EP1251186A1 - Copper-Nickel-Manganese alloy and its use - Google Patents

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EP1251186A1
EP1251186A1 EP01109659A EP01109659A EP1251186A1 EP 1251186 A1 EP1251186 A1 EP 1251186A1 EP 01109659 A EP01109659 A EP 01109659A EP 01109659 A EP01109659 A EP 01109659A EP 1251186 A1 EP1251186 A1 EP 1251186A1
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EP
European Patent Office
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nickel
copper
manganese alloy
alloy according
manganese
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01109659A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Dr. Bögel
Klaus Dr. Ohla
Hilmar R. Dr. Müller
Frank Michael Keppeler
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Wieland Werke AG
Original Assignee
Wieland Werke AG
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Filing date
Publication date
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Priority to EP01109659A priority patent/EP1251186A1/en
Priority to DE20122362U priority patent/DE20122362U1/en
Priority to JP2002110034A priority patent/JP4097016B2/en
Priority to US10/125,314 priority patent/US6811623B2/en
Publication of EP1251186A1 publication Critical patent/EP1251186A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • C22C9/06—Alloys based on copper with nickel or cobalt as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • C22C9/05—Alloys based on copper with manganese as the next major constituent

Definitions

  • the invention relates to a copper-nickel-manganese alloy and the use thereof as a material, in particular for the production of detachable electrical connections and of tools and components in the offshore area and mining.
  • the invention is therefore based on the object of a further (Be-free) Cu-Ni-Mn alloy with better properties.
  • the object is achieved by a Cu-Ni-Mn alloy, which consists of 15 to 25% nickel; 15 to 25% manganese; 0.001 to 1.0% of a chip breaking Additive, the rest copper and usual impurities, exists (the percentage refers to the weight).
  • Lead, carbon in particular, preferably come as chip-breaking additives. in the form of graphite or soot particles, and intermetallic phases.
  • the formation of the intermetallic phases is at least by the addition an element from the group phosphorus, silicon, titanium, vanadium, sulfur causes.
  • Claims 7 and 8 relate to preferred alloy compositions.
  • a particularly homogeneous and low-segregation distribution of all alloy elements is present when the alloy according to the invention is produced by the spray compacting process.
  • the master molding process for the copper material is carried out by spray compacting (cf. the so-called "OSPREY” process, for example according to GB-PS 1,379,261 / 1,599,392 or EPS 0.225.732).
  • OSPREY so-called "OSPREY” process, for example according to GB-PS 1,379,261 / 1,599,392 or EPS 0.225.732
  • As a preform there are bolts that are processed into semi-finished products (bars, tubes, profiles, bushings) using typical thermoforming processes (pressing, rolling, forging).
  • the copper-nickel-manganese-lead variant produced in the spray compacting process is very fine-grained when cast.
  • the process also guarantees a homogeneous nickel distribution.
  • zones are formed that are enriched with nickel.
  • This lead-containing variant has a fine distribution of lead and is easy to machine.
  • the good combination of properties of the Cu-Ni-Mn alloy according to the invention also requires an advantageous use as a material for the production of Tools and components for the offshore area and mining, esp. for drilling rigs.
  • the drill string is subject to high mechanical and physical / chemical Stresses.
  • the individual strand elements are made by threaded connections connected with each other. Because of the high forces in the Borehole occur, the individual strand elements are being applied high torques screwed together. About plastic deformations To avoid the thread, the material must have a high yield strength to have.
  • the drill string surfaces are stressed by abrasion and erosion.
  • the wear is minimized by the highest possible material hardness reduced.
  • the exact load collectives are usually unknown. investigations of damage that has occurred, however, has shown that very high vibrating but also sudden loads can occur.
  • the toughness of the materials used therefore plays a role in the safe functioning a crucial role.
  • the toughness of the copper alloy used should therefore be maximized for a strength level and as even as possible be across the cross section.
  • the rock formations become mechanical on the bottom of the borehole smashed and with a so-called drilling fluid to the surface pumped. Elevated temperature and the chemical or physico-chemical Attack by the rinsing liquid requires a high level of corrosion resistance of the materials used. In particular, the material be resistant to stress corrosion cracking in sulphurous media.
  • Non-magnetizable steels are therefore often made of intermediate pieces a high-strength copper alloy screwed in between.
  • copper material has been copper beryllium (UNS C 17200) used.

Abstract

New copper-nickel-manganese (CuNiMn) alloys contain 15-25% Ni, 15-25% Mn, and 0.001-1.0% splinter-breaking additive (I).

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupfer-Nickel-Mangan-Legierung sowie deren Verwendung als Werkstoff insbes. zur Herstellung von lösbaren elektrischen Verbindungen und von Werkzeugen und Komponenten im Offshore-Bereich und Bergbau.The invention relates to a copper-nickel-manganese alloy and the use thereof as a material, in particular for the production of detachable electrical connections and of tools and components in the offshore area and mining.

Es ist bekannt, die relativ teuren Kupfer-Beryllium-Legierungen durch preiswertere Kupfer-Nickel-Mangan-Legierungen zu ersetzen, beispielsweise im Bereich der elektrischen und elektronischen Bauteile.It is known to make the relatively expensive copper-beryllium alloys cheaper To replace copper-nickel-manganese alloys, for example in the area of electrical and electronic components.

Nachdem das Umweltbewußtsein in der Bevölkerung immer stärker wird, rücken Gesichtspunkte der Umweltverträglichkeit und Gesundheitsgefährdung zunehmend in das Zentrum des Interesses. Jegliche Kritikpunkte gilt es zu vermeiden.As environmental awareness among the population increases, move up Aspects of environmental compatibility and health risks are increasing in the center of interest. Any criticism should be avoided.

Wegen möglicher gesundheitsgefährdender Wirkungen von Be-Stäuben und -Dämpfen, die bei unsachgemäßer Bearbeitung Be-haltiger Werkstoffe auftreten können, werden daher zunehmend Forderungen nach Be-freien Werkstoffen gestellt.Because of the possible health effects of dust and -Vapors that occur when materials containing materials are improperly processed can, there are therefore increasing demands for free materials posed.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine weitere (Be-freie) Cu-Ni-Mn-Legierung mit teilweise besseren Eigenschaften zur Verfügung zu stellen.The invention is therefore based on the object of a further (Be-free) Cu-Ni-Mn alloy with better properties.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Cu-Ni-Mn-Legierung gelöst, die aus 15 bis 25 % Nickel; 15 bis 25 % Mangan; 0,001 bis 1,0 % eines spanbrechenden Zusatzes, Rest Kupfer und üblichen Verunreinigungen, besteht (die Prozentangabe bezieht sich dabei auf das Gewicht). The object is achieved by a Cu-Ni-Mn alloy, which consists of 15 to 25% nickel; 15 to 25% manganese; 0.001 to 1.0% of a chip breaking Additive, the rest copper and usual impurities, exists (the percentage refers to the weight).

Als spanbrechende Zusätze kommen dabei vorzugsweise Blei, Kohlenstoff, insbes. in Form von Grafit- oder Rußpartikeln, und intermetallische Phasen in Betracht. Die Bildung der intermetallischen Phasen wird dabei durch die Zugabe mindestens eines Elements aus der Gruppe Phosphor, Silizium, Titan, Vanadium, Schwefel bewirkt.Lead, carbon, in particular, preferably come as chip-breaking additives. in the form of graphite or soot particles, and intermetallic phases. The formation of the intermetallic phases is at least by the addition an element from the group phosphorus, silicon, titanium, vanadium, sulfur causes.

Aus der JP-OS 62-202.238 ist zwar eine Cu-Ni-Mn-Legierung mit 5 bis 35 % Nickel; 5 bis 35 % Mangan bekannt, die zusätzlich 0,01 bis 20 % eines oder mehrerer Elemente enthält, die aus zwei Gruppen zahlreicher Elemente, darunter auch Blei, ausgewählt werden können. Demgegenüber liegt mit der beanspruchten Legierungszusammensetzung eine Auswahl vor; denn die beanspruchten Bereiche sind eng gegenüber der Fülle von Variationsmöglichkeiten nach dem Stand der Technik. Die beanspruchten Bereiche sind zudem weit entfernt von den Beispielen nach der Tabelle der JP-OS. Außerdem liegt eine gezielte Auswahl vor, da durch den spanbrechenden Zusatz zur Cu-Ni-Mn-Legierung überraschenderweise eine ausgezeichnete Kombination von Festigkeit und Zähigkeit der Legierung erzielt wird, wie weiter unten insbes. anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert wird.From JP-OS 62-202.238 is a Cu-Ni-Mn alloy with 5 to 35% nickel; 5 to 35% manganese is known, which additionally 0.01 to 20% of one or more Contains elements consisting of two groups of numerous elements, including lead, can be selected. This contrasts with the claimed alloy composition a selection before; because the claimed areas are closely compared to the abundance of possible variations according to the prior art. The claimed areas are also far from the examples according to the Table of the JP-OS. In addition, there is a targeted selection, as through the chip-breaking Addition to the Cu-Ni-Mn alloy is surprisingly an excellent one Combination of strength and toughness of the alloy is achieved as further is explained in more detail below using an exemplary embodiment.

Die Ansprüche 7 und 8 betreffen bevorzugte Legierungszusammensetzungen.Claims 7 and 8 relate to preferred alloy compositions.

Eine besonders homogene und seigerungsarme Verteilung aller Legierungselemente liegt dann vor, wenn die erfindungsgemäße Legierung nach dem Sprühkompaktierverfahren hergestellt ist.
Der Urformprozeß für den Kupferwerkstoff erfolgt durch Sprühkompaktieren (vgl. den sog. "OSPREY"-Prozeß beispielsweise nach den GB-PSen 1.379.261/1.599.392 oder EPS 0.225.732). Als Vorform bieten sich Bolzen an, die durch typische Warmformverfahren (Pressen, Walzen, Schmieden) zu Halbzeugfabrikaten (Stangen, Rohren, Profilen, Buchsen) verarbeitet werden. A particularly homogeneous and low-segregation distribution of all alloy elements is present when the alloy according to the invention is produced by the spray compacting process.
The master molding process for the copper material is carried out by spray compacting (cf. the so-called "OSPREY" process, for example according to GB-PS 1,379,261 / 1,599,392 or EPS 0.225.732). As a preform, there are bolts that are processed into semi-finished products (bars, tubes, profiles, bushings) using typical thermoforming processes (pressing, rolling, forging).

Die erfindungsgemäße Legierung läßt sich vorzugsweise als Werkstoff zur Herstellung von lösbaren elektrischen Verbindungen, insbes. Steckverbindungen od. dgl. verwenden, da sie das geforderte Eigenschaftsprofil weitgehend erfüllt; denn Steckverbinder aus Kupferwerkstoffen müssen folgende Eigenschaften aufweisen:

  • 1. Hohe mechanische Festigkeit: Steckverbinderwerkstoffe müssen allgemein eine hohe Festigkeit (hohe Streckgrenze und hohe Härte) aufweisen, da Steck- und Ziehoperationen zu keinen unzulässigen Verformungen des Steckers führen dürfen.
  • 2. Gute Biegbarkeit: Die Fertigung komplexer Komponenten erfolgt heute größtenteils an vollautomatischen Mehrspindelautomaten oder Hydromaten. Die Teile werden derart gefertigt, daß, im Gegensatz zu Bändern, keine Biegeoperationen notwendig sind. Es bestehen daher keine Anforderungen an die Biegbarkeit des Werkstoffs.
  • 3. Gute Federeigenschaften: Steckverbinder müssen im Einsatz eine einwandfreie Signalübertragung gewährleisten. Ein guter Kontakt, selbst nach wiederholten Steck- und Ziehoperationen, muß erhalten bleiben. Damit die federnde Wirkung auch nach wiederholten Steck- oder Ziehoperationen erhalten bleibt, muß der Werkstoff eine möglichst hohe Federbiegegrenze besitzen.
  • 4. Spannungsrelaxation: Steckverbinder werden in unterschiedlichen Temperaturbereichen eingesetzt. Der Temperaturanstieg resultiert aus Umgebungswärmen (z. B. durch die Nähe zu Verbindungsmaschinen) und/oder die Eigenerwärmung bei Stromdurchgang aufgrund des inneren Widerstands.Hinsichtlich der Bedeutung der Spannungsrelaxation wird auf unsere DE-PS 196 00 864 verwiesen.
  • 5. Korrosionsfestigkeit: Steckverbinder werden neben unterschiedlichen Temperaturbereichen auch den verschiedensten Atmosphären ausgesetzt. Die Korrosionsfestigkeit muß allgemein gegeben sein (z. B. Zusatz von Nickel).
  • 6. Galvanisierbarkeit: Steckverbinder werden üblicherweise mit Gold, Silber, Nickel u. a. Werkstoffen beschichtet. Die aufgebrachte Schicht muß eine gute Haftung zum Untergrundmaterial aufweisen.
  • 7. Permeabilität: Komponenten in der Hochfrequenztechnik dürfen keine magnetischen Eigenschaften aufweisen, da es sonst zu Signalverzerrungen (z. B. Intermodulationsverzerrungen) kommen kann.Viele Steckverbinder werden aus Messing gefertigt, das über eine Zwischenschicht aus Nickel (leicht ferromagnetisch) vergoldet ist. Die Beschichtung wird elektrolytisch aufgetragen.Die dabei entstehenden Nickelkristalle sind erfahrungsgemäß so klein, daß eine elektromagnetische Polarisierung nicht oder nur eingeschränkt möglich ist.
    • The alloy according to the invention can preferably be used as a material for the production of detachable electrical connections, in particular plug connections or the like, since it largely fulfills the required property profile; because connectors made of copper materials must have the following properties:
  • 1. High mechanical strength: Connector materials must generally have high strength (high yield strength and high hardness), since plug and pull operations must not lead to inadmissible deformations of the plug.
  • 2. Good flexibility: Today, complex components are mostly manufactured on fully automatic multi-spindle machines or hydromates. The parts are manufactured in such a way that, in contrast to belts, no bending operations are necessary. There are therefore no requirements for the bendability of the material.
  • 3. Good spring properties: connectors have to guarantee perfect signal transmission during use. Good contact must be maintained, even after repeated insertion and removal operations. So that the resilient effect is retained even after repeated plugging or pulling operations, the material must have the highest possible spring bending limit.
  • 4. Stress relaxation: Connectors are used in different temperature ranges. The rise in temperature results from ambient heat (e.g. due to the proximity to connection machines) and / or self-heating when current is passed due to the internal resistance. With regard to the importance of voltage relaxation, reference is made to our DE-PS 196 00 864.
  • 5. Corrosion resistance: In addition to different temperature ranges, connectors are also exposed to a wide variety of atmospheres. The corrosion resistance must generally be given (e.g. addition of nickel).
  • 6. Galvanizability: Connectors are usually coated with gold, silver, nickel and other materials. The applied layer must adhere well to the substrate.
  • 7. Permeability: Components in high-frequency technology must not have any magnetic properties, as this can lead to signal distortion (e.g. intermodulation distortion). Many connectors are made of brass, which is gold-plated with an intermediate layer of nickel (slightly ferromagnetic). Experience has shown that the resulting nickel crystals are so small that electromagnetic polarization is impossible or only possible to a limited extent.

    • Die im Sprühkompaktierverfahren gefertigte Kupfer-Nickel-Mangan-Blei-Variante ist im Gußzustand sehr feinkörnig. Das Verfahren garantiert darüber hinaus eine homogene Nickelverteilung. Bei konventioneller Herstellung kommt es zur Ausbildung von Zonen, die mit Nickel angereichert sind. Diese Kornseigerungen lösen sich erfahrungsgemäß während der Weiterfertigung nicht ganz auf, so daß die HF-Tauglichkeit nicht oder nur eingeschränkt gegeben ist.
    Diese bleihaltige Variante weist eine feine Bleiverteilung auf und läßt sich gut spanend bearbeiten.     The copper-nickel-manganese-lead variant produced in the spray compacting process is very fine-grained when cast. The process also guarantees a homogeneous nickel distribution. With conventional manufacturing, zones are formed that are enriched with nickel. Experience has shown that these grain segregations do not completely dissolve during further production, so that the RF suitability is not or only to a limited extent.
    This lead-containing variant has a fine distribution of lead and is easy to machine.

    Die gute Eigenschaftskombination der erfindungsgemäßen Cu-Ni-Mn-Legierung bedingt zudem auch eine vorteilhafte Verwendung als Werkstoff zur Herstellung von Werkzeugen und Komponenten für den Offshore-Bereich und den Bergbau, insbes. für Bohranlagen.The good combination of properties of the Cu-Ni-Mn alloy according to the invention also requires an advantageous use as a material for the production of Tools and components for the offshore area and mining, esp. for drilling rigs.

    In der Offshore-Technik werden für hohe Beanspruchungen mechanische Komponenten (wie etwa Bohrgestänge, Verschraubungen, Bolzen, etc.) verlangt, die hohe Belastbarkeit aufweisen und sehr gute Korrosionseigenschaften haben müssen sowie weder ferromagnetisch sein dürfen noch beim Aufeinanderprallen durch pyrophore Reaktionen wegspritzender Splitter Explosionen oder Feuer auslösen dürfen. Für solche Anforderungen werden nach dem Stand der Technik Komponenten und Werkzeuge aus Cu-Be-Legierungen eingesetzt, die diese Eigenschaften in besonderer Weise auf sich vereinen. Es hat sich nun überraschend herausgestellt, daß mit Cu-Ni-Mn-Legierungen der vorgeschlagenen Be-freien Zusammensetzung nicht nur alle Anforderungen erfüllt werden können, sondern auch beträchtliche Vorteile in der Verfügbarkeit gegenüber den gebräuchlichen Cu-Be-Legierungen erzielt werden und bei Kombination mit der Herstellung durch Sprühkompaktieren auch eine selektiv bessere technologische Eignung gefunden wird, insbes. werden die Anforderungen an Bohrstrangkomponenten gemäß API (American Petroleum Institute)-Specification 7 ("Specification for Rotary Drill Stem Elements") 38. Ed., April 1, 1994, erfüllt.Mechanical components are used for high loads in offshore technology (such as drill pipe, screw connections, bolts, etc.) that have high resilience and have very good corrosion properties and must neither be ferromagnetic nor when they collide explosions or fire due to pyrophoric reactions of splinters spurting away may trigger. For such requirements, according to the state of the art Components and tools made of Cu-Be alloys used these Combine properties in a special way. It has now been surprising pointed out that with Cu-Ni-Mn alloys of the proposed Be-free Composition not only all requirements can be met but also considerable availability advantages over the usual ones Cu-Be alloys can be achieved and when combined with the manufacture by spray compacting also a selectively better technological suitability is found, in particular the requirements for drill string components according to API (American Petroleum Institute) Specification 7 ("Specification for Rotary Drill Stem Elements ") 38th Ed., April 1, 1994.

    Für Kupferwerkstoffe in diesem Einsatzgebiet werden folgende spezifische Eigenschaften gefordert:

  • 1. Magnetische Eigenschaften: Um meßtechnische Anforderungen des Bohrstrangs im Bereich von Kompaßmeßsystemen zu erfüllen (Messung des Erdmagnetfelds und der daraus ableitbaren Richtungsinformation) müssen Bohrstrangkomponenten in diesem Bereich unmagnetisch sein, da in Anwesenheit von magnetischen Werkstoffen Fehlmessungen durch Beeinflussung des Magnetfeldes erfolgen. Die magnetische Suszeptibilität χ sollte dementsprechend 20.10-6 nicht überschreiten.
    • The following specific properties are required for copper materials in this area:
  • 1. Magnetic properties: In order to meet the measurement requirements of the drill string in the area of compass measurement systems (measurement of the earth's magnetic field and the directional information derived from it), drill string components in this area must be non-magnetic, since in the presence of magnetic materials, incorrect measurements are made due to the influence of the magnetic field. Accordingly, the magnetic susceptibility χ should not exceed 20.10 -6 .

    • (Dabei gibt χ nach der GI. M = µo. χ . H das Verhältnis der Magnetisierung M [ Vs / m 2] zur magnetischen Feldstärke H [ A / m] an, mit µo = 4 π . 10-7 = 1,256 . 10-6 [ Vs / Am] als magnetischer Feldkonstante.)(Here gibt according to the GI. M = µ o . χ. H the ratio of magnetization M [ Vs / m 2 ] to the magnetic field strength H [ A / m ], with µ o = 4 π. 10 -7 = 1.256. 10 -6 [ Vs / Am ] as magnetic field constant.)

    2. Streckgrenze/Härte:2. Yield strength / hardness:

    Der Bohrstrang unterliegt hohen mechanischen und physikalisch/chemischen Beanspruchungen. Die einzelnen Strangelemente werden durch Gewindeverbindungen miteinander verbunden. Wegen der hohen Kräfte, die im Bohrloch auftreten, werden die einzelnen Strangelemente unter Aufbringung hoher Drehmomente miteinander verschraubt. Um plastische Verformungen der Gewinde zu vermeiden, muß der Werkstoff eine hohe Streckgrenze haben.The drill string is subject to high mechanical and physical / chemical Stresses. The individual strand elements are made by threaded connections connected with each other. Because of the high forces in the Borehole occur, the individual strand elements are being applied high torques screwed together. About plastic deformations To avoid the thread, the material must have a high yield strength to have.

    Die Bohrstrangoberflächen werden durch Abrasion und Erosion beansprucht. Der Verschleiß wird durch eine möglichst hohe Materialhärte auf ein Minimum reduziert.The drill string surfaces are stressed by abrasion and erosion. The wear is minimized by the highest possible material hardness reduced.

    3. Zähigkeit:3. Toughness:

    Die genauen Belastungskollektive sind in der Regel unbekannt. Untersuchungen an aufgetretenen Schäden haben jedoch gezeigt, daß sehr hohe schwingende aber auch schlagartige Belastungen auftreten können. Die Zähigkeit der eingesetzten Werkstoffe spielt daher für das sichere Funktionieren eine entscheidende Rolle. Die Zähigkeit der eingesetzten Kupferlegierung sollte deshalb für ein Festigkeitsniveau maximiert und möglichst gleichmäßig über den Querschnitt sein. The exact load collectives are usually unknown. investigations of damage that has occurred, however, has shown that very high vibrating but also sudden loads can occur. The The toughness of the materials used therefore plays a role in the safe functioning a crucial role. The toughness of the copper alloy used should therefore be maximized for a strength level and as even as possible be across the cross section.

    4. Korrosionsbeständigkeit:4. Corrosion resistance:

    Auf der Sohle des Bohrlochs werden die Felsformationen mechanisch zertrümmert und mit einer sogenannten Bohrspülung an die Oberfläche gepumpt. Erhöhte Temperatur und der chemische bzw. physikalischchemische Angriff durch die Spülflüssigkeit erfordern eine hohe Korrosionsbeständigkeit der verwendeten Werkstoffe. Insbesondere muß der Werkstoff in schwefelhaltigen Medien resistent gegen Spannungsrißkorrosion sein.The rock formations become mechanical on the bottom of the borehole smashed and with a so-called drilling fluid to the surface pumped. Elevated temperature and the chemical or physico-chemical Attack by the rinsing liquid requires a high level of corrosion resistance of the materials used. In particular, the material be resistant to stress corrosion cracking in sulphurous media.

    5. Freßverhalten:5. Eating behavior:

    Die Verschraubung der einzelnen Bohrstrangelemente unter hohem Drehmoment darf zu keiner Kaltverschweißung ("Fressen") führen. Daher sollten möglichst artfremde Materialien (z. B. Stahl mit NE-Metall) miteinander verbunden werden.The screwing of the individual drill string elements under high torque must not lead to cold welding ("fretting"). Therefore possible foreign materials (e.g. steel with non-ferrous metal) with each other get connected.

    Bei Gewindeverbindungen von Bohrstrangkomponenten aus austenitischen, nichtmagnetisierbaren Stählen werden deshalb oftmals Zwischenstücke aus einer hochfesten Kupferlegierung dazwischengeschraubt. Als geeigneter Kupferwerkstoff wurde bisher beispielsweise Kupfer-Beryllium (UNS C 17200) eingesetzt.For threaded connections of drill string components made of austenitic, Non-magnetizable steels are therefore often made of intermediate pieces a high-strength copper alloy screwed in between. As a more appropriate For example, copper material has been copper beryllium (UNS C 17200) used.

    Als Beispiel gelten hierfür die Kupfer-Beryllium-Zwischenstücke, die bei austenitischen, nichtmagnetisierbaren Schwerstangen (sog. "drill collars") verwendet werden.An example of this is the copper-beryllium spacer, which at austenitic, non-magnetizable drill collars be used.

    Ausführungsbeispiel:Embodiment:

    In der folgenden Tabelle sind insbes. die mechanischen Eigenschaften einer erfindungsgemäßen Legierung CuNi20Mn20Pb0,05 (sprühkompaktiert) und einer CuBe2-Legierung gegenübergestellt. Als Proben wurden Stangen, hergestellt durch Sprühkompaktieren, Strangpressen und Ziehen bis 50 % Kaltverformung, angelassen verwendet. Die Vergleichsdaten zur CuBe2-Legierung entstammen der Literatur. Legierung Streckgrenze Rp 0,2 [MPa] Zugfestigkeit Rm [MPa] Dehnung A5 [%] Vickershärte HV elektr. Leitfähigkeit % IACS CuNi20Mn20Pb0,05 1000 - 1300 1100 - 1400 1 - 6 bis 370 bis 2,5 CuBe2 bis 1400 bis 1500 1 - 6 bis 430 bis 25 The table below compares in particular the mechanical properties of an alloy according to the invention CuNi20Mn20Pb0.05 (spray-compacted) and a CuBe2 alloy. Bars prepared by spray compacting, extrusion and drawing up to 50% cold working were used as samples. The comparative data for the CuBe2 alloy come from the literature. alloy Yield strength R p 0.2 [MPa] Tensile strength R m [MPa] Elongation A5 [%] Vickers hardness HV elec. Conductivity% IACS CuNi20Mn20Pb0,05 1000 - 1300 1100-1400 1 - 6 to 370 to 2.5 CuBe2 until 1400 until 1500 1 - 6 to 430 to 25

    Es zeigt sich, daß mit der erfindungsgemäßen Legierung gegenüber den CuBe-Legierungen ein ausgezeichneter Kupferersatzwerkstoff zur Verfügung steht.It turns out that with the alloy according to the invention compared to the CuBe alloys an excellent copper substitute is available.

    Claims (15)

    Kupfer-Nickel-Mangan-Legierung, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 15 bis 25 % Nickel; 15 bis 25 % Mangan; 0,001 bis 1,0 % eines spanbrechenden Zusatzes, Rest Kupfer und üblichen Verunreinigungen, besteht.Copper-nickel-manganese alloy, characterized in that it consists of 15 to 25% nickel; 15 to 25% manganese; 0.001 to 1.0% of a chip breaking additive, the rest copper and usual impurities. Kupfer-Nickel-Mangan-Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als spanbrechenden Zusatz Blei enthält.Copper-nickel-manganese alloy according to Claim 1, characterized in that it contains lead as a chip-breaking additive. Kupfer-Nickel-Mangan-Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als spanbrechenden Zusatz Kohlenstoff enthält.Copper-nickel-manganese alloy according to claim 1, characterized in that it contains carbon as a chip-breaking additive. Kupfer-Nickel-Mangan-Legierung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie den Kohlenstoff in Form von Grafitpartikeln mit einer mittleren Korngrößenverteilung von 0,5 bis 1000 um enthält.Copper-nickel-manganese alloy according to Claim 3, characterized in that it contains the carbon in the form of graphite particles with an average grain size distribution of 0.5 to 1000 µm. Kupfer-Nickel-Mangan-Legierung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie den Kohlenstoff in Form von Rußpartikeln mit einer mittleren Korngrößenverteilung von 0,01 bis 1500 µm enthält. Copper-nickel-manganese alloy according to claim 3, characterized in that it contains the carbon in the form of soot particles with an average grain size distribution of 0.01 to 1500 µm. Kupfer-Nickel-Mangan-Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als spanbrechenden Zusatz intermetallische Phasen enthält.Copper-nickel-manganese alloy according to Claim 1, characterized in that it contains intermetallic phases as a chip-breaking additive. Kupfer-Nickel-Mangan-Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie 17 bis 23 % Nickel und 17 bis 23 % Mangan enthält.Copper-nickel-manganese alloy according to one of claims 1 to 6, characterized in that it contains 17 to 23% nickel and 17 to 23% manganese. Kupfer-Nickel-Mangan-Legierung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie 19,5 bis 20,5 % Nickel und 19,5 bis 20,5 % Mangan enthält.Copper-nickel-manganese alloy according to claim 7, characterized in that it contains 19.5 to 20.5% nickel and 19.5 to 20.5% manganese. Kupfer-Nickel-Mangan-Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie in sprühkompaktierter Form vorliegt.Copper-nickel-manganese alloy according to one of Claims 1 to 8, characterized in that it is in a spray-compacted form. Kupfer-Nickel-Mangan-Legierung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine homogene und seigerungsarme Verteilung aller Legierungselemente vorliegt.Copper-nickel-manganese alloy according to claim 9, characterized in that there is a homogeneous and low-segregation distribution of all alloy elements. Kupfer-Nickel-Mangan-Legierung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine mittlere Korngröße DK = 50 bis 70 µm aufweist.Copper-nickel-manganese alloy according to claim 10 or 11, characterized in that it has an average grain size D K = 50 to 70 µm. Kupfer-Nickel-Mangan-Legierung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei einem Bleizusatz bis max. 1 % eine feine Bleiverteilung aufweist. Copper-nickel-manganese alloy according to one of claims 9 to 11, characterized in that with a lead addition up to max. 1% has a fine distribution of lead. Verwendung einer Kupfer-Nickel-Mangan-Legierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12 als Werkstoff zur Herstellung von lösbaren elektrischen Verbindungen, insbes. Steckverbindern od. dgl.Use of a copper-nickel-manganese alloy according to one or several of claims 1 to 12 as a material for the production of detachable electrical connections, especially connectors or the like. Verwendung einer Kupfer-Nickel-Mangan-Legierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12 als Werkstoff zur Herstellung von Werkzeugen und Komponenten für den Offshore-Bereich und den Bergbau, insbes. für Bohranlagen.Use of a copper-nickel-manganese alloy according to one or several of claims 1 to 12 as a material for the production of tools and components for offshore and mining, especially for drilling rigs. Verwendung einer Kupfer-Nickel-Mangan-Legierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12 als Werkstoff, der die Anforderungen gemäß API (American Petroleum Institute)-Specification 7 ("Specification for Rotary Drill Stem Elements") 38. Ed., April 1, 1994, erfüllt, für den Zweck nach Anspruch 14.Use of a copper-nickel-manganese alloy according to one or several of claims 1 to 12 as a material that meets the requirements according to API (American Petroleum Institute) Specification 7 ("Specification for Rotary Drill Stem Elements ") 38th Ed., April 1, 1994, for the purpose according to claim 14.
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