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TECHNISCHER BEREICH
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Edelmetall-Legierungszusammensetzung, Sonden, welche die Edelmetall-Legierungszusammensetzungen aufweisen, und Verfahren zur Herstellung solcher Sonden.
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HINTERGRUND
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Im Bereich der Herstellung von Halbleitern besteht ein anhaltender Bedarf für geringere Gerätegrößen (d. h. höhere Anzahlen an Transistoren pro Flächeneinheit) und für eine erhöhte Prozessor- bzw. Verarbeitungsleistung (d. h. schnellere Verarbeitungsgeschwindigkeiten).
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Aufgrund ihrer erstrebenswerten Widerstandsfähigkeit gegenüber Oxidation erfreut sich die Verwendung von Edelmetalllegierungen für stationäre und bewegliche oder gleitende elektrische Kontakte sowie für Prüfsonden einer weit verbreiteten Verwendung für Anwendungen wie zum Beispiel Schleifringbürsten, Halbleitersonden, potenziometrische Sensoren und dergleichen. In den letzten 60 Jahren wurde Paliney™ 7 als der Maßstab bei Legierungen für Anwendungen angesehen, die einen herausragenden Widerstand gegenüber Oxidation und eine Formbarkeit in ihrem vollständig ausgehärteten Zustand erfordern. Seine elektrische Leitfähigkeit ist jedoch sehr gering, nämlich nur ungefähr 5,5 % IACS (3,19 MS/m).
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Das
US-Patent 5,833,774 an Klein et al. beschreibt Zusammensetzungen von Silber/Palladium/Kupfer-Legierungen, die in solchen Anwendungen eingesetzt werden und es beschreibt einen Bereich von Edelmetalllegierungen, die, wenn sie wärmebehandelt werden, einen Bereich von Härtegraden mit einer elektrischen Leitfähigkeit in einem Bereich von 12 - 16 % IACS (7 - 9,3 MS/m)bieten. Obwohl kommerzielle Legierungen, die mit dieser Lehre (Paliney™ H3C und Paliney™ C) vereinbar sind, Leitfähigkeitswerte aufweisen, die annähernd das Dreifache desjenigen von Paliney™ 7 betragen (siehe Tabelle 2), können sie noch immer nicht die gewünschte Strombelastbarkeit von vielen neuen Anwendungen erreichen. Zum Beispiel bleiben bei Prüfsonden für integrierte Schaltkreise (IC) mit Durchmessern unter 100 µm Stromniveaus, die sinnvoll bzw. mit Erfolg verwendet werden können, unterhalb 2 Ampere, aufgrund der sehr starken elektrischen Erwärmung („Neue Generation von Sondenlegierungen“, Smith et al., IEEE SW Test Workshop, Juni 2013). Ein weiterer Nachteil von Legierungen innerhalb dieser Familie ist ihre Schwierigkeit, in komplexe, mit hohen Toleranzen versehene Formen geformt zu werden, wenn sie sich in dem vollständig ausgehärteten Zustand befinden.
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Das
US-Patent 6,210,636 an Klein offenbart eine kostengünstige Silber-/Palladium-/Kupfer-/Nickel-/Zink-Hochfestigkeitslegierung, die für Anwendungen mit gleitendem elektrischen Kontakt geeignet ist. Weil diese Legierung entwickelt wurde, um ihren Edelmetallgehalt und die sich ergebenden Kosten durch Verringerung ihres Nickel- und Zinkgehalts zu reduzieren, ist ihre Widerstandsfähigkeit gegen Oxidation im Vergleich zu Legierungen, die größere Edelmetallgehalte aufweisen, gering. Des Weiteren ist für diese Legierungen die gesamte Leitfähigkeit im Allgemeinen unterhalb von 10 % IACS (5,8 MS/m) (Paliney™ 5, DNI-Webseite).
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Obwohl Legierungen in der Pd-Cu-Ag-Familie seit den 1950er studiert wurden (Raub und Worwag, Z. Metallkd., 1955, 46, 52-57), hat sich das meiste der veröffentlichten Arbeit auf das Dokumentieren der möglichen Phasenbeziehungen und das Erzeugen der Wirkung des Ordnens bzw. der Ordnung der elektrischen Eigenschaften dieser Legierungen konzentriert. Wie in den 1A und 1B dargestellt, ist es bekannt, dass Ordnungsreaktionen den elektrischen Widerstand erheblich reduzieren. 1A beinhaltet das Phasendiagramm für die binären Cu-Au-Legierungen, welche das Vorhandensein von geordneten stöchiometrischen Phasen, Cu3AU und CuAu zeigt. 1B (Barrett, 1952) stellt die Veränderung des elektrischen Widerstands der binären Au-Cu-Legierungen dar, wenn sie wärmebehandelt werden, so dass sie von dem ungeordneten in den geordneten Zustand übergehen. In dem ungeordneten Zustand (gepunktete Linie im Hintergrund) wird der Widerstand an jedem der reinen Metallzustände minimiert und erhöht sich schrittweise, wenn die zwei Elemente vermischt werden, wobei er in der Nähe des 50-50 Atom-%-Niveaus ein Maximum erreicht. Durch Wärmebehandeln der Legierungen innerhalb des geeigneten Zeit-Temperatur-Systems ist es möglich, eine geordnete Phase zu erzeugen und den Widerstand sowohl an dem 25 Atom-% als auch an dem 50 Atom-% Au-Niveau zu minimieren. Die Widerstandswerte variieren auf eine linear-symmetrische Weise, wenn die Zusammensetzung in jeder Richtung von den stöchiometrischen Werten verändert wird. Dieses Verhalten ist das allgemein akzeptierte Modell für Übergänge zwischen geordnet und ungeordnet.
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Palladium-/Kupfer-Legierungssysteme waren auch der Gegenstand von technischen Papers und Artikeln. A. Yu. Volkov in „Improvements to the Microstructure and Physical Properties of Pd-Cu-Ag Alloys“ prüfte und berichtete über eine Auswahl von Zusammensetzungen für das ternäre Legierungssystem. Volkov untersuchte die Wirkung des Hinzufügens von Silber zu einer Palladium-Kupfer-Legierung mit dem primären Fokus der Verbesserung der Zugfestigkeit. Obwohl diese Arbeit eine positive Auswirkung auf die Festigkeit zeigt, wie in Volkov dargestellt, wirken sämtliche Ag-Beimengungen auch bezüglich der Erhöhung des Widerstands, z. B. bis zu einem Widerstand von ungefähr 8,5 µOhm-Zentimeter (20,3 % IACS bzw. 11,77 MS/m) für die binäre Pd-Cu-Legierung bis zu einem Widerstand von ungefähr 11 µOhm-Zentimeter (15,6 % IACS bzw. 9,05 MS/m) für eine Legierung mit 12 Atom-% Ag. Diese Arbeit zeigt kein maßgebliches Verständnis im Hinblick darauf, gleichzeitig sowohl die mechanischen als auch die elektrischen Eigenschaften zu optimieren.
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Zusätzlich führt das
US-Patent 7,354,488 die Verwendung von Re in Verbindung mit anderen Elementen, wie zum Beispiel B, Ni und Ru ein, um die Festigkeit von geschmiedeten Legierungen mit hohem Pd-Gehalt zu erhöhen. In Ermangelung der synergetischen Einflüsse dieser komplementären Elemente weisen die Daten darauf hin, dass es Re-Gehalte von mindestens 10 % erfordert, um Härtewerte von über 300 HK zu erreichen. Diese Legierungen weisen typischerweise sehr niedrige elektrische Leitfähigkeitswerte auf dem Niveau von 5 - 8 % IACS (2,9 - 4,6 MS/m) auf. In diesen Systemen, in denen die Pd-Niveaus üblicherweise oberhalb 75 Gewichts-% liegen, wird davon ausgegangen, dass Re ein Verfestigungsmittel in fester Lösung ist und nicht an einer Sekundärphasen- oder Ordnungsreaktion teilnimmt. Re wird gelegentlich auch als ein Kornverfeinerungsadditiv bei dentalen Gusslegierungen verwendet, jedoch bei sehr niedrigen Konzentrationen, typischerweise unterhalb 0,5 %.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Gemäß bestimmter Ausführungsformen weisen ternäre oder höhere Edelmetalllegierungen Palladium, Kupfer, Silber und optional Rhenium auf.
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Gemäß bestimmter Ausführungsformen weist eine auf Palladium basierende ternäre oder höhere Legierung (a) Palladium mit ungefähr 45 - 55 Gewichts-%; (b) Kupfer mit ungefähr 32 - 42 Gewichts-%; (c) Silber mit ungefähr 8 - 15 Gewichts-%; (d) Rhenium mit ungefähr 0 - 5 Gewichts-%; und (e) bis zu 1,0 Gewichts-% modifizierende Elemente, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Folgendem besteht: Ruthenium, Zirkonium, Gallium und Zink. Die Legierung kann ein Pd:Cu-Verhältnis von ungefähr 1,05 bis 1,6 nach Gewicht bzw. gemäß Gewichtsanteilen und ein Pd:Ag-Verhältnis von ungefähr 3 - 6 nach Gewicht bzw. gemäß Gewichtsanteilen aufweisen.
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Gemäß bestimmter Ausführungsformen kann die Legierung als oder in einer Sonde vorgesehen sein. Gemäß solcher Ausführungsformen kann die Sonde als eine Cobra-Sonde, eine Cantileversonde, eine Vertikalsonde oder eine Pogo-Pin-Sonde ausgebildet sein.
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In einigen Ausführungsformen und Alternativen ist das Palladium mit ungefähr 51 - 55 Gewichts-% vorhanden, das Kupfer ist mit ungefähr 32 - 40 Gewichts-% vorhanden, das Silber ist mit ungefähr 8,5 - 14 Gewichts-% vorhanden und das Rhenium ist mit ungefähr 1,1 - 3 Gewichts-% vorhanden. In einigen Ausführungsformen und Alternativen kann das Rhenium durch Zink ersetzt sein und dasselbe kann mit ungefähr 0,2 - 0,7 Gewichts-% vorhanden sein.
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Die Legierung kann eine wärmebehandelte elektrische Leitfähigkeit aufweisen, die 19,5 % IACS (11,31 MS/m) überschreitet; die Legierung kann eine wärmebehandelte Härte von mindestens 350 Knoop aufweisen; sie kann eine zweite Phase von Rhenium aufweisen; sie kann frei von einem oder mehreren der folgenden sein: Nickel, Chrom, Gold, Platin und Bor oder Eisen; wenn sie ausgehärtet ist, kann sie eine Streckgrenze bzw. Dehngrenze bzw. Fließgrenze oberhalb 100 ksi (690 MPa) bei ungefähr 60 °F (15 °C) bis ungefähr 450 °F (230 °C) aufweisen; und/oder wenn sie ausgehärtet ist, kann sie eine Zugdehnung von mehr als 2 % aufweisen.
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Figurenliste
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- 1A stellt ein Phasen- bzw. Zustandsdiagramm für die binären Kupfer (Cu)-Gold (Au)- Legierungen dar, welche das Vorhandensein von geordneten stöchiometrischen Phasen von Cu3Au und CuAu zeigt.
- 1B stellt die entsprechende Änderung des elektrischen Widerstands der binären Kupfer-Gold-Legierungen dar, wenn sie thermisch behandelt werden, so dass sie von dem ungeordneten in den geordneten Zustand übergehen.
- 2A stellt eine grafische Darstellung der Leitfähigkeit der Legierung für Palladium-Kupfer-Silber-Legierungen bei verschiedenen Pd:Cu-Verhältnissen dar.
- 2B stellt eine grafische Darstellung der Legierungsleitfähigkeit für Palladium-Kupfer-Silber-Legierungen bei verschiedenen Pd:Cu-Verhältnissen dar, die auf einer binären Cu-Pd-Phase überlagert sind. Die Leitfähigkeitswerte, die der Skala auf der rechten Seite des Diagramms entsprechen, wurden bei Raumtemperatur genommen.
- 2C stellt eine grafische Darstellung der elektrischen Leitfähigkeit für wärmebehandelte Palladium-Kupfer-Silber-Legierungen mit unterschiedlichen Pd:Ag-Verhältnissen dar.
- 3A ist eine grafische Darstellung der Legierungshärte (HK0.1) für Palladium-Kupfer-Silber-Legierungen mit verschiedenen Pd:Cu-Verhältnissen dar.
- 3B ist eine grafische Darstellung der Legierungshärte (HK0.1) für Palladium-Kupfer-Silber-Legierungen mit verschiedenen Pd:Ag-Verhältnissen.
- 4 zeigt, dass bei einer hohen erhöhten Temperatur die Streckgrenze von Legierungen in einem bestimmten Bereich von Pd:Cu-Verhältnissen erreicht wird, ähnlich derjenigen für die Leitfähigkeit und Härte.
- 5 zeigt ein Rasterelektronenmikroskop (REM)-Schriftbild (Oberseite) einer Palladium-Kupfer-Silber-Rhenium-Legierung, die eine zweite Phase von Rhenium aufweist, und eine energiedispersive Spektroskopie (EDS)-Analyse (unten) der Matrix (1) und der Rhenium-reichen Lamellen (2).
- 6 ist ein Balkendiagramm, das Ergebnisse der gesamten Verlängerung bei Zugversuchen von Legierungen der vorliegenden Offenbarung bzw. Erfindung bei Raumtemperatur darstellt.
- 7 ist ein Diagramm, das Ergebnisse der Streckgrenze bzw. Dehngrenze bzw. Fließgrenze bei Zugversuchen von Legierungen der vorliegenden Offenbarung bzw. Erfindung bei Raum- und erhöhten Temperaturen darstellt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Überblick: In dem Bereich von Testsonden nimmt, wenn die Gerätegröße abnimmt, der eigenständige Platz, der auf jedem Gerät zur Verfügung steht, um von elektrischen Testsonden kontaktiert zu werden, ebenfalls ab. Gleichzeitig erfordert die zunehmende Verarbeitungs- bzw. Prozessorleistung, dass die Testsonden höhere Testströme führen und dadurch höhere Testtemperaturen aufnehmen können. Das Ergebnis dieser Anforderungen ist, dass: 1) die Durchmesser von Testsonden kleiner werden müssen, um sicherzustellen, dass sie genau auf den Testpads angeordnet werden können, 2) die Zunahme des Teststroms verbunden mit dem verringerten Sondendurchmesser zu dem Erfordernis der verbesserten elektrischen Leitfähigkeit des Materials der Testsonde führt, um die Gefahr zu vermeiden, dass die Sonde überhitzt und versagt, 3) wenn die Testtemperaturen zunehmen, die Legierungen eine gute Speicherretention während der gesamten Stromerhöhungssequenz aufweisen müssen, um eine vorzeitige Erweichung und ein Versagen während des Aufsetzens und Wischens zu vermeiden, und 4) eine erhöhte Duktilität erforderlich ist, um eine ausgiebige Verformung in den ausgehärteten Zustand zu erlauben, um die engen Abmessungstoleranzen zu sichern, die bei diesen Miniaturbauteilen erforderlich sind.
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Weil die Dissipation von Leistung oder das Erwärmen der Sonde direkt mit ihrem elektrischen Widerstand in Verbindung steht, wo:
- dissipierte Leistung in Watt = (Probenstrom in Ampere)2 × (Probenwiderstand in Ohm)
- ist auf einfache Weise ersichtlich, dass die Erhitzung der Sonde direkt proportional zu ihrem Widerstand ist, und dass die Verringerung des Widerstands der Testsonde oder die Erhöhung ihrer elektrischen Leitfähigkeit ein entscheidendes Mittel ist, um den Betrieb von Testsonden mit geringerem Durchmesser bei angemessenen Temperaturen mit erhöhten Stromerfordernissen zu ermöglichen.
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Des Weiteren ist es, zusätzlich zu der Verringerung des Bahnwiderstands des Sondendrahts auch zwingend erforderlich, einen niedrigen Kontaktwiderstand während des wiederholten Aufsetzens der Sonde auf der IC-Fläche beizubehalten. Dieser Grenzflächenwiderstand wird durch die Normalkraft, die von der Sonde beim Aufsetzen ausgeübt wird, und dem Grad des Wischens gesteuert, der nach dem ersten Kontakt aufgebracht wird. Um eine fortdauernde Leistung sicherzustellen, muss die Konstruktion der Sonde sicherstellen, dass die Gesamtlasten während des Testzyklus in dem elastischen Bereich verbleiben. Daher ist es unter einer erhöhten Spannungsdichte, die mit der Verwendung von Sonden mit geringerem Durchmesser verbunden ist, wichtig, dass der Sondendraht seine Streckgrenze bzw. Dehngrenze bzw. Fließgrenze bei erhöhten Temperaturen nicht überschreitet, um ein Erweichen, eine Gramm-Kraftverringerung und eventuelles frühzeitiges Versagen zu verhindern.
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Zusätzlich müssen die Legierungen jeglicher Oxidation widerstehen, die den Kontaktwiderstand der Sondenvorrichtung erhöhen könnte. Der Oxidationswiderstand von Edelmetalllegierungen ist gut bekannt, während die speziellen Vorteile von auf Palladium basierenden Edelmetalllegierungen im Allgemeinen anerkannt sind.
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In Anbetracht dieser Ziele werden hierin auf Palladium basierende Legierungen zur Verfügung gestellt, die eine elektrische Leitfähigkeit von mehr als 19,5 % IACS (11,31 MS/m) erreichen, eine Härte oberhalb von 350 HK0,1 erreichen, um eine Verschleißfestigkeit zur Verfügung zu stellen, und einen Widerstand gegen Oxidation zur Verfügung stellen. Die Legierungen beinhalten eine Streckgrenze bzw. Dehngrenze bzw. Fließgrenze von mehr als 100 ksi (690 MPa) bei Temperaturen von bis zu 400 °F (205 °C). Eine ausreichende Duktilität in dem vollausgehärteten Zustand ermöglicht es, dass die auf Palladium basierende Legierung in fertige Testsonden oder elektrische Kontakte geformt wird, während die Notwendigkeit für ein Aushärten nach dem Formen eliminiert wird, wodurch begleitende Gefahren von thermischer Zerstörung von präzisionsgeformten Formen während dieser Aushärtebehandlung vermieden werden.
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Des Weiteren ist, im Gegensatz zu vorherigen Versuchen, die keine Korrelation zwischen den Verhältnissen eines Legierungssystems von Palladium zu Kupfer und Palladium zu Silber erkannt haben, weil sie sich auf die Härtbarkeit und elektrische Leitfähigkeit der Legierung beziehen, festgestellt worden, dass ein Bereich eines Pd:Cu-Verhältnisses einer Legierung sowohl eine ausgehärtete Härte als auch eine elektrische Leitfähigkeit einer ternären oder höheren Pd/Cu-Legierung erreichen. Zusätzlich ist festgestellt worden, dass ein Bereich von Pd:Ag-Verhältnissen in solchen Legierungen das Erreichen von geeigneten Härte- und Leitfähigkeitsniveaus weiter erleichtern kann.
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Folglich stellen Ausführungsformen auf Pd-basierende Legierungen zur Verfügung, die Legierungsbestandteile von Kupfer und Silber mit Pd:Cu- und Pd:Ag-Verhältnissen aufweisen, die eine erhöhte elektrische Leitfähigkeit und ausreichende Härte zur Verfügung stellen, um die Anforderungen zu befriedigen, die bei derzeitigen Testsonden erforderlich sind. Insbesondere haben wir herausgefunden, dass es durch das exakte Steuern bzw. Kontrollieren sowohl der Pd:Cu- als auch der Pd:Ag-Verhältnisse möglich ist, aushärtbare Pd-Legierungen zu erzeugen, die eine hohe elektrische Leitfähigkeit, eine hohe Härte und sehr gute Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen aufweisen. Obwohl das Phasendiagramm von 2B nahelegt, dass nur ein beschränkter Bereich von Pd-Cu-Legierungen besteht, der einer Ordnungsreaktion unterzogen werden kann, zeigt die vorliegende Veröffentlichung an, dass nur eine geringe Auswahl dieser Legierungen in der Lage ist, elektrische Leitfähigkeiten von mehr als 19,5 % IACS (11,31 MS/m) zu erreichen und häufig 25 % IACS (14,5 MS/m) überschreitet. Für diese Legierungen scheint die Leitfähigkeitsreaktion mehr eine Schrittfunktion als die Sägezahnreaktion zu sein, wie in 1B dargestellt. Wie in Tabelle 2 gezeigt und in 2A schematisch dargestellt, fällt die Leitfähigkeit der Legierungen dramatisch, wenn das Pd:Cu-Verhältnis außerhalb des Verhältnisses von 1,05 bis 1,6 nach Gewicht fällt. Unter Bezugnahme auf Tabelle 2 weisen die Legierungen 1945 und 1938 Pd:Cu-Verhältnisse unterhalb von 1,05 auf und jede weist eine Leitfähigkeit unterhalb von 8 % IACS (4,64 MS/m) auf; die Legierungen 1946, 1924, 1925 und 1926 weisen Pd:Cu-Verhältnisse oberhalb 1,6 auf und jede weist eine Leitfähigkeit unterhalb von 6 % IACS (3,48 MS/m) auf. Es sollte außerdem herausgestellt werden, dass sowohl Cr- als auch Ni-Bestandteile die Leitfähigkeit von Legierungen in dieser Familie dramatisch verringern, wie durch die Legierungen 1879 und 1856 dargestellt. In den Figuren wird die Bezeichnung VHC verwendet, um Legierungszusammensetzungen zu bezeichnen, die in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen. Die in 2A identifizierten VHCs beinhalten die in Tabelle 1 aufgelisteten Zusammensetzungen und beinhalten die Legierungen 1907, 1941, 1910, 1900, 1904, 1859, 1948, 1929, 1933, 1937, 1943, 1930, 1934, 1938, 1935, 1912,1936, 1931 und 1928. In 2B sind die Leitfähigkeitsdaten über dem Pd-Cu-Phasendiagramm überlagert. Dies zeigt, dass für diese Legierungen die in 1A zu erkennende Symmetrie nicht mehr existiert und die höhere Leitfähigkeit überraschenderweise nur innerhalb der oberen (hohes Pd) Hälfte des geordneten Zustandsfelds beibehalten wird. Innerhalb des empfohlenen Pd:Cu-Verhältnisses ist die Leitfähigkeit grundsätzlich oberhalb von 19,5 % IACS (11,31 MS/m) und überschreitet häufig 25 % IACS (14,58 MS/m). Wie in 2C dargestellt, ist es jedoch auch wichtig, das Pd:Ag-Verhältnis in einem Bereich von 3 bis 6 nach Gewicht zu halten. In 2C beinhalten die VHCs die Legierungszusammensetzungen, die in Tabelle 1 aufgelistet sind und die gelisteten Supra. Wie in Tabelle 2 dargestellt, fällt die Leitfähigkeit der Legierungen dramatisch, wenn das Pd:Ag-Verhältnis außerhalb der Verhältnisse von 3 bis 6 nach Gewicht fällt. Die Legierungen 1945 und 1913 weisen Pd:Ag-Verhältnisse auf, die unterhalb von 3 fallen und weisen eine Leitfähigkeit unterhalb 19 % IACS (11,02 MS/m) auf. Die Legierungen 1925 und 1926 weisen Pd:Ag-Verhältnisse auf, die 6 überschreiten und weisen eine Leitfähigkeit unterhalb von 5 % IACS (2,9 MS/m) auf. Die Daten zeigen deutlich, dass, um sicherzustellen, dass der Grenzwert der Leitfähigkeit von 19,5 % (11,31 MS/m) immer erreicht wird, beide Verhältnisse eingehalten werden müssen. Unglücklicherweise gibt es sehr wenige Anwendungen, bei denen die Leitfähigkeit alleine ausreichend ist, um eine adäquate Leistung zur Verfügung zu stellen. Viele Anwendungen erfordern auch entweder eine hohe Härte oder eine hohe Streck- bzw. Dehn- bzw. Fließgrenze, weil das Material entweder als ein Federelement oder eine Verschleißfläche reagiert.
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Die 3A und 3B zeigen die Legierungshärte in dem HT von einem Anlasszustand jeweils als eine Funktion des Pd:Cu- oder des Pd:Ag-Verhältnisses. Wie bei der Leitfähigkeit werden die optimalen Härteeigenschaften so lange aufrechterhalten, wie das Pd:Cu-Verhältnis in dem Bereich von 1,05 bis 1,6 liegt (3A). Jedoch ist wieder das Pd:Cu-Verhältnis allein nicht ausreichend, um die gewünschte Härte sicherzustellen, und in diesem Fall muss das Pd:Ag bei oder unterhalb von 6 sein, um eine minimale Härte von oberhalb 350 HK sicherzustellen (3B). In Tabelle 2 fallen die Legierungen 1856, 1945, 1932, 1946, 1924, 1925 und 1926 außerhalb dieser Pd:Cu- und/oder Pd:Ag-Verhältnisse und weisen eine geringe Härte auf. Daher müssen, um sowohl die gewünschte Härte als auch die Leitfähigkeit zu erreichen, die Verhältnisse von sowohl Pd:Cu als auch Pd:Ag streng kontrolliert werden.
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Legierungszusammensetzungen: Die auf Palladium basierenden Legierungen der vorliegenden Veröffentlichung sind ternäre oder höhere Legierungen. Legierungszusätze können Kupfer (Cu), Silber (Ag) und/oder Rhenium (Re) umfassen. Die Tabellen 1 und 2 stellen Legierungszusammensetzungen, Pd:Cu- und Pd:Ag-Verhältnisse und Legierungseigenschaften von beispielhaften Legierungen der vorliegenden Veröffentlichung zur Verfügung. Diese beinhalten jede, jede Kombination von oder sämtliche der Legierungen 1907, 1941, 1910, 1900, 1904, 1859, 1948, 1929, 1933, 1937, 1943, 1930, 1934, 1938, 1935, 1912, 1936, 1931 und 1928.
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Die Legierungen können Palladium mit ungefähr 45 - 55 Gewichts-%, ungefähr 45 - 50 Gewichts-%, ungefähr 47 - 55 Gewichts-%, ungefähr 50 - 55 Gewichts-%, ungefähr 50 - 54 Gewichts-% oder ungefähr 51 - 55 Gewichts-% aufweisen.
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Kupfer kann in den Legierungen mit ungefähr 30 - 45 Gewichts-%, ungefähr 30 - 40 Gewichts-%, ungefähr 32 - 40 Gewichts-%, ungefähr 32 - 42 Gewichts-%, ungefähr 35 - 45 Gewichts-% oder ungefähr 36 - 43 Gewichts-% vorhanden sein.
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Silber kann in den Legierungen mit ungefähr 8 - 25 Gewichts-%, ungefähr 8 - 20 Gewichts-%, ungefähr 8 - 16 Gewichts-%, ungefähr 8 - 15 Gewichts-%, ungefähr 8 - 14 Gewichts-%, ungefähr 8,5 - 14 Gewichts-%, ungefähr 8 - 13 Gewichts-%, ungefähr 8 - 12 Gewichts-%, ungefähr 8 - 11 Gewichts-%, ungefähr 9 - 15 Gewichts-%, ungefähr 9 - 14 Gewichts-%, ungefähr 9 - 13 Gewichts-%, ungefähr 9 - 12 Gewichts-%, ungefähr 9 - 11 Gewichts-% oder ungefähr 8 - 1 Gewichts-% vorhanden sein.
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Rhenium kann in den Legierungen mit ungefähr 0 - 5 Gewichts-%, ungefähr 0,5 - 5 Gewichts-%, ungefähr 0,5 - 4,5 Gewichts-%, ungefähr 0,5 - 4 Gewichts-%, ungefähr 0,5 - 3,5 Gewichts-%, ungefähr 0,5 - 3,0 Gewichts-%, ungefähr 1,1 - 3,0 Gewichts-%, ungefähr 0,5 - 2,5 Gewichts-%, ungefähr 0,5 - 2,0 Gewichts-% oder ungefähr 0,5 -1,5 Gewichts-% vorhanden sein.
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Zink kann in den Legierungen mit ungefähr 0 - 3 Gewichts-%, ungefähr 0,1 - 1,0 Gewichts-%, ungefähr 0,2 - 0,7 Gewichts-%, ungefähr 0,5 - 3 Gewichts-%, ungefähr 1,0 - 3,0 Gewichts-% oder ungefähr 0,5 - 1,5 Gewichts-% vorhanden sein.
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Die auf Palladium basierenden Legierungen können zusätzlich bis zu 1 % von modifizierenden Elementen, einschließlich Ruthenium, Zirkonium, Gallium und Zink, aufweisen.
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Die Legierungen der vorliegenden Veröffentlichung bzw. Erfindung können ausschließlich aus den spezifisch genannten Elementen bestehen, so dass die Legierungen in einer im Wesentlichen reinen Form vorliegen. Zum Beispiel macht, wo Palladium mit wenigstens 50 Gewichts-% der Legierung vorhanden ist, Palladium den Rest der genannten Legierungen aus, mit dem Ausschluss sämtlicher anderer (nicht genannter) Substituenten. Alternativ ist zu verstehen bzw. kann darunter verstanden werden, dass die derzeit genannten, auf Palladium basierenden Legierungen auch andere Substituenten sowie diejenigen, die speziell angeführt wurden, aufweisen können, wie dies vorzugsweise gewünscht sein kann. Die genannten Legierungen können auch verschiedene Verunreinigungen und andere geringe Mengen von Substanzen aufweisen, jedoch in solchen Mengen, dass die vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemäßen Legierungen nicht beeinflusst werden. Vorzugsweise sind solche Spuren von Material mit weniger als 1000 ppm vorhanden.
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Die Legierungen der vorliegenden Veröffentlichung bzw. Erfindung können frei sein von Nickel, Chrom, Gold, Platin, Bor, Eisen, Zink, Gallium und Wismut sowie von jedem anderen elementaren Zusatz. In Bezug auf wenigstens Nickel, Chrom, Gold, Platin, Bor und Eisen können diese von den beschriebenen Legierungen ausgeschlossen werden, weil sie schädlich für die elektrische Leitfähigkeit oder die wärmebehandelte Härte oder beides sind. Zum Beispiel ist die Legierung 1856 eine Pd-Cu-Ag-Legierung mit einem Legierungsbestandteil von Nickel, was zu einem erheblichen Abfall der Leitfähigkeit (11,3 IACS bzw. 6,55 MS/m) führt und verringerte Eigenschaften im Vergleich zu der ternären Pd-Cu-Ag-Legierung 1943 (51,5 Pd-37,5 Cu-10,9 Ag) aufweist. Die Legierung 1879 ist eine weitere Pd-Cu-Ag-Legierung mit einem Legierungsbestandteil von Chrom, was ebenfalls zu einem signifikanten Abfall der Leitfähigkeit (7,3 IACS bzw. 4,23 MS/m) im Vergleich zu der Legierung 1943 resultiert. Verschiedene Spurenelemente können aufgrund ihrer unbeabsichtigten Einführung während des Gießens und der Verarbeitung der Legierung vorhanden sein, wie dies für Fachmänner im Bereich des Metallgießens und der Metallverarbeitung gut bekannt ist.
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Legierungsverhältnisse und -eigenschaften:
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Ein Gewichtsverhältnis von Palladium zu Kupfer kann bei oder ungefähr bei 1,05 und bis zu oder bis zu ungefähr 1,6 nach Gewicht sein. Ein Gewichtsverhältnis von Palladium zu Silber kann bei oder ungefähr bei 3 und bis zu oder ungefähr bis zu 6 nach Gewicht sein.
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Die Legierung kann in ihrem vollständig ausgehärteten Zustand eine Härte von wenigstens 350 HK0,1, eine elektrische Leitfähigkeit von wenigstens 19,5 % IACS (11,31 MS/m), eine Zugdehnung von mehr als 2 % in zwei Zoll (50,8 mm), eine Streck- bzw. Dehn- bzw. Fließgrenze bei erhöhter Temperatur von 480 °F (250 °C) von wenigstens 100 ksi (690 MPa) aufweisen.
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Unter Bezugnahme auf die Figuren, stellt 2B ein Phasendiagramm für Palladium-Kupfer-Legierungen dar. Das Diagramm stellt Pd:Cu-Verhältnisse (basierend auf Gewichts-%) auf dem Palladium-Kupfer-Phasendiagramm (2007 Huang W, Legierungsphasendiagrammdatenbank, ASM International) dar, wo maximale Leitfähigkeit, Härte und erhöhte Temperaturfestigkeit erreichbar sind. Leitfähigkeitstests wurden bei Raumtemperatur durchgeführt. Die Leitfähigkeitsergebnisse, die der Darstellung überlagert sind, zeigen eine hohe Leitfähigkeit in dem warm ausgehärteten Zustand, und ist auf die hohe Pd-Hälfte des geordneten Zustandsfelds beschränkt und weist ein Maximum bei einem Pd:Cu-Verhältnis von ungefähr 1,05 bis 1,6 auf.
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3A ist ein Diagramm von Legierungshärte (HK0,1) von Palladium-Kupfer-Silber-Legierungen als eine Funktion des Pd:Cu-Verhätnisses, das zeigt, dass eine hohe Härte (> 350 HK0,1) bei einem Pd:Cu-Verhältnis zwischen ungefähr 1,05 und 1,6 (basierend auf Gewichts-%) erreicht wird. Die 1 und 2 zeigen, dass eine hohe Härte und Leitfähigkeit bei einem bestimmten Bereich von Pd:Cu-Verhältnis erreicht wird.
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3B ist ein Diagramm von Legierungshärte (HK0,1) für Palladium-Kupfer-Silber-Legierungen als eine Funktion von Pd:Ag-Verhältnissen und zeigt, dass eine hohe Härte (> 350 (HK0,1) bei einem Pd:Cu-Verhältnis zwischen 1,05 und 1,6 (basierend auf Gewichts-%) erreicht wird, und das Pd:Ag-Verhältnis zwischen 3 und 6 ist. Die Daten stellen Pd:Cu-Verhältnisse für Legierungen dar, die außerhalb des Verhältnisses von 1,05 bis 1,6 liegen, aber Pd:Ag-Verhältnisse zwischen 3 und 6 aufweisen, was zeigt, dass die Härte der Legierung davon abhängig ist, dass sowohl die Pd:Cu- als auch die Pd:Ag-Verhältnisse in die genannten Bereiche fallen.
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Die Entdeckung, dass nach dem Härten nur ein Abschnitt innerhalb des geordneten Bereichs, das auf dem Palladium-Kupfer-Phasendiagramm mit einem spezifischen Bereich von Pd:Cu-Verhältnissen von ungefähr 1,05 und 1,6 dargestellt war, eine Kombination von sowohl hoher Härte als auch außerordentlich hoher Leitfähigkeit erbrachte, war unerwartet. Im Allgemeinen wird angenommen, dass für sämtliche Zusammensetzungen innerhalb des geordneten Zustandsfelds sich ungefähr eine ähnliche Härte ergeben würde.
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4 ist ein Diagramm der Streck- bzw. Dehn- bzw. Fließgrenze mit erhöhter Temperatur (480 °F bzw. 250 °C) von Legierungen, dargestellt gegenüber einem Pd:Cu-Verhältnis. Die Ergebnisse von 4 zeigen, dass eine hohe Festigkeit (> 100 ksi bzw. 690 MPa) bei einem Pd:Cu-Verhältnis zwischen ungefähr oder zwischen 1,05 und 1,6 (basierend auf Gewichts-%) erreicht wird, ähnlich zu den 2A und 3A für die Leitfähigkeit und die Härte bei Raumtemperatur, z. B. ungefähr 60 °F (15 °C) bis zu ungefähr 480 °F (230 °C). Die Tabellen 1 und 2 stellen zusätzlich dar, dass, ähnlich zu der Leitfähigkeit und der Härte, die Festigkeit bei erhöhter Temperatur auch in einem beschränkten Bereich des geordneten Zustandsfelds unerwarteter Weise maximiert wurde.
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5 ist ein Rasterelektronenmikroskop (REM)-Schriftbild einer auf Palladium basierenden Legierung, die Rhenium-reiche Lamellen, ausgerichtet in der Zieh- bzw. Zeichnungsrichtung aufwies, und unterhalb eine EDS-Analyse, aus der hervorgeht, dass die Lamellen annähernd ausschließlich reines Rhenium sind. Das Vorhandensein einer Rhenium-reichen, zweiten Phase in den auf Palladium basierenden Legierungen in der Form von Lamellen (ausgerichtet in der Zieh- bzw. Zeichnungsrichtung) war ebenfalls unerwartet. Bei Raumtemperatur ist Rhenium in Pd löslich, aber sowohl mit Ag als auch mit Cu nicht mischbar, was bedeutet, dass die Löslichkeit von Re in einer ternären Matrix nicht vorausgesagt werden kann. Wenn eine gewisse Löslichkeit von Re in der Pdreichen Matrix während des Schmelzens angenommen wird, würde man erwarten, dass die Löslichkeit abnimmt, wenn die Legierung abgekühlt wird. Dies würde zu einem Zustand führen, dass während entweder des Kühlens oder während der nachfolgenden Wärmeaushärtungsbehandlung das überschüssige Re wahrscheinlich als kleine, sphärische Re-reiche Partikel abgeschieden werden würde. Diese Partikel wären wahrscheinlich kohärente Niederschläge bzw. Ausfällungsprodukte, von denen bekannt ist, dass sie eine Gitterzerstörung verursachen und zu einer verringerten elektrischen Leitfähigkeit führen. Mit dem Zusatz der korrekten Verhältnisse von Kupfer (Cu) und Silber (Ag) zu der auf Palladium basierenden Legierung sind die sehr viel größeren Rheniumabscheidungen, die in der Legierungsmatrix gebildet werden, sehr wahrscheinlich inkohärent und haben keine nennenswerte nachteilige Auswirkung auf die elektrische Leitfähigkeit. Des Weiteren wirken, wie auch in den 7 und 8 dargestellt, die Zusätze von Rhenium (Re) in der Tat so, dass sie sowohl die Duktilität bei Raumtemperatur als auch die mechanischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen dieser Legierungen verbessern. Die verbesserte Duktilität kann des Weiteren durch Auswählen einer optimalen Mikrostruktur und einer Wärmebehandlung verbessert werden, was nachfolgend in Verbindung mit der Legierung 1938 diskutiert wird.
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Insbesondere zeigt unter Bezugnahme auf 6 ein Balkendiagramm Ergebnisse von der gesamten Verlängerung bei Zugversuchen von Legierungen bei Raumtemperatur, wobei jede ähnliche Anteile von Palladium, Kupfer und Silber enthielt, wobei entweder keine Zusätze (Kontrolle) oder unterschiedliche Anteile eines Zusatzes von Rhenium enthalten waren. Die Ergebnisse von 6 zeigen, dass Rhenium eine überraschende und ausgesprochene Verbesserung der Zugdehnung mit sich bringt. Die Ergebnisse zeigen, dass die auf Palladium basierenden Legierungen mit einem Zusatz von Rhenium bei 1,5 Gewichts-% eine Zugdehnung von 8,2 %, bei 0,5 Gewichts-% eine Zugdehnung von 5,71 % aufwiesen. Jede davon ist eine Verbesserung gegenüber Legierungen, die keine Zusätze von Rhenium enthalten, die eine Zugdehnung von 2,2 % aufweisen.
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7 ist ein Diagramm, das Ergebnisse von Zugdehnungsversuchen von vier Legierungen unter erhöhten Temperaturen darstellt, die jede ähnliche Anteile von Palladium, Kupfer und Silber mit entweder keinen Zusätzen (Kontrolle), einem Zusatz von Rhenium oder Zusätzen von Rhenium oder Zink aufwiesen. Die Ergebnisse von 7 zeigen, dass Rhenium eine überraschende und ausgesprochene Verbesserung bezüglich der Aufrechterhaltung der Streck- bzw. Dehn- bzw. Fließgrenze bei erhöhten Temperaturen aufweist.
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In Bezug auf die Eigenschaften dieser Legierungen bei erhöhten Temperaturen ist die Wirkung von Re sehr stark. Wie in 7 dargestellt, erhöhen die Zusätze von Re die Streck- bzw. Dehn- bzw. Fließgrenze (SG)-Werte bei Raumtemperatur um annähernd 20 %. Zusätzlich erlauben die höheren Re-Anteile, dass die Legierung diese besseren bzw. höheren mechanischen Eigenschaften über einen sehr breiten Temperaturbereich aufrechterhalten, wobei von Raumtemperatur bis zu annähernd 500 °F (260 °C) so gut wie kein Verlust von SG vorhanden ist. Ohne das Re kann festgestellt werden, dass die Fließ- bzw. Streckgrenze um über 20 % fällt, wenn die Temperatur in die Nähe von 500 °F (260 °C) kommt. Während Rhenium den Legierungen einen erhöhten Edelmetallcharakter gibt, ist unsere überraschende Entdeckung in der Anwesenheit desselben in der Legierung als eine ausgeprägte zweite Phase zu sehen, die zusätzliche Vorteile mit sich bringen kann. Es ist wahrscheinlich, dass die zweite Rheniumphase während der Kaltbearbeitung bzw. -verformung und dem Anlassen bzw. Glühen plastisch bleibt. Dies erzeugt eine zweite Rheniumphase mit einer wünschenswerten länglichen Form in der Rollrichtung. Weil Rhenium ein sehr duktiles und plastisches bzw. schmiedbares Element ist, wird angenommen, dass es wünschenswert ist, eine verbesserte Formbarkeit von hergestellten Komponenten zu bewirken und die Dauerfestigkeit durch das Aufhalten des Wachsens von Ermüdungsbrüchen zu verbessern. Die verbesserte Formbarkeit der Legierung aufgrund von Rhenium wird durch eine verbesserte Zugdehnung im Vergleich zu ähnlichen Legierungen demonstriert, die kein Rhenium enthalten, wie zum Beispiel durch 6 dargestellt.
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Eine beispielhafte, auf Palladium basierende Legierung der vorliegenden Veröffentlichung (Legierung 1938) beinhaltet die folgende nominale Zusammensetzung:
- Palladium 51,5 Gewichts-%
- Kupfer 36,5 Gewichts-%
- Silber 10,5 Gewichts-%
- und Rhenium 1,5 Gewichts-%.
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Basierend auf der Zusammensetzung der Legierung sind die Verhältnisse von Palladium zu Kupfer und Palladium zu Silber wie folgt: Pd:Cu-Verhältnis 1,41 nach Gewicht bzw. gemäß Gewichtsanteilen und Pd:Ag-Verhältnis 4,9 nach Gewicht bzw. gemäß Gewichtsanteilen.
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Die Legierung
1938 weist eine Duktilität auf, die es ermöglicht, dass sie in feinen Draht mit Durchmessern unterhalb von 0,004 Zoll (0,1 mm) unter Verwendung von normalem Glühen hergestellt und auf einer konventionellen Drahtverarbeitungsausrüstung gezogen werden kann. Das endgültige Glühen bzw. Anlassen bzw. Härten dieses Drahts durch Stranganlassen bei 900 °C (gefolgt von einer unmittelbaren Wasserabschreckung) machte die Legierung weich und brachte sie in einen desorientierten Zustand, was für ein nachfolgendes Warmaushärten erforderlich ist. Sie wurde durch Erwärmen derselben auf 710 °F (377 °C) und Halten derselben bei dieser Temperatur für 90 min warm ausgehärtet. Das Kühlen derselben auf Raumtemperatur ist nicht geschwindigkeitsabhängig und dauerte 1 - 2 Stunden. Eine Schutzatmosphäre wurde während sämtlicher thermischer Behandlungen aufrechterhalten. Nach solchen Ausglüh- und Wärmeaushärtungsbehandlungen waren die Zug- und elektrischen Eigenschaften des aus der Legierung gefertigten Drahts mit dem Durchmesser von 0,004 Zoll (0,1 mm) wie folgt:
| Härte (HK) | Elektrische Leitfähigkeit (% IACS bzw. MS/m) | UTS (ksi bzw. MPa) | 0,2% SG (ksi bzw. MPa) | Dehnung (% in 2 Zoll bzw. 50 mm) | Modul (ksi × 106 psi bzw. MPa) |
| 451 | 27,96 | 191 | 148 | 13,3 | 18,7 |
| | 16,22 | 1316 | 1021 | | 129 |
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Der Zusatz von Rhenium mit der Wärmebehandlung verbessert die Duktilität weiter und kann eine Mikrostruktur zur Verfügung stellen, die für Probenspitzen geeignet ist, die beim elektrischen Testen verwendet werden. Zum Beispiel stellt die nachfolgende Tabelle die Wirkungen einer anfänglichen Kaltbearbeitung und Wärmebehandlungstemperatur auf die mechanischen Eigenschaften und die Leitfähigkeit für die Legierung
1938 dar.
| Mechanische Eigenschaften der Legierung 1938 nach anfänglicher Kaltbearbeitung und Wärmebehandlung eines Drahts mit einem Durchmesser von 0,004 Zoll (0,1mm) |
| Zustand | Wärmebehandlungszustände | Härte (Hk) | UTS (ksi bzw. MPa) | 0,2% ZG (ksi bzw. MPa) | Dehnung % | Leitfähigkeit (% IACS bzw. MS/m) |
| Geglüht | | 227 | 110,1 | 83,9 | 24,2 | 5,8 |
| 760 | 579 | 3,36 |
| WB vom Ausglühen | 710 °F (377 °C), 90 min | 412 | 181,2 | 157,3 | 6,49 | 24,9 |
| 1250 | 1085 | 14,44 |
| WB vom Ausglühen | 650 °F (343 °C), 6 h | 425 | 191,9 | 162,1 | 7,46 | 25,6 |
| 1324 | 1118 | 18,85 |
| | | | | | | |
| Kalt bearbeitet | | 339 | 196,9 | 156,1 | 2,17 | 6,1 |
| 1358 | 1077 | 3,54 |
| WB von KB | 710 °F (377 °C), 90 min | 441 | 210,8 | 156,1 | 12,9 | 26,2 |
| 1455 | 1077 | 15,2 |
| WB von KB | 650 °F (343 °C), 6 h | 449 | 217,2 | 198,1 | 13,1 | 26,9 |
| 1499 | 1367 | 15,6 |
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Tabelle 1 listet die nominalen Legierungszusammensetzungen, Pd:Cu- und Pd:Ag-Verhältnisse von beispielhaften, auf Palladium basierenden Legierungen der vorliegenden Veröffentlichung auf, während andere Legierungszusammensetzungen und Verhältnisse zum Zwecke der Unterscheidung von den auf Palladium basierenden Legierungen der Erfindung des Anmelders angegeben sind. Tabelle 2 listet die Leitfähigkeit, Härte, Streck- bzw. Dehn- bzw. Fließgrenze und Zugdehnungswerte der verschiedenen Legierungen auf.
| Tabelle 1: Legierungszusammensetzungen und Verhältnisse der Elemente (nach Gewicht) |
| Legierungs-Code | Pd (Gew.-%) | Cu (Gew.-%) | Ag (Gew.-%) | Re (Gew.-%) | andere (Gew.-%) | Pd:Cu | Pd:Ag | |
| 1907 | 47 | 43 | 9,75 | | 0,25 Ga | 1,09 | 4,82 | |
| 1941 | 47,5 | 40 | 11 | 1,5 | | 1,19 | 4,32 | |
| 1910 | 50 | 40 | 8,5 | 1,5 | | 1,25 | 5,88 | |
| 1900 | 50 | 40 | 9,5 | | 0,5 Zr | 1,25 | 5,26 | |
| 1904 | 50 | 40 | 9,6 | | 0,25 Ga | 1,25 | 5,21 | |
| 0,15 Zr | |
| 1859 | 50 | 40 | 9,95 | | 0,05 B | 1,25 | 5,03 | |
| 1948 | 49,2 | 39,3 | 10 | 1,5 | | 1,25 | 4,92 | |
| 1929 | 51,4 | 37,3 | 10,65 | | 0,5 Zn | 1,38 | 4,83 | |
| 0,15 Ga |
| 1933 | 51,5 | 37,3 | 10,7 | | 0,5 Zn | 1,38 | 4,81 | |
| 1937 | 51,5 | 37,3 | 10,7 | 0,5 | | 1,38 | 4,81 | |
| 1943 | 51,6 | 37,5 | 10,9 | | | 1,38 | 4,73 | |
| 1930 | 51,5 | 37 | 10 | 1,5 | | 1,39 | 5,15 | |
| 1934 | 51,5 | 36,5 | 10,5 | | 1,5 Zn | 1,41 | 4,9 | |
| 1938 | 51,5 | 36,5 | 10,5 | 1,5 | | 1,41 | 4,9 | |
| 1935 | 51,4 | 36,3 | 10,3 | 1,5 | 0,5 Zn | 1,42 | 4,99 | |
| 1912 | 50 | 35 | 13,5 | 1,5 | | 1,43 | 3,7 | |
| 1936 | 51,4 | 35,4 | 10,2 | 1,5 | 1,5 Zn | 1,45 | 5,04 | |
| 1931 | 51,5 | 34,3 | 12,7 | 1,5 | | 1,5 | 4,06 | |
| 1928 | 51,5 | 34,2 | 9,8 | 4,5 | | 1,51 | 5,26 | |
| Reduzierte Eigenschaften |
| 1879 | 50 | 40 | 9,2 | | 0,8 Cr | 1,25 | 5,44 | Cr beinhaltend |
| 1856 | 50 | 40 | 9,32 | | 0,68 Ni | 1,25 | 5,36 | Ni beinhaltend |
| 1945 | 38,5 | 46,5 | 13,5 | 1,5 | | 0,83 | 2,85 | niedriges Pd:Cu + niedriges Pd:Ag |
| 1932 | 43 | 43 | 12,5 | 1,5 | | 1 | 3,44 | niedriges Pd:Cu |
| 1913 | 45 | 30 | 25 | | | 1,5 | 1,8 | niedriges Pd:Ag |
| 1946 | 54,5 | 33 | 11 | 1,5 | | 1,65 | 4,95 | hohes Pd:Cu |
| 1924 | 55 | 30 | 13,5 | 1,5 | | 1,83 | 4,07 | hohes Pd:Cu |
| 1925 | 60 | 32 | 6,5 | 1,5 | | 1,88 | 9,23 | hohes Pd:Cu + hohes Pd:Ag |
| 1926 | 65 | 26 | 7,5 | 1,5 | | 2,5 | 8,67 | hohes Pd:Cu + hohes Pd:Ag |
| Paliney 7 | 35 | 14 | 30 | | Au=10 | 2,5 | 1,17 | hohes Pd:Cu + niedriges Pd:Ag |
| Pt=10 |
| Zn=1 |
| H3C | 40 | 29,9 | 29 | | Zn=1 | 1,34 | 1,38 | niedriges Pd:Ag |
| B=0,1 |
| Tabelle 2. Legierungszusammensetzungen, Verhältnisse der Elemente (nach Gewicht) und wichtige Eigenschaften (Leitfähigkeit, Härte, Zugfestigkeit bei Raum- und erhöhten Temperaturen und Zugdehnung bei Raumtemperatur) (Wärmebehandlungsbedingungen 60 bis 90 Minuten bei 710 °F bzw. 377 °C) |
| Legierungs-Code | Pd: Cu | Pd:Ag | Zustand beim Glühen/ Härten (% IACS bzw. MS/m) | Härte beim Glühen/ Härten (HK) | SG @RT (ksi bzw. MPa) | SG @480° F bzw. 250 °C (ksi bzw. MPa) | %DE (RT) geglüht/ wärmegehärtet | |
| 1907 | 1,09 | 4,82 | 19,8 | 378 | 132 | 101 | 2,1 | |
| 11,48 | 911 | 697 |
| 1941 | 1,19 | 4,32 | 20,4 | 392 | 165 | 137 | 4,5 | |
| 11,83 | 1138 | 945 |
| 1910 | 1,25 | 5,88 | 25,5 | 369 | 117 | 119 | 24,4 | |
| 14,8 | 807 | 821 |
| 1900 | 1,25 | 5,26 | 24,3 | 400 | | | | |
| 14,1 |
| 1904 | 1,25 | 5,21 | 23,4 | 361 | | | | |
| 13,6 |
| 1859 | 1,25 | 5,03 | 21,9 | 359 | | | | |
| 12,7 |
| 1948 | 1,25 | 4,92 | 22,7 | 397 | 139 | 135 | 9,8 | |
| 13,2 | 959 | 932 |
| 1929 | 1,38 | 4,83 | 24,5 | 385 | 156 | | 4,4 | |
| 14,2 | 1076 |
| 1933 | 1,38 | 4,81 | 26,4 | 404 | 140 | 134 | 3,2 | |
| 15,3 | 966 | 925 |
| 1937 | 1,38 | 4,81 | 23,2 | 399 | 164 | 152 | 5,7 | |
| 13,5 | 1131 | 1049 |
| 1943 | 1,38 | 4,73 | 26,6 | 392 | 142 | 133 | 2,2 | |
| 15,4 | 980 | 918 |
| 1930 | 1,39 | 5,15 | 26,3 | 400 | 146 | | 4,0 | |
| 15,2 | 1007 |
| 1934 | 1,41 | 4,9 | 24,6 | 392 | 163 | | 4,2 | |
| 14,3 | 1124 |
| 1938 | 1,41 | 4,9 | 24,6 | 428 | 165 | 165 | 8,2 | |
| 14,3 | 1139 | 1139 |
| 1935 | 1,42 | 4,99 | 24,6 | 423 | 161 | 163 | 6,0 | |
| 14,3 | 1111 | 1125 |
| 1912 | 1,43 | 3,7 | 23,6 | 456 | 198 | 169 | 5,3 | |
| 13,7 | 1366 | 1166 |
| 1936 | 1,45 | 5,04 | 24,5 | 411 | 166 | 166 | 3,2 | |
| 14,2 | 1145 | 1145 |
| 1931 | 1,5 | 4,06 | 22,5 | 460 | 193 | | 3,2 | |
| 13,1 | 1331 |
| 1928 | 1,51 | 5,26 | 24,5 | 425 | 170 | | 4,6 | |
| 14,2 | 1173 |
| Reduzierte Eigenschaften |
| 1879 | 1,25 | 5,43 | 7,3 | 352 | | | | Niedrige Leitfäh ig-keit |
| 4,2 |
| 1856 | 1,25 | 5,36 | 11,3 | 339 | | | | Niedriger Zustan d/hart |
| 6,5 |
| 1945 | 0,83 | 2,85 | 7,7 | 310 | 113 | 48 | 15,0 | Niedriger Zustan d/hart |
| 4,5 | 780 | 331 |
| 1932 | 1 | 3,44 | 7,0 | 253 | 95 | 82 | 17,9 | Niedriger Zustan d/hart |
| 4,1 | 655 | 567 |
| 1913 | 1,5 | 1,8 | 18,3 | 511 | 160 | 132 | 0,9 | Niedriger Zustan d/verl, |
| 10,6 | 1104 | 911 |
| 1946 | 1,65 | 4,95 | 5,7 | 221 | 83 | 61 | 23,2 | Niedrige Leitfähigkeit und niedrige Härte und niedrige Festigkeit |
| 3,3 | 573 | 421 |
| 1924 | 1,83 | 4,07 | 5,3 | 229 | 93 | 64 | 16,0 |
| 3,1 | 642 | 442 |
| 1925 | 1,88 | 9,23 | 4,8 | 224 | 88 | 66 | 18,6 |
| 2,8 | 607 | 455 |
| 1926 | 2,5 | 8,67 | 3,7 | 228 | 94 | 94 | 21,4 |
| 2,1 | 649 | 649 |
| Paliney 7 | 2,5 | 1,17 | 5,5 | 350 | 183 | 155 | 2,2 | |
| 3,2 | 1262 | 1070 |
| H3C | 1,34 | 1,38 | 14,0 | 450 | 256 | 129 | 2,5 | |
| 8,1 | 1766 | 890 |
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Beispielhafte Verbindungen für die Legierungen der vorliegenden Veröffentlichung liegen in den Bereichen von elektrischen Versuchen und medizinischen Geräten. In Bezug auf die elektrischen Versuche können die Legierungen in statischen und beweglichen elektrischen Kontakt- und Sondenanwendungen eingesetzt werden. Zum Beispiel können die Legierungen als eine Komponente einer Sonde, einer Schleif- bzw. Gleitringanordnung (entweder als der Ring oder die Bürste) oder als Gleitkontakte in Anwendungen, wie beispielsweise einem potenziometrischen Sensor, beinhaltet sein. Sonden können elektrische Sonden beinhalten, die in Verbindung mit dem Testen von Halbleitern eingesetzt werden. Halbleitertestsonden können als die Legierungen der vorliegenden Veröffentlichung ausgebildet sein oder die Legierungen können einen Abschnitt der Sonde bilden und eine Sondenspitze kann damit verbunden werden. Die Testsonden können als Cobra-Sonden, Cantileversonden, Pogo-Pin-Sonden und vertikale Sonden ausgeführt sein.
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Aus der obigen Beschreibung und den Zeichnungen wird für den Fachmann deutlich, dass die speziellen Ausführungsformen, die nur zum Zwecke der Illustration dargestellt und beschrieben wurden, nicht dafür vorgesehen sind, den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu begrenzen. Der Fachmann wird erkennen, dass die vorliegende Erfindung in anderen spezifischen Formen ausgeführt werden kann, ohne von ihrem Grundgedanken oder ihren essenziellen Eigenschaften abzuweichen. Bezugnahmen auf Details spezieller Ausführungsformen sind nicht so zu verstehen, dass sie den Schutzbereich der Erfindung beschränken.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5833774 [0004]
- US 6210636 [0005]
- US 7354488 [0008]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Raub und Worwag, Z. Metallkd., 1955, 46, 52-57 [0006]
