DE1090437B - Verfahren zum Verbessern der elektrischen und mechanischen Eigenschaften von Kupfer-Zirkon-Legierungen - Google Patents

Verfahren zum Verbessern der elektrischen und mechanischen Eigenschaften von Kupfer-Zirkon-Legierungen

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DE1090437B
DE1090437B DEN14004A DEN0014004A DE1090437B DE 1090437 B DE1090437 B DE 1090437B DE N14004 A DEN14004 A DE N14004A DE N0014004 A DEN0014004 A DE N0014004A DE 1090437 B DE1090437 B DE 1090437B
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copper
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temperature
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Allen Webster Hodge
Paul William Nippert
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Luvata Ohio Inc
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Nippert Electric Products Co
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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C9/00Alloys based on copper
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K13/00Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation
    • H02K13/006Structural associations of commutators

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Description

  • Verfahren zum Verbessern der elektrischen und mechanischen Eigenschaften von Kupfer-Zirkon-Legierungen Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupfer-Zirkon-Legierung und ihr Herstellungsverfahren und insbesondere auf eine neuartige Kupfer-Zirkon-Legierung für elektrische Leiter, wie Kommutatoren usw.
  • In der Hauptsache schafft das neuartige Verfahren eine verbesserte Kupfer-Zirkon-Legierung, die nicht nur bei höherer Temperatur ausgezeichnete Festigkeit und elektrische Leitfähigkeit, sondern darüber hinaus die für Kupferlegierungen einzigartige Eigenschaft besitzt, daß sie quer zur Kaltbearbeitungsrichtung höhere Festigkeit als parallel dazu besitzt.
  • Bei dem vorliegenden Verfahren zur Verbesserung der elektrischen und mechanischen Eigenschaften einer Kupfer-Zirkon-Legierung mit einem Zirkongehalt von 0,01 bis 0,15'% wird dies erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Legierung 5 bis 60 Minuten lang bei einer Temperatur von 704 bis 1038° C lösungsgeglüht und anschließend in der Weise abgeschreckt und kaltverformt wird, daß sich ihr Querschnitt auf etwa 50% verringert.
  • An sich besitzen silberhaltige Kupferlegierungen und Chrom-Kupfer-Legierungen zur Herstellung von bei höheren Temperaturen arbeitenden elektrischen Leitern geeignete, gute elektrische Eigenschaften. Diese Legierungen erhalten aber bei der Kaltbearbeitung quer zur Bearbeitungsrichtung nicht die Festigkeit, die sie parallel zur Bearbeitungsrichtung bekommen und besitzen daher nicht die vorerwähnte, einzigartige physikalische Eigenschaft der Kupfer-Zirkon-Legierung gemäß vorliegender Erfindung. Darüber hinaus ähneln alle bisher bekannten Kupfer-Zirkon-Legierungen, zu denen auch bereits eine Kupferlegierung mit einem Zirkongehalt von 0,13% gehört, die von 940° C abgeschreckt wird, den vorerwähnten silberhaltigen Kupfer- und Chrom-Kupfer-Legierungen insofern, als ihre Festigkeit quer zur Kaltbearbeitungsrichtung nicht größer als parallel dazu ist.
  • Dies liegt vermutlich daran, daß es bisher nicht bekannt war, derartige Legierungen erfindungsgemäß zu glühen und so abzuschrecken und kaltzuverformen, daß sich ihr Querschnitt auf 50% verringert. Abgesehen von dieser erhöhten mechanischen Festigkeit quer zur Walzrichtung, insbesondere gegen scharfe Kerben, zeichnen sich die erfindungsgemäß verbesserten Legierungen durch eine sehr hohe elektrische Leitfähigkeit mit hoher Resistenz gegen Rekristallisation bei höheren Temperaturen aus, die sie unter anderem besonders für Kommutatorsegmente geeignet machen. Das bedeutet, daß ein eingekerbter elektrischer Leiter, beispielsweise ein Kommutatorsegment, aus der Kupfer-Zirkon-Legierung gemäß vorliegender Erfindung durch die Kerben nicht geschwächt wird. Im Gegensatz dazu besitzen gekerbte elektrische Leiter aus silberhaltigem Kupfer oder Chrom-Kupfer-Legierungen eine hohe Kerbempfindlichkeit, so daß solche Leiter bei Vorhandensein von Kerben materiell sehr geschwächt sind.
  • Daher besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Schaffung einer neuartigen Kupfer-Zirkon-Legierung und eines Herstellungsverfahrens für diese, wobei diese Legierung quer zur Kaltbearbeitungsrichtung fester als in Richtung parallel dazu ist.
  • Ein weiteres Erfindungsziel besteht in der Schaffung einer neuartigen Kupfer-Zirkon-Legierung und eines Herstellungsverfahrens für diese, wobei die Legierung zur Gewinnung von eingekerbten Gegenständen verwendbar ist, die nicht durch das Vorhandensein der Kerben geschwächt sind.
  • Noch ein weiteres Erfindungsziel besteht in der Schaffung einer neuartigen Kupfer-Zirkon-Legierung von hoher Festigkeit und hoher elektrischer Leitfähigkeit bei höherer Temperatur und ein neuartiges Herstellungsverfahren für diese Legierung, wobei das Kornwachstum und damit die Korngröße der Legierung ohne wesentliche Minderung der hohen Festigkeit und hohen elektrischen Leitfähigkeit wählbar verändert werden können.
  • Die Erfindung bezweckt fernerhin die Schaffung eines verbesserten, bei höheren Temperaturen verwendbaren elektrischen Leiters, der durch Kaltbearbeiten gewonnen wird und quer zur Kaltbearbeitungsrichtung fester als in Richtung parallel dazu ist.
  • Die Erfindung bezweckt außerdem noch die Schaffung eines verbesserten, bei höherer Temperatur verwendbaren elektrischen Leiters, der mit Kerben versehen, durch diese jedoch nicht geschwächt ist.
  • Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich. In den Zeichnungen, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellen, zeigt Fig. 1 ein Schaubild eines typischen, aus Segmenten aufgebauten Kommutators, dessen sämtliche Segmente aus einem erfindungsgemäß hergestellten elektrischen Leiter bestehen, Fig. 2 ein Schaubild einer ausgewalzten Platte, die aus der neuartigen Kupfer-Zirkon-Legierung gemäß vorliegender Erfindung besteht und nach dem neuen, erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist; aus dieser ausgewalzten Platte werden quer zueinander stehende Probestücke ausgeschnitten, wie dies durch gestrichelte Linien angedeutet ist, Fig. 3 ein Schaubild einer ersten Art von Probestücken aus der neuartigen Kupfer-Zirkon-Legierung gemäß vorliegender Erfindung, die aus einer Platte gemäß Fig. 3 herausgeschnitten sind, Fig. 4 ein Schaubild einer zweiten Art von Probestücken aus der neuartigen Kupfer-Zirkon-Legierung gemäß vorliegender Erfindung, die ebenfalls aus einer Platte gemäß Fig. 2 ausgeschnitten worden sind.
  • Fig. 1 zeigt eine typische Kommutatoranordnung. Viele Jahre hindurch wurde die Entwicklung kleiner Schnelläufermotoren mit Kommutatoren der in Fig. 1 dargestellten Art durch die geringe Festigkeit von Kommutatoren aus praktisch reinem hartgewalztem Kupfer begrenzt. Untersuchungen zeigten, daß die Festigkeit von zähgepoltem Kupfer bei hohen Temperaturen ohne Minderung der elektrischen Leitfähigkeit durch kleine Silberzusätze beträchtlich erhöht werden konnte. Ein Zusatz von 0,0765 bis 0,1071% Silber zu grobkörnigem, hartgewalztem Kupfer erhöhte die Kommutatorfestigkeit für Dauerbetrieb bei 200° C und Kurzbetrieb bis zu 400' C.
  • Bis zum zweiten Weltkrieg konnte diese Legierung höhere Temperaturen als das beste, zur Verfügung stehende Isoliermaterial aushalten. Nachdem aber bessere Isoliermaterialien entwickelt worden waren, wurde die Kommutatorentwicklung wieder durch das Weichwerden des Kupfers bei erhöhter Temperatur gehemmt. Es wurde experimentell festgestellt, daß 232° C die höchstzulässige Betriebstemperatur für mit Silber-Kupfer-Kommutatoren ausgerüstete Motore darstellt Dann wurde Chrom-Kupfer untersucht und für Kommutatoren geeignet befunden, die bei oder oberhalb 260° C arbeiten. Die Verwendung dieser Legierung bot aber zahlreiche Probleme. Chrom-Kupfer läßt sich äußerst schwer zu guten, festen Drahtbarren vergießen, und beim Ziehen ist die Ziehringabnutzung infolge der Fäden aus nicht aufgelöstem Chrom und Oxyd äußerst stark.
  • Außerdem neigen Kommutatorsegmente aus Chrom-Kupfer bei Vollhitzebetrieb dazu, an den Schwalbenschwänzen einzureißen. Fig. 1 zeigt typische Kommutatorsegmente 20 mit Schwalbenschwänzen 22. Um das Einreißen von Segmenten aus Chrom-Kupfer zu, vermeiden, müssen die Barren geglüht und ihre Härte unter die Brüchigkeitsstufe gesenkt werden. Dieses Verfahren ist sehr kritisch, da hierbei die unter Rekristallisationstemperatur während einer Zeitdauer überschritten werden muß, die für jede Kupfercharge und für jede Barrengröße besonders bestimmt werden muß. Außerdem muß die Barrenhärte vor und nach dem Glühen überwacht werden. Beim Chrom-Kupfer liegen die Ausbeuteverluste sowohl wegen übererweichens als auch wegen schlechtem Ausgangsgusses zwischen 10 und hinauf zu 80°/o des insgesamt verarbeiteten Metalls.
  • Kommutatorsegmente werden durch die Kräfte beansprucht, die durch den Klemm- oder V -Ring 24 (s. Fig.1) und durch die bei der hohen Umlaufgeschwindigkeit entstehenden Zentrifugalkräfte ausgeübt werden. Mit wachsender Temperatur nimmt die Fähigkeit der Segmente ab, diesen Beanspruchungen zu widerstehen. Im Extremfall wird durch die erhöhte Temperatur das Metall deformiert und die Segmente herausgeworfen. Selbst Segmentbewegüngen in der Größenordnung von nur einigen tausendstel Millimeter verursachen aber bereits eine übermäßige Bürstenabnutzung. Wenn das Metall hart bleibt, aber an Festigkeit und Duktilität verliert, können die Segmente einreißen. Ein Fehler an einem einzigen Segment, sei es durch übermäßige Deformation oder durch Einreißen, verursacht aber das vollständige Ausfallen des Motors.
  • Bei umlaufendem Motor verlaufen die durch die Zentrifugalkräfte hervorgerufenen Beanspruchungen quer zu der Richtung, in der das Kommutatorsegment 20 gewalzt wurde. Diese Kaltbearbeitungsrichtung ist in Fig.1 durch den Pfeil 25 schematisch dargestellt. Die Beanspruchungen laufen auch durch den Schwalbenschwanz 22, der einen Teil des Kommutators bildet. Diese Zentrifugalkräfte können durch leichte Verspannungen verstärkt werden, die von den starken Druckkräften herrühren, die vom Verriegelungsring 24 auf die Enden der Segmente 20 ausgeübt werden. Da die thermische Ausdehnung von Kupfer größer als die von Stahl ist, wachsen die Zusammenbau-Druckkräfte mit steigender Temperatur an. Allgemein gesprochen scheinen-Risse in den Segmenten von Chrom-Kupfer-Kommutatoren stets auf Zugfestigkeitsmängeln quer zur Kaltbearbeitungsrichtung zu liegen.
  • Die neuartige Kupfer-Zirkon-Legierung gemäß vorliegender Erfindung besitzt die vorerwähnten Nachteile nicht und ist daher für die Herstellung von hochwertigeren, bei vergleichsweise hoher Temperatur verwendbaren elektrischen Leitern höchst vorteilhaft. Es wurde gefunden, daß die hochwertigere Legierung gemäß vorliegender Erfindung in folgender Weise hergestellt werden kann. Zunächst werden 0,01 bis 0,150/0 Zirkon in üblicher Weise mit Kupfer als Rest legiert. Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignetes elektrolytisch verfeinertes Kupfer ist in den »ASTM Standards for Electrolytic Copper«, Auflage 1955, Teil 2; Abschnitt B-224-52, als Kupfer mit einer Leitfähigkeit von 10019/o bei 20° C und in Abschnitt B5-43 als 99,900 Kupfer und Silber (Silber als Kupfer gerechnet) mit einem Widerstand von 0,15328 Q/m-g bei 20°C bezeichnet. Selbstverständlich braucht das für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendete verfeinerte Kupfer jedoch nicht unbedingt auf elektrolytischem Wege verfeinert zu sein, solange es eine der elektrischen Leitfähigkeit von elektrolytisch verfeinertem Kupfer entsprechende Leitfähigkeit besitzt. Das beim erfindungsgemäßen -Verfahren verwendete Zirkon ist aus handelsüblichem, nach dem Kroll-Verfahren hergestelltem Schwamm, wie er 1957 erhältlich war, hergestellt oder besitzt zumindest den gleichen Reinheitsgrad wie das vorbezeiehnete, nach dem Kroll-Verfahren hergestellte Zirkon. Danach wird die entstandene Legierung zunächst 5 bis 60 Minuten lang bei einer Temperatur von 704 bis 1038° C lösungsgeglüht. Die lösungsgeglühte Legierung wird dann zwecks Erzielung eines schnellen Temperaturabfalls abgeschreckt und danach vorzugsweise so weitgehend kaltgewalzt, daß eine 50%ige Querschnittsverringerung eintritt.
  • Eine bevorzugte Zusammensetzung für das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung besteht in einer Legierung, die praktisch 0,08% Zirkon und als Rest Kupfer enthält.
  • Bei Lösungsglüh-Temperaturen unter 704° C ist die von der Kupfer-Zirkon-Legierung-anschließend entwickelte Festigkeit zu gering; um den Vorteil der Erfindung wirkungsvoll ausnutzen zu können. Die optimale Festigkeitszunahme quer zur Kaltbearbeitungsrichtung wird bei praktisch 760° C erreicht.
  • Eine weitere, ungewöhnliche und nutzbringende Besonderheit der erfindungsgemäßen Legierung besteht darin, daß sie innerhalb des früher erwähnten Bereiches von 704 bis 1038° C bei verschiedenen Temperaturen lösungsgeglüht werden kann, so daß man das Kornwachstum zwecks Erzielung der gewünschten Korngröße im Fertiggut wahlweise beeinflußen kann. Es stellte sich heraus, daß beim Lösungsglühen der erfindungsgemäßen Legierung bei den verschiedenen Temperaturen ihre hohe Festigkeit und hohe elektrische Leitfähigkeit nicht wesentlich beeinflußt werden. Da das Kornwachstum eine Funktion von Zeit und Temperatur ist, kann auch die Zeit bei gegebener Temperatur innerhalb eines weiten Bereichs verändert werden, um ohne wesentliche Beeinflussung der vorerwähnten Eigenschaften das Kornwachstum zu beeinflussen. Nach .Kenntnis der Erfinder gibt es bisher keine andere Legierung auf Kupferbasis, die innerhalb eines Bereiches bei verschiedenen Temperaturen lösungsgeglüht -werden kann. Die -bekannten Kupferlegierungen müssen vielmehr bei einem bestimmten Zeit-Temperatur-Verhältnis behandelt werden, um die gewünschten Festigkeits- und Elektroleitfähigkeitseigenschaften zu erhalten. Daher besteht bezüglich der Korngrößenbeeinflussung keine Anpassungsfähigkeit. Daraus ergibt sich, daß der vorstehend beschriebene Spielraum beim Lösungsglühen der erfindungsgemäßen Legierung insbesondere dann besonders vorteilhaft ist, wenn große Legierungschargen gleichmäßig durcherhitzt werden müssen, weil die inneren Chargenabschnitte allmählich auf die ausgewählte, niedrige Lösungsglühtemperatur von beispielsweise 704 bis 816° C gebracht werden können, ohne daß in den Oberflächenteilen der Charge übermäßige Erhitzung und dadurch bedingt übermäßiges Kornwachstum auftreten.
  • Es wurde fernerhin gefunden, daß die elektrische Leitfähigkeit der neuartigen Kupfer-Zirkon-Legierung gemäß vorliegender Erfindung auf den hohen Wert von ungefähr 95% der elektrischen Leitfähigkeit von reinem Kupfer erhöht werden kann. Diese Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit kann dadurch erzielt werden, daß man die Legierung entweder nach dem vorstehend erwähnten Lösungsglühen und Abschrecken oder nach -dem früher erwähnten Kaltbearbeiten altert. Die maximale Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit wird erzielt, wenn die Legierung vorzugsweise zwischen 60 und .120 Minuten -lang bei 232 bis 510° C gealtert wird.
  • Um die Festigkeit der vorliegenden Legierung auszuwerten, wurden sowohl Zugfestgkeits- als auch Kriechbruchteste durchgeführt. Bei den _ Zugtesten wurde das Metall verhältnismäßig schnell auf Bruch belastet, bei dem Kriechbruchtest wurde ein verzögerter Bruch bei kleineren Belastungen herbeigeführt.
  • - Da einige, Metalle sehr empfindlich gegen Kerben, zufällige Kratzer oder geformte Kerben, z. B. in Form eines Bolzengewindes sind, wurden für beide Teste sowohl eingekerbte Probestücke 27 (Fig. 4) als auch ungekerbte Probestücke 28 (Fig. 3) verwendet. Für beide Teste wurden die Probestücke sowohl parallel als auch quer zur Walzrichtung herausgeschnitten. Solche quer zueinander angeordnete Probestücke sind in der Fig. 2 mit 28-A und 28-B bezeichnet, wobei sie aus der ausgewalzten Platte 31 ausgeschnitten werden. Die Walz- oder Kaltbearbeitungsrichtung der Platte 31 ist dabei durch den Pfeil 25 dargestellt.
  • Bei den Bruchtesten wurden die gekerbten Probestücke dazu verwendet, um die Eigenschaften des Metalls anzuzeigen, das für einen Kommutator verwendbar schien.
  • In der der Beschreibung folgenden Tabelle I sind einige mechanische Eigenschaften der vorliegenden, neuartigen Legierung einerseits bei Raumtemperatur und andererseits bei 288° C angegeben. Diese Eigenschaften wurden festgestellt, nachdem die Legierung das zur Erzielung der angegebenen Härte erforderliche Ausmaß von Kaltbearbeitung und Wärmebehandlung erfahren hatte. Im Vergleich dazu wurden in Tabelle II die Eigenschaften von silberhaltigem Kupfer und Chrom-Kupfer üblicher Härtegrade bei 288° C wiedergegeben. Die elektrische Leitfähigkeit der drei Kommutatorlegierungen ist aus Tabelle III ersichtlich.
  • Die Erweichungstemperatur sowohl von kaltbearbeiteter und gealterter, erfindungsgemäßer Legierung als auch von handelsüblichem Chrom-Kupfer liegt nach 1/2stündiger Behandlung bei ungefähr 500° C. Silberhaltiges Kupfer mit 0,0765% Ag erweicht bei 315 bis 330° C. Im Betrieb sind Kommutatorsegmente für gewöhnlich niedrigeren Temperaturen ausgesetzt, dagegen können die Belastungszeiten im ganzen beträchtlich länger sein.
  • Um die Festigkeit der Kommutatorlegierungen bei verlängerten Belastungszeiten und höherer Temperatur festzustellen, wurden die in Tabelle IV wiedergegebenen Bruchteste durchgeführt. Wie angegeben, sinkt bei allen Legierungen die Bruchfestigkeit bei höherer Temperatur. Silberhaltiges Kupfer, das 100 Stunden und länger auf 288° C gehalten wurde, erlitt Dauerschädigung und verlor viel an Festigkeit. Chrom-Kupfer zeigte große Kerbempfindlichkeit, obwohl es parallel zur Walzrichtung beträchtliche Festigkeit behielt. Quer zur Walzrichtung dagegen war die Bruchfestigkeit ungefähr die des weichgewordenen, silberhaltigen Kupfers. Chroin-Kupfer erlitt keine Dauererweichung.
  • Ganz andere Ergebnisse wurden demgegenüber mit der Kupfer-Zirkon-Legierung gemäß vorliegender Erfindung erzielt. Erstens festigten .die Kerben die Kupfer-Zirkon-Legierungsprobestücke, gleichgültig, ob sie quer oder längs belastet wurden, zweitens waren quer zur Walzrichtung belastete Probestücke fester als entsprechende, parallel zur Walzrichtung belastete Exemplare. Nichtgekerbte Probestücke behielten nach 500stündiger -Belastung in Längsrichtung bei 288° C 76% ihrer ursprünglichen Zugfestigkeit. Unter allen Belastungsbedingungen waren sie noch fester.
  • Es wurde auch festgestellt, daß der Zeitfaktor der Festigkeitsminderung bei der erfindungsgemäßen Legierung wesentlich niedriger als bei den beiden anderen Legierungen war.
  • Eine weitere Eigenschaft von besonderer Wichtigkeit bei einer Kommutatorlegierung besteht in der Fähigkeit, einen Kommutationsfilm zu entwickeln und aufrechtzuerhalten. Kommutationsuntersuchungen zeigten, daß die Bürstenlebensdauer sowohl auf Meereshöhe als auch in großen Höhen bei aus der erfindungsgemäßen Legierung hergestellten Kommutatoren zumindest gleich der Bürstenlebensdauer bei ähnlichen Kommutatoren aus silberhaltigem Kupfer oder Chrom-Kupfer ist.
    Tabelle I
    Typische mechanische Eigenschaften der erfindungs-
    gemäß hergestellten Zirkon-Kupfer-Legierung
    24°C 288°C
    Parallel zur Walzrichtung -
    genommene Probestücke
    . Rockwell-B-Härte ...... 64
    Zugfestigkeit (kg/cm2) ... 3761 2953
    Fließfestigkeit bei 0,2%
    Verbiegung (offset)
    (kg/cm,) . . . . . . . . . . . . . 3550 2812
    Proportionalitätsgrenze
    (kg/cm') ............. 1335
    Elastizitätsmodul
    (kg/cm2) ............. 1314700
    Dehnung auf 50,8 mm (l/o) 10,6 7,5
    Querzusammenziehung
    (0/0) ................. 54,3
    Quer zur Walzrichtung ge-
    nommene Probestücke
    Rockwell-B-Härte ....... 66
    Zugfestigkeit (kg/cm2) ... 3093
    Fließfestigkeit bei 0,2%
    Verbiegung (kg/cm2) .. 2918
    Dehnung auf 50,8 mm (0%) 6,5
    Tabelle II
    Typische mechanische Eigenschaften von silber-
    haltigem Kupfer und Chrom-Kupfer bei 288' C
    Silberhaltiges Chrom -
    Kupfer Kupfer
    Rockwell-B-Härte
    bei Zimmertemperatur ... 61 82
    Parallel zur Walzrichtung
    Zugfestigkeit (kg/em2) ... 2461 3515
    Fließfestigkeit bei 0,2%
    Verbiegung (kg/em2) . . 1969 3234
    Dehnung auf 50,8 mm (%) 12 7
    Querzusammenziehung
    (°/o) ................. 42,5 4
    Quer zur Walzrichtung
    Zugfestigkeit (kg/cm2) ... 2531 3304
    Fließfestigkeit bei 0,2%
    Verbiegung (kg/cm2) .. 2180 2883
    Dehnung auf 50,8 mm (%) 8 3
    Querzusammenziehung
    (0/0) ................. 25,5 6
    Tabelle III
    Elektrische Leitfähigkeit von Kupferlegierungen
    bei 20' C
    Internationales, geglühtes Standardkupfer .. 100,0%
    Silberhaltiges Kupfer, Rockwell 61 B ....... 97,00%
    Zirkon-Kupfer-Legierung gemäß Erfindung,
    Rockwell68B ....... . .................. 95,80/0
    Chrom-Kupfer, Rockweh 82B ........... 82;0%
    Tabelle IV
    Typische Bruchfestigkeiten von Kommutatorlegierungen bei 288' C
    Nach 100 Stunden Nach 500 Stunden
    (kg/cm') (kg/c-))
    ungekerbt I gekerbt ungekerbt I gekerbt
    Parallel zur Walzrichtung
    Zirkon-Kupfer-Legierung gemäß Erfindung .... 2390 2633 2250 2492
    Chrom-Kupfer ............................. 2531 1969 2281 1649
    Silberhaltiges Kupfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1227 1086 735 2)
    Quer zur Walzrichtung
    Zirkon-Kupfer-Legierung gemäß Erfindung .... 2672 2914 2563 2703
    Chrom-Kupfer ............................. 1297 1195 914 844
    Silberhaltiges Kupfer ................... . ..... 1406 1086 984 3)
    Bemerkungen: - -
    ') Die Werte für 500 Stunden sind aus bis zu 350 Stunden laufenden Versuchen extrapoliert.
    `) Bruchfestigkeit nach 210 Stunden ungefähr 703 kg/cm` und rapid abnehmend.
    ') Bruchfestigkeit nach 300 Stunden ungefähr 703 kg/cm' und rapid abnehmend. Die Bruchfestigkeit von ungekerbtem, silberhaltigem
    Kupfer nach 500 Stunden ist nur geschätzt. Die bei den gekerbten Probestücken sehr bemerkliche Rekristallisation und Erweichung
    des Metalls dürften die scheinbaren Werte höher als die wahren Werte werden lassen.
    Obwohl die Erfindung in der vorstehenden Beschreibung in einer bevorzugten Ausführungsform erläutert worden ist, muß verstanden werden, daß auch andere Ausführungsformen innerhalb des Schutzumfanges der nachstehenden Patentansprüche gewählt werden können.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Verbesserung der elektrischen und mechanischen Eigenschaften einer Kupfer-Zirkon-Legierung mit einem Zirkongehalt von 0,01 bis 0,15%, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung 5 bis 60 Minuten lang bei einer Temperatur von 704 bis 1038° C lösungsgeglüht und anschließend in der Weise abgeschreckt und kaltverformt wird, daß sich ihr Querschnitt auf etwa 50% verringert.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung bei einer Temperatur von praktisch 760° C lösungsgeglüht wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung praktisch 0,08% Zirkon und Kupfer als Rest enthält.
  4. 4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung nach der Kaltverformung bei einer Temperatur von 232°C gealtert wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung 60 bis 120 Minuten lang gealtert wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Zeitschrift für Metallkunde, Bd.39/1948; S. 173/ 174.
DEN14004A 1956-08-14 1957-08-13 Verfahren zum Verbessern der elektrischen und mechanischen Eigenschaften von Kupfer-Zirkon-Legierungen Pending DE1090437B (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1458546B1 (de) * 1962-12-26 1970-04-09 Nippert Electric Products Comp Verfahren zur Herstellung von zusammengesetzten Halbleitertraegern
DE3104960A1 (de) * 1981-02-12 1982-08-26 W.C. Heraeus Gmbh, 6450 Hanau "feinstdraht"

Non-Patent Citations (1)

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Title
None *

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