SE465371B - Saett att framstaella en plastiskt bearbetad koppar-beryllium-legering och legering framstaelld enligt saettet - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 465 371 2 har påbörjats och fortskridit med en accelererande takt bara under de senaste 5 åren. Vid tillhandahållan- det av kopplingsdon av fjädertyp och kontakter har i ; komplexiteten hos de erforderliga anordningarna, och kraven på värmeavledning, såväl som på överlevnad för beståndsdelar vid förhöjda temperaturer utan brott p g a spänningsrelaxation, snabbt fortskridit. Dessutom har köpare blivit alltmer prismedvetna, och legeringar för kopplingsdon, såsom fosforbronserna C5lO00 och C52l00, har utnyttjats p g a priset, trots att sådana legeringars underlägsna prestanda, såsom sämre led- ningsförmåga, sämre formbarhet och lägre spännings- relaxationsmotstånd jämfört med beryllium-kopparle- geringar, var kända. Vidare har formbarhetskraven, som är av vikt vid tillverkning av komplexa delar från band eller trådar genom användning av progres- siva stansar eller andra formningstekniker, ökat svå- righeterna för legeringsleverantörer, jämfört med tiden för det amerikanska patentet 2 131 475, då allt var enklare, och då den beskrivna koppar-beryllium- svetselektroden endast är en stång av plastiskt bear- betad eller gjuten metall, som måste motstå "till- plattning" under belastning, men på vilken inget form- barhetskrav ställdes.

Förfaranden för att framställa plastiskt bearbe- tade former (dvs band, plåtar, trådar, stänger, rör etc) av koppar-berylliumlegeringar enligt den kända tekniken har i allmänhet fokuserats på legeringar av högsta prestanda med halter av beryllium och av ett tredje ämne i majoritet, vilka påminner om kom- positionen hos de kommersiella legeringarna Cl7500, Cl75l0 och Cl7200. Dessa förfaranden har i allmänhet inbegripit stegen att bearbeta den smälta legeringen, i i!! gjuta en göt, omvandla göten till en plastiskt bear- betad form genom varm- och/eller kallbearbetning med 10 15 20 25 30 35 465 371 3 eventuella mellanglödgningar för att bibehålla lege- ringens bearbetbarhet, upplösningsbehandling av den plastiskt bearbetade formen genom upphettning till en temperatur som är tillräcklig för att möjliggöra omkristallisation av legeringen och fast lösning av beryllium i kopparmatrisen, och sedan snabb kylning av legeringen för att behålla beryllium i övermättad fast lösning, eventuell kallbearbetning av den upp- lösningsbehandlade plastiskt bearbetade formen till en förutbestämd grad för att öka den efterföljande åldringshärdningshållfastheten, sedan åldringshärdning av den eventuellt kallbearbetade plastiskt bearbetade formen vid temperaturer som är lägre än upplösnings- behandlingstemperaturen för att uppnå önskvärda kom- binationer av hållfasthet och duktilitet. Denna teknik beskrivs i de amerikanska patenten nr 1 893 984, 1 959 154, 1 974 839, 1 975 113, 2 027 750, 2 527 983, 3 196 006, 3 138 493, 3 240 635, 4 179 314 och 4 425 168, som också visar att optimala temperatur- intervaller för upplösningsbehandlingen och åldringen är beroende på legeringskompositionen, och att åld- ringshärdningen kan utföras antingen före eller efter fabriceringen av den upplösningsbehandlade och even- tuellt kallbearbetade, plastiskt bearbetade formen till en produktartikel (t ex en elektriskt ledande fjäder, en trycksvetselektrod, eller liknande anordning) genom välkända metallformningstekniker.

Kopparbaserade legeringar inom den kända tek- niken, vilka legeringar inte är åldringshärdbara (såsom fosforbronserna C5l000 och C52100) och som erhåller sin hållfasthet enbart genom kallbearbetning, kall- bearbetas oftast till väsentligen mer än 50% areareduk- tion i syfte att uppnå kommersiella signifikanta håll- fasthetsgrader. I fallet med koppar-berylliumlegeringar inom den kända tekniken begränsas i allmänhet den slutliga kallbearbetningen, som tillgrips mellan upp- 10 15 20 25 30 35 465 571 4 lösningsbehandlingen och åldringshärdningen, vilken kallbearbetning skiljer sig från den som är associerad med eventuella metallformningsoperationer för detalj- -tillverkning, till grader av mindre än ca 50% area- reduktion. Sålunda beskriver de amerikanska patenten nr 3 138 493, 3 196 006, 4 179 314 och 4 425 168 för- faranden som inbegriper kallreduktion till ett minimum av 3% till ett maximum av 42% areareduktion före åld- ringshärdningen. En förklaring till denna restriktion vid kallbearbetning av de kommersiella koppar-beryl- liumlegeringarna inom den kända tekniken ges i pub- likationen från 1982, "Wrought Beryllium Copper" av Brush Wellman Incorporated, som visar att duktiliteten i valsat tillstånd (och följaktligen formbarheten - den minimala böjningsradien utan sprickning vid bockning 90° eller l80° i en formningsoperation) försämras till kommersiellt oacceptabla grader då kallbearbet- ningen före åldringen ökas till mer än ca 40% area- reduktion, och att åldringshärdningshållfastheten efter kallbearbetningen uppvisar ett relativt maximum vid kallreduktion till ca 30-40% areareduktion, men minskar med högre grader av kallbearbetning när le- geringarna åldras vid kommersiellt rekommenderade temperaturer.

Den samtidiga ansökan med serienumret 550 631 av Amitava Guha, som är överlåten till Brush Wellman Inc., beskriver ett förbättrat förfarande för en kom- mersiell koppar-beryllium-nickellegering Cl75l0, vilket förfarande inbegriper kallbearbetning till upp till ca 90% areareduktion mellan en speciell nickelrik utfällningsbildande upplösningsbehandling vid hög temperatur och ett åldringshärdningssteg vid låg tem- peratur, varvid syftet är att utveckla de i Cl75l0 tidigare ej uppnåeliga kombinationerna av hållfasthet och elektrisk ledningsförmåga, på liten eller ingen 10 15 20 25 30 35 465 571 5 bekostnad av formbarheten och spänningsrelaxationsmot- ståndet.

Egenskapen av spänningsrelaxation är en viktig konstruktionsparameter, som kan försäkra konstruktören om att en särskild kontakt eller ett särskilt kopplings- don eller en liknande anordning bibehåller det erforder- liga kontakttrycket för att garantera livslånga prestan- da för ett aggregat som inbegriper anordningen. Spän- ningsrelaxationen definieras som spänningsminskningen vid konstant påkänning i förhållande till tiden vid en given temperatur. Med kännedom om ett materials spänningsrelaxationsbeteende kan en konstruktör bestämma hur mycket fjäderkraften vid rumstemperatur måste ökas för att garantera en särskild minimumkraft vid driftstemperatur för att bibehålla elektrisk kontakt mellan sammankopplade delar under en långvarig tids- period.

De starkare berylliuminnehållande, åldringshärd- bara legeringarna, såsom Cl7200, som innehåller ca 2% beryllium, är kända för att ha stort spänningsre- laxationsmotstånd. Å andra sidan är de betydligt bil- ligare fosforbronserna, såsom C5lO0O och C52l00, som inte är åldringshärdbara och som måste kallbearbetas kraftigt för att uppnå stor hållfasthet, dåliga med avseende på spänningsrelaxationsmotstånd.

I föreliggande sammanhang bestäms spänningsre- laxationsmotståndet genom provningen som beskrivs i publikationen med titeln "Stress Relaxation of Be- ryllium Copper Strip In Bending“ av Harkness och Lorenz, presenterad vid 30th Annual Relay Conferense, Still- water, Oklahoma, 27-28 april 1982. Enligt denna provning belastas bladfjäderprovbitar med kilformig mätlängd i en fixtur till en konstant initialspänningsnivå, och exponeras med fixturen i spänt tillstånd för en förhöjd temperatur, såsom 150°C (300 F) under en lång- 10 15 20 25 30 35 465 571 6 varig tidsperiod. En provbit avlägsnas periodiskt och mäts för att bestämma graden av permanent form- förändring som materialet har undergått, ur vilken pro- centhalten kvarvarande spänningsvärde kan beräknas.

Formbarheten bestäms genom bockning av ett platt provbitsband, runt en dorn med en ände med varierande känd radie, varvid brott anses uppstå då sprickning inträffar i bockningens yttre fibrer. En värdering för provningen ges ur värdet av R/t, där "R" är dorn- ändens radie, och "t" är bandets tjocklek. Värderingen kan användas av konstruktörer för att bestämma huruvida ett särskilt material kan formas till den geometri som önskas i en särskild del.

Uppfinningen hänför sig till ett förfarande för " framställning av åldringshärdbara koppar-beryllium- ' legeringar med ett spänningsrelaxationsmotstånd som ligger nära det för de starkaste koppar-beryllium-lege- ringarna i handeln, med samtidigt stor formbarhet och duktilitet, stor ledningsförmåga och användbar hållfasthet.

Kort beskrivning av ritningarna I ritningen visar fig l inverkan av kallbearbet- ning från 0 till 72% areareduktion på hållfastheten och duktiliteten hos ett band, som är tillverkat av en legering inom uppfinningens ram, vilken legering innehåller 0,35% beryllium, 0,25% kobolt och resten huvudsakligen koppar, och som upplösningsbehandlats vid l000°C (1850 F) i både det valsade tillståndet och tillståndet efter kallvalsning och åldringshärdning 3 h vid 400°C (750 F).

Fig 2 visar hållfastheten och duktiliteten i ? både längsgående och tvärgående riktning för ett band, som är tillverkat av legeringen i fig 1, efter upplös- s ningsbehandling vid 930°C (1700 F), kallvalsning i olika grader till mellan 50 och 96% areareduktion, och åldringshärdning under 5,5 h vid 400°C (750 F). 10 15 20 25 30 35 465 371 7 Fig 3 visar inverkan av olika åldringshärdnings- temperaturer från 315 till 450°C (600-850 F) vid en fixerad åldringstid av 3 h på hårdheten hos bandet, som är tillverkat av olika koppar-kobolt-beryllium- -legeringar inom uppfinningens ram, efter upplösnings- behandling vid en mångfald temperaturer i området 870-l000°C (1600-1850 F) och kallvalsning till 72% areareduktion.

Fig 4 visar inverkan av åldringstiden vid en fixerad åldringstemperatur av 400°C (750 F) på hårdheten hos ett band, som är tillverkat av olika legeringar inom uppfinningens ram, efter upplösningsbehandling vid 900°C (1650 F) och,kallvalsning till 90% areareduk- tion.

Fig 5 visar förhållandet mellan formbarheten och hållfastheten i längsgående och tvärgående riktning hos ett band, som är tillverkat av en legering inom uppfinningens ram, vilken legering innehåller 0,3% beryllium, 0,25% kobolt och resten huvudsakligen koppar, och som upplösningsbehandlats vid 900°C (1650 F) och kallvalsats tillšbåde 72 och 90% areareduktion i både det valsade tillståndet och tillståndet efter kall- valsning och åldringshärdning under 5 h vid 400°C (750 F) jämfört med en icke-utskiljningshärdbar legering inom den kända tekniken, t ex fosforbrons C5l000.

Fig 6 visar spänningsrelaxationskurvan vid en temperatur av l50°C (300 F) och en initalspänning av 75% av 0,2-gränsen för ett band, som är tillverkat av legeringar enligt uppfinningen, och som innehåller 0,3-0,5% beryllium, 0,25% kobolt och resten huvudsak- ligen koppar, och som upplösningsbehandlats och kall- valsats enligt uppfinningen, och provats både med och utan slutlig åldringshärdning. Kopparbaserade legeringar inom den kända tekniken, t ex Cl7200 och C52l00, tillhandahålls för jämförelse. 10 15 20 25 30 35 465 371 8 Sammanfattning av uppfinningen Uppfinningen hänför sig till behandling av koppar- -berylliumlegeringar innehållande ca 0,05-0,5% be- ryllium och ca 0,05 till ca 2% kobolt genom upplös- ningsbehandling av legeringen i temperaturomrâdet ca 790°C (1450 F) till ca l000°C (1850 F), företrädesvis ca 870°C (1600 F) till ca 930°C (1700 F), kallbear- betning av legeringen för att reducera dess sektions- tjocklek med åtminstone ca 50%, företrädesvis åtminstone ca 70 till ca 95%, och åldring av den kallbearbetade legeringen i temperaturomrâdet ca 315 till ca 540°C (600 till ca 1000 F) för att hos den åldrade legeringen åstadkomma en bra kombination av spänningsrelaxations- motstånd, formbarhet, duktilitet, ledningsförmåga och hållfasthet.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Uppfinningen baseras på upptäckten att beryllium- -kopparlegeringar med små, bestämda halter av beryl- lium och kobolt har förmåga att bilda i hög grad an- vändbara kombinationer av spänningsrelaxationsmot- stånd, formbarhet och duktilitet, ledningsförmåga och hållfasthet vid behandling, såsom genom upplös- ningsbehandling, kraftig kallbearbetning och åldring.

Vi har faktiskt upptäckt att då dessa legeringar åld- ringshärdas efter kallbearbetning till över ca 50% areareduktion förbättras både hållfastheten, då den mäts genom 0,2% resttöjningsgränsen (0,2-gränsen) och duktiliteten, då den mäts genom dragtöjningen, betydligt med ökande kallbearbetning till upp till ca 95% areareduktion eller mera, jämfört med åldrat material som med kallbearbetats till mindre än 50% areareduktion. Legeringarna innehåller ca 0,05 till ca 0,5% beryllium och ca 0,05 till ca 2% kobolt, och behandlingen som tillgrips efter eventuell varm- eller kallbearbetning, vilken krävs för att omvandla den 10 15 20 25 30 35 465 571 9 ursprungliga gjutna göten till en mellanform med lämplig dimension, inbegriper en upplösningsbehandling i tem- peraturområdet ca 790°C (1450 F) till ca l00O°C (1850 F), företrädesvis ca 870°C (1600 F) till ca 930°C (1700 F), följt av kallbearbetning, såsom valsning, för att reducera mellanformens sektion med åtminstone ca 50 upp till ca 70 till ca 95% areareduktion eller mera, följt av åldring av den resulterande lzllbearbetade formen i temperaturområdet ca 315 till ca 540°C (600 till ca 1000 F) under mindre än ca l h till ca 8 h.

Behandlingen skiljer sig från den kommersiella be- handlingen av koppar-berylliumlegeringar i omfattningen av kallbearbetning av legeringarna före åldring.

Behandlingen åstadkommer en användbar och en ganska oväntad kombination av egenskaper hos lege- ringarna, som har få legeringsbeståndsdelar jämfört med kommersiellt framställda, plastiskt bearbetade koppar-berylliumlegeringar. Legeringarna uppvisar särskilt en överlägsen kombination av spänningsrela- xationsmotstånd, formbarhet och duktilitet och led- ningsförmåga jämfört med existerande brons- och mäs- singslegeringar, t ex fosforbronserna, med liknande hållfasthet.

Legeringarna kan gjutas till en göt genom an- vändning av konventionella statiska, halvstatiska eller kontinuerliga gjutningstekniker. Göten kan utan svårighet bearbetas, såsom genom varm- eller kall- valsning. Mellanglödgningar vid temperaturer mellan ca 540°C (1000 F) och 955°C (1750 F) kan utnyttjas.

När väl göten reducerats till den önskade medeltjock- leken, från vilken kallreduktion till önskad slut- dimension med en förutbestämd grad kallbearbetning kan tillgripas, utnyttjas en upplösningsbehandling.

Upplösningsbehandlingen genomförs vid temperaturer av ca 790°C (1450 F) eller 8l5°C (1500 F) till ca 930°C (1700 F) till l00O°C (1850 F). De lägsta tem- 10 15 20 25 30 35 465 371 10 peraturerna möjliggör inte fullständig omkristallisation för vissa legeringar, medan mellanliggande temperaturer ger finare kornstorlek och bättre formbarhet, men sämre hållfasthet. Vissa legeringar inom den angivna ramen kan drabbas av oönskad korntillväxt, som härrör från en upplösningsbehandling vid 900°C (650 F) eller högre temperatur, men hållfastheten förbättras vid liten ändring av ledningsförmågan. Det upplösnings- behandlade materialet kallbearbetas sedan till huvud- sakligen slutlig dimension, såsom genom valsning, dragning eller andra metalldeformeringsförfaranden för att reducera dess tvärsnitt med åtminstone ca 50%, företrädesvis med åtminstone ca 70 till ca 90% areareduktion eller mera. Det kallbearbetade materialet åldras sedan vid en temperatur inom intervallet ca 3l5°C (600 F) till ca 540°C (1000 F) under mindre än ca l till ca 8 h. Åldringen fungerar både som en utskiljningshärd- ning och en avspänningsglödgning. Åldring ger en effekt av ökad hållfasthet medan även legeringens duktilitet och spänningsrelaxatëonsmotstånd ökar i hög grad.

Formbarheten ökar också påtagligt. För åldringstem- peraturer under ca 480°C (900 F) utnyttjas âldrings- tider av âtminstone ca l till ca 7 h, medan högre åldringstemperaturer kräver ca l h eller kortare åld- ringstid. Vid lägre berylliumhalter krävs också längre åldringstider än vid högre berylliumhalter för att uppnå önskvärd standard hos egenskaperna.

Exempel En serie legeringar med de i Tabell l beskrivna kompositionerna framställes i form av göt. Göten omvand- lades till ett band med medeltjocklek genom varm- och kallvalsning med eventuella mellanglödgningar.

Det bearbetade bandet upplösningsbehandlades sedan vid 900°C (1650 F) eller 930°C (1700 F) under ca l5 min 10 15 20 25 30 35 465 571 ll eller kortare vid denna temperatur, följt av snabb avkylning till rumstemperatur. Den upplösningsbehandlade remsan kallvalsades sedan till 90% areareduktion och åldringshärdades vid 400°C (750 F) under den angivna tiden. Dragegenskaperna, hårdheten och ledningsför- mågan bestämdes och anges i Tabell l, som även visar resultaten av formbarhetsprovningarna vid 90° bockning och spänningsrelaxationsprovningarna vid en temperatur av l50°C (300 F) och en initialspänning av 75% av 0,2-gränsen.

Tabell 2 innehåller resultaten som erhölls på bandet, som är tillverkat av vissa legeringar i Tabell l och ytterligare kompositioner enligt uppfinningen, vilka behandlats som de i Tabell 1, bortsett från att de kallvalsats till 72% areareduktion och åldrats vid 400°C (750 F). Tabell 3 visar resultaten för vissa av dessa legeringar, som kallvalsats till 50% area- reduktion före åldring vid 400°C (750 F).

I ett annat exempel, där en högre slutlig åldrings- temperatur utnyttjades under en kortare åldringstid än den ovan angivna, uppvisade en legering med 0,34% beryllium, 0,25% kobolt och resten koppar, då den upplösningsbehandlats vid 900°C (1650 F), kallvalsats till 90% och åldrats 1 min vid 540°C (1000 F), en dragbrottgräns av 662 MPa (96 ksi), en 0,2-gräns av 607 MPa (88 ksi), en töjning av 11%, Rockwell-hård- heten HRB90, en elektrisk ledningsförmåga av 43% IACS, och en formbarhet i längdriktningen, R/t, av 0.

I ett ytterligare annat exempel uppvisade en legering innehållande 0,31% beryllium, 0,50% kobolt och resten koppar, då den upplösningsbehandlats och kallbearbetats såsom i det föregående exemplet, och åldrats 20 min vid 455°C (850 F), en dragbrottgräns av 745 MPa (108 ksi), en 0,2-gräns av 696 MPa (101 ksi), en töjning av 13%, Rockwell-hårdheten HRB95, en elektrisk ledningsförmåga av 51% IACS, och en formbarhet i längd- riktningen, R/T, av 0. 465 371 12 Û w HwwHV www ^wwHV wNw w ^wwwHV. www ww.H ww_w wH w HwwHV www HwwHV wNw w.w HwwwHV www HN_H ww.w wH wH Hww V www ^wwHV www w ^wwwHV www ww.w ww.w wH NH ^NwHV www HwHHV www w HwwwHV www wN.w ww.w wH HH .wHHV www HwHHV www w .wwwHV www ww.H wN.w NH 1-1 ||| ||| w ^wwwHV www HN.H wN.w HH N ^wNHV wNw HwNHV www w HwwwHV www ww.w ww.w wH HH HHwHV www HwHHV www w ^wwwHV www wN.w Hw.w w w Hww V www HwwHV www w HwwwHV www wN.w wN.w w wH ^NwHV www _wwHV Nww w HwwwHV www Nw_w HN.w w HH ^Hw V wNw HwwHV www N ^wwwHV www wN.w wN.w w NH Hww V www HNw V www N HwwwHV www ww.H NH.w w NH HHw V wNw Hww V www w HwwwHV www ww.w wH.w w HH Hww V »Hm .ww V www w ^wwwHV www wN_w wH.w w w Hww V www .ww V www N HwwwHV www HH.w ww.w N w Hww V www Hww V www w HwwwHV www ww.w ww.w H ^wV ^HmxV mm: HHwxV mm: Q .wH»wwcH~wH< HmV oo ou w mm w Hz w=Hwwwe wwwww|N.w wcwww Hm wwwV uowww wwuwwwwawp =oHpHmoweom wwwm lußonnmmuo |wmcficmwwHO H Qflmmflfi 465 371 13 111 111 mm mm mmm mm 111 111 im mm mmm mm 111 111 111 mm mm 2 mm mJ m mm mm mm 11 111 m mm mm mm 111 111 111 mm . mmm 3 111 111 m_m mm Hmm mm mm mm m 3 mm m mm m.m må mm mm m 111 111 m mm mm m 111 111 m.m mm 111 m 111 111 m mm mm m 111 111 111 mm mm m 111 111 111 mm Hm m 111 111 m.m mm mm m 111 111 m mm mm m mmmëmmmumwm .Emma Nim omm mi: mmmfimwmm mbššmm mpwm ^muHOwv .H .HQWMQB 465 371 14 _! 5 w Hwm V www HmwHV wwß H HomwHV Qom m~.o om_o MH w HQNHV www Hw~HV www H HQmwHV Com H@.H æH.o wH OH Hmm V Hww HHOHV www m ^omwHV oøm m~.Q Hw_o ßH m Hwm V Nww HHOHV oHß m HQQHHV omm m~.Q Hm_o Q NH Hwm V www .woHV ßH> m HomwHV Qom ~m_w H~.o ß NH Hmm V mmm Hßm V www m .omwHV Qom w~.o HN.° w wH How V mmm .mm V wHw m .omwHV Qom w@_o mH.Q w HH Hßm V mmm Hmm V www ß HomwHV Qom o~.Q wH.° M HwV ^HwHV mm: HHmHV mm: Q _@HHw@:HH@Hw HmV oo ou w mm w Hz m=Hqfiw@ mcmflmlwwo wnwwm Hm om>V uooow H:HwH@@awH øøHHHmø@aoM muwm Iuwøunmmun |mmGflflm@wHw N flQüm 465 571 15 ä oá OJ 3 ä S.

I; I| I! Nm 03 2 ll I.. i- ä E: Z ||| m6 mä 3 å m -i l| ||| G E N. 11 i» If S ä w l| -I -I 3 3 w -l f: I| 3 3 m mcficcwmmwwwn Hwøna p\m oom :Hz xwflupxwfim pwswnwm muwm ^wpno«v N qqmmms 465 371 16 S Sw v 2G Siv må m Smfiv Evm 2.0 S5 2 w Sw v Sw Sa v mmm mä. Soïv omm 35 :H5 m S: 33: mm: S9: mm: n .wfiwmøfisuåv Ev u.. ou w mm w hå mficfiwe mawnmlwá mawnm E oïv v23 Hspmšwmaw» cofifimomaom fiwm luponnwmun |mm:HcmUmHw m AQHQQH. 465 371 17 Nm o.H m.o Hw ßm MH ||| w.N w~H vw ßæ m T Am oomß oMw%m%wm%% wUGwwmHw>& wwcmwmmmømfl mwwEwfi%%mGw:©wH mmm MZ mcficcmmwwwmu Hmwsm #\m Qom cflä xmflnuxmfim uwswnmm muwm Tmpwoï m flqmmfi. 10 15 20 25 30 35 465 571 18 Den slutliga åldringsbehandlingens uppgift vid förbättring av egenskaperna hos de upplösningsbehandlade och kraftigt kallbearbetade legeringarna visas i fig 1, där en nära 50% förbättring av hållfastheten och en tvåfaldig ökning av duktiliteten observeras i ett till 72% areareduktion kallvalsat band innehållande 0,35% beryllium, 0,25% kobolt och resten huvudsakligen koppar vid åldring vid 400°C (750 F), och visas yt- terligare i fig 6, där ett upplösningsbehandlat, till 90% areareduktion kallvalsat och ej áldrat band inne- hållande 0,31% beryllium, 0,25% kobolt och resten huvudsakligen koppar, uppvisar 2-l/2 ggr större minsk- ning av initialspänningen vid 75% av 0,2-gränsen efter 1000 h vid l50°C (300 F) än samma band efter åldring vid 400°C (750 F). Spänningsrelaxationsmotståndet hos de glödgade, kallbearbetade och åldrade legeringarna enligt uppfinningen ligger nära det för de utskilj- ningshärdade legeringarna inom den kända tekniken med större hållfasthet, t ex Cl7200, medan legeringarna enligt uppfinningen före åldringshärdning uppträder på samma sätt som de ej utskiljningshärdbara, kall- bearbetade legeringarna inom den kända tekniken, t ex C5l000 och C52l0O.

Granskning av dessa exempel visar att åtminstone ca 0,15 till 0,2% beryllium, ca 0,l% kobolt och resten koppar, är nödvändigt för att uppnå önskvärda kombina- tioner av en elektrisk ledningsförmàga överstigande ca 40% IACS, och en hållfasthet överstigande ca 480 MPa (70 ksi) vid 0,2-gränsen, vid behandling enligt uppfin- ningen, och att ingen signifikant förbättring av håll- fastheten till över 900 MPa (130 ksi) kan erhållas vid en berylliumhalt av över ca 0,5%, en kobolthalt av över ca l,8 till ca 2% och resten koppar, vid be- handling enligt uppfinningen. Å andra sidan kan en mycket stor elektrisk ledningsförmåga överstigande ca 60% IACS med ringa flytgränser av åtminstone ca rv! l0 15 20 25 30 35 46.5 371 19 345 MPa (50 ksi) erhållas från legeringar med så lite som 0,05% beryllium, 0,05% kobolt och resten koppar, vid behandling enligt uppfinningen.

Plastiskt bearbetade former, som behandlats enligt uppfinningen, är användbara till strömförande fjädrar, mekaniska fjädrar, diafragmor, växeltungor, kontakter, kopplingsdon, uttag, säkringsklämmor, bälgar, kolv- spetsar vid pressgjutning, hylslager, verktyg för plastformning, utrustningskomponenter för olje/kolborr- ning, motståndssvetselektroder och komponenter, led- ningsramar etc.

Förutom användbara artiklar, som tillverkats av legeringsband, -plåtar, -stänger och -rör, vilka bearbetats till slutlig form genom glödgnings-, kall- bearbetnings- och åldringshärdningsförfarandena enligt uppfinningen, medger vi att det även finns andra till- vägagångssätt för tillverkning av sådana artiklar inom uppfinningens ram. Sålunda kan belagda, vals- vällda eller infällda band eller trådar, där ett skikt av ett första plastiskt bearbetat metallämne, t ex en kopparlegering, en nickellegering, en järnlegering, en kromlegering, en koboltlegering, en aluminiumlege- ring, en silverlegering, en guldlegering, en platina- legering eller palladiumlegering, eller vilken kom- bination som helst av två eller flera av de ovannämnda, vilka är metallurgiskt förenade med ett substrat av ett andra metallämne, som består av en koppar-beryl- liumlegering inom uppfinningens ram, tillverkas genom bringande av skiktet eller skikten av det första metall- ämnet eller de första metallämnena i kontakt med den ordentligt rengjorda ytan på det upplösningsbehandlade andra metallämnet, kallvalsning (eller dragning i fallet med trådar) av de ovanpå varandra placerade metallämnena till kraftig reduktion inom uppfinningens 10 15 20 25 30 35 465 371 20 ram, till t ex 50 till 70 eller t o m 90% areareduk- tion eller mera, för att möjliggöra kallsvetsning, sedan åldringshärdning av det resulterande flerskikts- É bandet eller -tråden inom uppfinningens ram, vid t ex 315-540°C (600-1000 F) under mindre än l till ca 8 h, É för att ge en önskvärd kombination av hàllfasthet, duktilitet, formbarhet, ledningsförmåga och spännings- relaxationsmotstånd i substratet av koppar-beryllium- material.

Dessutom kan användbara artiklar tillverkas av legeringar enligt uppfinningen, där artikelns huvud- sakliga slutform bildas genom kraftig kallbearbetning, t ex kallsmidning, kallsänksmidning, kallprägling, eller kallstukning av det upplösningsbehandlade och eventuellt delvis kallvalsade eller dragna, plastiska bearbetade legeringsbandet, -plåten, -stången, -trä- den eller smidesämnet till slutdimensioner för att åstadkomma en fullständig grad av kallbearbetning av legeringen inom uppfinningens ram, till t ex 50 till ca 70 eller 90% areareduktion eller mera, och sedan åldringshärdning av den kallformade färdiga artikeln inom uppfinningens ram, vid t ex 315-540°C (600-1000 F) under mindre än l till ca 8 h, för att ge de färdiga artiklarna av legeringen enligt uppfin- ningen önskvärda kombinationer av egenskaper.

Fastän föreliggande uppfinning har beskrivits i samband med föredragna utföringsformer, förstås det att modifikationer och variationer kan utnyttjas utan att fràngå uppfinningens innebörd och ram, vilket fackmannen på området med lätthet inser. Sådana modi- fikationer och variationer anses ligga inom omfånget @ och ramen för uppfinningen och de bifogade kraven.

Claims (7)

10 15 20 25 30 4% O\ CT! 04 *J -a 21 PATENTKRAV

1. Sätt att framställa en plastiskt bearbetad kop- par-berylliumlegering med en väsentlig ökning av spän- ningsrelaxationsmotståndet, duktiliteten, ledningsför- mågan och hållfastheten, k ä n n e t e c k n a t därav, att legeringen, som består av ca 0,05 till ca 0,5% beryl- lium, ca 0,05 till ca 2% kobolt och resten huvudsakligen koppar, upplösningsbehandlas vid en temperatur mellan ca 790°C (l450°F) och ca l000°C (l850°F) under en tid som är tillräcklig för att åstadkomma omkristallisation och fast lösning av den del av legeringsämnena som kan bidra till utskiljningshärdning, och att den upplösnings- behandlade legeringen kallbearbetas till åtminstone ca 50% areareduktion och åldras vid en temperatur av ca 3l5°C (600°F) till ca 540°C (l000°F) under mindre än l till ca 8 h för möjliggörande av utskiljningshärd- ning.

2. Sätt enligt kravet l, därav, att man upplösningsbehandlar en legering, som k ä n n e t e c k n a t innehåller minst ca 0,2% beryllium och minst ca 0,2% kobolt.

3. Sätt enligt kravet 1, därav, att upplösningsbehandlingen genomförs vid en temperatur inom området ca 8l5°C (l500°F) till ca 930°C (l700°F).

4. Sätt enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a t k ä n n e t e c k n a t därav, att upplösningsbehandlingen genomförs vid en temperatur inom området ca 870°C (l600°F) till ca 900°C (l650°F).

5. Sätt enligt kravet l, därav, att kallbearbetningen ger en areareduktion av k ä n n e t e c k n a t åtminstone 70%.

6. Koppar-berylliumlegering, som företrädesvis föreligger i form av ett kontaktelement, och som har en andel restspänning av åtminstone 80%, tillfredsstäl- 465 371 10 22 lande formbarhet, duktilitet och ledningsförmåga samt hög hållfasthet, den huvudsakligen består av ca 0,05 till ca O,5% beryl- lium, ca 0,05 till ca 2% kobolt och resten koppar, vilken k ä n n e t e c k n a d därav, att legering upplösningsbehandlats i ett temperaturområde av ca 790°C (1450°F) till ca l000°C (l850°F), därefter kallbearbetats för åstadkommande av åtminstone 50% area- ff) reduktion och áldrats vid en temperatur inom området ca 3l5°C (600°F) till ca 540°C (l00O°F) för möjliggörande av utskiljningshärdning.

7. Legering enligt kravet 6, k ä n n e t e c k - n a d därav, att den innehåller minst ca O,2% beryllium och minst ca O,2% kobolt. Ja!