SE465372B - Saett att framstaella material av koppar-beryllium-legering och alster framstaellt genom saettet - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 465 372 2 tyrisering i elektroniska utrustningar och datorer har påbörjats och fortskridit med en accelererande takt bara under de senaste 5 åren. Vid tillhandahållan- det av kopplingsdon av fjädertyp och kontakter har 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 C5l000 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 koppar-berylliumle- geringar, var kända. Dessutom har formbarhetskraven som ställts på framställningen av komplexa delar av band eller trådar genom användning av progessiva stansar och andra metallformningstekniker, och behovet av större spänningsrelaxationsmotstånd, som krävs vid användning av nutidens mycket driftssäkra elektriska och elektroniska kopplingsdon, strömställare och relä, ökat svårigheterna för legeringsleverantörer, jämfört med tiden för de amerikanska patenten nr l 893 984 och 2 289 593, då allt var enklare, kompositionerna och bearbetningen av koppar-beryllium- och i vilka patent legeringar endast var avsedda att erhålla maximala förhållanden mellan hållfasthet och ledningsförmåga, och ingen hänsyn togs till formbarhets- eller spän- ningsrelaxationsbeteende.

Förfaranden enligt den kända tekniken för att framställa plastiskt bearbetade former (dvs band, plåtar, trådar, stänger, rör, etc) av koppar-beryl- liumlegeringar har i allmänhet inriktats på legeringar av högsta prestanda, med halter av beryllium och ett tredje ämne i majoritet, vilka halter påminner om 10 15 20 25 30 35 465 372 3 kompositionen hos de kommersiella legeringarna Cl7500, Cl75l0 och Cl7200. Dessa förfaranden har i allmänhet inbegripit stegen att bearbeta den smälta legeringen, gjuta en göt, omvandla göten till en plastiskt bearbe- tad form genom varm- och/eller kallbearbetning med eventuella mellanglödgningar för att behålla legeringens 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 koppar- matrisen, och sedan snabb kylning av legeringen för att behålla beryllium i övermättad fast lösning, even- tuell kallbearbetning av den upplösningsbehandlade plastiskt bearbetade formen till en förutbestämd grad för att öka den efterföljande åldringshärdningshållfast- heten, sedan åldringshärdning av den eventuellt kall- bearbetade plastiskt bearbetade formen vid temperaturer som är lägre än upplösningsbehandlingstemperaturen för att uppnå önskvärda kombinationer av hàllfasthet och duktilitet. Denna teknik beskrivs i de amerikanska patenten nr l 893 984, l 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 temperatur- intervallerna vid optimal upplösningsbehandling och åldring är beroende av legeringskompositionen, och att åldringshärdningen kan utföras antingen före, under eller efter fabriceringen av den upplösningsbe- handlade och eventuellt kallbearbetade, plastiskt bearbetade formen till en produktartikel (t ex en elektriskt ledande fjäder, en trycksvetselektrod, eller liknande anordning) genom välkända metallform- ningstekniker.

Kopparbaserade legeringar inom den kända tek- niken, vilka legeringar inte är åldringshärdbara (såsom fosforbronserna C5l00O och C52l00) och som erhåller sin hàllfasthet enbart genom bearbetningshärdning, 10 15 20 25 30 35 465 372 4 kallbearbetas oftast till väsentligen mer än än 50% areareduktion i syfte att uppnå kommersiellt signi- fikanta hållfasthetsgrader. I fallet med koppar-beryl- liumlegeringar inom den kända tekniken begränsas i allmänhet den slutliga kallbearbetningen, som tillgrips mellan upplösningsbehandlingen och åldringshärdningen, vilken kallbearbetning skiljer sig från den som är associerad med eventuella metallformningsoperationer för detaljtillverkning, till grader av mindre än ca 50% areareduktion. Sålunda beskriver de amerikanska patenten nr 3 138 493, 3 196 006, 4 179 314 och 4 425 168 förfaranden, som inbegriper kallreduktion till ett minimum av 3% till ett maximum av 42% area- reduktion före åldringshärdningen. En förklaring till denna begränsning vid kallbearbetning av de kommersiella koppar-berylliumlegeringarna inom den kända tekniken, ges i publikationen 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 kallbearbetningen före åldringen ökas till mer än ca 40% areareduktion, och att åldringshärdningshållfastheten efter kall- bearbetningen uppvisar ett relativt maximum vid kallre- duktion till ca 30-40% areareduktion, men minskar vid högre grader av kallbearbetning, då legeringarna åldras vid kommersiellt rekommenderade tider och tempe- raturer.

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, som inbegriper kallbearbetning av upp till ca 90% area- reduktion mellan en speciell upplösningsbehandling vid hög temperatur för att bilda en nickelrik fällning 10 15 20 25 30 35 465 372 5 och ett åldringshärdningssteg vid låg temperatur, varvid syftet är att utveckla de i Cl7500 och Cl75l0 tidigare ej uppnåeliga kombinationerna av hållfasthet och elektrisk ledningsförmåga, på liten eller ingen bekostnad av formbarheten och spänningsrelaxationsmot- ståndet. Det amerikanska patentet nr 2 289 593 be- skriver också koppar-beryllium-nickellegeringar, som i ett fall kallbearbetats till så mycket som 80% area- reduktion före åldring, men detta är med hänvisning till en legering innehållande åtminstone 1,47% Ni, och endast den elektriska ledningsförmågan rapporteras.

Egenskapen av spänningsrelxation är en viktig konstruktionsparameter, som kan försäkra konstruktö- ren om att en särskild kontakt eller ett särskilt kopplingsdon eller en liknande anordning bibehåller det erforderliga kontakttrycket för att garantera livslånga prestanda för ett aggregat som inbegriper anordningen. Spänningsrelaxationen definieras som spänningsminskningen vid konstant påkänning i förhål- lande till tiden vid en given temperatur. Med kännedom om ett material 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 tidsperiod.

De starkare berylliuminnehâllande, åldringshärd- bara legeringarna, såsom Cl7200, som innehåller ca 2% beryllium, är kända för att ha stort spänningsrela- xationsmotstånd. Å andra sidan är de betydligt billi- gare fosforbronserna, såsom C5l000 och C52l00 , som inte är åldringshärdbara och som måste kallbehandlas kraftigt för att uppnå stor hållfasthet, dåliga med avseende på spänningsrelaxationsmotstånd.

I föreliggande sammanhang bestäms spänningsrela- xationsmotstândet genom provningen som beskrivs i 10 l5 20 25 30 35 465 372 6 i publikationen med titeln "Stress Relaxation of Be- ryllium Copper Strip In Bending" av Harkness och Lorenz, som presenterats vid 30th Annual Relay Conferense, Stillwater, Oklahoma, 27-28 april 1982. Enligt denna provning belastas bladfjäderprovbitar med kilformig mätlängd i en fixtur till en konstant initialspän- ningsnivå, och exponeras med fixturen i spänt tillstånd för en förhöjd temperatur, såsom l50°C (300 F), under en långvarig tidsperiod. En provbit avlägsnas periodiskt och mäts för att bestämma graden av permanent form- förändring som materialet har undergått, ur vilken procenthalten 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 dornän- dens 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.

Föreliggande uppfinning åstadkommer ett förfarande för framställning av åldringshärdbara koppar-beryllium- legeringar innehållande små mängder nickel, där kobolt kan ersätta en del av nickelhalten, vilka legeringar har ett spänningsrelaxationsmotstånd som ligger nära det för de starkaste kommersiella koppar-berylliumlege- ringarna, samt har stor formbarhet och duktilitet, stor ledningsförmåga och användbar hållfasthet. Vår samtidiga ansökan med serienumret 623 463 "Processing of Copper Alloys", hänför sig till en bearbetningsteknik för koppar-berylliumlegeringar innehållande små mängder kobolt.

Kort beskrivning av ritningarna På ritningarna visar fig l inverkan av kallbearbet- ning från 0 till 93% areareduktion på hållfastheten M5 l0 15 20 25 30 35 465 372 7 och duktiliteten hos ett band som tillverkats av två legeringar inom uppfinningens ram, varav den ena inne- håller 0,26% beryllium, 0,47% nickel och resten huvud- sakligen koppar, och den andra innehåller 0,27% beryl- lium, 0,71% nickel och resten koppar, vilka legeringar båda upplösningsbehandlats vid 925°C (1700 F), varvid egenskaperna visas för både det valsade tillståndet och tillståndet efter kallvalsning och åldringshärdning 7 h vid 370°C (700 F).

Fig 2 visar flytgränsens och dragtöjningens respons på åldringshärdning för två legeringar inom uppfin- ningens ram, varav den ena innehåller 0,29% beryllium, 0,49% nickel och resten koppar, och den andra innehåller 0,29% beryllium, 0,30% nickel, 0,16% kobolt och resten koppar, efter upplösningsbehandling vid 900°C (l650 F), kallvalsning till 72% areareduktion och åldringshärdning vid 400°C (750 F) under 0-7 h.

Fig 3 visar flytgränsens och dragtöjningens respons på åldringshärdning för en legering inom uppfinningens ram, vilken legering innehåller 0,27% beryllium, 0,54% nickel och resten koppar, efter upplösningsbehandling vid 925°C (1700 F), kallbearbetning till antingen 72 eller 90% areareduktion, och åldringshärdning vid 400°C (750 F) under 0-7 h.

Fig 4 visar spänningsrelaxationskurvan vid en temperatur av l50°C (300 F) och en initialspänning av 75% av 0,2%-resttöjningsgränsen (0,2-gränsen) för ett band, som tillverkats av två legeringar enligt uppfinningen, varav den ena innehåller 0,29% beryllium, 0,49% nickel och resten koppar, och den andra innehål- ler 0,29% beryllium, 0,30% nickel, 0,16% kobolt och resten koppar, vilka legeringar båda upplösningsbe- handlats vid 900°C (1650 F), kallvalsats till 90% areareduktion, och åldrats 5 h vid 400°C (750 F).

Kopparbaserade legeringar enligt den kända tekniken, 10 15 20 25 30 35 465 372 8 t ex åldringshärdad Cl7500, Cl75l0 och Cl7200, och kallbearbetad C52l00, tillhandahålls som jämförelse. - Sammanfattning av uppfinningen Uppfinningen hänför sig till behandling av koppar- -berylliumlegeringar innehållande ca 0,05 till ca 0,5% beryllium och ca 0,05 till ca 1% nickel, där kobolt kan ersätta upp till hälften av nickelhalten v? vid ett utbytesförhållande av 2 viktdelar nickel mot ca l viktdel kobolt. Behandlingen består av upplös- ningsbehandling av legeringen i temperaturområdet ca 870°C (1600 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 f ca 70 till ca 95%, och åldring av den kallbearbetade b legeringen i temperaturområdet ca 3l5°C till ca 540°C (600 F till ca 1000 F) under mindre än l till ca 8 h för att i den åldrade legeringen åstadkomma en god kombination av spänningsrelaxationsmotstånd, formbarhet, duktilitet, ledningsförmàga och hållfasthet. F V..

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Uppfinningen baseras på upptäckten av att beryl- lium-kopparlegeringar med små, bestämda halter av beryllium och nickel, där en del av nickelhalten kan ersättas av en bestämd mängd kobolt, kan åstadkomma i hög grad användbara kombinationer av spänningsrelaxa- tionsmostånd, formbarhet och duktilitet, ledningsförmåga och hållfasthet då de behandlas genom upplösningsbe- handling, kraftig kallbearbetning och åldring. Vi har faktiskt upptäckt att då dessa legeringar åldrings- härdas efter kallbearbetning till över ca 50% area- reduktion förbättras både hållfastheten, då den mäts genom 0,2-gränsen, och duktiliteten, då den mäts genom dragtöjningen, avsevärt med ökande kallbearbetning till upp till ca 95% areareduktion eller mera jämfört 10 15 20 25 30 35 465 372 9 med åldrat material som kallbearbetats till mindre än 50% areareduktion. Legeringarna innehåller ca 0,05 till ca 0,5% beryllium och ca 0,05 till ca 1% nickel, där kobolt kan ersätta upp till hälften av nickelhalten vid ett utbytesförhållande av 2 viktdelar nickel mot ca 1 viktdel kobolt, och bearbetningen efter even- tuell varm- eller kallbearbetning, vilken krävs för att omvandla den ursprungliga gjutna göten till en mellanform med lämplig dimension, inbegriper en upp- lösningsbehandling i temperaturområdet 870°C (1600 F) till ca l000°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 70 till ca 95% area- reduktion eller mera, följt av åldring av den resul- terande kallbearbetade formen i temperaturområdet ca 315 till ca 540°C (600 F till ca 1000 F) under mindre än ca 1 till ca 8 h. Behandlingen skiljer sig från den kommersiella bearbetningen av koppar-beryllium- legeringar i omfattningen av kallbearbetning av lege- ringarna före åldring, och skiljer sig från den i den samtidiga ansökan med serienumret 550 631 av Amitava Guha, som är överlåten till Brush Wellman Inc., be- träffande de använda glödgningstemperaturerna och avsaknaden av bildning av en nickelrik utfällning vid sådana glödgningstemperaturer.

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. 10 15 20 25 30 35 465 372 10 Legeringarna kan gjutas till göt genom användning av konventionella statiska, halvkontinuerliga eller kontinuerliga gjutningstekniker. Göten kan utan svå- righet bearbetas, såsom genom varm- eller kallvals- ning. Mellanglödgningar vid temperaturer mellan ca 540°C (1000 F) och 955°C (1750 F) kan utnyttjas. När väl göten reducerats till den önskade medeltjockleken, från vilken kallreduktion till önskad slutdimension med en förutbestämd grad av kallbearbetning kan till- gripas, utnyttjas en upplösningsbehandling. Upplös- ningsbehandlingen genomförs vid temperaturer av ca 870°C (1600 F) till ca 930°C (1700 F) till l0O0°C (1850 F). Temperaturer under detta intervall möjlig- gör inte fullständig omkristallisation för vissa le- geringar. Temperaturer vid detta intervalls lägre gräns ger finare kornstorlek och bättre formbarhet, men sämre hållfasthet. Vissa legeringar inom det angivna intervallet kan drabbas av oönskad korntillväxt, som härrör från en upplösningsbehandling vid 950°C (1750 F) eller högre temperatur. Det upplösningsbehandlade materialet kallbearbetas sedan till huvudsakligen slutlig dimension, såsom genom valsning, dragning eller andra metalldeformeringsförfaranden, för att reducera dess tvärsnitt med åtminstone ca 50%, före- trädesvis med åtminstone ca 70 till ca 90% eller mera.

Det kallbearbetade materialet åldras sedan vid en temperatur inom intervallet ca 3l5°C (600 F) till ca 540°C (1000 F), under kortare tid än ca 1 till ca 8 h. Åldringen fungerar som både en utskiljningshärdning och en avspänningsglödning. Åldringen ger effekten av ökad hållfasthet medan även legeringens duktilitet och spänningsrelaxationsmotstånd i hög grad ökar.

Formbarheten ökar också påtagligt. För åldringstem- peraturer under ca 400°C (750 F) utnyttjas âldringstider 10 15 20 25 30 35 465 372 ll av åtminstone ca l till ca 7 h, medan högre åldringstem- peraturer kräver ca l h eller kortare åldringstid.

Vid lägre berylliumhalter krävs också längre åldrings- tider än vid högre berylliumhalter för att uppnå önsk- värd standard hos egenskaperna.

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

Det bearbetade bandet upplösningsbehandlades sedan vid de i Tabell l visade temperaturerna under ca 5 min eller kortare tid vid denna temperatur, följt av snabb avkylning till rumstemperatur. Det upplösningsbehandlade bandet kallvalsades sedan till 72% reduktion av tjock- leken och åldringshärdades vid de angivna tiderna och temperaturerna. Dragegenskaperna, hårdheten och ledningsförmågan bestämdes, och anges i tabellen.

Som jämförelse uppvisade bandprov i valsat tillstånd av heta 4 och 5, vilka prov bearbetats såsom ovan genom kallbearbetningsoperationen till 72% areareduktion, men som inte åldringshärdats, dragegenskaper av 450-460 MPa (65,5-67,3 ksi) i dragbrottgräns, en 0,2-gräns av 440-455 MPa (63,8-66,1 ksi), en töjning av 5,2-5,6%, en hårdhet av HRB 78 och en elektrisk ledningsförmåga av 43,9-44,l% IACS.

Tabell 2 innehåller resultaten som erhölls på band, vilka tillverkats av olika legeringar enligt Tabell l, och av en ytterligare komposition enligt uppfinningen, vilka band bearbetats som de i Tabell l, förutom att de kallvalsats till 82% areareduktion före åldringshärdningen.

Tabell 3 visar resultaten för vissa av legeringarna från Tabell l och 2, som kallvalsats till 90 till 93% före åldring, såsom angetts, och inbegriper resul~ 10 15 20 25 30 35 465 572 12 taten från formbarhetsprovningar med 90° bockning och spänningsrelaxationsprovningar vid l50°C (300 F) och en initialspänning av 75% av 0,2-gränsen. I detta exempel uppvisade ett bandprov av Heta 3 i valsat tillstånd, som bearbetats såsom visats under kallvals- ningsoperationen till 90% areareduktion, men som inte åldringshärdats, dragegenskaper av 545 MPa (79,0 ksi) i dragbrottgräns, en 0,2-gräns av 525 MPa (75,9 ksi), en töjning av 2,5%, en hårdhet av HRB 82 och en elek- trisk ledningsförmåga av 42,2% IACS. Formbarheten (minimalt värde på R/t utan sprickning) i valsat till- stånd var vid 90° bockning i längdriktningen 0.

I ett annat exempel uppnådde en legering innehål- lande 0,29% Be, 0,26% Co och resten koppar, vilken legering upplösningsbehandlats vid 900°C (1650 F), kallvalsats till 90% areareduktion och åldrats 5 h vid 400°C (750 F), egenskaper av en dragbrottgräns av 757 MPa (107 ksi), en 0,2-gräns av 676 MPa (98 ksi), en töjning av 9%, en hårdhet av HRBS98, en elek- trisk ledningsförmåga av 55% IACS, en minimal formbarhet (R/t) vid 90° bockning i längdriktningen av 1,5, och ett "restspännings"-värde av 88% efter 1000 h vid l50°C (300 F) och en initialspänning av 75% av 0,2- -gränsen.

I ett ytterligare annat exempel uppvisade en legering innehållande 0,30% beryllium, 0,49% kobolt och resten koppar, vilken legering upplösningsbehandlats vid 930°C (1700 F), kallvalsats till 90% areareduktion, och åldrats 5 h vid 400°C (750 F), egenskaper av en dragbrottgräns av 869 MPa (126 ksi), en 0,2-gräns av 827 MPa (120 ksi), en töjning av 7%, en hårdhet 3 av HRB 101, en elektrisk ledningsförmåga av 55% IACS, och en minimal formbarhet (R/t) vid 90° bockning i i längdriktningen av 0,6.

Den slutliga åldringsbehandlingens uppgift vid förbättring av egenskaperna hos de upplösningsbehandlade 10 15 20 25 30 35 465 572 13 och kraftigt kallvalsade legeringarna visas ytterligare i fig l, där en hållfasthetsökning av 11% och en sex- faldig ökning av duktiliteten observeras i ett till 90% areareduktion eller mera kallvalsat band innehål- lande 0,26% beryllium, 0,47% nickel och resten koppar, vid åldring vid 370°C (700 F). På samma sätt observeras en hållfasthetsökning av 23% och en femfaldig duktili- tetsökning i ett till 90% areareduktion eller mera kallvalsat band innehållande 0,27% beryllium, 0,71% nickel och resten koppar, vid åldring vid samma tem- peratur.

Såsom visas i fig 4 är spänningsrelaxationsmot- ståndet hos de glödgade, kraftigt kallbearbetade och åldrade legeringarna enligt uppfinningen liknande de för de kommersiella banden Cl7500 och Cl75l0, och ligger nära det för de inom den kända tekniken ut- skiljningshärdade legeringarna med stor hållfasthet, t ex C17200, och uppvisar en avsevärd ökning jämfört med de inom den kända tekniken ej utskiljningshärdbara, kallbearbetade legeringarna, t ex C51000 och C52l00, med jämförbar hållfasthet.

Granskning av dessa exempel visar att halter av åtminstone ca 0,15 till ca 0,2% beryllium, ca 0,2% nickel och resten koppar är nödvändiga för att uppnå önskvärda kombinationer av elektrisk ledningsförmåga, som överstiger ca 40% IACS, och hållfasthet, som över- stiger ca 480 MPa (70 ksi) vid 0,2-gränsen, vid bear- betning enligt uppfinningen, och att ingen signifikant förbättring av hållfastheten över ca 825 MPa (120 ksi), men en signifikant minskning av elektriska led- ningsförmågan, erhålls för berylliumhalter över ca 0,5% och nickelhalter över ca 0,9 till ca 1%, och resten koppar, vid bearbetning enligt uppfinningen. Å andra sidan kan en mycket stor elektrisk lednings- förmåga, som överstiger ca 60% IACS, och måttliga flytgränser av åtminstone ca 345 MPa (50 ksi) erhållas 10 15 20 25 30 35 465 572 14 av legeringar med så lite som 0,15% beryllium, 0,l% nickel och resten koppar, vid bearbetning enligt upp- finningen. Vid granskning av dessa exempel kan ytter- ligare noteras att kobolt kan ersätta en viss del av nickelhalten hos legeringarna enligt föreliggande uppfinning vid ett ungefärligt utbytesförhållande av 2 viktdelar nickel mot ca l viktdel kobolt, och uppnå tämligen jämförbara mekaniska och fysikaliska egenskaper vid en given berylliumhalt.

Plastiskt bearbetade former som bearbetats enligt uppfinningen, är användbara i strömförande fjädrar, mekaniska fjädrar, diafragmor, växeltungor, kontakter, kopplingsdon, uttag, säkringsklämmor, bälgar, kolv- spetsar vid pressgjutning, hylslager, verktyg för f plastformning, utrustningskomponenter för olje/kol- V borrning, motståndsvetselektroder och komponenter, ledningsramar, 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, som är metallurgiskt förenade med ett substrat av ett andra metallämne, vilket består av en koppar-beryl- liumlegering inom uppfinningens ram, tillverkas genom bringande av skiktet eller skikten av det första metall- 10 15 20 25 30 35 465 372 15 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 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- bandet eller -tråden inom uppfinningens ram, vid t ex 3l5-540°C (600-1000 F) under mindre än l till ca 8 h, för att ge en önskvärd kombination av hållfasthet, 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, plastiskt bearbetade legeringsbandet, -plåten, -stången, -trå- 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 3l5-540°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 frångå 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. 465 372 16 || || |l 11 m omm cow ocmfl omm mo~o HH.o Nm.o om || || ll || m omm cow cmmm com cH.o HH.o mm~o W mm N.NcH mom m.NHH omm m com omm comfi omm mH.o om.o mN.o wm || ll 1: || m omm ocw oomfi omm oH.o HH.o cm.o mm æ.mæ mmm o.HoH com m com omm oomfi omm || mN.c om.o NH || || 11 || m omm cow comfi omm || wH.o Hm.o M HH m.mHH mmm c.mNH omm m omm cow ommfi mmm || mm.o mw.o ofi m.cHH omw o.HmH com m com omm comfi omm ll mm.o mw.o om || || || || m omm cow oomfi omm 1: NN.o Hm.o W m H.Hm omw m_wæ mmm m com omm oomfi omm 11 mH.o om.o o m m_mm omw m.mm omm m com omm ommfi oom || oH_o om.o m m~moH mfim o.mHH mcæ m oom omm comfi omm || Hm.o wN.c o w_om omm fi.woH mmm m com omm cmmfi mmm 11 wm.o wN_c m m.mm com m.moH owm m com omm comfl omm || wm.o mN.o w m_mm owm m_mcH owm m com omm oomfl omm || mw.c mN.o m æ.woH mmm m.mHH mmm N com omm omæfl ofiofl || mm.H mH.o m m.HoH com w.NHH mmm m com omm oomfi omm 11 mm.o mH~o m flwx mmä flmx o mmå m Oo m Oo OU w flz w mm w MZ wcwwm|Nso .o§wnwmW;ïïš_ mcfinwfim uflumnwmëwu RBU nwummuo mumm luuonnmmno lwmøflcmwmfiw cofluflmomëom H Hflflmflfi 465 572 17 i mån å i 3 i mzï å i 3 mio oåm 2 Nää i i 93 ä i 2 fiïo Ümm om wåfi NH i 0.3 3 i 3 11 H.mw mofi w.w~ ofi m5 .väv mm Nšfl 3 i 33 ä i m Yo Nää 3 ïï w i wåw mw A12 ß || æ.mm mm w.m~ w i wfim Ä få m || m.wm mm «.mH w m.o N.mm ßæ N.HH m || m.om flofl m.NH N m5 Tmm cm Gå H Him cwmøflspxfiuwmamfi mufi w mmm Åï »z H mcflcxoon mmwšmæwmmcflcømfi uwnønwm M Ašøu mv muwm O? u? EÉÉÉ äfiümšm aa om 93%? ^mßuOwv H QAHQQB 465 372 18 f R.

N flflmmflä v.HNH mmm H.NmH oflm ß ooß omm ooßfi omm || wm~o mv.o ofi m.mm omm ß.ow mmm ß ooß omm ooßfi omm ln oH~o om.o ß w.mm mmm w.ßoH own ß ooß omm ooßfi omm || mw~o mN.o m m.mw mmw o.oß oæw ß ooß omm ooßfi omm || oH.o mH.o mm flmx p ømå Hwx mmå m UD m 00 OU w flz w mm w MZ mmmmmmMw% mnwum mcanwfi uøuønmmåmu ASU :wumwuo møwm luuounmmun . < lmmcflcmwmfiw nofluflmomšøm 465 372 19 m o H.v« mm m_æ ofi m5 få Q ïfi ß «.o @.«m ßw m_@ M m5 TS Nß ïw Z p\m Gwmflflcwxflnwmnmfi mU H mcflcxoon øwwšnmwmmmflcwmfl pwswnwm 2:5 NV muwm xmfluvxwflm EE om mcflflwma com @fi> Efišflfiflå Åmuuowv N qqmmma 465 372 20 N.woH mfiß || | m omm oow ommfi oom wH.o om.o mN.o wfl m.woH omm H.mHH omm ß ooß omm omwfi oom wH.o om.o mN.o wfl v.ß> omm «.mæ mfim m ooæ mmm omwfi oom || wm.o mw_o om H.ßoH oem m.ßHH ofiæ ß ooß omm ooßfi omm ll ~>.o mN.o m m.mm mww 11 || m omm oow ommfi oom || mw.o mm.o m m.wm omm N.HHH mwß ß ooß omm ooßfi omm 11 wm.o ßN.o m w.mm mmm o.ßo~ mmß ß ooß omm omwfi oom || wm.o mH.o H æ.wv omm >.mm ofiw m oom mmm omßfi omm || oH.o mH.o ßfiflmx mmä Hwx mmä m Uo m 00 OU w H2 w mm w MZ wømnm|w.o mcmum mcfiufl Hsumuwmëwu A50 swuwwno mumm luuounmmnü _ H4 lmmcflcmwwfiw cofluflmomšøm m QQHMÉE 465 372 21 o_ßw || || || || vfi || N.o ß.mm wa æ~oH wfi || m.o w.om am m.mH ofi || w.o o_wm wa m.oH m æ.wæ || || || ll m 11 o H.mm wa H~mH m :I o.H æ.wm Hm m~m H || O w.m@ m~ m_mH ßfi u\m E S2 uoofi cwmnäfififlømnmfi wufi w mmm :i Hz ©fl> Q oom Mwumm H maflßxuon mmmšuwwwmflflcwwfi uwswmmm ^E:u mv muwm mcficflmmwumwn w Qom @H> Eøëflflflå Mwflmwxwfim EE om mflflflwmä Amuuowv m nqmmme

Claims (11)

465 572 10 15 20 25 30 22 PATENTKRAV

1. Sätt att framställa koppar-berylliumlegerings- material, som är tillverkat av en legering innehål- lande ca 0,05 till ca 0,5% beryllium, ca 0,05 till ca 1% nickel, där kobolt kan ersätta upp till hälften av nickelhalten vid ett utbytesförhållande av ca 2 viktdelar nickel mot ca l viktdel kobolt, och resten huvudsakligen koppar, k ä n n e t e c k n a t därav, att det inbegriper tillhandahållande av legeringen i en plastiskt bearbetad mellanform, upplösningsbe- handling av legeringen vid en temperatur mellan ca 870°C (l600°F) och ca 1000°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, kallbearbetning av den upplösningsbehandlade legeringen till åtminstone ca 50% areareduktion, och åldring av den kallbearbetade legeringen vid en temperatur i området ca 3l5°C (600°F) till ca 540°C (l000°F) under mindre än l till 8 h för att åstadkomma utskiljningshärdning med medföljande väsentlig ökning av spänningsrelaxationsmotståndet, formbarheten, duktiliteten, ledningsförmågan och håll- fastheten.

2. Sätt enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a t därav, att den fullständiga kallreduktionen uppnås genom kallformning av en upplösningsbehandlad och eventuellt delvis kallbearbetad koppar-berylliumlegering till huvudsakligen slutlig form och dimension, följt av âldringshärdning.

3. Sätt enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a t därav, att den fullständiga kallreduktionen åstadkommes genom kallsvetsning av koppar-berylliumlegeringen till ett eller flera metallmaterial, som är valda från den grupp som består av en kopparlegering, en nickel- legering, en järnlegering, en kromlegering, en kobolt- :ß 10 15 20 25 30 35 372 23 legering, en aluminiumlegering, en silverlegering, en guldlegering, en platinalegering, eller en palla- diumlegering, under kallbearbetningen för framställning av en belagd, valsvälld eller infälld plastiskt bear- betad produkt, som sedan åldringshärdas.

4. Sätt enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a t därav, att kallbearbetningen ger en areareduktion av åtminstone ca 70 till ca 95% eller mera.

5. Sätt enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a t därav, att åldringshärdningen genomförs vid en tempe- ratur i området ca 370°C (700°F) till ca 425°C (800°F) under ca l till 7 h.

6. Alster, såsom band, tråd, stång, rör eller kontaktelement, som är tillverkat av ett plastiskt bearbetat koppar-berylliumlegeringsmaterial bestående av ca 0,05 till ca 0,5% beryllium, ca 0,05 till ca l nickel, där kobolt kan ersätta upp till hälften av nickelhalten vid ett utbytesförhàllande av ca l viktdel kobolt mot ca 2 viktdelar nickel, och resten o\° huvudsakligen koppar, k ä n n e t e c k n a t därav, att det framställts genom upplösningsbehandling av legeringen i en plastiskt bearbetad mellanform vid en temperatur mellan 870°C (l600°F) och ca 1000°C (ca l850°F) under en tid som är tillräcklig för att åstadkomma omkristallisation och fast lösning av den del av legeringsämnena som kan bidra till utskiljnings- härdning, kallreduktion av den upplösningsbehandlade legeringen till åtminstone ca 50% och åldring av den kallbearbetade legeringen vid en temperatur i området ca 3l5°C (600°F) till ca 540°C (l000°F) under mindre än l till ca 8 h för àstadkommande av utskiljnings- härdning med åtföljande väsentlig ökning av spännings- relaxationsmotståndet, formbarheten, duktiliteten, ledningsförmågan och hållfastheten.

7. Alster enligt kravet 6, k ä n n e t e c k - n a t därav, att koppar-berylliumlegeringsmaterialet består av åtminstone ca 0,15% beryllium och åtminstone 465 372 10 15 20 25 30 35 24 0,2% nickel och att det i det kallreducerade och åldrade tillståndet har ett restspänningsvärde av åtminstone ca 80% vid spänningsrelaxationsprovning efter 500 h vid l50°C (300°F) och en initialspänning av 75% vid 0,2-gränsen, en spänning för 0,2~gränsen av åtminstone ca 480 MPa (70 ksi) till ca 825 MPa (120 ksi), ett formbarhetsvärde R/t av högst 3,5 i längdriktningen och högst 9,0 i tvärriktningen samt en ledningsförmåga av åtminstone ca 35% IACS.

8. Alster enligt kravet 6 i form av en ledningsram eller liknande anordning med en elektrisk ledningsför- måga överstigande ca 60% IACS och en 0,2-gräns av åtminstone ca 345 MPa (50 ksi), k ä n n e t e c k n a t därav, att det innehåller ca 0,05 till ca 0,2% beryllium och ca 0,05 till ca 0,2% nickel, där kobolt kan ersätta upp till ca hälften av nickelhalten vid ett utbytes- förhållande av ca 2 viktdelar nickel mot ca l viktdel kobolt.

9. Alster enligt kravet 6, n a t därav, att det innehåller ca 0,2 till ca 0,5% beryllium, ca 0,2 till ca 0,5% nickel, där kobolt kan ersätta upp täll ca hälften av nickelhalten vid ett k ä n n e t e c k - utbytesförhållande av ca 2 viktdelar nickel mot ca l viktdel kobolt och resten huvudsakligen koppar.

10. l0. Alster enligt kravet 6, n a t därav, att det innehåller ca 0,25 till ca 0,5% k ä n n e t e c k - beryllium och ca 0,5% nickel, där kobolt kan ersätta upp till ca hälften av nickelhalten vid ett utbytes- förhållande av ca 2 viktdelar nickel mot ca l viktdel kobolt.

11. ll. Alster enligt kravet 6, n a t därav, att det innehåller ca 0,25 till ca 0,5% beryllium och ca 0,7 till ca 1% nickel, där kobolt kan ersätta upp till hälften av nickelhalten vid ett k ä n n e t e c k - utbytesförhâllande av ca 2 viktdelar nickel mot ca l viktdel kobolt.