, opcionalmente plata en una cantidad desde aproximadamente 0.001 hasta aproximadamente 0.1% en peso, por lo menos un elemento que se selecciona del grupo que consiste de níquel, cobalto, y mezclas de los mismos en una cantidad desde aproximadamente 0.05 hasta aproximadamente 0.2% en peso, y el resto de cobre e impurezas inevitables. Otros detalles de las aleaciones de cobre la presente invención, así como los procesos para su elaboración y otras ventajas y objetivos concomitantes a las mismas, se establecen en la siguiente descripción detallada y dibujos anexos, en donde números de referencia similares muestran elementos similares.
DESCRIPCIÓN BREVE DE LOS DIBUJOS
La figura 1 es una representación esquemática del procesamiento de las aleaciones de cobre de la presente invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS
Las aleaciones de la presente invención son aleaciones de cobre-magnesio- fósforo. Están caracterizadas por propiedades de alta resistencia, elevada conductividad eléctrica y factores altos de resistencia x conductividad, ductilidad y conformabilidad mejorada así como una resistencia mejorada al reblandecimiento . Las aleaciones de acuerdo con la presente invención incluyen, en una primera modalidad, aquellas aleaciones con base en cobre que consisten esencialmente de magnesio en una cantidad desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.25% en peso, de manera preferible desde aproximadamente 0.07% hasta aproximadamente 0.15% en peso, fósforo en una cantidad desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.2% en peso, plata en una cantidad desde aproximadamente 0.001 hasta aproximadamente 0.1% en peso, hierro en una cantidad desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.25% en peso, de manera preferible desde aproximadamente 0.01% hasta aproximadamente 0.2% en peso, y de manera más preferible desde aproximadamente 0.01% hasta una cantidad máxima de aproximadamente 0.05%, y el resto de cobre e impurezas inevitables. Estas aleaciones típicamente tienen partículas de fosfuro distribuidas uniformemente a través de la matriz de la aleación, partículas de fosfuro las cuales tiene un tamaño máximo de aproximadamente 0.2 micrómetros . Estas partículas de fosfuro, aunque vuelven más resistente a las aleaciones, no provocan daños en su conformabilidad y ductilidad. Estas aleaciones pueden incluir por lo menos un elemento adicional que se selecciona del grupo que consiste de estaño, silicio y mezclas de los mismos. Por lo menos uno de estos elementos adicionales se puede incluir en cantidades menores de aproximadamente 0.2% en peso. Típicamente, cuando se agrega uno de estos elementos, se agrega en una cantidad mínima de 0.001% en peso. Estas aleaciones también pueden incluir hasta 0.1% en peso de por lo menos un elemento adicional que se selecciona del grupo que consiste de boro, berilio, calcio, cromo, zirconio, titanio y mezclas de los mismos. Además, las aleaciones pueden incluir hasta aproximadamente 0.2% de un constituyente adicional que se selecciona del grupo que consiste de níquel, cobalto y mezclas de los mismos. Las modalidades preferidas de las aleaciones de la presente invención incluyen desde aproximadamente 0.05% hasta aproximadamente 0.2% de por lo menos uno de níquel y cobalto, y de manera más preferible desde aproximadamente 0.11% hasta aproximadamente 0.20% de por lo menos uno de níquel y cobalto. El hierro en las cantidades mencionadas antes incrementan la resistencia de las aleaciones y promueve la producción de una estructura de grano fino. El níquel o el cobalto en las cantidades mencionadas antes son aditivos deseables puesto que mejoran la resistencia al refinar el grano y formar fosfuros. De manera adicional, tienen un efecto positivo en la conductividad. La adición de fósforo mencionada antes permite que el metal permanezca desoxidado, lo que vuelve posible fundir metal puro dentro de los límites establecidos para el fósforo. Con el tratamiento térmico de las aleaciones fundidas, el fósforo forma un fosfuro con hierro o con hierro y níquel, o con hierro y magnesio o con una combinación de estos elementos, lo que reduce significativamente la pérdida en conductividad eléctrica que resultaría si estos materiales estuvieran completamente en solución sólida en la matriz. Por ejemplo, 0.01% de fósforo en solución sólida puede disminuir la conductividad eléctrica en 8% de IACS. Una cantidad de 0.01% de hierro en solución puede disminuir la conductividad eléctrica en otros 5.5% de IACS . Por lo tanto, con el fin de obtener conductividades eléctricas de 90% de IACS y mayores, deben estar presentes en la solución cantidades mínimas de hierro y cantidades mínimas de fósforo.
Para llevar a cabo el objetivo anterior, se agrega magnesio a las aleaciones a los intervalos mencionados antes. Se agrega adicionalmente magnesio de manera que la relación Mg : P es de por lo menos 1.0 y preferiblemente mayor de 1.0. Además, la composición de los elementos de aleación se selecciona de manera que los elementos, con el fin de llevar a cabo la conductividad, estén presentes como P. Fe, Co (cuando se agregan) en un grado máximo respecto a los fosfuros con ninguna o con una cantidad mínima de ellos en solución. Por otra parte, el magnesio el cual provoca una caída mínima en la conductividad eléctrica cuando se deja en solución, se agrega en una proporción la cual provoca que cierta cantidad residual de magnesio quede en solución. Este magnesio residual asegura que cualquier fósforo que no esté unido con elementos como hierro, cobalto y níquel, se unirá al magnesio (a partir de las partículas de fosfuro de magnesio) . Se ha encontrado que las aleaciones formadas de acuerdo con la presente invención tienen hierro despreciable y únicamente aproximadamente 0.0036% en peso de fósforo (aproximadamente 5% del fósforo agregado a la aleación) en solución. De manera adicional, las aleaciones tienen aproximadamente 0.035% en peso de magnesio en solución. En comparación, una aleación de magnesio-fósforo-plata-cobre que contiene 0.108% de magnesio, 0.068% de fósforo, y 0.04% de plata y el resto de cobre e impurezas inevitables, tiene aproximadamente 0.0067% de fósforo (aproximadamente 10% de la adición de fósforo) y aproximadamente 0.037% de magnesio en solución, lo que resulta en una conductividad eléctrica menor. Las aleaciones de la presente invención se tratan de manera térmica óptimamente para formar partículas de fosfuro de magnesio en el intervalo de aproximadamente 500 -aproximadamente 2000 Angstroms y partículas de fosfuro de hierro en dos intervalos, un intervalo grueso tiene partículas cuyo tamaño está en el intervalo desde aproximadamente 1000 - aproximadamente 2000 Angstroms y un intervalo más fino que tiene partículas cuyo tamaño está en el intervalo desde aproximadamente 250 hasta aproximadamente 600 Angstroms. Las partículas de fosfuro de magnesio y las partículas de fosfuro de hierro se distribuyen uniformemente a través de la matriz de aleación. En una modalidad preferida de las aleaciones de la presente invención, la relación de partículas de fosfuro de hierro gruesas respecto a las partículas de fosfuro de hierro finas es de aproximadamente 1:3 a aproximadamente 1:6. La presencia de partículas de fosfuro de hierro finas con el tamaño y la distribución mencionadas antes proporciona aleaciones de la presente invención con mejor ductilidad y conformabilidad. También proporcionan una mejor resistencia al reblandecimiento puesto que las partículas más finas permiten que se tengan más partículas por la misma cantidad de elementos de aleación. Las aleaciones formadas de acuerdo con la presente invención, en una condición de trabajo en frío, muestran una resistencia que excede de 80 ksi con una conductividd eléctrica de 90% IACS . La conductividad eléctrica de las aleaciones de la presente invención, cuando están en templado suave, pueden alcanzar más de 95% IACS . Las aleaciones de acuerdo con la presente invención se pueden procesar como se muestra en la figura. Las aleaciones se pueden fundir utilizando cualquier técnica de fundido continua o no continua conocida en la técnica. Por ejemplo, las aleaciones se pueden fundir utilizando técnicas de fundido horizontales, técnicas de fundido por enfriamiento directo, técnicas de fundido vertical y similares. Después del fundido de las aleaciones se pueden trabajar en caliente a una temperatura en el intervalo desde aproximadamente 648 °C hasta aproximadamente 870 °C
(1200-1600°F) hasta un calibre deseado. El trabajado en caliente puede comprender cualquier técnica adecuada conocida en el arte que incluye, pero que no se limita laminado en caliente. Los calibres típicos para el material después de trabajado en caliente están en el intervalo desde aproximadamente 10 mm hasta aproximadamente 15 mm (0.400-0.600 pulgadas). Después del trabajado en caliente, las aleaciones se pueden enfriar, si se necesita, y se homogeneizen, si se necesita, a una temperatura desde aproximadamente 648 °C hasta aproximadamente 870°C (1200 - 1600°F) durante por lo menos una hora. Posteriormente, se pueden moler para remover material desde 0.5 mm hasta aproximadamente 1.3 mm (0.020-0.050 pulgadas) por lado. Cualquier enfriamiento, homogeneizado y fresado se puede llevar a cabo utilizando cualquier equipo adecuado y técnica conocida en el arte. Después del fresado, las aleaciones de la presente invención se pueden someter a trabajado en frío, por ejemplo laminado en frío a partir de el calibrado fresado o hasta terminado, con una operación de recocido en el intervalo de temperatura desde aproximadamente 371°C hasta aproximadamente 648°C (700-1200°F) durante un tiempo que varía desde 1 hasta 20 horas, hasta que las aleaciones están en un templado deseado. Cada recocido puede incluir enfriamiento lento con una velocidad de enfriamiento de (20 a 200°F) por hora. Típicamente, existirá una serie de laminado en frío con recocidos intermedio. Después de que las aleaciones se han laminado en frío hasta el calibre final, las aleaciones pueden ser recocidas para liberar la tensión a temperaturas entre aproximadamente 149°C y aproximadamente 398°C (300-750°F) durante por lo menos una hora. Aunque el procesamiento de esta aleación se ha descrito incluyendo una etapa de trabajado en caliente, se puede omitir esta etapa si no se necesita. Los ejemplos ilustrativos de aleaciones de acuerdo con esta primera modalidad de la presente invención incluyen: (1) una aleación de base de cobre que consiste esencialmente de aproximadamente 0.01 a aproximadamente 0.25% en peso de magnesio, aproximadamente 0.01 a aproximadamente 0.2% en peso de fósforo, aproximadamente 0.001 a aproximadamente 0.1% en peso de plata, aproximadamente 0.01 a aproximadamente 0.25% en peso de hierro, hasta 0.2% en peso de por lo menos uno de níquel o cobalto, hasta aproximadamente 0.2% en peso de una primera adición que se selecciona del grupo que consiste de estaño, silicio y mezclas de los mismos, hasta aproximadamente 0.1% en peso de una segunda adición que se selecciona del grupo que consiste de calcio, boro, berilio, zirconio, cromo, titanio y mezclas de los mismos, y el resto de cobre e impurezas inevitables; (2) una aleación de base de cobre que consiste esencialmente de aproximadamente 0.01 a aproximadamente 0.25% en peso de magnesio, aproximadamente 0.01 a aproximadamente 0.2% en peso de fósforo, aproximadamente 0.001 a menos de aproximadamente 0.05% en peso de plata, aproximadamente 0.01 a aproximadamente 0.05% en peso de hierro, desde aproximadamente 0.5% hasta aproximadamente 0.2% en peso de por lo menos uno de níquel o cobalto, hasta aproximadamente 0.2% en peso de una primera adición que se selecciona del grupo que consiste de estaño, silicio y mezclas de los mismos, hasta aproximadamente 0.1% en peso de una segunda adición que se selecciona del grupo que consiste de calcio, boro, berilio, zirconio, titanio, cromo y mezclas de los mismos, y el resto de cobre e impurezas inevitables; (3) una aleación de base de cobre que consiste esencialmente de aproximadamente 0.01 a aproximadamente 0.25% en peso de magnesio, aproximadamente 0.01 a aproximadamente 0.2% en peso de fósforo, hasta aproximadamente 0.1% en peso de plata, aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0.20% en peso de hierro, de aproximadamente 0.05% a aproximadamente 0.2% en peso de por lo menos uno de níquel o cobalto, hasta aproximadamente 0.2% en peso de una primera adición que se selecciona del grupo que consiste de estaño, silicio y mezclas de los mismos, hasta aproximadamente 0.1% en peso de una segunda adición que se selecciona del grupo que consiste de calcio, boro, berilio, cromo, zirconio, titanio y mezclas de los mismos, y el resto de cobre e impurezas inevitables; y (4) una aleación de base de cobre que consiste esencialmente de aproximadamente 0.01 a aproximadamente 0.25% en peso de magnesio, aproximadamente 0.01 a aproximadamente 0.2% en peso de fósforo, aproximadamente 0.001 a aproximadamente 0.1% en peso de plata, aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0.25% en peso de hierro, aproximadamente 0.05 a 0.2% en peso de por lo menos uno de níquel y cobalto, hasta aproximadamente 0.1% en peso de una primera adición que se selecciona del grupo que consiste de boro, berilio, calcio, cromo, titanio, zirconio y mezclas de los mismos, hasta aproximadamente 0.2% en peso de una segunda adición que se selecciona del grupo que consiste de silicio, estaño y mezclas de los mismos, y el resto de cobre e impurezas inevitables . Los siguientes ejemplos se ofrecen para demostrar las propiedades que se pueden obtener por las aleaciones de la presente invención.
EJEMPLO 1
Se funde una primera aleación de acuerdo con la presente invención, denominada aleación A, que contiene 0.0807% de magnesio, 0.0668% de fósforo, 0.0014% de plata, 0.1121% de hierro y el resto de cobre e impurezas inevitables . Se funde una segunda aleación, designada aleación B, que contiene 0.108% de magnesio, 0.068% de fósforo, 0.04% de plata y el resto de cobre e impurezas inevitables. Ambas aleaciones se funden a 22.9 cm (9") de espesor. Posteriormente, cada aleación se lamina en caliente, a 845°C (1554°F) y se reduce a 14.9 mm (0.590"), se enfría, se lamina a 13.5 mm (0.530"), se lamina en frío a 3.99 mm (0.157") y se recoce a 421°C (790°F) durante 4 horas. Después del recocido, las bobinas de las dos aleaciones se laminan en frío a 2.03 mm (0.080") y se recocen a 482°C (900°F) por un tiempo de remojado de 7.5 horas; se laminan en frío a 1.02 mm (0.040") y se recocen a 454°C (850°F) por un tiempo de remojado de 11 horas; y después se laminan en frío a calibres que varían de 0.800 mm a 0.25 mm (0.0315" a 0.010"). La resistencia a la tracción y la conductividad eléctrica para cada aleación se determina en los diferentes calibres. Los resultados se establecen en la tabla I.
TABLA I RESISTENCIA A LA TRACCIÓN ELEC COND. FACTOR DE RESISTENCIA (ksi) (%IACS) COND
CALIBRE ALEACIÓN A ALEACIÓN B ALEACIÓN A ALEACIÓN B ALEACIÓN A ALEACIÓN B
1.02 mm (0.040") 45.7 41.4 95.11 93.52 4347 3872
080mm (0.0315") 58.4 53.7 95.72 94.06 5590 5051
0.6 mm (0.025") 63.8 60.9 94.67 94.05 6040 5728 0.51 mm (0.020") 67.7 64.7 94.69 93.61 6411 6057
0.41 mm (0.016") 69.3 68.2 93.21 92.87 6459 6334
0.32 mm (0.0127") 72.7 70 91.73 91.03 6669 6372
0.25 mm (0010") 74 71.5 91.21 89.47 6750 6397
Lo anterior muestra lo siguiente:
i) la resistencia a la tracción de la aleación de la presente invención es consistentemente mayor que otra aleación a cada temperatura. Las diferencias son especialmente importantes en vista de que las aleaciones son muy magras con conductividad que se aproxima al cobre puro .
ii) la conductividad eléctrica de la aleación de la presente invención es consistentemente mayor a una reducción y templado similares.
iii) el factor de conductividad de resistencia para cada templado es significativamente mayor para la aleación de la presente invención. El promedio para la aleación de la presente invención es aproximadamente 7% mayor que para otra aleación. Esto es especialmente importante puesto que otra aleación de antemano representa el máximo de resistencia y conductividad para aleaciones de cobre de conductividad alta existentes.
EJEMPLO II
Una aleación de acuerdo con la presente invención que tiene la composición que se establece en el ejemplo I se toma a una suavidad de 4.1 mm (0.160") se lamina a 0.76 mm (0.030") se recoce a 482°C (900°F) durante 10 horas y después se lamina hasta un calibre de 0.08 mm (0.003") . La aleación procesada de esta manera muestra una resistencia a la tracción de 82.65 ksi, una elongación de 3.0%, una conductividad eléctrica de 90.15% IACS, y un factor de resistencia x conductividad de 7,451. Esto representa aproximadamente una mejoría de 24% en la combinación de resistencia x conductividad para el cobre puro y aproximadamente una mejora de 16.5% sobre las mejores aleaciones disponibles actualmente.
EJEMPLO III
Aunque las aleaciones de cobre magro tienen una buena combinación de resistencia y conductividad, un área en la cual estas aleaciones tienen un problema en la resistencia al reblandecimiento a temperaturas elevadas. En muchas aplicaciones, las partes se exponen a una temperatura relativamente alta por una duración breve en el orden de algunos minutos. La resistencia que permanece después de esta exposición al calor es muy importante en estas aplicaciones. Las muestras de las aleaciones A y B, como se establecen en el ejemplo I, a templados diferentes (como se laminan en un baño en solución salina durante 3 minutos) se someten a dos temperaturas diferentes durante 3 minutos cada una. La primera temperatura es de 376°C (710°F) y la segunda temperatura es de 426°C (800°F) . La tabla II muestra los resultados.
TABLA II
Aleación A Aleación B
Calibre Resistencia a la tracción (KSI) Resistencia a la tracción (KSI)
(mm) (pulgadas) Como se lamina Después del tratamiento Como se lamina Después del tratamiento 376°C (710°F) 426°C (800°F) 376°C (710PF) 426°C (800°F) 0 25 (0.010) 74 67 8 65 2 71.5 65.9 45 9
0 32 (0 0125) 72.7 66 5 64 5 70 64 6 49 4 0.40 (0.016) 69.3 63.7 61.9 68.2 62.1 55.0
0.51 (0.020) 67.7 61.8 60.6 64.7 59.3 56.8
0.64 (0.025) 63.8 58.4 57.1 60.9 55.8 54.0
0.80 (0.0315) 58.4 53.7 52.9 53.7 49.4 48.8
Los resultados anteriores muestran una resistencia mayor para la aleación de acuerdo con la presente invención después de una exposición a 376°C (710°F) y 426°C (800°F) . En el caso de la exposición a 426°C (800°F) la aleación de acuerdo con la presente invención muestra solo una ligera caída en el incremento versus 376°C (710°F) con todos los templados que han mantenido su resistencia que está dentro de 10-12% de la resistencia inicial. La otra aleación muestra una disminución en la resistencia la cual varía de 10 a 35%. Claramente, estos resultados muestran que las aleaciones de acuerdo con la presente invención demuestran una resistencia mejorada al reblandecimiento térmico.
EJEMPLO IV
Las muestras de aleaciones descritas en el ejemplo I se prueban para determinar su conformabilidad al doblar las muestras a una anchura que es igual lOx el espesor de doblados buenos y malos a 90° y 180°. Los resultados de los dos diferentes templados, endurecimiento adicional y torsión adicional, se muestran en la tabla III a continuación. Como se utiliza en la tabla III, el término "MBR/t" se refiere al radio más pequeño para realizar dobleces sin fracturas.
TABLA III
Aleación T,S Doblados Buenos Doblados Malos (ksi) 90° 180° 90° 180° MBR/t MBR/t MBR/t MBR/t A 67.7 0 0.5 0 1 B 64.7 0 0.5 0 1 A 72.7 0 0.5 0.5 2 B 70.0 0 0.5 0.5 2
Los resultados anteriores muestran que la aleación de la presente invención retiene conformabilidad favorable y al mismo tiempo tiene una resistencia superior. También se examinan las microestructuras de las aleaciones del ejemplo I. Se encuentra que la aleación A tiene dos veces tantas partículas de fosfuro de magnesio como la aleación B. Además, el número de partículas de fosfuro de hierro en la aleación A son el doble del número de partículas de fosfuro de magnesio. Otra modalidad de una aleación de acuerdo con la presente invención es una aleación de base de cobre la cual consiste esencialmente de magnesio en una cantidad de aproximadamente 0.005 a aproximadamente 0.25% en peso, fósforo en una cantidad desde aproximadamente 0.005 hasta aproximadamente 0.2% en peso, por lo menos un elemento que se selecciona del grupo que consiste de níquel, cobalto y mezclas de los mismos en una cantidad desde aproximadamente 0.05 hasta aproximadamente 0.2% en peso, de manera preferible en una cantidad desde aproximadamente 0.11% hasta aproximadamente 0.20% en peso, y el resto de cobre e impurezas inevitables. Estas aleaciones típicamente tienen partículas de fosfuro distribuidas uniformemente a través de la matriz de aleación, partículas de fosfuro las cuales tienen un tamaño pico de aproximadamente 0.2 micrómetros. Estas partículas de fosfuro, aunque vuelven más resistente a las aleaciones, no provocan daños en su conformabilidad y ductilidad. Si se desea, se puede agregar a la aleación plata en una cantidad desde aproximadamente 0.001 hasta aproximadamente 0.1% en peso. Estas aleaciones pueden incluir por lo menos un elemento adicional que se selecciona del grupo que consiste de estaño, silicio y mezclas de los mismos. Por lo menos un elemento adicional se puede incluir en cantidades menores de aproximadamente 0.2% en peso. Típicamente, cuando se agrega uno de estos elementos, se agrega en una cantidad mínima de aproximadamente 0.01% en peso. Estas aleaciones también pueden incluir hasta aproximadamente 0.1% en peso de por lo menos un elemento adicional que se selecciona del grupo que consiste de boro, birilio, calcio, zirconio, cromo, titanio y mezclas de los mismos . Si se desea, se puede agregar hierro en una cantidad desde aproximadamente 0.01% hasta aproximadamente 0.05% a estas aleaciones para mejorar su resistencia. El níquel o cobalto en las ' cantidades mencionada antes son aditivos deseables puesto que mejoran la resistencia al mejorar el grano. Adicionalmente, tienen un efecto positivo en la conductividad. Cuando se agrega cobalto, se prefiere que se agregue en una cantidad de manera que la relación Co : P esté entre aproximadamente 4 : 1 y aproximadamente 6:1. Las adiciones antes mencionadas de fósforo permiten que el metal permanezca desoxidado, haciendo posible fundir metal puro dentro de los límites establecidos para el fósforo. Con el tratamiento térmico de las aleaciones fundidas, el fósforo forma un fósforo con níquel y magnesio o cobalto y magnesio o una combinación de estos elementos lo que reduce significativamente la pérdida en la conductividad eléctrica que puede resultar si estos materiales estuvieran completamente en solución sólida en la matriz. Por ejemplo, 0.01% de fósforo en la solución sólida puede disminuir la conductividad eléctrica en 8% IACS . El cobalto a una concentración de 0.01% en solución puede disminuir la conductividad eléctrica en otros 4.0% y IACS . El níquel a una concentración de 0.01% en solución puede disminuir la conductividad eléctrica en otro 1.0% IACS . Por lo tanto, con el fin de obtener conductividades eléctricas de 90% IACS y mayores, las cantidades mínimas de fósforo y otros elementos de aleación deben estar presentes en solución. Para llevar a cabo el objetivo anterior, se agrega magnesio a las aleaciones en los intervalos mencionados antes. El magnesio se agrega adicionalmente de manera que la relación Mg : P sea mayor de 1.0. Además, la composición de los elementos de aleación se selecciona de manera que los elementos en orden para llevar a cabo la conductividad P, Co o Ni (cuando se agrega) estén presentes hasta el grado máximo como fosfuros con una cantidad nula o mínima de los mismos en solución. Por otra parte, el magnesio, el cual provoca una disminución mínima en la conductividad eléctrica cuando se deja en solución, se agrega en una proporción que provoca que cierta cantidad residual de magnesio quede en solución. Este magnesio residual asegura que cualquier fósforo que no se haya unido con elementos como cobalto y níquel, se una por medio del magnesio (a partir de partículas de fosfuro de magnesio) . Las aleaciones de la presente invención se tratan térmicamente para formar partículas de fosfuro de magnesio en el intervalo de aproximadamente 500 -aproximadamente 2000 Angstroms. Las partículas de fosfuro de magnesio se distribuyen uniformemente a través de la matriz de aleación.
Las aleaciones que se forman de acuerdo con la presente invención en una condición de trabajado en frío muestran una resistencia que excede de 80 ksi con una conductividad eléctrica de 90% IACS . La conductividad eléctrica de las aleaciones de la presente invención, cuando se templan en suave, puede alcanzar más de 95% IACS . Las aleaciones de acuerdo con la presente invención se pueden procesar como se muestra en la figura. Las aleaciones se pueden fundir utilizando cualquier técnica de fundido adecuada continua o no continua conocida en el arte. Por ejemplo la aleación puede fundirse utilizando técnicas de fundido horizontal, técnicas de fundido de enfriamiento directo, técnicas de fundido vertical y similares. Después del fundido, las aleaciones se pueden trabajar en caliente a una temperatura en el intervalo desde aproximadamente 648 °C hasta aproximadamente 870 °C
(1200-1600°F) hasta un calibre deseado. El trabajado en caliente puede comprender cualquier técnica adecuado conocida en el arte incluyendo, pero sin limitarse a laminado en caliente. Los calibres típicos para el material después del trabajado en caliente están en el intervalo desde aproximadamente 10 mm hasta aproximadamente 15 mm (0.400-0.600 pulgadas). Después del trabajado en caliente, las aleaciones se pueden enfriar, si.se necesita, y homogeneizar, si se necesita, a una temperatura desde aproximadamente 648 °C hasta aproximadamente 870°C (1200-1600°F) durante por lo menos una hora. Posteriormente, se pueden fresar para remover material desde 0.51 mm hasta aproximadamente 1.3 mm o (0.020-0.050 pulgadas) por lado. Cualquier enfriamiento, homogeneización y fresado se pueden llevar a cabo utilizando cualquier equipo adecuado y técnica conocida en el arte. Después del fresado, las aleaciones de la presente invención se pueden someter a trabajado en frío, tal como laminado en frío a partir del fresado para terminar el calibre, con por lo menos una operación de recocido en el intervalo de temperatura desde aproximadamente 371°C hasta aproximadamente 648°C (700-1200°F) durante un tiempo que varía de 1 a 20 horas, hasta que las aleaciones están a una temperatura deseada. Cada recocido puede incluir enfriamiento lento con una velocidad de enfriamiento de 11 a 111°C (20 a 200°F) por hora. Típicamente, existirá una serie de etapas de laminado en frío con recocidos intermedios. Después de que las aleaciones se han laminado en frío hasta un calibre final, las aleaciones pueden ser liberadas de tensión a temperaturas entre aproximadamente 149°C y aproximadamente 398°C (300-750°F) durante por lo menos una hora. Aunque el procesamiento de esta aleación se ha descrito incluyendo una etapa de trabajado en caliente, se puede emitir esta etapa si no se necesita. Los ejemplos ilustrativos de aleaciones los cuales se pueden elaborar de acuerdo con esta modalidad alternativa de la presente invención incluyen: (1) una aleación de base de cobre que consiste esencialmente de aproximadamente 0.07 a aproximadamente 0.25% en peso de magnesio, desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.2% en peso de fósforo, por lo menos uno de níquel y cobalto en una cantidad hasta aproximadamente 0.2% en peso y el resto de cobre e impurezas inevitables con una relación de magnesio respecto a fósforo mayor de 1.0; y (2) una aleación de base de cobre que consiste esencialmente de aproximadamente 0.005 o menos de aproximadamente 0.06% en peso de magnesio, aproximadamente 0.005 a menos de aproximadamente 0.05% en peso de fósforo, por lo menos uno de níquel y cobalto en una cantidad de hasta aproximadamente 0.2% en peso, menos de aproximadamente 0.05% en peso de hierro y el resto de cobre e impurezas inevitables con una relación de magnesio respecto a fósforo mayor de 1.0. La mayor resistencia, mayor conductividad, buena conformabilidad y resistencia aumentada al reblandecimiento de las aleaciones de la presente invención, cuando se comparan con otras aleaciones, se explica por la precipitación aumentada de magnesio y fósforo. Con respecto a la primera modalidad de aleación que se establece antes, la mejora de estas propiedades también se debe a la unión de más fósforo y fosfuro de hierro en presencia de fosfuros de hierro en los tamaños de partícula mencionados antes. Es evidente que se ha proporcionado, de acuerdo con esta invención, una aleación de cobre-magnesio-fósforo la cual satisface completamente los medios, objetivos y ventajas que se establecen en lo anterior. Aunque la presente invención se ha descrito en el contexto de modalidades especificas de la misma, otras variaciones, alternativas y modificaciones se volverán evidentes para una persona habitualmente experta en la técnica después de la lectura de la presente descripción. Por lo tanto, se pretende abarcar tales alternativas, vai'iaciones y modificaciones mientras se encuentren dentro del alcance amplio de las reivindicaciones anexas.
Claims (41)
1. Una aleación de base de cobre, que comprende magnesio en una cantidad desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.25% en peso, fósforo en una cantidad desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.2% en peso, plata en una cantidad desde aproximadamente 0.001 hasta aproximadamente 0.1% en peso, hierro en una cantidad desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.25% en peso y el resto de cobre e impurezas inevitables.
2. La aleación de base de cobre, como se describe en la reivindicación 1, que incluye además hasta aproximadamente 0.2% en peso de una adición que se selecciona del grupo que consiste de níquel, cobalto y mezclas de los mismos, hasta aproximadamente 0.2% en peso de por lo menos un elemento adicional que se selecciona del grupo que consiste de estaño, silicio y mezclas de los mismos, y hasta aproximadamente 0.1% en peso de por lo menos un elemento adicional que se selecciona de grupo que consiste de boro, berilio, calcio, cromo, zirconio, titanio y mezclas de los mismos.
3. La aleación de base de cobre, como se describe en la reivindicación 2, en donde la adición que se selecciona del grupo que consiste de níquel, cobalto y mezclas de los mismos está presente en una cantidad desde aproximadamente 0.11 hasta aproximadamente 0.20% en peso.
4. La aleación de base de cobre, como se describe en la reivindicación 1, en donde la adición de magnesio está en el intervalo desde aproximadamente 0.07% hasta aproximadamente 0.15% en peso.
5. La aleación de base de cobre, como se describe en la reivindicación 1, en donde la adición de hierro está en el intervalo desde aproximadamente 0.01% hasta aproximadamente 0.2% en peso.
6. La aleación de base de cobre, como se describe en la reivindicación 1, en donde la adición de hierro está presente en una cantidad desde aproximadamente 0.01% en peso hasta una cantidad máxima de aproximadamente 0.05% y en donde la adición del grupo que consiste de níquel, cobalto y mezclas de los mismos está presente en una cantidad desde aproximadamente 0.05% hasta aproximadamente 0.2%.
7. La aleación de base de cobre, como se describe en la reivindicación 6, que contiene además hasta aproximadamente 0.2% en peso de por lo menos un elemento adicional que se selecciona del grupo que consiste de estaño, silicio y mezclas de los mismos y hasta aproximadamente 0.1% en peso de por lo menos otro elemento adicional que se selecciona del grupo que consiste de boro, berilio, calcio, cromo, zirconio, titanio y mezclas de los mismos.
8. La aleación de base de cobre, como se describe en la reivindicación 1, en donde el contenido de hierro está en el intervalo desde aproximadamente 0.05% hasta aproximadamente 0.25% en peso, y en donde la aleación contiene además desde aproximadamente 0.05% hasta aproximadamente 0.2% de una adición que se selecciona del grupo que consiste de níquel, cobalto y mezclas de los mismos.
9. La aleación de base de cobre, como se describe en la reivindicación 8, en donde la adición que se selecciona del grupo que consiste de níquel, cobalto y mezclas de los mismos está en el intervalo desde aproximadamente 0.11 a aproximadamente 0.20% en peso y la aleación contiene además hasta aproximadamente 0.2% en peso de por lo menos un elemento adicional que se selecciona del grupo que consiste de estaño, silicio y mezclas de los mismos, y hasta aproximadamente 0.1% en peso de por lo menos otro elemento adicional que se selecciona del grupo que consiste de boro, berilio, calcio, cromo, zirconio, titanio y mezclas de los mismos.
10. La aleación de base de cobre, como se describe en la reivindicación 1, en donde la relación de magnesio respecto a fósforo es mayor de 1.0, la aleación tiene hierro despreciable y menos de aproximadamente 5.0% de la adición de fósforo en solución, y la aleación tiene aproximadamente 0.035% de magnesio en solución o menos.
11. La aleación de base de cobre, como se describe en la reivindicación 1, en donde la aleación tiene partículas de fosfuro de magnesio y partículas de fosfuro de hierro, las partículas de fosfuro de magnesio tienen un tamaño de partícula en el intervalo de aproximadamente 500 a aproximadamente 2000 Angstroms, y las partículas de fosfuro de hierro incluyen partículas de fosfuro de hierro gruesas que tienen un tamaño de partícula en el intervalo de aproximadamente 1000 Angstroms a aproximadamente 2000 Angstroms, y partículas de fosfuro de hierro más finas que tienen un tamaño de partícula en el intervalo de aproximadamente 250 Angstroms a aproximadamente 600 Angstroms.
12. La aleación de base de cobre, como se describe en la reivindicación 11, en donde la aleación tiene una matriz, las partículas de fosfuro de magnesio y las partículas de fosfuro de hierro se distribuyen uniformemente a través de la matriz, y la relación de las partículas de fosfuro de hierro gruesas respecto a las partículas de fosfuro de hierro más finas es desde aproximadamente 1:3 hasta aproximadamente 1:6.
13. La aleación de base de cobre, como se describe en la reivindicación 1, que tiene una resistencia a la tracción que excede de 80 ksi, una conductividad eléctrica mayor de 90% I. A. C.S, un factor de resistencia x conductividad mayor de 7400, un doblado malo MBR/t a 180° de 2.0 o menos y un doblado bueno MBR/t a 180° de 0.5, y un doblado malo MBR/t a 90° de 0.5 o menos y un doblado bueno MBR/t a 90° de aproximadamente 0.
14. La aleación de base de cobre, caracterizada porque contiene una cantidad desde aproximadamente 0.07 hasta aproximadamente 0.25% en peso, fósforo en una cantidad desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.2% en peso, por lo menos un elemento que se selecciona del grupo que consiste de níquel, cobalto y mezclas de los mismos en una cantidad desde aproximadamente 0.05 hasta aproximadamente 0.2% en peso, y el resto de cobre e impurezas inevitables, la relación de magnesio respecto a fósforo es mayor de 1.0.
15. La aleación de base de cobre, como se describe en la reivindicación 14, que contiene además hierro en una cantidad desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.05% en peso.
16. La aleación de base de cobre, como se describe en la reivindicación 14, que contiene además plata en una cantidad desde aproximadamente 0.001 hasta aproximadamente 0.1% en peso.
17. La aleación de base de cobre, como se describe en la reivindicación 14, en donde por lo menos un elemento que se selecciona del grupo que consiste de níquel, cobalto y mezclas de los mismos, está presente en una cantidad desde aproximadamente 0.11 hasta aproximadamente 0.20% en peso, y en donde la aleación incluye además hasta aproximadamente 0.2% en peso de por lo menos un elemento adicional que se selecciona del grupo que consiste de estaño, silicio y mezclas de los mismos y hasta aproximadamente 0.1% en peso de por lo menos un elemento adicional que se selecciona del grupo que consiste de boro, berilio, calcio, cromo, zirconio, titanio y mezclas de los mismos.
18. La aleación de base de cobre, como se describe en la reivindicación 14, que tiene una resistencia a la tracción que excede de 80 ksi, una conductividad eléctrica mayor de 90% I. A. C.S, a temperaturas de reblandecimiento, un factor de resistencia x conductividad mayor de 7400, un doblado malo MBR/t a 180° de 2.0 o menos y un doblado bueno MBR/t a 180° de 0.5, y un doblado malo MBR/t a 90° de 0.5 o menos y un doblado bueno MBR/t a 90° de aproximadamente 0.
19. La aleación de base de cobre, caracterizada porque tiene desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.25% en peso de magnesio, desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.2% en peso de fósforo, hasta aproximadamente 0.05% en peso de hierro, hasta aproximadamente 0.2% en peso de una adición que se selecciona del grupo que consiste de níquel, . cobalto y mezclas de los mismos, y el resto de cobre e impurezas inevitables, la aleación tiene una relación de magnesio a fósforo mayor de aproximadamente 1.0.
20. La aleación de base de cobre, como se describe en la reivindicación 19, que contiene además hasta aproximadamente 0.2% en peso de una adición que se selecciona del grupo de estaño, silicio y mezclas de los mismos y hasta aproximadamente 0.1% en peso de una adición que se selecciona del grupo que consiste de boro, berilio, calcio, cromo, titanio, zirconio y mezclas de los mismos.
21. La aleación de base de cobre, como se describe en la reivindicación 19, en donde la adición que se selecciona del grupo que consiste de níquel, cobalto y mezclas de los mismos está en el intervalo desde aproximadamente 0.11 hasta aproximadamente 0.20% en peso.
22. Una aleación de base de cobre, caracterizada porque tiene magnesio en una cantidad desde aproximadamente 0.005% hasta una cantidad máxima de aproximadamente 0.06% en peso, fósforo en una cantidad desde aproximadamente 0.005% hasta una cantidad máxima de aproximadamente 0.05% en peso, hierro en una cantidad menor de aproximadamente 0.05% en peso, hasta aproximadamente 0.2% en peso de una adición que se selecciona del grupo que consiste de níquel, cobalto y mezclas de los mismos, y el resto de cobre e impurezas inevitables, la aleación tiene una relación mínima de magnesio respecto a fósforo de 1.0.
23. La aleación de base de cobre, como se describe en la reivindicación 22, en donde la relación de magnesio respecto a fósforo es mayor de 1.0.
24. La aleación de base de cobre, como se describe en la reivindicación 22, en donde la adición se selecciona del grupo que consiste de níquel, cobalto y mezclas de los mismos está en el intervalo desde aproximadamente 0.11 hasta aproximadamente 0.20% en peso.
25. La aleación de base de cobre, como se describe en la reivindicación 22, que contiene además hasta aproximadamente 0.2% en peso de una adición que se selecciona del grupo de estaño, silicio y mezclas de los mismos, y hasta aproximadamente 0.1% en peso de una adición que se selecciona del grupo que consiste de boro, berilio, calcio, cromo, titanio, zirconio y mezclas de los mismos.
26. Un proceso para formar una aleación de base de cobre que tiene una conductividad eléctrica de por lo menos 90% IACS y una resistencia a la tensión de 80 ksi, caracterizada por las etapas de: vaciar una aleación que consiste esencialmente de magnesio en una cantidad desde aproximadamente 0.1 hasta aproximadamente 0.25% en peso, fósforo en una cantidad desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.2% en peso, plata en una cantidad desde aproximadamente 0.001 hasta aproximadamente 0.1% en peso, hierro en una cantidad desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.25% en peso y el resto de cobre e impurezas inevitables; y tratar térmicamente la aleación fundida para formar partículas de fosfuro de magnesio en el intervalo desde aproximadamente 500 hasta aproximadamente 2000 Angstroms y para formar partículas gruesas de fosfuro de hierro en el intervalo desde aproximadamente 1000 hasta aproximadamente 2000 Angstroms y partículas de fosfuro de hierro más finas en el intervalo desde aproximadamente 250 hasta aproximadamente 600 Angstroms.
27. El proceso como se describe en la reivindicación 26, en donde la etapa de tratamiento térmico comprende por lo menos uno de enfriamiento de la aleación fundida y homogeneización de la aleación a una temperatura en el intervalo desde aproximadamente 648°C hasta aproximadamente 870°C (1200-1600°F) durante por lo menos una hora.
28. El proceso como se describe en la reivindicación 26, en donde la etapa de tratamiento térmico comprende el trabajado en caliente de la aleación fundida a una temperatura desde aproximadamente 648°C hasta aproximadamente 870°C (1200°F-1600°F) .
29. El proceso como se describe en la reivindicación 28, en donde la etapa de tratamiento térmico comprende además el trabajado en frío de la aleación respecto a un calibre terminado y la etapa de trabajado en frío comprende realizar etapas de laminado en frío múltiples con por lo menos un recocido intermedio a un intervalo de temperatura desde aproximadamente 371°C hasta aproximadamente 648°C (700-1200°F) durante un tiempo que varía de 1 a 20 horas.
30. El proceso como se describe en la reivindicación 29, caracterizado además por un enfriamiento lento de ia aleación a una velocidad de 11 a 111°C (20-200°F) por hora después de cada recocido y recocido de liberación de tensión de la aleación a un calibre de terminado a una temperatura entre aproximadamente 149°C y aproximadamente 398°C (300-750°F) durante por lo menos una hora.
31. Un proceso para formar una aleación de base de cobre que tiene una conductividad eléctrica de por lo menos 90% IACS y una resistencia a la tracción de 80 ksi, caracterizado por las etapas de: fundir una aleación que consiste esencialmente de magnesio en una cantidad desde aproximadamente 0.07 hasta aproximadamente 0.25% en peso, fósforo en una cantidad desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.2% en peso, por lo menos un elemento que se selecciona del grupo que consiste de níquel, cobalto y mezclas de los mismos en una cantidad efectiva de hasta aproximadamente 0.2% en peso, hasta aproximadamente 0.5% en peso de hierro y el resto de cobre e impurezas inevitables y que tiene una relación de magnesio respecto a fósforo de por lo menos 1.0; y tratar térmicamente la aleación para formar partículas de fosfuro de magnesio en el intervalo desde aproximadamente 500 hasta aproximadamente 2000 Angstroms distribuidos uniformemente a través de la matriz de la aleación.
32. El proceso como se describe en la reivindicación 31, en donde la etapa de tratamiento térmico comprende por lo menos uno de enfriamiento de la aleación fundida y homogeneización de la aleación a una temperatura en el intervalo desde aproximadamente 648°C hasta aproximadamente 870°C (1200-1600°F) durante por lo menos una hora.
33. El proceso como se describe en la reivindicación 31, en donde la etapa de tratamiento térmico comprende el trabajado en caliente de la aleación fundida a una temperatura desde aproximadamente 648 °C hasta aproximadamente 870°C (1200-1600°F) .
34. El proceso como se describe en la reivindicación 31, en donde la etapa de tratamiento térmico comprende además trabajar en frío la aleación a un calibre terminado y la etapa de trabajado en frío comprende realizar etapas de laminado en frío múltiple con por lo menos un recocido intermedio a un intervalo de temperatura desde aproximadamente 371°C hasta aproximadamente 648°C (700-1200°F) durante un tiempo que varía de 1 a 20 horas.
35. El proceso como se describe en la reivindicación 34, caracterizado además por enfriamiento lento de la aleación a una velocidad de 11 a 111°C (20-200°F) por hora después de cada re?ocido y un recocido de liberación de tensión y la aleación a un calibre de terminado a una temperatura entre aproximadamente 149°C y aproximadamente 398°C (300-750°F) durante por lo menos una hora.
36. Una aleación de base de cobre, caracterizada porque consiste desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.25% en peso de magnesio, desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.2% en peso de fósforo, desde aproximadamente 0.001 hasta aproximadamente 0.1% en peso de plata, desde aproximadamente 0.05 hasta aproximadamente 0.25% en peso de hierro, desde aproximadamente 0.05 hasta aproximadamente 0.2% en peso de una primera adición que se selecciona del grupo que consiste de níquel, cobalto y mezclas de los mismos, hasta aproximadamente 0.1% en peso de una segunda adición que se selecciona del grupo que consiste de boro, berilio, calcio, cromo, titanio, zirconio y mezclas de los mismos, hasta aproximadamente 0.2% en peso de una tercera adición que se selecciona del grupo que consiste de silicio, estaño y mezclas de los mismos, y el resto de cobre e impurezas inevitables.
37. Una aleación de base de cobre, que consiste de magnesio en una cantidad desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.25% en peso, fósforo en una cantidad desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.2% en peso, plata en una cantidad desde aproximadamente 0.001 hasta aproximadamente 0.1% en peso, hierro en una cantidad en el intervalo desde aproximadamente 0.05% hasta aproximadamente 0.25% en peso, desde aproximadamente 0.05% hasta aproximadamente 0.2% en peso de una adición que se selecciona del grupo que consiste de níquel, cobalto y mezclas de los mismos, hasta aproximadamente 0.2% en peso de silicio, hasta aproximadamente 0.1% en peso de por lo menos un elemento adicional diferente que se selecciona del grupo que consiste de boro, berilio, calcio, cromo, zirconio, titanio y mezclas de los mismos, y el resto de cobre e impurezas inevitables .
38. Una aleación de base de cobre que consiste desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.25% en peso de magnesio, desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.2% en peso de fósforo, desde aproximadamente 0.001 hasta aproximadamente 0.1% en peso de plata, desde aproximadamente 0.05 hasta aproximadamente 0.25% en peso de hierro, desde aproximadamente 0.05 hasta aproximadamente 0.2% en peso de una primera adición que se selecciona del grupo de níquel, cobalto y mezclas de los mismos hasta aproximadamente 0.1% en peso de una segunda adición que se selecciona del grupo que consiste de boro, berilio, calcio, bromo, titanio, zirconio y mezclas de los mismos, hasta aproximadamente 0.2% en peso de una tercera adición que se selecciona del grupo que consiste de silicio, estaño y mezclas de los mismos, y el resto de cobre e impurezas inevitables, la aleación comprende además partículas de fosfuro de magnesio que tienen un tamaño de partícula en el intervalo de aproximadamente 500 a aproximadamente 2000 Angstroms y por lo menos uno de partículas de fosfuro de níquel, partículas de fosfuro de cobalto y partículas de fosfuro de hierro.
39. Una aleación de base de cobre, que consiste de magnesio en una cantidad desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.25% en peso, fósforo en una cantidad desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.2% en peso, plata en una cantidad desde aproximadamente de O.Cl hasta aproximadamente 0.1% en peso, hierro en una cantidad desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.25% en peso, hasta aproximadamente 0.2% en peso de silicio, hasta aproximadamente 0.2% en peso de una adición que se selecciona del grupo que consiste de níquel, cobalto y mezclas de los mismos, y el resto de cobre e impurezas inevitables .
40. Una aleación de base de cobre que consiste de magnesio en una cantidad desde aproximadamente 0.07 hasta aproximadamente 0.25% en peso, fósforo en una cantidad desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.2% en peso, por lo menos una adición que se selecciona del grupo que consiste de níquel, cobalto y mezclas de los mismos en una cantidad desde aproximadamente 0.05 hasta aproximadamente 0.2% en peso, hasta aproximadamente 0.2% en peso de silicio, hasta aproximadamente 0.1% en peso de por lo menos una adición adicional que se selecciona del grupo que consiste de boro, berilio, calcio, cromo, zirconio, titanio y mezclas de los mismos, y el resto de cobre e impurezas inevitables.
41. Una aleación de base de cobre, que consiste desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.25% en peso de magnesio, desde aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 0.2% en peso de fósforo, hasta aproximadamente 0.05% en peso de hierro, desde aproximadamente 0.05% hasta aproximadamente 0.2% en peso de una primera adición que se selecciona del grupo que consiste de níquel, cobalto y mezclas de los mismos, hasta aproximadamente 0.2% en peso de silicio, hasta aproximadamente 0.1% en peso de una segunda adición que se selecciona del grupo que consiste de boro, berilio, calcio, cromo, titanio, zirconio y mezclas de los mismos y el resto de cobre e impurezas inevitables .
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