NL8702171A - Metaallegering op basis van koper van verbeterd type, in het bijzonder voor de constructie van elektrische componenten alsmede werkwijze ter bereiding ervan. - Google Patents

Description

4 N.0.34.684 1

Metaallegering op basis van koper van verbeterd type, in het bijzonder voor de constructie van elektrische componenten alsmede werkwijze ter bereiding ervan. __ 5 De uitvinding heeft betrekking op een nieuwe legering op basis van koper of eigenlijk een legering, die meer dan 90 gew.% koper bevat, die in het bijzonder is aangepast voor de constructie van componenten voor de elektronica-industrie dankzij de mechanische en elektrische eigenschappen ervan. Het is bekend, dat talrijke elektronische componenten, 10 die zowel mechanisch als technisch zwaar belast worden, zoals onderdelen van schakelaars, "hoofd-frames" (dat wil zeggen de frames, die de halfgeleiderplaten dragen, die microprocessors en/of geheugenelementen vormen), ondersteuningsplaten in serie voor bus-eindstations, thermo-staatcontacten en dergelijke vervaardigd moeten worden met legeringen 15 met gelijktijdig een grote buigzaamheid, een grote duurzaamheid en mechanische sterkte en hoge thermische en elektrische geleidbaarheid; er bestaan heden ten dage op de markt zeer vele legeringen op koperbasis, die echter alle het nadeel hebben alleen te zijn aangepast aan een specifieke toepassing, waarvoor zij geschikt zijn ontwikkeld en dienten-20 gevolge is elk slechts alleen geschikt voor de constructie van een of enkele van de bovenvermelde componenten, hetgeen geheel onbevredigend is. Bovendien bevat een groot aantal van dergelijke legeringen cadmium, zodat hun bereiding een ernstige milieuverontreiniging inhoudt; bovendien is het grootste deel van dergelijke legeringen kostbaar, hetzij 25 vanwege de in het bijzonder gebruikte zeldzame elementen, hetzij voor alles vanwege de moeilijke processen voor het verkrijgen ervan, die een nauwkeurige deo^ydatie, bijvoorbeeld uitgevoerd door middel van nauwkeurig in de juiste verhouding brengen van bijzondere deoxyderende componenten vereisen. Het is in feite bekend, dat zeer kleine percentages 30 zuurstof drastisch de thermische en elektrische geleidbaarheid van dergelijke legeringen verlagen en vooral het solderen ervan onmogelijk maken vanwege reacties, die tot bros worden met waterstof leiden; het is eveneens bekend, dat anderzijds de toevoeging van deoxyderende elementen met een grote affiniteit voor zuurstof, zoals fosfor, het probleem 35 inhoudt van het nauwkeurig in de juiste verhouding brengen van het gehalte daarvan afhankelijk van het verwachte zuurstofgehalte, wanneer een drastische vermindering in de geleidbaarheid door vorming van vaste oplossingen en/of fosfaten dient te worden vermeden. Het Amerikaanse octrooischrift 3.677.745 lost dit laatste probleem op een economische 40 wijze op door middel van toevoeging van geringe percentages magnesium 8702171 2 aan de legering; dit element verenigt zich met de overmaat fosfor onder vorming van een intermetallieke verbinding; deze beperkt drastisch de hoeveelheid vrij P en/of Mg in de matrix en vermijdt derhalve een daling in geleidbaarheid zelfs bij aanwezigheid van onnauwkeurige verhou-5 dingen P; bovendien maakt de intermetallieke verbinding, die ontstaat, de legering gevoelig voor harding door veroudering door precipitatie, hetgeen de mechanische eigenschappen ervan verbetert. Echter verschuift de legering, die het onderwerp van het genoemde Amerikaanse octrooi-schrift is, eenvoudig het probleem van de correcte verhoudingen van P 10 tot Mg, met het enkele voordeel, dat de grenzen, waartussen de hoeveelheid magnesium met betrekking tot de stoichiometrische verhouding kan variëren zonder schadelijk de geleidbaarheid te beïnvloeden, veel ruimer zijn dan die van de P en deze kunnen verder verbreed worden door ook aan de legering zilver (tot 0,2 %) of cadmium (tot 2 %) toe te voe-15 gen. Deze verdere toevoegingen, die altijd aanwezig zijn in legeringen, die commercieel op basis van het octrooi schrift worden voortgebracht, houden duidelijk de nadelen van hoge kosten van uitgangsstoffen en het bovenvermelde risico van verontreiniging in. Bovendien lossen legeringen volgens het Amerikaanse octrooischrift 3.677.745 niet het techni-20 sche probleem op van het beschikbaar maken van een legering, die is aangepast aan verschillende toepassingen op het gebied van de elektronische componenten; om deze reden moeten gebruikers van heden ten dage bekende legeringen voor elk type te vervaardigen component (geleidings-frame, contact, enz.) arrangeren een legering van een bijzondere chemi-25 sche samenstelling, die verschilt van die van de legeringen, die voor andere componenten worden gebruikt, op te slaan. Dit houdt duidelijk de onmogelijkheid in een besparing op schaal te bewerkstelligen en maakt het beheer van produktie en voorraden ingewikkeld.

Het oogmerk van de onderhavige uitvinding is juist dat van het 30 verschaffen van een nieuwe metaal legering op basis van koper, die eigenschappen van geleidbaarheid en mechanische sterkte heeft, die variabel zijn volgens de eisen van de gebruiker, met dezelfde samenstelling, binnen voldoende hoge grenzen om aan eisen te voldoen, waaraan heden ten dage alleen wordt voldaan door legeringen met verschillende 35 samenstelling en tegelijkertijd maximumwaarden van de mechanische sterkte en geleidbaarheid te hebben, die bevredigend zijn voor de elektronische toepassingen, een grote buigzaamheid en soldeerbaarheid, verminderde kosten, een groot produktiegemak en die niet van cadmium gebruik maken.

40 Dit oogmerk wordt door de uitvinding bereikt, doordat het betrek- 8702171 η 3

A

king heeft op een metaallegering op basis van koper, in het bijzonder voor de constructie van elektronische elementen, gekenmerkt door het feit, dat zij in gewichtsdelen 0,05 tot 1 ¾ magnesium, 0,03 tot 0,9¾ fosfor en 0,002 tot 0,04¾ calcium, bevat, waarbij de rest koper met in-5 begrip van mogelijke verontreinigingen is, waarbij de gewichtsverhouding tussen magnesium en fosfor aanwezig in de legering tussen 1 en 5 en in combinatie de gewichtsverhouding tussen magnesium en calcium aanwezig in de legering tussen 5 en 50 ligt.

Een legering met een samenstelling, die binnen deze grenzen ligt, 10 heeft in feite, zoals experimenteel door aanvraagster is gevonden, hoge waarden voor de thermische en elektrische geleidbaarheid, een grote mechanische sterkte verschaft door optimale combinaties van bestandheid tegen breuk en elasticiteit onder spanning en hardheid, grote bestandheid tegen vervorming, uitstekend gedrag in de warmte, afwezigheid van 15 brosheid, immuniteit voor spanningscorrosie en bros worden door waterstof, goede soldeerbaarheid en vermogen om aan warmtebehandelingen te worden onderworpen voor het voortbrengen van afscheiding aan de rand van de korrels van fijn onderverdeel de intermetallieke verbindingen, zodat de legering geschikt is voor harding door verouderingsharding; 20 verrassenderwijze bezit een dergelijke legering bovendien het ongebruikelijke kenmerk van het in bezit te zijn van twee verschillende intervallen van de precipitatietemperatuur, in overeenstemming waarmee de legering, met absoluut identieke chemische samenstelling van de legerende elementen, volledig mechanische en geleidbaarheidseigenschappen 25 heeft; met in hoofdzaak dezelfde geleidbaarheid (dat wil zeggen binnen nauwe variatie-intervallen daarvan), bovendien heeft de legering volgens de uitvinding, in beide verschillende fysische toestanden na de hardingsbehandeling door veroudering in overeenstemming met de ene of de andere van de respectievelijke precipitatietemperatuurintervallen, 30 het vermogen de mechanische eigenschappen ervan over een ruim traject te variëren, afhankelijk van de toestand van de harding door bewerking na walsen of koud-trekken met verschillende graden percentage-vermindering van de doorsnede.

De legering volgens de uitvinding is derhalve in hoofdzaak een 35 metaallegering met een matrix op basis van koper, die in de legering aanwezig is in gewichtspercentages groter dan 99¾ en die een nieuwe combinatie van legerende elementen bevat, bestaande uit magnesium (Mg), fosfor (P) en calcium (Ca) in speciale verhoudingen, die ze geschikt maken op zodanige wijze in wisselwerking te treden, dat er tussen en 40 met het koper binaire, tertiaire en quaternaire intermetallieke verbin- 8702171 4 dingen gevormd worden, waarbij de mogelijkheid van het bestaan van deze laatstgenoemden voor de eerste keer door de onderhavige uitvinding aan het licht wordt gebracht; de legering bevat doelmatig ook tin, in gewichtspercentages, die tussen 0,03¾ en 0,15¾ variëren, bij voorkeur 5 dichtbij de bovenste grens, en kan bovendien, evenals de onvermijdelijke sporen van een aantal elementen, in het bijzonder ijzer, die echter geen gevaarlijke verontreinigingen vormen, kleine hoeveelheden zilver en/of zirkoon, respectievelijk in percentages in de orde van grootte van 0,01-0,05 en 0,01-0,06 gew^ bevatten, met het doel de baktemperaio tuur te vergroten en kleine hoeveelheden (niet groter dan 0,01 gew^) lithium en/of mangaan, gebruikt als ontzwavelingselementen, bevatten.

De legering volgens de uitvinding heeft dus een nominale samenstelling betrokken op gewicht bestaande uit 0,22¾ Mg, 0,20¾ P, 0,01¾ Ca en 0,10¾ Sn, waarbij de rest Cu is, met inbegrip van mogelijke verontreinigin-15 gen; deze nominale percentages van deze legeringselementen kunnen binnen relatief ruime grenzen variëren zonder de bovenbeschreven nieuwe eigenschappen van de legering te veranderen, en meer in het bijzonder kan het magnesium variëren tussen 0,05 en 1 gew^, kan de fosfor variëren tussen 0,03 en 0,90 gew^ en kan het calcium variëren tussen 20 0,002 en 0,040 gew^, terwijl het tin tussen de reeds toegelichte grenzen kan variëren, maar bij voorkeur nooit minder dan 0,08 gew^ is. Hoewel de hiervoor beschreven nieuwe en apprecieerbare eigenschappen van de legering volgens de uitvinding ook verkrijgbaar zijn zonder de toevoeging van tin, zodat de uitvinding in hoofdzaak verwijst naar een 25 quaternaire legering Cu-Mg-P-Ca, dienen penternaire legeringen

Cu-Mg-P-Ca-Sn ook als een deel van de uitvinding te worden beschouwd, omdat verrassenderwijze is gevonden, dat het tin niet alleen de stroom-baarheid in de warmte en de gietbaarheid van de legering van de uitvinding aanzienlijk verhoogt, maar ook direct kan deelnemen in de vorming 30 van de intermetallieke verbindingen, waarvan hun betere eigenschappen afhangen; deze laatstgenoemden worden door het tin verbeterd en het traject van mogelijke variatie in de verhoudingen van de legerende elementen, in het bijzonder de deoxyderende fosfor en het defosforiseren-de calcium worden vergroot met betrekking tot de basische quaternaire 35 legering, die vrij van tin is.

De legering volgens de uitvinding komt voort uit het onderzoek, dat door aanvraagster is uitgevoerd, beginnende met het Amerikaanse octrooi schrift 3.677.745, waaruit de tertiaire toestandsdiagrammen van Cu-Mg-Sn en Cu-Mg-Ca legeringen zijn ontwikkeld op basis van de onder-40 zoekingen van Bruzzone (Less-Common Metals, 1971, 25, 361) en van 8702171 f 5

Venturello en Fornaseri (Met. Ital., 1937, 29, 213) en van de onderzoekingen van W.THURY (Metall, 1961, deel 15, nov. blz. 1079-1081) die hebben laten zien, hoe koper door toevoegingen van fosfor kan worden gedeoxydeerd zonder de geleidbaarheid te beïnvloeden, door middel van 5 de verwijdering van de overmaat fosfor met toevoegingen van calcium, dat zich met fosfor verenigt onder vorming van calciumfosfaat, dat niet de geleidbaarheid vermindert. Op basis van deze stand der techniek hebben de technici van aanvraagster, bemoedigd door de theoretische mogelijkheid van Ca en Sn intermetallieke verbindingen met % en Cu te vor-10 men, geprobeerd koperlegeringen voort te brengen met grote sterkte en geleidbaarheid en een goede soldeerbaarheid door middel van de toevoeging aan koper, voorafgaand gedeoxydeerd volgens de methode van THURY met de toevoeging van P en Ca, van Mg en/of Sn in de hoop, dat een of beide van deze legerende elementen in staat zouden zijn met de mogelij-15 ke overmaat calcium te verbinden onder vorming van intermetallieke verbindingen daarmee of met het koper in de matrix; op deze wijze werd gehoopt de resulterende legering vatbaar te maken voor harding door ver-ouderingsharding, dus voor het verkrijgen van een toename in de mechanische sterkte en tegelijkertijd werd gehoopt, zonder een beroep te 20 doen op kostbare legerende elementen zoals zilver, het probleem van het in verhouding brengen van de deoxyderende elementen op te lossen. Beperkt tot dit laatste aspect was in feite het deoxyderende mechanisme, bewerkstelligd in het Amerikaanse octrooischrift 3.677.745 door middel van P en Mg niet bevredigend, doordat, zoals reeds benadrukt, het niet 25 het probleem van het controleren van het in verhouding brengen van de deoxyderende middelen overwon, maar eenvoudig dit minder ernstig maakte, in het bijzonder bij aanwezigheid van Ag in de legering. Anderzijds lag het gebruik van Ca in plaats van Mg als defosforiserend middel met betrekking tot achtergebleven P na de deoxydatie reeds van zichzelf 30 voordeliger met betrekking tot het behoud van een grote geleidbaarheid en bood in elk geval de verdere theoretische mogelijkheid de twee methoden te combineren door middel van de eliminatie van de residuen met een toevoeging van Mg, dat dezelfde voordelen geboden in het Amerikaanse octrooischrift door de toevoeging van zilver of cadmium, zou kunnen 35 bieden. Experimentele proeven uitgevoerd door aanvraagster hebben anderzijds laten zien, dat niet alleen de verwachte resultaten zijn verkregen, maar dat de wisselwerking tussen de legerende elementen zeer veel meer was dan verwacht en hield, vóór de precipitatiebehandeling, of eigenlijk reeds na het vastworden van de legering na smelting, op 40 voorwaarde dat bepaalde verhoudingen tussen de bestanddelen van de le- 8702171 6 gering werden gerespecteerd, de vorming van geheel onverwachte en volledig niet voorzienbare intermetallieke verbindingen in, zoals een qua-ternaire CuMgPCa verbinding, die met een transmissie-elektronenmicros-coop is opgespoord en die afmetingen heeft in de orde van grootte van 5 0,4 - 0,5 micrometer; dergelijke verbindingen werden ook vergezeld van sub-microscopische deeltjes van CuP, CuPMg, PCa en CuMg opgespoord in de metaalmatrix met een aftastende elektronenmicroscoop met een vergroting van 6-9000. Naast de aanwezigheid van de intermetallieke verbindingen voor de hardingsbehandeling door veroudering, werd gevonden, dat 10 er een verrassend gedrag van de legering was, hetgeen geheel nieuw en onverwacht is, dat wil zeggen, er waren twee temperaturen voor veroude-ringsharding of eigenlijk temperatuurintervallen, die van elkaar verschillend waren. In werkelijkheid heeft aanvraagster aan het licht gebracht dat, bij de aanwezigheid van dergelijke onverwachte verbindin-15 gen, tengevolge van de bijzondere samenstelling van de legering, deze ontvankelijk werd om niet aan een, maar aan twee verschillende veroude-ringsharding behandelingen bij verschillende temperaturen te worden onderworpen, waarna de legering volkomen verschillende eindeigenschappen aannam, terwijl zij geheel dezelfde oorspronkelijke samenstelling 20 heeft. Een dergelijk geheel nieuw en verrassend gedrag in een legering op basis van koper maakt het mogelijk besparingen op grote schaal, in het bijzonder in de industrie van elektronische componenten, te bewerkstelligen; in feite kan de legering van de uitvinding, dankzij deze eigenschappen, van zichzelf aan eisen voldoen, die zelfs zeer van el-25 kaar verschillend zijn, eenvoudig door de legering aan een verschillende hittebehandeling te onderwerpen, een behandeling, die vanwege haar eenvoud zelfs door de eindgebruiker kan worden uitgevoerd, die daarom grondstofelementen, die niet door veroudering zijn gehard, kan opslaan en afhankelijk van de variabele behoeften, daarop een kunstmatige ver-30 ouderingsharding bij verschillende temperaturen en een daaropvolgende koude, min of meer krachtige vervormingsbewerking zodanig kan uitvoeren, dat een eindprodukt verkregen wordt met de van tijd tot tijd gewenste eigenschappen, iets, dat tot dusverre alleen verkrijgbaar is door verschillende legeringen van verschillenbde chemische samenstel-35 ling te gebruiken, die absoluut niet onderling verwisselbaar zijn met betrekking tot het eindgebruik. Dit fundamentele resultaat van de uitvinding wordt niet alleen verkregen door het realiseren van een koper-legering met het bovenbeschreven gehalte Mg, P en Ca, maar ook door ervoor te zorgen, dat de verhoudingen tussen deze legerende elementen 40 binnen bepaalde grenzen blijft, waarvoorbij de legering haar bijzondere 8702171 7 eigenschappen verliest; in het bijzonder moet de gewichtsverhouding tussen het magnesium- en fosforgehalte in de legering tussen 1 en 5 liggen en gelijktijdig, alsmede onder het respecteren van deze primaire verhouding, dient de gewichtsverhouding tussen het magnesium- en cal-5 ciumgehalte in de legering tussen 5 en 50 te liggen. De verbeterde resultaten worden verkregen met een gehalte calcium in de legering, die tussen 0,002 en 0,02 gew.% ligt en met een Mg/p gewichtsverhouding, die tussen 1 en 3 ligt in combinatie met een gewichtsverhouding Mg/Ca, die tussen 10 en 20 ligt. Verondersteld wordt, dat deze begrenzingen over-10 eenkomen met de noodzaak om binnen de legering bijzondere stoichiome-trische verhoudingen vast te stellen tussen (te componenten in overeenstemming waarmee, en alleen waarmee, de eerstbesproken quaternaire in-termetallieke verbindingen gevormd worden, die, zoals wordt verondersteld, bepaalt of aan de legering het vermogen is verleend verschillen-15 de mechanische eigenschappen in overeenstemming met de verschillende verouderingshardingstemperaturen aan te nemen; de aanwezigheid van CaP, CuMg en CuP voor de precipitatie is in feite normaal, terwijl de aanwezigheid van CuMgP en CuCaMgP totaal onverwacht is en beschouwd kan worden als een gevolg te zijn van een partiële precipitatie, die reeds 20 tijdens de bewerking in de hitte heeft plaatsgevonden. Dientengevolge is het gerechtvaardigd te denken, dat tijdens de precipitatie, die na verouderingsharding plaats heeft, het CaP met CuMg reageert onder vorming van CuCaMgP, dat bij de randen van de korrels fijn gedispergeerd is. Voor de rest wordt de koper!egering volgens de uitvinding op een 25 gebruikelijke wijze geproduceerd door middel van smelten en daaropvolgend gieten, vervolgens bewerken van de vastgeworden legering door middel van walsen of hete extrusie bij een temperatuur, die tussen 860 en 890°C ligt en daaropvolgende bewerking van de legering door middel van walsen of koud-trekken voor het verkrijgen van een vermindering in 30 doorsnede, die tussen 50¾ en 80¾ ligt; vervolgens wordt de kunstmatige verouderingsharding van de legering uitgevoerd door middel van een pre-cipitatiebehandeling in de hitte, die, in tegenstelling tot de produk-tiemethoden gebruikt voor gebruikelijke legeringen, bestaat in het handhaven van de legering gedurende een voldoende tijd (1 of 2 uur) op 35 een temperatuur, die binnen een gekozen interval ligt, hetzij tussen 365-380°C hetzij tussen 415-425°C, afhankelijk van het feit, of het gewenst is respectievelijk verbeterde mechanische of elektrische eigenschappen te verkrijgen.

De onderhavige uitvinding zal nu op een niet-beperkende wijze wor-40 den beschreven door middel van de volgende voorbeelden onder verwijzing 8702171 8 naar de bijgevoegde tekening, waarin: figuur 1 het gedrag van de legering volgens de onderhavige uitvinding in hete toestand toelicht en figuur 2 een vergelijkend diagram van het gedrag van de legering 5 volgens de uitvinding en die van verschillende commerciële legeringen voor elektronische componenten is.

Voorbeeld I

In een gaskroesoven met een kroes van het type siliciumcarbide met een capaciteit van ongeveer 100 kg werden experimentele smelten uitge-10 voerd met beladingen van 70 kg koper van 99,9ETP gesmolten onder een afdekkend vloeimiddel van borax met daaropvolgend gieten in met water gekoelde gietelingvormen met een diameter van 220 mm; vervolgens worden zij door toevoeging van 1,1 kg koperfosfaat (85 gew.% Cu en 15 gew.% P), door middel van een gereedschap op de bodem van de kroes geplaatst, 15 gedeoxydeerd en vervolgens worden 2 hg Mg en 7 g Ca toegevoegd. Na monsters voor analyse te hebben genomen gaat het gieten gevolgd door heet walsen (kortheidshalve aangeduid als HW) van de gietelingen tot een dikte van 11 mm, onder toepassing van een temperatuur, die tussen 860 en 890eC ligt, voort; na het walsen of het verwijderen van de opper-20 vlaktelaag van de aldus verkregen gietelingen om de geoxydeerde laag te verwijderen, worden deze aan verschillende bewerkingscycli onderworpen, bestaande uit koudwalsen (kortheidshalve aangeduid als KW), zodanig uitgevoerd dat een vermindering in doorsnede veroorzaakt wordt, die tussen 50¾ en 80¾ ligt en een mogelijke kunstmatige verouderingshar-25 dingsbehandeling in de hitte, bestaande uit het aanhouden gedurende een bepaalde tijd van een temperatuur, die tussen 365 en 425°C ligt. De aldus verkregen gietelingen werden uiteindelijk onderworpen aan hard-heidsproeven (Vickers methode 100 g/7,62 cm) en standaard-geleidbaar-heidsproeven volgens de IACS (International Annealed Copper Standard) 30 regels, die de geleidbaarheid uitdrukken als een percentage van die van de IACS proefstrook bij 20°C, die zoals bekend een soortelijke weerstand van 1,7241 microöhm - cm voorstelt. De verkregen resultaten zijn in tabel A vermeld en laten het vermogen van de legering zien, met dezelfde chemische samenstelling, om verschillende fysische en mechani-35 sche eigenschappen volgens het type behandeling aan te nemen. Het vermogen van de legering zachtworden in hete toestand te doorstaan; de verkregen resultaten ( Vickers microhardheid na 1 uur bij de verschillende temperaturen) zijn in figuur 1 grafisch voorgesteld.

8702171 9

TABEL A

Bewerking Elektrische geleidbaarheid Hardheid HV

¾ IACS

5 HW 60 70-90 HW + KW 67¾ 56 130-150 HW + KW 67% + 365°Cxlh 68 155 HW + KW 67¾ + 380°Cxlh 71 155 HW + KW 67¾ + 40Q°Cxlh 78 96,5 10 HW + KW 67¾ + 415°Cxlh 81 88 HW + KW 67% + 425°Cxlh 81 87,6 HW + KW 67¾ + 435°Cxlh 81 86,7 HW + KW 67% + 450°Cxlh 81 84,6 HW + KW 85¾ 52 160-170 15 HW + KW 85% + 415°Cx2h 80 92 HW + KW 85¾ + 425eCx2h 82 90

Voorbeeld II

Door zoals in voorbeeld I tewerk te gaan, maar in een industrië-20 le inductieoven met een capaciteit van 4 ton en verenigd met een semi-continue gietpositie en proportionele aanpassing van de hoeveelheden koper en legerende elementen aan de verschillende capaciteit van de oven, worden gietelingen verkregen, die bij een temperatuur van 870°C heet gewalst worden tot een dikte van overal 11 mm; vervolgens worden 25 de aldus verkregen gewalste gietelingen verder koudgewalst met een vermindering in doorsnede van 50%, waarbij een gewalste gieteling met een dikte van 5,5 mm wordt verkregen; deze wordt, na monsters te hebben genomen, in twee delen gescheiden, respectievelijk aangeduid met A en B en vervolgens behandeld in een elektrische oven met een verhittings-30 cyclus, die twee uur verhitting, twee uur handhaven op de temperatuur en vijf uur koelen inhoudt; het deel A wordt bij 425°C behandeld, terwijl deel B bij 370eC wordt behandeld. Elk deel wordt, na de hittebehandeling, verder onderverdeeld tot subgroepen aangegeven met de nummers 1, 2 en 3; de subgroepen 1 worden koudgewalst mét een vermindering 35 in doorsnede van 20^ op zodanige wijze dat een milde harding door bewerking wordt voortgebracht; de subgroepen 2 worden tot een vermindering in doorsnede van 45¾ zodanig gewalst, dat een grotere harding door bewerking verkregen wordt (semi-harde toestand), terwijl de subgroepen 3 tot een vermindering van 98¾ op een zodanige wijze worden gewalst, 40 dat de gewalste gieteling sterk door bewerking wordt gehard (harde toe- 8702171 e 10 stand). Monsters van de delen A en B voor de verdere walsbewerking en uit elke subgroep 1, 2 en 3 na het walsen worden genomen en worden aan de normale proeven van mechanische sterkte en geleidbaarheid onderworpen. De verkregen resultaten zijn in de tabellen B en C voorgesteld.

5 TABEL B - Eigenschappen van de legering na verouderingsharding

Type A Type B

elektrische geleidbaarheid (*) 80%IACS 70%IACS

thermische geleidbaarheid (kJ/hm°C) 1149 1006 10 dichtheid (kg/dm^) 8,796 8,796

(*) Uitgedrukt als een percentage van de geleidbaarheid van de International Annealed Copper Standard proefstrook bij 20°C

15 TABEL C - Eigenschappen van de legering in verschillende fysische fysische toestanden

Type Treksterkte Buigsterkte A% HV Aantal af- Elektrische 20 proef- N/rnni2 N/mm2 wisselende geleidbaar-

strook vouwen heid %IACS

A 1 350 260 21 100 20 80 A 2 460 420 8 140 15 78 25 A 3 550 510 2 160 10 76 B 1 472 428 15 150 26 70 B 2 550 480 4 170 15 68 B 3 710 650 13 190 6 63

30 Voorbeeld III

Door zoals in voorbeeld II tewerk te gaan, worden drie ton van een legering geproduceerd met de volgende samenstelling in gewichtsprocen-ten: 0,25¾ Mg 0,20% P 0,01% Ca 0,10% Sn rest Cu.

35 De voortgebrachte legering wordt in twee delen onderverdeeld, aangegeven met "type A" en type "B" en aan verschillende wals- en veroude-ringshardingscycli onderworpen uitgevoerd zoals in voorbeeld II; de verkregen gewalste gietelingen werden vervolgens zoals in voorbeeld II onderzocht en de verkregen resultaten werden in grafische vorm uitgezet 40 en vergeleken met de gedragingen, opnieuw uitgedrukt in grafische vorm, 8702171 11 van enkele van de voornaamste koper!egeringen voor elektronisch gebruik, die thans op de markt zijn; het grafische resultaat is in figuur 2 uitgezet; daaruit kan worden geëvalueerd, dat de legering van de uitvinding met absoluut dezelfde chemische samenstelling, verschillende 5 fysische eigenschappen kan aannemen volgens het type bewerking, waaraan zij is onderworpen (delen van het "type A“ en van het "type B") waarbij zij zelf posities blijkt in te nemen, die alleen bedekt worden door bekende legeringen met een volledig verschillende samenstelling (en niet een verschillende behandeling). In het bijzonder is de legering van de 10 uitvinding bewerkt volgens de cyclus aangeduid in voorbeeld II voor "type A" en aangeduid met de referentie LMI 108 B in gedrag dichtbij dat van de legering Vlieland K72 (0,3 Cr - 0,15 Ti - 0,02 Si - Cu), terwijl dezelfde legering, bewerkt volgens de cyclus aangegeven in voorbeeld II voor "type B" en aangeduid met de referentie LMI 108 A een 15 gedrag heeft, dat dichtbij dat van de legering 01 in C197 (0,6 Fe -0,05 Mg - 0,20 P - mogelijk 0,23 Sn - Cu) is.

Voorbeeld IV

Door exact tewerk te gaan zoals in voorbeeld I, worden legeringen met verschillende chemische samenstelling bereid om de invloed van het 20 gehalte van de verschillende legerende elementen te onderzoeken; de voortgebrachte monsters die eerst onderworpen worden aan een hete ex-trusie bij 870°C op een zodanige wijze, dat de diameter tot 24,5 mm wordt teruggebracht en vervolgens koud worden getrokken om de diameter tot 14,5 mm terug te brengen, worden vervoglens door veroudering gehard 25 bij verschillende temperaturen en vervolgens onderzocht met een standaard-geleidbaarheidsproef en met een Vickers hardheidsproef; de verkregen resultaten zijn in tabel D aangegeven.

8702171 * , t 12 TABEL D - Invloed van de legerende elementen

Legerende elementen (gew.%) Hitte- Geleid- HV

(rest Cu 99,9 ETP) behandeling baarheid

Mg P Ca Sn Ag 0,22 0,20 0,0056 0,15 0,003 365eCxlh 67 155 0,22 0,20 0,0056 0,15 - 365°Cxlh 66 155 0,22 0,20 0,0070 0,08 - 365°Cxlh 69 155 0,20 0,02 - - 365°Cxlh 88 50 0,20 0,20 0,02 - - 365°Cxlh 68 154 0,20 0,20 0,02 - - 380°Cxlh 71 154 0,20 0,20 0,02 - - 415°Cxlh 81 87,5 0,20 0,20 0,02 0,10 - 415°Cx2h 82 88 0,29 0,22 0,0258 0,120 - 415°Cx2h 81 88 0,22 0,25 0,025 0,10 - 380eCxlh 74 155 0,22 0,25 0,025 0,10 - 415°Cxlh 75 152 0,22 0,18 0,05 0,10 - 380°Cxlh 71 151 0,22 0,18 0,05 0,10 - 415°Cxlh 71 149 1 0,90 0,04 0,15 - 380°Cxlh 72 155 1 0,90 0,04 0,15 - 415°Cxlh 81 90 8702171

Claims (9)

1. Metaallegering op basis van koper, in het bijzonder voor de constructie van elektronische componenten, met het kenmerk, dat zij in gewichtsdelen 0,5 tot 1% magnesium, 0,03 tot 0,9¾ fosfor en 0,002 tot 5 0,04¾ calcium bevat, waarbij de rest koper is, dat mogelijk verontreinigingen bevat, waarbij de gewichtsverhouding tussen magnesium en fosfor aanwezig in de legering tussen 1 en 5 ligt en, in combinatie, de gewichtsverhouding tussen magnesium en calcium aanwezig in de legering tussen 5 en 50 ligt.

2. Metaallegering volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het gewichtsgehalte calcium tussen 0,002¾ en 0,02% ligt, waarbij de gewichtsverhouding tussen magnesium en fosfor tussen 1 en 3 ligt en, in combinatie, de gewichtsverhouding tussen magnesium en calcium tussen 10 en 20 ligt.

3. Metaallegering volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de legering voorts een hoeveelheid tin tussen 0,03 en 0,15 gew.% bevat, waarbij de rest koper is.

4. Metaallegering volgens conclusies 1 tot 3, met het kenmerk, dat de legering voorts 0,01 tot 0,05 gew.% zirkoon bevat, waarbij de rest 20 koper is.

5. Metaallegering volgens conclusies 1 tot 4, met het kenmerk, dat de legering voorts 0,02 tot 0,06 gew.% zilver bevat, waarbij de rest koper is.

6. Metaallegering volgens conclusies 1 tot 5, met het kenmerk, dat 25 de legering voorts tot 0,01 gew.% lithium bevat, waarbij de rest koper is.

7. Metaallegering volgens conclusies 1 tot 6, met het kenmerk, dat de legering voorts tot 0,01 gew.% mangaan bevat, waarbij de rest koper is.

8. Geleidend element, met het kenmerk, dat het vervaardigd is met een legering volgens een van de conclusies 1 tot 7.

9. Werkwijze voor het verkrijgen van een koper!egering, die is aangepast voor de constructie van elektronische componenten, met het kenmerk, dat men een legering bereidt, die een samenstelling heeft, die 35 overeenkomt met die van elk van de legeringen volgens een van de conclusies 1 tot 7, door smelten en daaropvolgend gieten, de vastgeworden legering door heetwalsen of extrusie bewerkt bij een temperatuur, die tussen 860 en 890°C ligt, vervolgens de legering door koudwalsen of trekken bewerkt voor het verkrijgen voor een vermindering in doorsnede, 40 die tussen 50% en 80% ligt en een kunstmatige verouderingsharding van 8702171 A de legering bewerkstelligt door een precipitatiebehandeling in de hitte, die bestaat uit het handhaven van de legering gedurende een voldoende tijd op een temperatuur, die binnen een interval ligt, dat tussen 365-380°C en 415-425°C ligt, afhankelijk van het feit of het ge-5 wenst is respectievelijk betere mechanische of elektrische eigenschappen te verkrijgen. ********** 8702171