DE2701258A1 - Kupferlegierung und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents
Kupferlegierung und verfahren zu ihrer herstellungInfo
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Description
Beim Glühen von Kupferlegierungen in Gegenwart von Wasserstoff muß das Kupfer frei von Oxiden sein, da die Anwesenheit
von freiem oder als Kupferoxid gebundenem Sauerstoff während des Glühvorganges zur Bildung von Wasserdampf und damit
zur Versprödung der Legierung führt.
Zur Verminderung des Sauerstoffgehalts von Kupfer und damit zur Vermeidung des Versprödens werden bisher hauptsächlich
zwei Verfahren benutzt. Beim ersten dieser Verfahren wird die Legierung unter einer inerten Gasatmosphäre vergossen und das
geschmolzene Kupfer mit einem inerten Gas gespült, um seinen Sauerstoffgehalt zu vermindern. Dieses komplizierte Verfahren
ist nur schwer in befriedigender Weise durchzuführen. Das andere hauptsächlich angewendete Verfahren zum Entfernen des
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— 2Γ — - ι"·
Sauerstoffes besteht im Zusatz von Desoxidationsmitteln, die eine größere Affinität zu Sauerstoff besitzen als Kupfer, zu
der Schmelze. Die Desoxidationsmittel bilden stabile Oxide, die beim Glühen durch Wasserstoff nicht reduziert werden. Die
meisten der bisher verwendeten Desoxidationsmittel haben jedoch den Nachteil, daß sie die elektrische Leitfähigkeit des
Kupfers bedeutend verschlechtern, wenn sie im Überschuß in der desoxidierten Kupferlegierung in Lösung bleiben. Infolge
der Reaktionsfähigkeit der verwendeten Desoxidationsmittel 1st es aber, schwierig, die zur Entfernung des Sauerstoffs im
geschmolzenen Kupfer benötigte Menge so genau festzulegen, daß keine Verschlechterung der Leitfähigkeit verursacht wird.
Es ist außerdem bekannt, daß sauerstofffreies Kupfer verhältnismäßig
schlechte mechanische Eigenschaften aufweist, so daß ein besonderes Bedürfnis danach besteht, diese Eigenschaften
zu verbessern und gleichzeitig eine hohe elektrische Leitfähigkeit zu erhalten. Außerdem besitzt sauerstofffreies
Kupfer einen sehr niedrigen Erweichungspunkt. Pur zahlreiche
Anwendungen wäre es jedoch besonders günstig, ein Höchstmaß an mechanischer Festigkeit und elektrischer Leitfähigkeit zu
erreichen und gleichzeitig die Erweichungstemperatur des Kupfers zu erhöhen. Schließlich muß bei der Verarbeitung von
sauerstofffreiem Kupfer Sorge getragen v/erden, daß eine'Wiederaufnahme
von Sauerstoff in die Legierung vermieden v/ird. Beispielsweise muß sauerstoff fr eies Kupfer unter einer inerten
Gasatmosphäre geschweißt v/erden, um das geschmolzene Metall in der Schweißzone vor Oxidation zu schützen.
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Mischmetall wurde bereits als Desoxidationsmittel bei der Herstellung von sauerstoffreiem Kupfer verwendet. In Gegenwart
von überschüssigem Mischraetall entsteht jedoch aus Cu und CeCug ein niedrig schmelzendes Eutektikum. Dies führt zu
einer Legierung, die zum Löten und ähnlichen Verwendungen bei hohen Temperaturen ungeeignet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupferlegierung zu schaffen, die frei von Sauerstoff ist, eine hohe
elektrische Leitfähigkeit, mechanische Festigkeit und thermische Stabilität besitzt, sich leicht in technischem Maßstab
herstellen läßt und im Kontakt mit Sauerstoff bei hohen Temperaturen beständig gegen Oxidation sowohl an der Oberfläche
als auch im Inneren ist.
Die Lösung dieser Aufgabe beruht auf dem überraschenden Befund, daß eine Kupferlegierung, die mindestens ein Metali
der Lanthanidengruppe sowie Phosphor und Magnesium und gemäß einer weiteren AusfUhrungsform mindestens ein Fällungsmittel für Phosphor enthält, die geforderte hohe elektrische
Leitfähigkeit, Temperaturbeständigkeit und mechanische Festigkeit besitzt.
Die Erfindung betrifft somit eine Kupferlegierung, die aus etwa 0,01 bis etwa 0,5 % mindestens eines Metalls der
Lanthanidengruppe, etwa 0,01 bis etwa 1,75 % Phosphor, etwa
0,007 bis etwa 3,3 % Magnesium, Rest Kupfer und üblichen Verunreinigungen
besteht. Gemäß einer weiteren Ausführungsform
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-H-
enthält die Kupferlegierung etwa 0,01 bis etwa 5,0 5* eines
Fällungsmittels für Phosphor.
Vorzugsweise enthalten die Legierungen 0,012 bis 0,5 % des
Metalls der Lanthanidengruppe, 0,011 bis 0,5 % Phosphor und
0,007 bis 0,4 # Magnesium. Sämtliche Prozentangaben bedeuten
Gewichtsprozente.
Als Fällungsmittel für Phosphor können beispielsweise Chrom, Zirkonium, Titan, Kobalt, Vanadium, Niob, Mangan und Eisen
verwendet werden. Sie können bis zu einer Menge von 5,0 % oder bis zur Grenze ihrer Löslichkeit in Kupfer verwendet .
werden. Als Metall der Lanthanidengruppe kann in einer bevorzugten Ausführungsform Mischmetall verwendet werden. Die vorstehend
angegebenen Mengenbereiche können zur Erzielung der für bestimmte Anwendungen der Legierungen erforderlichen
Eigenschaften verändert werden. Beispielsweise können die Legierungen innerhalb der angegebenen Bereiche modifiziert werden,
um hohe mechanische Festigkeit und elektrische Leitfähigkeit zu erreichen, wenn die Verwendung der Legierung vorwiegend
eine hohe Festigkeit erfordert. Andererseits kann die elektrische Leitfähigkeit hervorgehoben werden, ohne daß ein
nennenswerter Verlust an mechanischer Festigkeit und Temperaturstabilität auftritt.
Die erfindungsgemäßen Legierungen beinhalten keine bestimmten atöchiometrischen Verhältnisse der Fällungsmittel, da die
Kinetik der Phosphidbildung sehr unterschiedlich ist. Bei-
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spielsweise können die erfindungsgemäßen Legierungen verbesserte elektrische Leitfähigkeit und mechanische Festigkeit
erreichen, ohne daß ein bestimmtes stöchiometrisches Mengenverhältnis
der Elemente genau eingehalten wird, solange die Gesamtmenge der eingesetzten Fällungsmittel ausreicht, den
vorhandenen Phosphor praktisch vollständig zu binden. Die Gegenwart eines bestimmten, als Fällungsmittel eingesetzten
Elements in der Legierung hängt zum Teil von der Menge des für die Fällung vorhandenen Phosphors und von der Löslichkeit
des Elements in Kupfer ab. Die endgültigen Eigenschaften der Legierung hängen außerdem auch von der besonderen Art der
Verarbeitung ab.
Die erfindungsgemäßen Legierungen zeichnen sich durch eine besondere Oxidationsbeständigkeit an der Luft bei hohen Temperaturen
aus. Da bei ihrer Herstellung chemische Desoxidationsmittel eingesetzt werden, sind die Legierungen beständig
gegen die Bildung von Kupferoxid im Inneren und der in der Folge davon auftretenden "Wasserstoffkrankheit·· bei der
Heißverarbeitung oder einer anderen Verwendung bei hohen Temperaturen. Dies bedeutet einen erheblichen Fortschritt
im Vergleich mit nach bekannten Verfahren hergestelltem sauerstofffreiem Kupfer und mit Kupfer, das mit Mischmetall
allein desoxidiert wurde. Die erfindungsgemäßen Legierungen besitzen um etwa 50 C höhere Erweichungstemperaturen
und weisen außerdem verbesserte Zugeigenschaften auf.
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-JS-
Das als Gemisch der Metalle der Lanthanidengruppe verwendete Mischmetall ist eine Legierung, die hauptsächlich Metalle der
Lanthanidengruppe enthält. Ein typisches Mischmetall hat beispielsweise folgende Zusammensetzung: 50 % Cer, 27 % Lanthan,
16 S^ Neodym, 5 % Praseodym und 2 % andere seltene Erdmetalle.
Die Bezeichnung "Mischmetall" erstreckt sich aber in diesem Zusammenhang auf alle Legierungen, die vorwiegend aus den Metallen
der Lanthanidengruppe bestehen, ohne Rücksicht auf deren relative Mengenverhältnisse. Beispielsweise kann anstelle
von Mischmetall auch Cer allein verwendet werden, wobei die gleichen befriedigenden Ergebnisse erhalten werden.
Die Menge der eingesetzten Phosphor-Fällungsmittel hängt von ihrer jeweiligen Löslichkeit in Kupfer ab. Im einzelnen kann
Zirkonium in einer Menge von etwa 0,01 bis etwa 0,15 5«, Chrom von etwa 0,01 bis etwa 0,65 %, Titan von etwa 0,01 bis etwa
4,7 %, Vanadium von etwa 0,01 bis etwa 0,64 %, Niob von etwa
0,01 bis etwa 1,5 96, Eisen von etwa 0,01 bis etwa 2,8 %,
Mangan von etwa 0,01 bis etwa 5,0 % und Kobalt von etwa 0,01 bis etwa 3,5 % in den Legierungen enthalten sein.
Die verwendeten Phosphor-Fällungsmittel besitzen bei verhältnismäßig
niedrigen Temperaturen wie 400 bis 5000C eine verhältnismäßig
geringe Löslichkeit in Kupfer. Wenn mehr Fällungsmittel eingesetzt wird als durch den vorhandenen Phosphor
gebunden werden kann, dann fällt der Überschuß des Fällungsmittels während des Temperns der Legierung zur Erhöhung
ihrer elektrischen Leitfähigkeit aus. Infolgedessen muß die
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- r-
. 40-
Menge des eingesetzten Fällungsmittels, wie vorstehend erwähnt, auf die Menge des der Legierung zugesetzten Phosphors
bezogen werden. Die Fällungsmittel müssen also in ausreichender Menge zugesetzt werden, damit praktisch der gesamte der
Legierung zugesetzte Phosphor ausgefällt wird und gleichzeitig noch ein Überschuß des Fällungsmittels in der Legierung
verbleibt.
Die tolerierbare oder wünschenswerte Menge eines solchen Überschusses an Fällungsmittel hängt von der Löslichkeit des
einzelnen Fällungsmittels in Kupfer im vorstehend erwähnten Temperaturbereich sowie von den besonderen Einflüssen ab, die
die Fällungsmittel auf die elektrische Leitfähigkeit der Legierung haben können. Beispielsweise ist ein verhältnismäßig
großer Überschuß von Chrom oder Zirkonium in der Größenordnung von 0,1 bis 0,4 % tolerierbar und wünschenswert, während
der Überschuß an Eisen oder Kobalt über die mit Phosphor gebundene Menge kleiner als 0,1 % sein soll.
In Tabelle I sind die chemischen Formeln der bekannten Phosphide aufgeführt, die bei der Zugabe der entsprechenden
Fällungsmittel zusammen mit Phosphor entstehen. Die Tabelle enthält neben den erfindungsgemäß verwendeten Fällungsmitteln
auch Magnesium sowie Cer als einem typischen Vertreter der Metalle der Lanthanidengruppe. Außerdem enthält die Tabelle
die Gewichtsverhältnisse des entsprechenden Metalls zu Phosphor in dem jeweiligen Metallphosphid.
709828/079? ι
Legierungs- zusatz |
gebildetes Phosphid |
Gewichtsverhältnis Metall : Phosphor |
Mg Ce |
Mg3P2 CeP |
1,18 4,52 |
Ti | Ti3P | 4,64 |
Zr | ZrP | 2,95 |
V | V3P | 4,93 |
Nb | NbP | 3,00 |
Cr | Cr3P | 5,04 |
Mn | Mn3P | 5,32 |
Fe | Fe3P | 5,41 |
Co - | Co2P | 3,81 |
Der Phosphorgehalt einer bestimmten Legierung, die beispielsweise Phosphor, Magnesium, Cer und Chrom enthält, kann
aus Tabelle I folgendermaßen berechnet werden: Der Gehalt in Gewichtsprozent an Phosphor ist gleich oder kleiner als die
Summe der Gewichtsprozente an Magnesium dividiert durch 1,18, der Gewichtsprozente an Cer dividiert durch 4,52 und der Gewichtsprozente
an Chrom dividiert durch 5,04. Wird die vorstehend beschriebene Beziehung eingehalten, dann ist sichergestellt,
daß kein überschüssiger Phosphor in fester Lösung vorhanden ist.
Zusätzlich zu einem Überschuß der verschiedenen Phosphor-Fällungsmittel
kann ein Überschuß an Phosphor in einer Menge bis zu etwa 0,025 % in der Legierung vorhanden sein, ohne
daß ihre Eigenschaften nachteilig beeinflußt werden. Ein Überschuß an Phosphor erhöht die mechanische Festigkeit der
Legierung, wobei gleichzeitig ihre elektrische Leitfähigkeit
in einem annehmbaren Bereich bleibt.
709828/079?
Bei der Bildung der in Tabelle I aufgeführten Metallphosphide können in geringem Umfang auch Verbindungen entstehen,
die Gemische der verschiedenen Elemente sowie Spuren anderer Elemente enthalten. Diese Verbindungen können die elektrische
Leitfähigkeit der erhaltenen Legierung in gewissem Ausmaß beeinflussen, sie berühren jedoch nicht ihre mechanische
Festigkeit.
Die erfindungsgemäßen Legierungen können gegebenenfalls für bestimmte Anwendungsgebiete weitere Zusätze enthalten. Beispielsweise
können Desoxidationsmittel, wie Aluminium, Bor oder Mischmetall, wenn es nicht einer der Hauptlegierungsbestandteile
ist, in geringen aber wirkungsvollen Mengen zugesetzt werden. Ebenso kann zur Verbesserung der Erweichungsfestigkeit eine geringe Menge Zirkonium zugesetzt werden,
wenn es nicht bereits vorhanden ist. Blei, Selen oder Tellur können in entsprechender Menge zugesetzt werden, um die Verarbeitbarkeit
zu verbessern. Arsen und Antimon können als Homologe des Phosphors diesen im gleichen Atomproζentverhältnis
ganz oder teilweise ersetzen, da sie den Phosphiden analoge Verbindungen bilden. Arsen und Antimon können auch zusätzlich
zu Phosphor in geringen Mengen zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit auch bei Belastung zugesetzt werden.
Die Mengen der vorstehend beschriebenen Zusätze sollen so niedrig wie möglich gehalten werden, um den erwünschten Zweck
zu erreichen, da ein Überschuß die elektrische Leitfähigkeit verschlechtert.
709828/0792 J
In Tabelle I ist als Beispiel für die Phosphide der Lanthanidenmetalle
nur das Cerphosphid aufgeführt. Infolge ihrer großen chemischen Ähnlichkeit bilden jedoch die anderen
Lanthanidenmetalle mit Phosphor analoge Verbindungen, die
sehr ähnliche Eigenschaften aufweisen.
Die erfindungsgemäßen Legierungen werden im allgemeinen nach bekannten Verfahren hergestellt. Infolge der hohen
Reaktivität bestimmter in den erfindungsgemäßen Legierungen verwendeter Zusätze sollen sowohl Mischmetall als auch
Zirkonium dem geschmolzenen Metall, unmittelbar bevor es die Gießform erreicht, kontinuierlich zugesetzt werden. Diese
Form der Zugabe ist vor allem bei Stranggießverfahren günstig; vgl. US-PS 37 38 827. Das Magnesium kann infolge
seiner Reaktivität in ähnlicher Weise zugesetzt werden, auch wenn es in diesem Fall nicht unbedingt notwendig ist. Desgleichen
können Phosphor und die übrigen Legierungsbestandteile dem geschmolzenen Metall entweder in diskontinuierlicher
Form oder auf die vorstehend beschriebene kontinuierliche Art zugesetzt werden. Im Anschluß daran können die erfin
dungsgemäßen Legierungen nach bekannten Verfahren vergossen werden, wobei im allgemeinen ähnliche Verfahren angewendet
werden wie für andere Legierungen mit hohem Kupfergehalt.
Die erfindungsgemäßen Legierungen können nach bekannten Verfahren zu ihrer endgültigen Form verarbeitet werden. Die Legierungen
sollen bei Temperaturen von 500 bis 90O°C zur gewünschten vorläufigen Form warmgewalzt werden. Nach dem V/arm
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walzen können die Legierungen 15 Minuten bis 6 Stunden bei Temperaturen von 500 bis 10000C lösungsgeglüht und anschließend
rasch abgekühlt werden. Falls kein Lösungsglühen erforderlich ist, können die Legierungen auch 1 Minute bis
1 Stunde bei Temperaturen von 500 bis 9000C zur Rekristallisation
geglüht werden. Die beiden beschriebenen Glühbehandlungen müssen nicht unbedingt durchgeführt werden.
Die Legierungen sollen danach bei einer Temperatur unter 2000C kaltverformt werden, um einen Verformungsgrad von mindestens
10 %, vorzugsweise von mindestens 50 %t zu erreichen.
Danach können die Legierungen 15 Minuten bis 24 Stunden bei Temperaturen von 250 bis 6000C wärmebehandelt werden. Eine
besonders günstige Kombination von Eigenschaften kann dadurch erhalten werden, daß die Kaltverformung und die Wärmebehandlung
nacheinander mehrere Male wiederholt werden. Wenn die größtmögliche mechanische Festigkeit gefordert wird, soll
der vorletzte oder letzte Verarbeitungsschritt eine Kaltverformung mit einem Verformungsgrad von mindestens 10 %, vorzugsweise
von mindestens 50 %f sein. Ein Fertigglühen kann erforderlichenfalls
15 Minuten bis 24 Stunden bei Temperaturen von 150 bis 3500C zur Spannungs entlastung durchgeführt werden,
um die Duktilität zu verbessern, ohne daß ein großer Verlust an mechanischer Festigkeit auftritt.
Das Beispiel erläutert die Erfindung.
709828/079?
Zur Herstellung von Legierungen mit verschiedener Zusammensetzung wird geschmolzenes Kupfer unter Vakuum oder unter
Argon als Schutzgas mit den betreffenden Zusätzen versetzt. Die Zusammensetzungen der erhaltenen Legierungen sind in den
Tabellen II (Legierungen mit einem Phosphor-Fällungsmittel)
und III (Legierungen mit zwei oder mehr Phosphor-Fällungsmitteln)
zusammengefaßt.
709828/079?
Legie- Zugesetzte Legie- Lösungs- VergUtungs- Kaltverrung
rungsbestandteile, glühen,* temperatur,* formungs-
Nr. Gew.-3*
grad vor der VergU- % IACS
tung, % Elektri- Zugspannung, Längensche
Leit- die eine änderung fähigkeit, bleibende ο/ -τ,™+ Verformung
von 0,2 Si hervorruft, kg/cm2
eines 5,08 cm langen Teilberei- ches. %
62
65
60
80
69
69
60
76
76
58
60
80
69
69
60
76
76
58
0,1 OMg-0,06P | 900 |
0,17Mg-0,12P | 900 |
0,24Mg-0,2P | 900 |
0,24Mg-0,2P | 900 |
0,27Mg-0,2P | 1000 |
0,27Mg-0,2P | 1000 |
0,5Cr | 900 |
0,5Cr | 1000 |
0,5Cr | 1000 |
0,15Zr | 900 |
400 400 400 500 500 500 500 500 500 400
75
75
75
75
75
75
75
75 87
82
74
87
80
78
92
86
88
84
82
74
87
80
78
92
86
88
84
4710 5413 6186 4991 4359 5273 4499 5062 5135 5202
3 2
3 1
2 4 3 3 2
Sämtliche Legierungen werden, falls nicht anders angegeben, 2 Stunden lösungsgeglüht
und vergütet
und vergütet
IACS «= International Annealed Copper Standard
OO PO QO
Lösungs- | Tabelle | 900 | 400 | III | Elektri | • | 88 | Zugspannung, | Längen | I | IVi | |
Vergütungs- | 900 | 500 | Kaltver- | sche Leit fähigkeit. |
86 | die eine bleibende |
änderung eines |
Sf | I VJ 3 |
|||
Legie- Zugesetzte Legie | rungsbestandteile, glühen,* temperaturf Gew.-* °c C |
900 | 500 | formungs- grad vor |
der Vergü- % IACS^ | 83 | Verformung | 5,08 cm | I | O | ||
rung Nr. |
900 | 500 | tung, * | 87 | von 0,2 * | langen | 258 | |||||
900 | 500 | 86 | hervorruft, ke/cra^ |
Teilberei ches. 96 |
||||||||
1000 | 500 | 75 | 65 | 4710 | 3 | |||||||
0,04Mg-0,06P-0,24 Mm+ | 1000 | 400** | 0 | 70 | 4851 | 3 | ||||||
61 . | Nr.61 + 0,5Cr | 1000 | 400 | 75 | 70 | 5273 | 3 | |||||
63 | Nr.61 + 0,5Cr | 1000 | 600 | 0 | 75 | 5343 | 2 | |||||
63 | Nr.62 + 0,5Cr | 1000 | 400** | 75 | 80 | 4921 | 3 | |||||
64 | Nr.62 + 0,5Cr | 900 | 400 | 0 | 76 | 5273 | r1 | |||||
64 | Nr.69 + 0,5Cr | 900 | 500 | 75 | 89 | 5765 | 3 | |||||
72 | Nr.69 + 0,5Cr | 900 | 400 | 75 | 78 | 6046 | 2 | |||||
72 | Nr.69 + 0,12Zr | 900 | 500 | 0 | 82 | 4570 | 1 ^ | |||||
73 | Nr.69 + 0,12Zr | 900 | 400 | 75 | 68 | 5273 | 2 X | |||||
73 | Nr.69 + 0,12Zr | 900 | 500 | 75 | 82 | 5765 | 3 | |||||
73 | Nr.80 + 0,1 Mm | 900 | 400 | 75 | - 68 | 4991 | 3 | |||||
81 | Nr.80 + 0,1 Mm | 900 | 500 | 75 | 77 | 5976 | 3 | |||||
81 | Nr. 81 ■+ 0,5Cr | Sämtliche Legierungen werden, linrt ν*»τ*eiltet |
75 | , falls nicht anders angegeben, 2 | 5202 | 3 | ||||||
82 | Nr.81 + 0,5Cr | 75 | 6468 | 2 | ||||||||
82 | Nr.81 + 0,1Zr | 75 | 5135 | 3 | ||||||||
83 | Nr.81 + 0,1Zr | 75 | 5694 | 2 | ||||||||
83 | Nr. 81+0,5^+0,1Zr | 75 | 5202 | 3 | ||||||||
84 | Nr.81+0,5Cr+0,1Zr | Stunden lösungsgeglüht | ||||||||||
84 | ||||||||||||
# | ||||||||||||
** Vergütungsdauer 24 Stunden + Mischmetall
IACS = International Annealed Copper Standard
* At.
Nach dem Vergießen werden die Legierungen 2 Stunden bei Temperaturen
von 825 bis 9500C homogenisiert und dann bei Temperaturen
von 825 bis 9000C warmgewalzt. Nach dem Warmwalzen folgt
ein zweistündiges Lösungsglühen bei Temperaturen von 900 bis 10000C. In den meisten Fällen v/erden die Legierungen anschließend
mit einem Verformungsgrad von 75 % kaltverformt und
hierauf 2 bis 24 Stunden bei Temperaturen von 400 bis 6000C
einer Vergütungs behandlung unterzogen. Sämtliche Legierungen werden nach der Vergütungsbehandlung mit einem Verformungsgrad von 75 % kaltverformt und danach auf ihre Zugeigenschaften
und auf ihre elektrische Leitfähigkeit untersucht. Die Ergebnisse dieser Prüfungen sind in den Tabellen II und III
aufgeführt.
In Tabelle II sind die Eigenschaften von Legierungen aufgeführt, die nur eine Fällung enthalten. Die Legierungen
Nr. 62, 65, 80 und 69 enthalten die Verbindung Mg^2 und die
Legierungen Nr. 60, 76 und 58 Fällungen von Chrom und Zirkonium mit Kupfer. Die in Tabelle II aufgeführten Legierungen
dienen zum Vergleich mit den in Tabelle III aufgeführten Legierungen, die mehrere verschiedene Fällungen enthalten.
Die in Tabelle III aufgeführten Legierungen zeigen die Änderungen im Fällungsverhalten, die auftreten, wenn verschiedene
Legierungszusätze, von denen jeder einzeln zur Bildung einer Fällung im Stande ist, zusammen verwendet werden. Beispielsweise
ergibt der Zusatz von Chrom oder Zirkonium zu einer Legierung, in der bereits eine Fällung von Mg,?2 und CeP oder
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LaP entstehen kann, keine zusätzliche Fällung von Chrom oder
der Kupfer-Zirkonium-Verbindung. Außerdem sollte auch die Entstehung
von Chrom- oder Zirkoniumphosphiden erwartet werden.
Wenn sowohl Chrom als auch Zirkonium zugesetzt werden, ist die Bildung zusätzlicher Phasen möglich. Die daraus resultierenden
Eigenschaften der Legierungen sind infolgedessen nicht einfach auf eine überlagerung der einzelnen Vergütungserscheinungen
zurückzuführen, da andere Umsetzungen in Betracht kommen, die in den binären Systemen nicht auftreten können. Die
Legierungen Nr. 62, 65, 69 und 80, die nur Magnesium und Phosphor enthalten, besitzen eine gute Kombination von mechanischer
Festigkeit und elektrischer Leitfähigkeit, sie sind jedoch schwierig herzustellen, da bereits eine geringe Abweichung
von der genauen stöchiometrischen Zusammensetzung die elektrische Leitfähigkeit stark verschlechtert.
Viele der aufgeführten Legierungen zeigen eine günstige Kombination
von mechanischer Festigkeit und elektrischer Leitfähigkeit. Beispielsweise besitzt die Legierung Nr. 82 eine
elektrische Leitfähigkeit von 78 % und eine Streckspannung, die eine bleibende Verformung von 0,2% hervorruft, von
5976 kg/cm bei einer Wärmebehandlung und eine elektrische
Leitfähigkeit von 82 % in Verbindung mit einer Streckspannung (0,2 % Verformung) von 5202 kg/cm bei einer anderen Wärmebehandlung.
Die Legierungen Nr. 63 und Nr. 64, die den Legierungen Nr. 61 und Nr. 62 entsprechen und zusätzlich Chrom enthalten,
besitzen sogar eine noch bessere Kombination von Eigenschaften. Ebenfalls günstige Eigenschaften besitzen die
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Legierungen Nr. 73 und 83, die Zirkonium, Magnesium und Phosphor und im Fall der Legierung Nr. 83 zusätzlich Mischmetall
enthalten.
Ein wesentliches Element der Erfindung besteht darin, daß die Legierungen gleichzeitig eine Fällung von MgJP2 und dazu noch
mindestens eine andere Fällung enthalten. Spezielle Beispiele solcher Fällungen sind Verbindungen der im Mischmetall enthaltenen
Metalle der Lanthanidengruppe und Phosphor, Chrom, Verbindungen von Kupfer und Zirkonium, Phosphide von Chrom und
Zirkonium oder Mischphasen, die vorwiegend Chrom und Zirkonium enthalten.
Die erfindungsgemäßen Legierungen können einen verhältnismäßig breiten Zusammensetzungsbereich und infolgedessen unterschiedliche
Eigenschaften aufweisen, die sie für verschiedene Anwendungsgebiete geeignet machen. Sie können beispielsweise
bei hohen Temperaturen geschweißt oder gelötet werden und eignen sich zur Verwendung in elektrischen Bauteilen, wie Steckdosen
oder Verbindungsstücken.
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Claims (11)
1. Kupferlegierung, bestehend aus etwa 0,01 bis etwa 0,5 S^
mindestens eines Metalls der Lathanidengruppe, etwa 0,01 bis
etwa 1,75 % Phosphor, etwa 0roo7 bis etwa 3,3 % Magnesium,
Rest Kupfer und üblichen Verunreinigungen.
2. Kupferlegierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Gehalt von etwa 0,01 bis etwa 5,0 % eines
Fällungsmittelß für Phosphor.
3. Kupferlegierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß sie als Fällungsmittel für Phosphor, Chrom, Zirkonium, Titan, Vanadium, Niob, Eisen, Mangan, Kobalt oder deren Gemische
enthält.
4. Kupferlegierung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie 0,01 bis 0,65 # Chrom, 0,01 bis 0,15 ?»
Zirkonium, 0,01 bis 4,7 % Titan, 0,01 bis 0,46 % Vanadium,
0,01 bis 1,5 % Niob, 0,01 bis 2,8 % Eisen, 0,01 bis 3,5 % Ko
balt und/oder 0,01 bis 5,0 # Mangan enthält.
5. Kupferlegierung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Metall der Lanthanidengruppe Mischmetall
enthält.
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ORIGINAL INSPECTED
6. Kupferlegierung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Metall der Lanthanidengruppe Cer enthält.
7- Kupferlegierung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß sie als weiteren Zusatz Aluminium, Bor, Blei, Selen, Tellur, Arsen, Antimon oder deren Gemische enthält.
8. Kupferlegierung nach Anspruch 1, bestehend aus etwa
0,012 bis etwa 0,5 % mindestens eines Metalls der Lanthanidengruppe,
etwa- 0,011 bis 0,5 % Phosphor, 0,007 bis etwa 0,4 %
Magnesium, Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen.
9· Kupferlegierung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Gehalt an etwa 0,018 bis etwa 0,4 % mindestens eines
Metalls der Lanthanidengruppe, etwa 0,017 bis etwa 0,4 %
Phosphor und etwa 0,01 bis etwa 0,32 % Magnesium.
10. Verfahren zur Herstellung der Kupferlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kupferlegierung mit
einem Gehalt von 0,01 bis 0,5 % mindestens eines Metalls der Lanthanidengruppe, 0,01 bis 1,75 % Phosphor, 0,007 bis
3,3 % Magnesium bei Temperaturen oberhalb von 5000C warmverformt,
hierauf bei Temperaturen von weniger als 2000C bei einem Verformungsgrad von mindestens 10 % kaltverformt und danach
15 Minuten bis 24 Stunden bei Temperaturen von 300 bis 60O0C vergütet wird.
709828/079?
11. Verfahren zur Herstellung der Kupferlegierung nach An
spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kupferlegierung
mit einem Gehalt von 0,01 bis 0,5 % mindestens eines Metalls der Lanthanidengruppe, 0,01 bis 1,75 % Phosphor, 0,007 bis
3,3 % Magnesium und zusätzlich etwa 0,01 bis etwa 5,0 %
eines Fällungsmittels für Phosphor bei Temperaturen oberhalb von 5000C warmverformt, hierauf bei Temperaturen von weniger als 2000C bei einem Verformungsgrad von mindestens 10 % kalt verformt und danach 15 Minuten bis 24 Stunden bei Temperaturen von 300 bis 60O0C vergütet wird.
mit einem Gehalt von 0,01 bis 0,5 % mindestens eines Metalls der Lanthanidengruppe, 0,01 bis 1,75 % Phosphor, 0,007 bis
3,3 % Magnesium und zusätzlich etwa 0,01 bis etwa 5,0 %
eines Fällungsmittels für Phosphor bei Temperaturen oberhalb von 5000C warmverformt, hierauf bei Temperaturen von weniger als 2000C bei einem Verformungsgrad von mindestens 10 % kalt verformt und danach 15 Minuten bis 24 Stunden bei Temperaturen von 300 bis 60O0C vergütet wird.
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---|---|---|---|
US64881376A | 1976-01-13 | 1976-01-13 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2701258A1 true DE2701258A1 (de) | 1977-07-14 |
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ID=24602348
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19772701258 Withdrawn DE2701258A1 (de) | 1976-01-13 | 1977-01-13 | Kupferlegierung und verfahren zu ihrer herstellung |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS52115722A (de) |
DE (1) | DE2701258A1 (de) |
FR (1) | FR2338331A1 (de) |
GB (1) | GB1561922A (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3429393A1 (de) * | 1983-08-12 | 1985-02-28 | Mitsui Mining & Smelting Co.Ltd., Tokio/Tokyo | Kupferlegierung mit hoher festigkeit und hoher leitfaehigkeit |
DE3613594A1 (de) * | 1985-05-08 | 1986-11-13 | Tamagawa Kikai Kinzoku K.K., Tokio/Tokyo | Kupferlegierungs-leitermaterial fuer anschluesse von halbleitervorrichtungen |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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SU430175A1 (ru) * | 1972-04-21 | 1974-05-30 | М. В. Степанова, В. Н. Федоров , С. К. Слиозберг | Сплав на основе меди |
-
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-
1977
- 1977-01-13 DE DE19772701258 patent/DE2701258A1/de not_active Withdrawn
- 1977-01-13 FR FR7700924A patent/FR2338331A1/fr not_active Withdrawn
- 1977-01-13 JP JP199377A patent/JPS52115722A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3429393A1 (de) * | 1983-08-12 | 1985-02-28 | Mitsui Mining & Smelting Co.Ltd., Tokio/Tokyo | Kupferlegierung mit hoher festigkeit und hoher leitfaehigkeit |
DE3429393C2 (de) * | 1983-08-12 | 1991-07-11 | Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd., Tokio/Tokyo, Jp | |
DE3613594A1 (de) * | 1985-05-08 | 1986-11-13 | Tamagawa Kikai Kinzoku K.K., Tokio/Tokyo | Kupferlegierungs-leitermaterial fuer anschluesse von halbleitervorrichtungen |
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Publication number | Publication date |
---|---|
GB1561922A (en) | 1980-03-05 |
JPS52115722A (en) | 1977-09-28 |
FR2338331A1 (fr) | 1977-08-12 |
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