DE2647874A1

DE2647874A1 - Verfahren zur herstellung von durch intensives (70 bis 99%iges) kaltformen bearbeitbaren isotrope mechanische eigenschaften aufweisenden baendern oder platten aus kupfer oder kupferlegierungen

Info

Publication number: DE2647874A1
Application number: DE19762647874
Authority: DE
Inventors: Lajos Almashegyi; Peter Dr Arato; Jozsef Geiger; Csaba Horvath; Geb Helesfai Agnes Madarasz; Mihaly Dr Stefan
Original assignee: CSEPELI FEMMUE
Current assignee: CSEPELI FEMMUE
Priority date: 1975-10-24
Filing date: 1976-10-22
Publication date: 1977-04-28
Also published as: ATA791176A; SE7611765L; YU258676A; IN146940B; FR2328537B1; CS205044B2; BE847490A; PL127178B1; AT351276B; RO69918A; FR2328537A1; US4284436A; GB1503868A; DE2647874C2; JPS5252820A; NL183468B; NL7611721A; JPS6011095B2; HU170948B; NL183468C

Description

DR.STEPHAN G. BESZEDES PATENTANWALT

806 DACHAU bei MÜNCHEN

POSTFACH 1168

AM HEIDEWEG 2

TELEPHON: DACHAU 43 71 Postscheckkonto München (BLZ 700 100 80)

Konto-Nr. 1368 71

Bankkonto Nr. 90 637 bei der Kreis- und Stadtsparkasse Dachau-Indersdorf (BLZ 700 515 40)

P 950

Be Schreibung

zur Patentanmeldung

GSEPELI PEMMtT

Budape st/0 sepe1, Ungarn

betreffend

Verfahren zur Herstellung von durch intensives (70 bis 99%-iges) Kaltformen bearbeitbaren isotrope mechanische Eigenschaften aufweisenden Bändern oder Platten aus Kupfer oder Kupferlegierungen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von durch intensives (70 bis 99%-iges) Kaltverformen bearbeitbaren isotrope mechanische Eigenschaften aufweisenden Bändern oder Platten aus Kupfer oder Kupferlegierungen.

Aus der Praxis der Buntmetallhalbfabrikate erzeugenden Betriebe ist es bekannt, daß für die Fertigung von Bändern und Platten aus Kupfer und Kupferlegierungen gegenwärtig zwei,

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vor allem in den auf das Schmelzen folgenden Gießverfahrensweisen voneinander abweichende, Verfahren angewandt werden.

Im !"alle des älteren, aber auch heute noch weitverbreitet angewandten Verfahrens wird aus dem geschmolzenen Metall oder aus der geschmolzenen Metallegierung ein den Gegebenheiten der Walzwerkeinrichtungen entsprechender Block in kontinuierlicher oder halbkontinuierlicher Weise in die Kokille gegossen. Die so erhaltenen Blöcke werden gepreßt beziehungsweise warm oder kalt gewalzt. Im Laufe des Kaltwalzens werden in Abhängigkeit von der Plastizität der Substanz beziehungsweise von den zu erzielenden mechanischen Eigenschaften mehrmals Wärmebehandlungs- und Beizarbeitsgänge, deren Zahl vor allem von der Plastizität des Metalles oder der Metallegierung abhängt, angewandt (Adamec, R. und Leder, R., Metall, 1972, Heft 4, Seiten 328 bis 332).

Im Falle des moderneren anderen Verfahrens wird unter Verwendung einer Graphitkokille ein mindestens 10 mm dickes und höchstens 500 bis 600 mm breites Band gegossen, das durch wiederholtes Kaltwalzen, Wärmebehandeln und Beizen auf Fertigmaß bearbeitet wird. In Abhängigkeit von der Plastizität der Substanz muß vor dem Formen häufig auch eine homogenisierende Wärmebehandlung angewandt werden (Gooszens, H· und Nosch, E., Zeitschrift für Metallkunde, 64 (1973), 79 bis 84). Der Vorteil dieser Verfahrenstechnik liegt in der günstigeren Materialausbeute, der einfacheren Bearbeitungsmöglichkeit und dem größeren Spulengewicht. Gegenwärtig ist jedoch die Fertigung von Bändern oder Platten aus eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweisenden Kupfer, Berylliumbronze und Aluminiumbronze nach diesem Verfahren nicht bekannt.

Bei beiden Verfahren verursachen die säulenartige oder radiale Kristallstruktur von ungünstigen Abmessungen und Richtungen sowie die verschiedenen häufig vorkommenden verunreinigenden Elemente, welche die Plastizität der Substanz

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herabsetzen und sowohl beim Kaltformen als auch beim Warmformen Risse herbeiführen sowie ferner ungünstige Wirkungen auf die Materialausbeute und die zu erzielenden Eigenschaften haben, bedeutende Probleme. Die Lage wird noch dadurch kompliziert, daß sich die aus dem Fabrikationsvorgang zum Schmelzen zurückgelangenden Substanzen häufig miteinander vermischen und mit schädlichen Verunreinigungen verunreinigt werden.

Zur Verminderung der schädlichen Wirkung der in niedriger Konzentration in das Kupfer und in die Kupferlegierungen gelangenden einzelnen Elemente werden der Schmelze häufig entsprechende Legierungszusätze, zum Beispiel zur Senkung des Sauerstoffgehaltes des Kupfers Phosphor, Lithium oder Magnesium, zugemischt. Ein großer Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die Legierungselemente im Überschuß zugesetzt werden müssen und das zurückbleibende desoxydierende Element auf eine der wichtigsten Eigenschaften des Kupfers, nämlich die elektrische Leitfähigkeit, eine schädliche Wirkung hat.

Sauerstofffreies Kupfer hoher Leitfähigkeit wird häufig durch Schmelzen unter Vakuum oder in einem Kohlenoxyd enthaltenden Schutzgas hergestellt, das horizontale kontinuierliche Band- jaaa-JLuIiULt^ j um- oasg^SSEäSSgft,gießen aus dem auf diese Weise geschmolzenen Kupfer ist jedoch bis heute noch nicht gelöst.

In der Technik, insbesondere bei der Fertigung von zum Tiefziehen zu verwendenden Bänder^ ist es ein altes Bestreben, die das Tiefziehen oder die Weiterformung schädlich beeinflussende sogenannte Texturbildung, die beim ein Maß von 70% übersteigenden Kaltwalzen und bei bei Temperaturen über 4-00 C durchgeführten entfestigenden Wärmebehandlungen im Kupfer bezeihungsweise in den Kupferlegierungen auftritt, zu vermindern. Es wurde festgestellt, daß die schädliche Anisotropie beziehungsweise Texrtur in mindestens 0,1 Gew.-% Cadmium und Φ₍

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Beryllium sowie )Ό,01% Gew.,-% Phosphor enthaltendem Kupfer entsteht, beTVemem üeryiiiumgenalt von 0,5 Gew.-# und einem Phosphorgehalt von 0,05 Gew.-% aber nicht mehr (Vero, J.: Allgemeine Metallographie, Band II, Eigenschaften der Metalle und Legierungen (auf ungarisch), Akademiai Kiado, Budapest ■1956, Seite $60). Mit dieser Menge Legierungselemente ist aber das Kupfer für elektrische Leiter bereits ungeeignet.

Isotrope Eigenschaften können auch durch Kaltwalzen mit geringerer (50 bis 60%-igen) Querschnittsverminderung und mit häufigerem Entfestigen sichergestellt werden. Bei diesem Verfahren sind aber die Ausnutzung des Walzwerkes und damit die WirtschaftUchkeit in hohem Maße herabgesetzt und der Aufwand wesentlich erhöht.

Aus dem Fachsehrifttum und aus der allgemeinen Industriepraxis ist die schädliche V/irkung einzelner verunreinigender Elemente, wie des Wismutes, Bleies, Schwefels, Sauerstoffes, Eisens mit Phosphor, Arsens und Antimons, auf die Warmplastizität des reinen Kupfers und der Kupferlegierungen mit c(-Struktur, wie von Kupfer/Kicke1, Neusilber, Messing, Zinn- und Aluminiumbronzen, bekannt. Am bekanntesten ist die schädliche Wirkung der am häufigsten vorkommenden Bleiverunreinigung. Der zulässige Bleihöchstgehalt ist in cv-Messing 0,02 Gew.-%, in Neusilber 0,015 Gew.-% und in Zinnbronze 0,004- Gew.-%. Ein höherer Bleigehalt bewirkt beim Warmformen und beim horizontalen kontinuierlichen Band- teagsffgfere Brüche und Risse und beim Kaltwalzen in hohem

Maße Sandrisse und die Materialien werden für die Weiterverarbeitung vollkommen ungeeignet oder können nur unter bedeutenden Verlusten und auf Kosten einer Güteminderung aufgearbeitet werden.

Zur Beseitigung der schädlichen Wirkung des Bleies und Wismutes auf die Y/armplastizität des Kupfers und der Kupfer-

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legierungen werden mit Blei und Wismut Metallverbindungen von hohem Schmelzpunkt "bildende Elemente mit den Grundmetallen legiert. Zur Verbesserung der Warmformbarkeit werden verunreinigtem Kupfer Calcium, Cer oder Zirkon, Messingen Cer Zirkon, Lithium oder Uran und Neusilber Cer zugesetzt (Malzewe und Mitarbeiter, Metallografija zvetnüh metallow i splawow. Metallurgisdat, Moskau, 1960, Seite 19). Alle diese die Warmformbarkeit verbessernden Verfahren sind aber zum Verfeinern der Kristallkörnchen oder zur Ausschaltung der ungünstigen Säulenstruktuü? nicht geeignet (Jackson und Mitarbeiter, Journal of Inst, of Metals 98 (1970), 198); Gooszens und Nosch, Zeitschrift für Metallkunde 64 (1973), 82).

Die die Warmformbarkeit herabsetzende Wirkung der Schwefelverunreinigung wird in der technischen Praxis im Falle von Kupfer/Kfickel-Legierungen durch Zugabe von Mangan und Magnesium und im Falle von Neusilber durch Zugabe von Mangan ausgeschaltet.

Bisher war kein sowohl beim reinen Kupfer als auch bei den Kupferlegierungen anwendbares einheitliches Verfahren, durch welches die schädliche Wirkung der ungünstigen Kristallstruktur und der Verunreinigungen behoben und eine vorteilhafte Kristallstruktur bewirkt wird, so daß die Kaltplastizität in bedeutendem Maße erhöht und auch eine intensive (70 bis 99%-ige) Kaltverformung ermöglicht wird, bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Behebung der Nachteile der bekannten Verfahren ein einheitlich anwendbares Verfahren zur Herstellung von Bändern oder Platten aus Kupfer oder Kupferlegierungen, durch welches in den zum Schmelzen des Kupfers und der Kupferlegierungen sowie zum horizontalen kontinuierlichen Gießen verwendeten Einrichtungen sowohl aus dem reinen Metall als auch aus den zum Schmelzen zurückgelangben Materialien mit für den Betrieb schädlichem

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Verunreinigungsgehalt Bänder oder Platten mit höherer Plastizität, geregelter Kristallstruktur und besserer Qualität, die sich, auch für ein intensives (70 bis 99%-iges) Kaltverformen eignen, hergestellt werden können, zu schaffen.

Die Erfindung beruht auf der Feststellung, daß das Obige restlos erreicht werden kann, wenn dem geschmolzenen Kupfer oder den geschmolzenen Kupferlegierungen Zirkoniumborid iiii (ZrB₂) zugesetzt wird.

Eine weitere wichtige Feststellung für die Erfindung besteht darin, daß die obigen günstigen Wirkungen auch erhalten werden können, wenn höchstens die Hälfte des Zirkoniums des zuzusetzenden Zirkoniumborides (ZrB₂) durch 1 oder mehrere der Metalle Titan, Vanadium, Niob, Calcium, Magnesium und Kobalt ersetzt ist.

Schließlich beruht die Erfindung auch auf der Feststellung, daß die schädliche Wirkung der im Kupfer oder in den Kupferlegierungen befindlichen Bleiverunreinigung durch Zugabe von Zirkonium beseitigt werden kann.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von durch, intensives (70 bis 99%-iges) Kaltverformen bearbeitbaren isotrope mechanische Eigenschaften aufweisenden Bändern oder Platten aus Kupfer oder Kupferlegierungen durch Schmelzen unter Zugabe eines zirkoniumhaltigen Legierungszusatzes sowie Gießen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß da? Zirkoniumbcödsehalt (ZrB₂-Gehalt) des geschmolzenen Metallbades durch Zugabe von Zirkoniumborid (ZrB₂), gegebenenfalls bei Ersatz von höchstens 50 Gew.-% des Zirkoniumgehaltes des zuzusetzenden Zirkoniumborides (ZrB₂) durch 1 oder mehrere der Metalle Titan, Vanadium, Niob, Calcium, Magnesium und Kobalt, auf einen Wert von 0,01 bis 0,075 Gew.-% eingestellt wird und gegebenenfalls dem Metallbad Zirkonium mindestens

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in etwa stöchioinetrischer Menge, vorzugsweise in etwa stöchiometrischer Menge, bezogen auf die 0,015 Gew.-% übersteigende Menge des in der Legierung befindlichen Bleigehaltes, zugesetzt wird und dann das die Zusätze enthaltende Metallbad in Band- orm erstarren gelassen wird und gegebenenfalls über der Gießschmelze (im die Wärme haltenden Ofen der Gießeinrichtung) eine für das Schmelzen von Kupfer beziehungsweise KupferIegierungen an sich bekannte inerte Gasatmosphäre aufrechterhalten und/oder beim Erstarren des iiet&llba&es eine inerte Gasschleuse und sekundäre Kühlung angewandt wird.

Die Zugabe des Zirkoniumborides bewirkt eine beträchtliche Erhöhung der Kaltverformbarkeit der durch horizontales kontinuierliches Band- in i 11 i r Pm hergestellten Produkte sowohl im Falle von metallischem Kupfer als auch in Falle von Kupferlegierungen, so daß sich die Verwendung von mehreren Zusatzstoffen erübrigt. Das Zirkoniumborid behält seine günstige Wirkung auch im Falle von mehrmaligen Wiederschmelzarbeitsgängen bei; wenn eine mit diesem Zusatzstoff hergestellte Bandspule aus Kupfer oder einer Kupferlegierung nach intensivem Kaltwalzen einer entfestigenden Wärmebehandlung unterworfen wird, ist keine Anisotropie der mechanischen Eigenschaften herbeiführende nachteilige Texturbildung nachzuweisen. Diese Feststellung ist sehr überraschend, weil auf die Wirkung der orientierten Kristallisation und der starken Kaltverformung und Wärmebehandlung eine nachteilige Texturbildung zu erwarten war.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Erstarren des Metallbades mit einer linearen Geschwindigkeit von 1,5 bis 7»5 mm/Sekunde durchgeführt. Es ist auch vorteilhaft, die sekundäre Kühlung

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beim Erstarren des Metallbades mit einem inerten Gas und/oder Wasser vorzunehmen.

Erfindungsgemäß wird vorzugsweise in der Weise vorgegangen, daß im die Wärme haltenden Ofen einer kontinuierlichen Gießeinrichtung die Einstellung des Mikrolegierungsgehaltes unter Berücksichtigung der wiederholt zum Schmelzen zurückgelangenden Abfälle auf 0,01 bis 0,075 Gew.-%, insbesondere 0,020 bis 0,075 Gew.-%, Zirkoniumborid, durch Einspeisen von höchstens 5 Gew.-% Zirkoniumborid (ZrBp) enthaltenden Kupfer oder Kupferlegierungen, gegebenenfalls bei Ersatz von höchstens 50 Gew.-% des Zirkoniumgehaltes des Zirkoniumborides (ZrBp) durch 1 oder mehrere der Metalle Titan, Vanadium, Niob, Calcium, Magnesium und Kobalt, bewerkstelligt wird.

Die zur Erhöhung der Wirksamkeit des Verfahrens im die Wärme haltenden Ofen zweckmäßigerweise angewandten Inertgas schutz atmosphäre und sekundäre Kühlung werden vorzugsweise durch Blasen auf das aus einer Graphitkristallisiereinrichtung austretende Band b»airee'e----sro---.a zustande gebracht. Die mit einer linearen Geschwindigkeit von 1,5 bis 7*5 mm/Sekunde orientiert kristallisierte Bandspule (nach dem Homogenisieren die ^- oder cT-Phase enthaltende Legierungen) wird je nach der Legierung und dem fertigen Bandmaß sowie ferner ihren Eigenschaften (wie Weichheit und spezielle Federhärte) einem 70 bis 99%-igen intensiven Kaltwalzen unterworfen.

Die Hauptvorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind wie folgt;

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a) Es ist technisch, beziehungsweise industriell leicht durchführbar.

b) Es ermöglicht die wirtschaftliche Band- und Plattenfertigung aus reinem Kupfer und allen Kupferlegierungen (wie cA-Sr, <*- + ß-Sr, Neusilber [Alpj, Kupfer/Nickel [[CuM] und Bronzen einschließlich der Aluminium-, Beryllium-, Zinn- und Chrombronzen, eine wesentliche "Verminderung des Material- und Energieverbrauches sowie die optimale Ausnutzung der Walzwerk-

e inri chtungen.

c) Es ermöglicht die sichere und wirtschaftliche Aufarbeitung der aus dem Fabrikationsprozeß zurückkehrenden, gegebenenfalls verunreinigten Abfälle.

d) Es ermöglicht die Qualitätserhöhung der Band- und Plattenprodukte des Walzwerkes sowie die Sicherstellung homogener isotroper mechanischer Eigenschaften.

e) Es ermöglicht Einsparungen an Warmebehandlungs- und Beizarbeitsgängen.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden nicht als Beschränkung aufzufassenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Zur Herstellung eines 0,Jl, mm dicken weichen Kupferbandes wurde wie folgt vorgegangen.

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Zunächst vrurde in einem Induktionskanalofen eine Kupferkathode geschmolzen. Während des Schmelzens wurde das Bad mit trockener Holzkohle bedeckt. Als die Temperatur des Metallbades 1 200⁰C erreichte, wurde es in den die Wärme haltenden Ofen einer kontinuierlichen Bandgießmaschine abgelassen. Nach der Beendigung des Ablassens wurde &U^ faoo kti St 0,03 Gew.-% Zirkoniumbor id (ZrB₂), bezogen auf die Metallmenge, in Form^pxffer 5 Gew.-% Zirkoniumborid (ZrB₂) enthaltenden Kupfer/Zikoniumborid-Legierung (Cu-ZrB₂-Legierung) zugesetzt, worauf das Gießen in Gang gesetzt wurde. So wurde ein 15 mm dickes und 250 mm breites Band mit einer Ausziehgeschwindigkeit von 12 m/Stunde kristallisiert, wobei kontinuierlich eine Stickstoffgasschleuse und sekundäre Kühlung angewandt wurden. Das verbrauchte flüssige Metall wurde in einem bestimmten Tempo ersetzt, wobei je Ablassen 0,03 Gew.-% Zirkoniumborid (ZrB₂), bezogen auf die neu zugeführte Metallmenge, zugesetzt wurde. Unter Abfräsen der beiden Seiten des gegossenen Bandes in einer Dicke von je 0,5 mm wurden 2t Spulen gebildet. Diese Spulen wurden nach dem Entfetten an einem Duowalzgerüst mit 7 Walzstichen auf 2 mm gewalzt und dann wurde das Walzen in einem Quartowalzwerk fortgesetzt und so ein Band mit einer Dicke von 0,2 mm gefertigt. Darauffolgend wurde das Band in einem Wärmebehandlungsdurchziehofen bei einer Temperatur von 55Ο bis 600⁰C weichgeglüht und dann gebeizt. Die Tiefziehbarkeit des so erhaltenen Bandes betrug mindestens 9»6 mm Erichsen-Wert.

Beispiel 2

Es wurde wie im Beispiel Λ angegeben vorgegangen, jedoch mit dem Unterschied, daß im Zirkoniumborid (ZrB₂) 50 Gew.-% des Zirkoniums durch eine entsprechende Menge

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Titan in Fprm von Titanborid (TiBo) ersetzt war. So wurden 1,8 kg Kupfier/Zirkoniumborid-Legierung (Cu-ZrB₂-Legierung) und 1,8**kg^Et^xer/liitanborid-Legierung (Cu-TiBp-Legierung) zugesetzt. Die Tiefziehbarkeit des so hergestellten Bandes stimmte mit dem im Beispiel 1 angegebenen Wert überein,

Beispiel 3

Zur Herstellung eines 0,5 mm dicken Messingbandes mit (oC + ß)-Textur (Zusammensetzung: 63 Gew.-% Cu, 36,6 Gew.-% Zn und 0,4- Gew.-% Ni [Cu 63 Zn]) wurde wie folgt vorgegangen. Zunächst wurde in einem Induktionskanalofen eine 60 Gew.-% der Charge entsprechende Menge rückgeführter Abfall geschmolzen und dann wurden eine 25 Gew.-% der Charge entsprechende ^enge Kupferkathode, eine 0,4 Gew.-% Hi£koL, bezogen auf die Charge, entsprechende Menge Kupfer/Fickel-Legierungsspäne (Zusammensetzung: 75 Gew.-% Kupfer und 25 Gew.-% Nickel) [75/25%-ige Cu-Ni Späne^ und eine der Zusammensetzung der Legierung entsprechende Menge Zinkblock zugesetzt.

Bei der festgelegten Wenge der Kupfer/Nickel-Legierungsspäne wurde auch der Nickelgehalt des vorangehend eingfe — schmolzenen Abfalles berücksichtigt. Als die Temperatur des Bades die Ablaßtemperatur erreichte, wurde es in den die Wärme haltenden Ofen einer kontinuierlichen Bandgießmaschine abgelassen. Vor dem Ablassen wurden den 600 kg Schmelze 6 kg einer 5 Gew.-% Zirkoniumborid (ZrB2) enthaltenden Kupfer/Zirkoniumborid-Legierung (Cu-ZrBo-Legierung) [entsprechend 0,05 Gew.-$ Zirkoniumborü, bezogen auf die abgelassene Metalllegierung] zugesetzt und aus der so erhaltenen Legierung wurde mit einer Ausziehgeschwindigkeit von 10 mm/Stunde ein 15 mm dickes und 320 mm breites Band kristallisiert. Die beiden Seiten des Bandes wurden in einer Dicke von

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Qe 0,5 mm abgefräst und es wurden 2t Spulen bereitet. Die Spulen wurden nach dem Entfetten an einem Duowalzgerüst mit 13 Walzstichen auf eine Dicke von 1,8 mm gewalzt und dann wurde das Walzen in einem Quartowalzwerk fortgesetzt und ein Band mit einer Dicke von 0,5 mm gefertigt. Das Band wurde in einem Ofen zur kontinuierlichen Wärmebehandlung bei 55O⁰G weichgeglüht und gebeizt. Die Zugfestigkeit des so

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erhaltenen Bandes betrug O^ = 30 bis 38 kp/mm , seine Dehnung (c^q) war mindestens 44% und seine Tiefziehbarkeit betrug mindestens 11,8 mm Erichsen-Wert.

Beispiel 4

Beim Schmelzen einer mit Blei verunreinigten Charge wurde in der im Beispiel 3 angegebenen, Weise vorgegangen, jedoch mit dem Unterschied, daß außer dem Zirkoniumborid (ZrBp) auch O,oJ| Gew.-% Zirkonium als 1,5 kg 10 Gew.-% Zirkonium enthaltende Kupfer/Zirkonium-Legierung (Cu-Zr-Legierung) zugesetzt wurde, um das vorliegende 0,05 Gew.-% Blei unwirksam zu machen. Im übrigen wurde wie im Beispiel 3 beschrieben vorgegangen. Die mechanischen Eigenschaften des so gefertigten Bandes stimmten mit den im Beispiel 3 angegebenen überein.

Beispiel 5

Zur Fertigung eines 0,5 mm dicken Neusilberfederbandes (Zusammensetzung: 18 Gew.-% ITi, 24 Gew.-% Zn und 58 Gew.-% Gu [GuHi^gZn24p wurde wie folgt vorgegangen. Zunächst wurde in einem Mittelfrequenzinduktionsofen eine Kupferkathode geschmolzen, worauf der Schmelze eine der Zusammensetzung entsprechende Menge Nickelkathode zugesetzt wurde. Darauffolgend wurde dem Bad eine 50 Gew.-% der ganzen Gharge entsprechende

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Menge rückgeführter Neusilberabfall zugesetzt und unmittelbar vor dem Ablassen wurde eine der Zusammensetzung ent-, sprechende Menge Zink zulegiert.

Die Schmelze wurde in den die Wärme haltenden Ofen einer kontinuierlichen Bandgießeinrichtung abgelassen, wo den 600 kg Schmelze 2,4 kg einer 5 Gew.~% Zirkoniumborid (ZrB₂) enthaltenden Kupfer/Zirkoniumborid- -Legierung IpU-ZrB₂-Legierung"} (entsprechend 0,04 Gew.-% Zirkoniumborid, bezogen auf die. Metallschmelze, unter Berücksichtigung des nützlichen Mikrolegierungsgehaltes der 50 Gew.-% rückgeführten Neusilberabfalles) zugesetzt wurden. Dann wurde das Gießen in Gang gesetzt und mit einer Ausziehgeschwindigkeit von 11 m/Stunde ein 15 && dickes und 320 mm breites Band kristallisiert. Beide Seiten des Bandes wurden in einer Dicke von je 0,5 mm abgefräst. Nach dem Entfetten wurde das Band an einem Duowalzgerüst mit 14 Walzstichen auf 2 mm und dann an einem Quartowalzgerüst auf 0,74 mm gewalzt sowie in einer Schutzgasatmosphäre in einem Wärmebehandlungsofen weichgeglüht. Das weiche Band wurde an einem Quartowalzgerüst auf 0,5 2m gewalzt. Die Vickers-Härte des so erhaltenen Bandes betrug H? = 190 bis 230.

Beispiel 6

Es wurde wie im Beispiel 5 beschrieben vorgegangen, jedoch mit dem Unterschied, daß an Stelle von 50 Gew.-% des Zirkoniums Niob verwendet wurde, das heißt, daß einer Charge von 600 kg 1,2 kg einer 5 Gew.-% Zirkoniumborid (ZrB₂) enthaltenden Kupfer/Zirkoniumborid-Legierung (Cu-ZrB₂-LegierunE) und-1,2 kg einer 5 Gew.-% Niobborid (NbB₂) enthaltenden Kupfer/Niobborid-Legierung (CuNbB₂-Legierung) zugesetzt wurden. Die Härte des so erhaltenen Bandes stimmte mit dem im Beispiel 5 angegebenen Viert überein.

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Beispiel 7

Zur Fertigung eines 0,5 mm dicken federnarten Zinnbronzebandes mit einem Nennzinngehalt von 6 Gew.-% (SnBz6) wurde wie folgt vorgegangen.

Zunächst wurde in einem Induktionskanalofen eine Kupferkathode geschmolzen. Während des Schmelzens wurde die Oberfläche des Bades mit trockener Holzkohle bedeckt. Vor der Zugabe des Zinns wurde eine 0,02 Gew.-% Phosphor entsprechende Menge Kupfer/Phosphor-Legierung (OuP-Legierung) zugesetzt und dann wurde die Schmelze mit Hilfe einer Pfanne. in den die Wärme haltenden Ofen einer kontinuierlichen Bandgießmaschine abgelassen. Darauffolgend wurde den 600 kg Metallegierungsschmelze 6 kg einer 5 Gew.-% Zirkoniumborid (ZrB2) enthaltenden Kupfer/Zirkoniumborid-Legierung (Cu-ZrB2~Legierung) [entsprechend 0,05 Gew.-% Zirkoniumborid, bezogen auf die abgelassene Metallegierungsschmelze] zugesetzt. Dann wurde das Gießen in Gang gesetzt und so mit einer Ausziehgeschwindigkeit von 14 m/Stunde ein 15 mm dickes und 320 mm breites Band kristallisiert. An beiden Seiten des Bandes wurde die äußere Oberfläche in einer Dicke von je 0,5 mm abgefräst. Nach dem Entfetten wurde die Legierung mit einem Zinngehalt über 6 Gew.-% unter Zwischenschaltung einer homogenisierenden Wärmebehandlung (1,5 Stunden bei 65O°C) und die mit einem Zinngehalt unter 6 Gew.-% ohne homogenisierende Wärmebehandlung an einem Duowalzgerüst mit 11 Walzstichen auf eine Dicke von 2 mm und dann an einem Quartowalzgerüst auf eine Dicke von 1,05 mm gewalzt. Danach wurde das Band in einem Durchziehofen einer Wärmebehandlung unterworfen und dann auf 0,5 gewälzt. Die. Vickers-Härte des so erhaltenen Bandes war HV = 180 bis 220.

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Beispiel 8

Es wurde wie im Beispiel 7 beschrieben vorgegangen, Je doch mit dem Unterschied, daß an Stelle von 25 Gew.-% des Zirkoniums des Zirkoniumborides (ZrB₂) Vanadium verwendet wurde, das heißt einer Charge von 600 kg 4,5 kg einer 5 Gew.-% Zirkoniumborid enthaltenden Kupfer/Zirkoniumborid-Legierung (Cu-ZrBo-Legierung) und 1,5 kg einer 1 Gew.-% Vanadiumborid enthaltenden Kupfer/Vanadiumborid- -Legierung (Cu-VBr₂-Legierung) zugesetzt wurden. Die Härte des so erhaltenen Bandes stimmte mit dem im Beispiel 7 angegebenen Wert überein.

Beispiel 9

Zur Fertigung eines 0,5 mm dicken gehärteten harten Berylliumbronzebandes (BeBz-Bandes) wurde wie folgt vorgegangen .·Zunächst wurde in einem Mittelfrequenzinduktionsofen eine Kupferkathode geschmolzen. Während des Schmelzens wurde die Oberfläche des Bades mit trockener Holzkohle bedeckt. Der Berylliumgehalt der Legierung wurde durch Zugabe einer Kupfer/Beryllium-Vorlegierung (Cu-Be-Vorlegierung) sichergestellt. Danach wurde die Schmelze in den die Wärme haltenden Mittelfrequenzofen einer kontinuierlichen Bandgießmaschine, in welchem sich über dem Metallbad eine Stickstoff- oder Argongasatmosphäre befand, abgelassen. Daraufhin wurden den 600 kg abgelassener Metallegierungsschmelze 6 kg einer 5 Gew.-% Zirkoniumborid (ZrB₂) enthaltenden Kupfer/Zirkoniumborid-Legierung (entsprechend 0,05 Gew.-% Zirkoniumborid, bezogen auf die abgelassene Metallegierung) zugesetzt. Dann wurde das Gießen in Gang gesetzt und mit einer Ausziehgeschwindigkeit von 12 m/Stunde ein 15 mm dickes und 250 mm breites Band kristallisiert. Während des Gießens wurde das Band auf den Austritt aus der Kokille

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folgend in einer Stickstoff schleuse abgekühlt. An "beiden Seiten des Bandes wurde die Oberfläche in einer Dicke von je 0,5 mm abgefräst. Das Band wurde entfettet und dann an einem Duowalzgerüst auf eine Dicke von 2 mm und darauffolgend in einem Quartowalzwerk auf eine Dicke von 0,5 mm .gewalzt; dazwischen wurde das Band bei Dicken von 1 mm und 0,75 mm in einem Wärmebehandlungs/Härtungs-Durchziehofen gehärtet. Die Vickers-Härte des so erhaltenen Bandes war mindestens HV = 215.

Beispiel 10

Zur Fertigung eines 0,5 mm dicken harten 5 Gew.-% Al enthaltenden Aluminiumbronzebandes (AlBz5-Bandes) wurde wie folgt vorgegangen. Zunächst wurde in einem Mittelfrequenzofen eine Kupferkathode geschmolzen und dann der Schmelze eine der Zusammensetzung entsprechende Menge einer 30 gew.-%-igen Aluminium/Kupfer-Vorlegierung (AlCu-Vorlegierung) zugesetzt. Darauffolgend wurde die Schmelze in den die Wärme haltenden Ofen einer kontinuierlichen Bandgießeinrichtung abgelassen. In diesem wurden den 600 kg abgelassener Schmelze 4,8 kg einer 5 Gew.-% Zirkoniumborid enthaltenden Kupfer/Zirkoniumborid-Legierung ][Cu-ZrB2-Legierung] (entsprechend 0,04 Gew.-% Zirkoniumborid, bezogen auf die abgelassene Schmelze) zugesetzt. Dann wurde das Gießen in Gang gesetzt und mit einer Ausziehgeschwindigkeit von 11 m/Stunde ein 15 nua dickes und 320 mm breites Band kristallisiert. Seine beiden Seiten wurden in einer Dicke von je 0,5 mm abgefräst. Das Band wurde nach dem Entfetten an einem Duowalzgerüst auf 2 mm und dann an einem Quartowalzgerüst auf 0,8 mm gewalzt und darauffolgend in einem Wärmebehandlungsofen in einer Schutzgasatmosphäre weichgeglüht. Das weiche Band wurde an einem Quartowalzgerüst auf 0,5 nun gewalzt. Die Zugfestigkeit 6"

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ρ des so erhaltenen Bandes war mindestens 45 kp/mm und seine Dehnung ffV betrug mindestens 20%.

Beispiel 11

Zur Fertigung eines 0,8 mm dicken weichen Kupfer/Nickel-Bandes (Zusammensetzung: 25 Gew.-% Ni und 75 Gew.-% Cu £CuNi25 Band!) wurde wie folgt vorgegangen. Zunächst wurden in einem Mittelfrequenzinduktionsofen eine Kupferkathode und rückgeführter Kupfer/Nickel-Abfall (Cu-Ni-Ahfall) geschmolzen. Vor der Zugabe des Nickels wurde mit Hilfe einer 33 gew.-%-igen Eupfer/Mangan-Vorlegierung (Cu-Mn-Vorlegierung) ein 0,3 gew.-%-iges Manganzulegieren durchgeführt. Nach dem Einschmelzen des Nickels wurde mit 0,1 Gew.-% Kohle des oxydiert. Nach dem Einschmelzen der ganzen Charge wurde diese auf die Ablaßtemperatur erhitzt und vor dem Ablassen wurde unter Anwendung einer Graphitscheibe mit einem Gehalt an 0,05 Gew.-% Magnesium eine Desoxydation durchgeführt. Nach dem Erreichen der Ablaßtemperatur wurde die Schmelze mit Hilfe einer Pfanne in den die Wärme haltenden Ofen einer kontinuierlich arbeitenden Gießmaschine abgelassen. In dieser wurden den 600 kg Schmelze 3 kg einer 5 Gew.-% Zirkoniumborid enthaltenden Kupfer/Zirkoniumborid-Legierung [Cu-ZrB^-Legierung] (entsprechend 0,025 Gew.-% Zirkoniumborid £ZrBp3, bezogen auf die Schmelze) zugesetzt. Dann wurde das Gießen in Gang gesetzt und mit einer Ausziehgeschwindigkeit von 10 m/Stunde ein 250 mm breites und 15 mm dickes Band kristallisiert; dabei wurden eine Stickstoffgasschleuse und sekundäre Kühlung angewandt. Das gegossene Band wurde an einem Duowalzgerüst mit 11 Walzstichen auf 2 mm und dann an einem Quartowalzgerüst auf 0,8 mm gewalzt und in einem

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-IBIS

Schutzgas-Durchziehofen weichgeglüht. Die Zugfestigkeit 6*-q

2 des so erhaltenen Bandes war 30 bis 38 kp/mm und seine Dehnung ö"V betrug mindestens 40%.

Patentansprüche 709817/0842

Claims

-a-

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung von durch intensives (70 bis 99%-iges) Kaltverformen bearbeitbaren isotrope mechanische Eigenschaften aufweisenden Bändern oder Platten aus Kupfer oder Kupferlegierungen durch Schmelzen unter Zugabe eines zirkoniumhaltigen Legierungszusatzes sowie Gießen, dadurch gekennzeichnet, daß man den Zirkoniumboridgehalt des. geschmolzenen Metallbades durch Zugabe von Zirkoniumborid, gegebenenfalls bei Ersatz von höchstens 50 Gew.-% des Zirkoniumgehaltes des zuzusetzenden Zirkoniumborides durch 1 oder mehrere der Metalle Titan, Vanadium, Niob, Calcium, Magnesium und Kobalt, auf einen Wert von 0,01 bis 0,075 Gew.-% einstellt und gegebenenfalls dem Metallbad Zirkonium mindestens in etwa stöchiometrischer Menge, bezogen auf die 0,015 Gew.-% übersteigende Menge des in der Legierung befindlichen Bleigehaltes, zusetzt und dann das die Zusätze enthaltende Metallbad in Band- 1»essi*feOTjPii5J33e Jä^flÖäEÄform erstarren läßt und gegebenenfalls über der Gießschmelze eine für das Schmelzen von Kupfer beziehungsweise Kupferlegierungen an sich bekannte inerte Gasatmosphäre aufrechterhält und/oder beim Erstarren des Metallbades eine inerte Gasschleuse und sekundäre Kühlung anwendet,
2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Erstarren des Metallbades mit einer linearen Geschwindigkeit von 1,5 bis 7»5 mm/Sekunde durchführt.
3.) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die sekundäre Kühlung beim Erstarren des Metallbades mit einem inerten Gas und/oder Wasser vornimmt.

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ORIGINAL INSPSCTED