NL8502394A - Werkwijze voor het maken van producten uit een koperberylliumlegering. - Google Patents

Description

‘ f *

Werkwijze voor het maken van producten uit een koper-berylliumlegering

De uitvinding betreft een metallurgische werkwijze voor het omzetten van koper-kneedlegeringen, vooral legeringen die kleine, onderling verband houdende hoeveelheden aan beryllium en nikkel, of een combinatie van nikkel plus kobalt 5 bevatten, tot nuttige voorwerpen met een verbeterde combinatie van eigenschappen, wat betreft de spanningsrelaxatie, de buigzaamheid, de geleidbaarheid en de mechanische sterkte.

Koper-berylliumlegeringen zijn reeds vijftig jaar in gebruik en vinden toepassing in gebieden waar een grote sterkte, 10 een goede buigzaamheid, een goede bestandheid tegenrspanningsrelaxatie en een goede electrische geleidbaarheid vereist is.

De historische ontwikkeling van de koper-berylliumlegeringen en van de methoden voor het maken daarvan zijn gegaan in de richting van een steeds beter gedrag, namelijk een hogere 15 sterkte, een betere ductiliteit en andere gewenste eigenschappen, door gebruik te maken van het feit, dat deze legeringen het verschijnsel van precipitatieharding vertonen. Zo worden in de Amerikaanse octrooischriften 1.893.984, 1.957.214, 1.959.154, 1.974.839, 2.131.475, 2.166.794, 2.167.684, 20 2.172.639 en 2.289.593 diverse kneedlegeringen beschreven die wisselende hoeveelheden beryllium en andere elementen bevatten. Bekende koper-berylliumlegeringen uit de handel zijn bijvoorbeeld de kneedlegeringen die worden aangeduid met de codes Cl7500, C17510, C17000, C17200 en C17300 (volgens de Copper 25 Development Association).

Sinds het verschijnen van de genoemde publicaties zijn echter nieuwe industrieën opgekomen en worden nieuwe eisen aan de legeringen gesteld. Zo waren de eisen van de electro-nische en de computerindustrie in de dertiger jaren nog onbe-30 kend. Ook de neiging naar miniaturisatie bij electronica en computers is pas van de laatste jaren. Bij het maken van verende verbindingsklemmen en contacten zijn de apparaten S3 02 3 9 4..

* i 2 steeds complexer geworden en hebben de eisen van warmtever-strooiing en' van het doorstaan van hoge temperaturen zonder spanningsrelaxatie daarmee gelijke tred gehouden. Bovendien zijn de afnemers steeds meer prijsbewust geworden en heeft 5 men uit kostenbesparing soms legeringen als de fosforbronzen C51000 en C52100 gebruikt, ondanks het feit dat deze slechter in geleidbaarheid, buigzaamheid en bestandheid tegen spanningsrelaxatie zijn dan de koper-berylliumlegeringen. Door de buigzaamheideisen, die van belang zijn bij het maken van com-10 plexe onderdelen uit strookvormig of draadvormig materiaal met behulp van een stel oplopende matrijzen en door de eis van een grotere bestandheid tegen spanningsrelaxatie die een gevolg is van de vraag naar steeds grotere betrouwbaarheid bij electrische en electronische verbindingen, schakelaars en 15 relais, zijn de problemen nog groter geworden, althans sinds de dagen van de Amerikaanse octrooischriften 1.893.984 en 2.289.593, waar de beschreven koper-berylliumlegeringen en de verwerkingsmethoden daarvan alleen waren bedoeld voor het verkrijgen van een maximaal verband tussen mechanische sterkte 20 en geleidbaarheid, terwijl geen aandacht werd geschonken aan de buigzaamheid of de spanningsrelaxatie.

De bekende methoden voor het maken van kneedproducten (bijvoorbeeld stroken, platen, draden, staven, stangen, buizen e.d.) uit koper-berylliumlegeringen zijn vroeger vooral toege-25 spitst op de speciale legeringen met beryllium en een hoog gehalte aan een derde element, geleidend op de samenstelling van de handelslegeringen C17500, C17510 en C17200. Deze methoden omvatten doorgaans de stappen van het bereidem van een gesmolten legering, het gieten van een gietstuk, het omzetten 30 van het gietstuk in een kneedproduct door hete en/of koude vervorming met eventueel tussentijds uitgloeien ter handhaving van de verwerkbaarheid van de legering, het oplosgloeien van het kneedproduct door verhitting op een. voldoende hoge temperatuur om herkristallisatie van de legering en oplossing van 35 het beryllium in de kopermatrix te veroorzaken, en daarna het snel afschrikken van de legering teneinde het beryllium in oververzadigde vaste oplossing te houden, eventueel het koud vervormen van het aan oplosgloeien onderworpen kneedproduct in een vooraf bepaalde mate ter vergroting van de later door 850 2 3 S 4

• A

3 veroudering te verkrijgen sterkte en daarna het harden van het product door veroudering bij temperatuur beneden de oplos-gloeitemperatuur ter verkrijging van een gewenste combinatie van sterkte en ductiliteit. Deze stand der techniek is beschre-5 ven in de Amerikaanse octrooischriften 1.893.984, 1.959.154, 1.974.839, 1.975.113, 2.027.750, 2.527.983, 3.196.006, 3.138.493, 3.240.635, 4.179.314 en 4.425.168, die verder leren dat de optimale temperaturen voor oplosgloeien en verouderen afhankelijk zijn van de legeringssamenstelling, en dat het 10 harden door verouderen kan geschieden voordat, tijdens of nadat het aan oplosgloeien en eventueel aan koude vervorming onderworpen kneedproduct met bekende vormgevingsmethoden wordt omgezet tot een voorwerp als eindproduct (bijvoorbeeld een electrisch geleidende veer, een druklaselectrode of een 15 soortgelijk voorwerp).

Bekende koperlegeringen die niet door veroudering hardhaar zijn (zoals de fosforbronzen C51000 en C52100) en die hun sterkte alleen door harding tijdens vervorming verkrijgen, worden vaak koud vervormd tot meer dan 50% gebiedsverminde-20 ring teneinde een practisch bruikbare sterkte te verkrijgen.

In het geval van de bekende koper-berylliumlegeringen is de laatste koude vervorming die tussen het oplosgloeien erf het verouderen in ligt (in tegenstelling tot de koude vervorming die tot de fabricage van onderdelen leidt) gewoonlijk beperkt 25 tot een reductie van minder dan 50%. Zo worden in de Amerikaanse octrooischriften 3.138.493, 3.196.006, 4.179.314 en 4.425.

168 methoden beschreven waarbij minimaal 3% en maximaal 42% koude reductie voorafgaand aan de veroudering wordt toegepast.

Een verklaring van deze beperkingen bij de koude vervorming 30 van bekende koper-berylliumlegeringen wordt gegeven in de publicatie "Wrought Beryllium Copper" van Brush Wellman Incorporated uit 1982, waaruit blijkt dat de ductiliteit in gewalste toestand (en daardoor ook de buigzaamheid, dat wil zeggen de minimale buigingsstraal zonder scheurvorming naar 35 90° of 180° buigen tijdens een vormgevingsbewerking) tot een onaanvaardbaar niveau daalt als de koude vervorming voorafgaand aan het verouderen een reductie van meer dan 40% meebrengt. Ook blijkt daaruit dat de door veroudering na koude vervorming verkregen sterkte een relatief maximum bereikt 8502394 « * 4 bij circa 30 tot 40% koude reductie, maar afneemt bij een grotere mate van koude vervorming, als de legeringen bij de gewoonlijk aanbevolen temperaturen en tijden worden verouderd.

In de Amerikaanse octrooiaanvrage 550.631 vantaanvraagster 5 wordt een verbeterde methode voor het maken van kneedproducten uit de bekende koper-beryllium-nikkellegering C17510 beschreven, waarbij een koude vervorming van maximaal 90% reductie wordt toegepast, vooraf gegaan door een oplosgloeien bij hoge temperatuur ter vorming van nikkelrijke precipitaten en gevolgd 10 door een veroudering bij lage temperatuur. Deze methode is bedoeld om een combinatie van mechanische sterkte en electrische geleidbaarheid te verkrijgen die voordien bij C17500 en C17510 onbereikbaar was, met weinig of geen verlies van buigzaamheid en bestandheid tegen spanningsrelaxatie. Verder worden in het 15 Amerikaanse octrooischrift 2.289.593 koper-beryllium-nikkel-legeringen beschreven die in een geval voorafgaand aan het verouderen wel een koude vervorming tot 80% hebben ondergaan; dit slaat echter op een legering met ten minste 1,47% nikkel, terwijl alleen naar de electrische geleidbaarheid wordt ge-20 keken.

De bestandheid tegen spanningsrelaxatie is een belangrijke eigenschap die de ontwerper zekerheid kan geven dat een bepaald contact of een verbindingsklem of dergelijke ook bij hoge temperatuur nog steeds de vereiste contactdruk zal leveren, 25 zodat het gehele toestel een lange levensduur heeft. De spanningsrelaxatie is de vermindering van spanning met de tijd bij constante rek en een gegeven temperatuur. Als de ontwerper het spanningsrelaxatiegedrag van een materiaal kent, kan hij bepalen hoe sterk de veerkracht bij kamertemperatuur moet 30 worden vergroot om een bepaalde minimumkracht bij de werk-temperatuur te leveren, zodat het electrische contact tussen de samenwerkende onderdelen lange tijd behouden blijft.

Het is bekend dat de berylliumhoudende, door veroudering hardbare legeringen, zoals C17200, die 2% beryllium bevat, 35 goed tegen spanningsrelaxatie bestand zijn. Daarentegen hebben de goedkopere fosforbronzen, zoals C51000 en C52100, die niet door veroudering hardhaar zijn en een aanzienlijke koude vervorming ter verkrijging vara een grote sterkte vereisen, een slechte bestandheid tegen spanningsrelaxatie.

8502394 i t 5

Een proef ter bepaling van de bestandheid tegen spannings-relaxatie is beschreven in de bijdrage "Stress Relaxation of Beryllium Copper Strip in Bending" van Harkness en Lorenz voor de dertigste Annual Relay Conference te Stillwater, 5 Oklahoma, 27-28 april 1983. Bij deze proef worden vlakke proefstukken van veren met een bepaalde meetlengte in een klem gespannen tot een constant spanningsniveau en dan in gespannen toestand met de klem gedurende lange tijd aan een hoge temperatuur zoals 150°C blootgesteld. De monsters worden 10 periodiek verwijderd en gemeten ter bepaling van de blijvende rek die het materiaal heeft ondergaan. Daaruit kan het percentage van de restspanning worden berekend.

De buigzaamheid wordt bepaald door een vlak strookvormig proefstuk rond te buigen om een drevel die een neus van varia-15 bele maar bekende straal heeft. Zodra scheurtjes in de buitenste laag ontstaan, is de grens van de buigzaamheid bereikt. Waarderingscijfers kunnen worden gegeven aan de hand van de verhouding R/t, waarin R de straal van de drevelneus en t de dikte van de strook is. Deze waarderingscijfers kunnen door 20 ontwerpers worden gebruikt om vast te stellen of een bepaald materiaal tot de voor een bepaald onderdeel vereiste geometrische vorm kan worden vervormd.

De uitvinding verschaft een werkwijze voor het leveren van door veroudering hardbare koper-berylliumlegeringen met 25 een kleine hoeveelheid nikkel (waarin een deel van het nikkel-gehalte door kobalt kan worden vervangen) met een bestandheid tegen spanningsrelaxatie die nabij die van de sterkste koper-berylliumlegeringen uit de handel komt en die tevens een goede buigzaamheid en ductiliteit, een goede geleidbaarheid 30 en een nuttige sterkte heeft. In de octrooiaanvrage 8501609 is een soortgelijke werkwijze aangegeven voor koper-beryllium legeringen met kleine hoeveelheden kobalt.

De uitvinding wordt nader geïllustreed door de tekeningen, die het volgende inhouden.

35 Fig. 1 is een grafiek die de invloed van koude vervorming met 0 tot 93% doorsnedereductie op de sterkte en ductiliteit van een strook uit twee legeringen volgens de uitvinding uitoefent. De ene legering bevat 0,26% beryllium, 0,47% nikkel en voor de rest in hoofdzaak koper, terwijl de andere legering oi 0 2 3 9 4 : t t 6 0,27% beryllium, 0,71% nikkel en voor de rest koper bevat. Beide legeringen worden onderworpen aan oplosgloeien op 925°C, koud gewalst en 7 uur verouderd op 370°C. Men ziet lijnen voor de toestand vlak na het walsen en voor de toestand na het 5 verouderen.

Fig. 2 is een grafiek die het verloop van de vloeigrens en de rek bij een verouderingsproef weergeeft, voor twee legeringen binnen het kader van de uitvinding. De ene legering bevat 0,29% beryllium, 0,49% nikkel en voor de rest koper, 10 terwijl de andere legering 0,29% beryllium, 0,30% nikkel, 0,16% kobalt en voor de rest koper bevat. Beide legeringen zijn onderworpen aan: oplosgloeien op 900°C, koud walsen tot 72% reductie en 0 tot 7 uur verouderen op 400°C.

Fig. 3 is een grafiek die de vloeigreis en de rek bij een 15 verouderingsproef weergeeft, toegepast op een legering binnen het kader van de uitvinding welke 0,27% beryllium, 0,54% nikkel en voor de rest koper bevat. Deze legering is onderworpen aan: oplosgloeien bij 925°C, koude vervorming tot een reductie van 72% of 90%, en 0 tot 7 uur verouderen bij 400°C.

20 Fig. 4 is een grafiek voor de spanningsrelaxatie bij 150°C

en een beginspanning van 75% van de vloeigrens, toegepast op stroken uit twee legeringen binnen het kader van de uitvinding. De ene legering bevat 0,29% beryllium, 049% nikkel, en voor de rest koper terwijl de andere legering 0,29% beryllium, 25 030% nikkel, 0,16% kobalt en voor de rest koper bevat. Beide legeringen zijn onderworpen aan oplosgloeien bij 900°C, koud vervormen tot 90% en 5 uur verouderen op 400°C. Ter vergelijking zijn overeenkomstige krommen voor bekende koperlege-ringen opgenomen, namelijk C17500, C17510 en C17200 (gehard 30 door veroudering) alsmede C52100 (koud vervormd).

De uitvinding is gericht op het verwerken van koper-berylliumlegeringen die 0,005% tot 0,5% beryllium en 0,05% tot 1% nikkel bevatten, waarbij maximaal de helft van het nikkelgehalte door kobalt kan zijn vervangen in een ver-35 vangingsverhouding van één gewichtsdeel kobalt op twee ge-wichtsdelen nikkel. De behandeling bestaat uit: oplosgloeien van de legering bij 870 tot 1000°C (bij voorkeur tussen 870°C en 930°C), koud vervormen van de legering,de vermindering van de dikte met ten minste 50% (bij voorkeur ten minste 70 ...U 2 3 9 4 7 tot 95%), en verouderen van de koud vervormde legering bij 315°C tot 540°C gedurende 1 tot 8 uur of minder, teneinde in deze legering een goede combinatie van eigenschappen te verkrijgen wat betreft bestandheid tegerr. spanningsrelaxatie, 5 buigzaamheid, ductiliteit, geleidbaarheid en mechanische sterkte.

De uitvinding is gebaseerd op de bevinding dat beryllium-koperlegeringen met kleine gehaltes aan beryllium en nikkel (waarbij een deel van het nikkelgehalte door een bepaalde 10 hoeveelheid kobalt kan zijn vervangen), in staat zijn om een uiterst nuttig combinatie vein eigenschappen (spannings-relaxatie, buigzaamheid, ductiliteit, geleidbaarheid en sterkte) te verkrijgen als zij de behandelingen van oplosgloeien, een sterke koude vervorming en veroudering ondergaan. 15 Worden deze legeringen namelijk verouderd na een koude vervorming met meer dan 50% doorsnedereductie, dan nemen zowel de mechanische sterkte (gemeten aan de 0,2% vloeigrens) en de ductiliteit(gemeten aan de rek bij een trekproef) aanzienlijk toe bij een toenemende koude vervorming tot 95% reductie 20 of meer, vergeleken met een product dat verouderd is na een koude vervorming van minder dan 50%. De legeringen bevatten 0,05% ‘tot 0,5% beryllium en 0,05% tot 1% nikkel, waarbij maximaal de helft van het nikkelgehalte door kobalt kan worden vervangen in een vervangingsverhouding van één gewichtsdeel 25 kobalt op twee gewichtsdelen nikkel. De nabehandeling die volgt na elke willekeurige hete of koude vervorming welke nodig is om het oorspronkelijke gietstuk tot een tussenproduct van geschikte afmetingen om te zetten, omvat de volgende stappen: oplosgloeien bij 870 tot 1000°C (bij voorkeur bij 870°C 30 tot 930°C), gevolgd door koude vervorming (bijvoorbeeld door walsen) ter reductie van de doorsnede van het tussenproduct met ten minste 50% en ten hoogste 70 tot 95% of meer, gevolgd door veroudering van het tussenproduct bij 315°C tot 540°C gedurende 1 tot 8 uur of minder. Deze nabehandeling verschilt 35 van de gebruikelijke nabehandeling vant koper-berylliumlege-ringen door de mate van koude vervorming die voorafgaand aan de veroudering op de legeringen wordt toegepast. Zij verschilt van de nabehandeling in de Amerikaanse octrooiaanvrage 550.531 door de gebruikte temperaturen bij het oplosgloeien en door het 8302 3 9 4 8 niet optreden van een nikkelrijk precipitaat bij dergelijke temperaturen.

De legeringen hebben een gering gehalte aan legerings-bestanddelen, vergeleken met de gebruikelijke koper-beryIlium 5 legeringen en door de nabehandeling ontstaat daarin een nuttige en onverwachte combinatie van eigenschappen. Vooral hebben de legeringen een uitstekende combinatie van bestandheid tegen spanningsrelaxatie, buigzaamheid, ductiliteit en geleidbaarheid, welke veel beter is dan die van de bestaande brons-10 en messinglegeringen (zoals de fosforbronzen) met gelijke sterkte.

De legeringen kunnen met gebruikelijke statische, halfcontinue of continue gietmethoden tot gietstukken worden omgezet. Deze gietstukken kunnen gemakkelijk door heet of koud 15 walsen worden vervormd, waarbij tussentijds kan worden gegloeid op 540°C tot 955°C. Zodra het gietstuk is omgezet tot het gewenste tussenproduct, waaruit het eindproduct door een voorafbepaalde mate van koude vervorming kan worden gemaakt, wordt een oplosgloeien toegepast. Het oplosgloeien geschiedt 20 bij een temperatuur van 870°C tot 930°C tot 1000°C. Temperaturen beneden 870°C zullen bij sommige legeringen geen volledige herkristallisatie geven, terwijl temperaturen in het lagere deel van dit gebied kleinere korrelafmetingen en betere buigzaamheid maar ook een slechtere sterkte zullen 25 opleveren. Bij sommige legeringen binnen de genoemde grenzen kan een ongewenste korrelgroei optreden door oplosgloeien bij 950°C of meer. Na het oplosgloeien wordt het materiaal koud vervormd tot practisch de gewenste eindvorm, bij voorbeeld door walsen, trekken of een ander metaalvervormingsproces, 30 waarbij de doorsnede van het product met ten minste 50% en bij voorkeur ten minste 70 tot 90° of meer wordt gereduceerd. Het koud vervormde product wordt daarna verouderd bij een temperatuur tussen 315°C en 540°C, gedurende een periode van minder dan 1 tot circa 8 uur.

35 Het verouderen zorgt voor precipitatieharding en voor het opheffen van spanningen. Dit resulteert in een verhoogde sterkte en ook in een verhoogde ductiliteit en betere bestandheid tegen spanningsrelaxatie. Ook de buigzaamheid is sterk verbeterd. Bij verouderingstemperaturen beneden 400°C worden 8502394 - Λ 9 verouderingstijden van 1 tot 7 uur gebruikt, terwijl hogere verouderingstemperaturen een tijdsduur van 1 uur of minder vereisen. Bij lagere berylliumgehaltes is een langere verou-deringstijds nodig dan bij hogere berylliumgehaltes om toch 5 de gewenste eigenschappen te verkrijgen.

Thans zullen enkele voorbeelden van methode en producten volgens de uitvinding worden gegeven.

Een reeks legeringen waarvan de samenstellingen in tabel A worden gegeven, werd tot gietstukken gevormd. De gietstukken 10 werden omgezet tot strookvormige tussenproducten door heet en koud walsen met facultatief tussentijds gloeien. Elke strook werd daarna 5 minuten of minder onderworpen aan oplosgloeien bij één der in tabel A genoemde temperaturen gevolgd door snel afschrikken tot kamertemperatuur. De gegloeide strook 15 werd koud gewalst tot 72% doorsnedereductie en daarna gedurende de aangegeven tijd verouderd bij de aangegeven temperatuur.

Aan de producten werden de treksterkte, de vloeigrens, de rek, de hardheid en de geleidbaarheid bepaald, die vervolgens in tabel A zijn weergegeven. Ter vergelijking mogen dienen dat 20 strookvormige monsters van de legeringen 4 en 5, die wel een koude vervorming tot 72% hadden ondergaan maar niet door veroudering waren gehard, de volgende eigenschappen hadden: een treksterkte van 450 tot 460 MPa, 'een vloeigrens van 440 tot 455 MPa, een rek van 5,2 tot 5,6%, een hardheid van R^78 25 en een electrische geleidbaarheid van 43,9 tot 44,1% IACS.

In de tabellen hebben de lettercodes boven de kolommen de volgende betekenis: a: nummer van de legeringen b: samenstelling (met als rest koper)

30 c: temperatuur van het oplosgloeien in °C

d: duur van de veroudering (in uren) bij de aangegeven temperatuur (in °C) e: treksterkte (in MPa) f: 0,2%-vloeigrens (in MPa) 35 g: rek (in%) bij 50 mm spanlengte h: hardheid volgens Rockwell B i: electrische geleidbaarheid (in % IACS) j: resultaten van een buigproef over 90° (waarden voor R/t in langsrichting) 8502394 10 k: restspanning (in %) dat wil zeggen het deel van de begin-spanning van 75% van de O,2%-vloeigrens dat na 500 uren op 150°C overbleef.

Tabel B bevat de resultaten, verkregen met bepaalde strook-5 vormige legeringen van tabel A plus een extra legering, na behandeling op de wijze van tabel A. ,Het enige verschil is dat de stroken voorafgaand aan het verouderen voor 82% koud zijn vervormd.

Tabel c geeft de resultaten voor enkele legeringen uit de 10 andere tabellen, die voorafgaand aan het verouderen tot 90% of 93% koud zijn vervormd. In deze tabel zijn ook de resultaten opgenomen van een buigproef over 90° en van een span-ningsrelaxatieproef bij 150°C en een beginspanning van 75% van de vloeigrens. In dit voorbeeld vertoonde een monster van de 15 legering 3 die wel voor 90% koud was vervormd maar niet verouderd was, de volgende eigenschappen: een treksterkte van 454 MPa, een vloeigrens van 525 MPa, een rek van 2,5%, een hardheid (Ββ) van 82 en een electrische geleidbaarheid van 42, 2% IACS. De minimale waarde van R/t voor het niet optreden 20 van scheuren bij de buigproef na het walsen bedroeg 0.

In een andere voorbeeld ging men uit van een legering met 0,29% Be, 0,25% Co en voor de rest koper. Na oplosgloeien bij 900°C, koud walsen voor 90% en 5 uur verouderen bij 400°C had deze legering een treksterkte van 757 MPa, een vloeigrens 25 van 676 MPa, een rek van 9%, een hardheid R^· van 98, een elec-trische geleidbaarheid van 55% IACS, een buigzaamheid (R/t) in langsrichting van 1,5 en een rechtspanning van 88% na 1000 uren verblijf op 150°C onder een beginspanning van 75% van de vloeigrens.

30 In een ander voorbeeld ging men uit van een legering met 0,30% beryllium, 0,49% kobalt en voor de rest koper. Na een oplosgloeien bij 930°C, koud walsen voor 90% en 5 uur verouderen bij 400°C vertoonde deze legering de volgende eigenschappen, een treksterkte van 869 MPa, een vloeigrens van 35 827 MPa, een rek van 7%, een hardheid RB van 101, een electrische geleidbaarheid van 55% IACS en een buigzaamheid (R/t) in langsrichting van 0,6.

De rol van de veroudering aan het eind bij het verbeteren van de eigenschappen van de door oplosgloeien en koud walsen 85 ö 2 3 9 4 11 v * verkregen producten blijkt uit fig. 1, waar een verbetering in sterkte van 11 % en een zesvoudige toename in ductiliteit worden waargenomen bij het verouderen op 370°C van een strook-vormig product uit een legering van 0,26% beryllium, 0,47% 5 nikkel en voor de rest koper, welk product voor 90% of meer koud gewalst is. Verder treedt een verbetering in sterkte van 23% en een vijfvoudige verbetering in ductiliteit op na het verouderen bij dezelfde temperatuur van een strook uit een koperlegering die 0,27% beryllium en 0,71% nikkel bevat 10 en die voor het verouderen tot een reductie van 90% of meer koud gewalst is.

Zoals blijkt uit fig. 4 is de bestandheid tegen spannings-relaxatie van de gegloeide, koud vervormde en verouderde legeringen volgens de uitvinding nagenoeg gelijk aam die van 15 strookmateriaal van de handelslegeringen C17500 en C17510, terwijl zij die van de bekende legeringen met een hogere sterkte door precipitatieharding (bijvoorbeeld C172QQ) benadert, en aanzienlijk beter is dan die van de bekende, koud vervormde maar niet door precipitatie hardbare legeringen van 20 vergelijkbare sterkte (bijvoorbeeld C51000 en C52100).

Nadere beschouwing van deze voorbeelden leert dan ten minste 0,15% tot 0,2% beryllium en 0,2% nikkel naast koper nodig zijn om na toepassen van de behandelingsmethode volgens de uitvinding een gewenste combinatie van electrische geleid-25 baarheid en mechanische sterkte te verkrijgen, namelijk een electrische geleidbaarheid van meer dan 40% IACS en een vloei-grens van meer dan 480 MPa. Tevens blijkt dat geen aanmerkelijke verbetering in sterkte voorbij 825 MPa maar wel een aanmerkelijk verlies in electrische geleidbaarheid optreedt 30 bij berylliumgehaltes voorbij 0,5% en nikkelgehaltes voorbij 0,9% tot 1% (rest koper). Anderzijds kan een hoge electrische geleidbaarheid van meer dan 60% IACS en een matige vloeigrens van ten minste 345 MPa worden verkregen door legeringen met slechts 0,15% beryllium en 0,1% nikkel (rest koper) op de 35 wijze van de uitvinding te verwerken. Verder blijkt bij inspectie van deze voorbeelden dat een deel van het nikkelge-halte in de legeringen door kobalt kan worden vervangen in een vervangingsverhouding van één gewichtsdeel kobalt op twee gewichtsdelen nikkel en dat dan bij een gegeven berylliumge- §502394 12 halte redelijk vergelijkbare mechanische en fysische eigenschappen worden verkregen.

De tussenproducten die op de wijze van de uitvinding zijn bewerkt kunnen worden gebruikt voor het maken van stroomdragende 5 veren, mechanische veren, diafragma's, schakelaarbladen, contacten, verbindingsklemmen, aansluitklemmen/ smeltklemmen, balgen, plunjerkoppen voor gietvormen, hulslagers, apparatuur voor vormgeving van kunststoffen, onderdelen voor boorappa-ratuur naar olie of steenkool, weerstandslaselectroden en 10 onderdelen en dergelijke.

Nuttige voorwerpen kunnen uit de tussenproducten in strook-, plaat-, stang-, staaf- en buisvorm worden gemaakt door de bewerkingen van oplosgloeien en koud vervormen en verouderen volgens de uitvinding. Daarnaast zijn ook andere mogelijk-15 heden voor het maken van dergelijke voorwerpen beschikbaar, welke eveneens binnen het kader van de uitvinding liggen.

Zo kan men beklede, gewalste of ingelegde stroken of draden maken door een laag van een eerste kneedmetaal, bijvoorbeeld of een legering op basis van koper, nikkel, ijzer, chroom, 20 kobalt, aluminium, zilver, goud, platina of palladium of combinaties daarvan, metallurgisch te verbinden met een substraat van een tweede metaal dat uit een koper-beryllium-legering binnen de grenzen van de uitvinding bestaat. Dit kan geschieden door de laag of lagen van het eerste metaal in 25 contact te brengen met het schoongemaakte oppervlak van het tweede metaal dat reeds een oplosgloeiing heeft ondergaan, vervolgens de samengevoegde lagen koud te walsen (of in het geval van draad te trekken) tot een doorsnedereductie binnen het kader van de uitvinding, bijvoorbeeld 50% tot 70% of 90% 30 of meer ter verkrijging van een koude las, en daarna de verkregen meerlaagsstrook of -draad te verouderen op de wijze van de uitvinding, bijvoorbeeld bij 315°C tot 540eC gedurende 1 uur (of minder) tot 8 uur. Zodoende wordt eveneens een gewenste combinatie van sterkte, ductiliteit, buigzaamheid, 35 geleidbaarheid en bestandheid tegen spanningsrelaxatie in het als substraat dienende koper-beryIlium verkregen.

Nuttige artikelen kunnen eveneens uit legeringen volgens de uitvinding worden gemaakt door uit te gaan van een tussenpro-duct in de vorm van een strook, plaat, staaf, stang, draad- _ 30 2 3 9 4 13 plano, dat aan oplosgloeien en eventueel aan een gedeeltelijk koud walsen of trekken is onderworpen en dit product dan koud te vervormen, bijvoorbeeld door koud smeden, koud klinken, koud munten of dergelijke, tot een reductie van 50% tot 70% 5 of 90% of meer is bereikt en een product met de gewenste eind-afmetingen is verkregen, en dit product tenslotte te verouderen binnen het kader van de uitvinding, bijvoorbeeld 1 tot 8 uur (of minder) op 315 tot 540°C, teneinde het eindproduct de gewenste combinatie van eigenschappen te geven.

* 50 2 ;..

14 4J co I cn I I I I VO I 00 I I ^ I CO I I \ -l-IIII-l-ll-l-ll •f-lpsoo oo oo cn T-mcsjrncooococNo-^'r-or'OOooLn

Cj ----------------- •H ,¾ KionwiflirNO'-NuieinmN^e Η ιΟΜιη^ιηΐΛ'ϊ^'Τ'ϊ^ίηΠ'ίιη'ϊΜ

c)P

oUOr-p-^or-comincNinncTkOor-^p-Λοί cnococri(j>cricor-cTi<TvococTicnoocr\cri r* r“

CN VO kO CN

^ I» I h | * I I

&> dP <Τι(Νι— rOVOrOLTit-* I <N <3· I <N I O ( l ΐ— τ— i—· r— ï" r— r“ τ—' τ— r"“ τ- <ϋ οιηοοοιηοοιοίΛΐΐΛΐιπι ι 4-)¾ θΝ>ίΰ(ΝΓ·ΐίίη ι γμ σι ι σι ι ο I ι g co r- m r- ιηιηοοιηιηοίΛίοοιοιοι ι rtj r-con^T-oinoofoc^ioir-i ι cd cu c-~r-c--t-r-ooinin cv co r- r— a W r-<Nr-r-r-r-ror--ror--r-fnnroc--pin pi

W

m <C ooooooooooooooooo

Ed r-r-r-r-r-r-r-r-or-oor-or-oo O ronnnfofnmco'a'oorr'^ro'ii'n'tf-ir o

OOOOlDOOOOOLDOOOOCO

Cj oor-roninroonrominmeorocoom O o σϊο©σ>σ*σ\σι<τι©©σ>σισ\σ\σ\σισι o co c co 0 I I 1 I ί 1 I I I I I I lx—V—T—o ü I 1 f 1 I I i 1 I I I E I - - - - {AP o o o o voLnac'tf-'i'T— omcNcoco-'cmT-OT-r- •H CnrO'S'inLnr-r-r-CNC^O^T-CNr-mr-r- Λ g -

dP Ot-OOOOOOOOOOOOOOO

<U<y>in(Dr-vocoo©T-<xtmr~ooaft(Ts<N (B t-r-(N(NCNr>iLntntn'i,'i,r-r-ncNcnLn OOOOOOOOOOOOOOOOO «I 4 t-cvjn'd'inop-oooooT-CNn^rinco r“ r· r— r— t— t— t“" OÖ 9 2 3 9 ^ ; 15 -—-co o"

III II

χ ' I I I oo i I I r* CO 00 __ 1__________

^ ΰ ί ΰ ά I +> j ο I m μ I

*n \ » » ^ n ·ηΐ \ j * I »··*· I

OS Ο Ο Ο Ο Οί Ο t- O I O O O I

__ L_J___ ; cq : , w : n > « oo >- OjOOCOt- O VO l" <ί : * *» * *· **·*· 1 ·η| h iin β m I «som I vo in ^ vo in in in in in <#> 1 <#* ; ctiiM r- m o' πΡιον t- vo l r-* σν ί· l ί: K Is oo oo σι ί·« N oo m ι o' vo o' i «> o% m ! # m ΰ t- in co

jjj ^ I

vo o' n oo O' in o' n ) o vo o l ιβ in in o in ; Γπίοιηοιηοοοιη iH ι & n vo o fl ' Ή-ΡίΜοοιη^^Γοοητ- I 2 ί ίο f id ,gcovovovor'inr*r' * ; njoomo njommiomof

ID : a oo vf in T- : 1) fc < η a I t— i— o' I

2T3*r»mo' 2 ’a· t" Γ" coior- fQ _ :______________j Ü _________________

J ! J

Ξ u p- r- r- 1 h Mcor-r^mr-mr-in CO i je ; ffl 33 · < . < . ______________ η-J .,-—- ; £-1 Ό -:---------- ‘rjoooo omooooinoo

i β ’ f*. fs. ρ». Γ» LOC'IC'-t^-Or'-C'II^O

noncnn; ςτηητρη'ϊτη-νΐ· 1 : ~ ; *--1---- " , ïooooo 'o;oooooooo, Οίο’ηοοοοΜ- ο ,ο monofoooo; '—5 j! j—i— ----cs cs ; ! o i | I | 1! 0 ; 1 ι ι ι 1 I t— r- | [uil I 1 I i 'o .1 ι ι ι ι * J* *

[ dP s i ! «** . O O I

! Ή O O' O vo ; ‘•HOVO'CO'r-VOOOi J3 ι 2 ; T— *5ί· V— θ' Λ;|5Γ®ΐη^('β'ΐηΛ! # ι v > k » ( ! c#3 ‘ * *· ·» * * ** * * ι

iOOOO' ÖOOOOOOO

.. J--! (—i...... I

(U'O'O'OO'· !<D ö'0'r"0'lOO'0'0'] ί IB ίτ- cm in <· i I dp ι » « * « : ! o o o o ! ! oooooooo ! * i __.________ —--------! Π (ö Pi > m > o jji^r'r-ninviovfvr C r- r- I C r- _^ ^ uy^2334

Claims (15)

1. Werkwijze voor het maken van producten uit een koper-berylliumlegering, welke legering 0,05 tot 0,5% beryllium en 0,05 tot 1% nikkel en voor de rest hoofdzakelijk koper bevat, waarbij maximaal de helft van het nikkelgehalte door 5 kobalt kan zijn vervangen in een vervangingsverhouding van één gewichtsdeel kobalt op twee gewichtsdelen nikkel, met het kenmerk, dat men de legering ter beschikking stelt in de vorm van een gekneed tussenproduct, dit product onderwerpt aan oplosgloeien bij een temperatuur tussen 870°C en 10 1000°C gedurende een voldoende lange tijd om herkristallisa-tie en ook oplossen te veroorzaken van dat gedeelte van de legeringselementen dat in staat is om deel te nemen aan de precipitatieharding, het product vervolgens onderwerpt aan koude vervorming tot een doorsnedereductie van ten minste 50% 15 en daarna veroudert bij 315°C tot 540°C gedurende 1 tot 8 uren of minder ter verkrijging van precipitatieharding met een aanzienlijke toename in bestandheid tegen spanningsrelaxatie, buigzaamheid, ductiliteit, geleidbaarheid en sterkte.

2. Voorwerpen en onderdelen verkregen met de werkwijze 20 van conclusie 1, met het kenmerk, dat de totale koude reductie wordt verkregen door een koper-berylliumlegering, die reeds aan oplosgloeien en zonodig aan een partiële koude vervorming onderworpen is geweest, koud te vervormen tot practisch de gewenste vorm en afmetingen van het eindproduct, 25 waarna de harding door veroudering volgt.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de totale koude reductie wordt verkregen door koper-berylliumlegering tijdens het koud vervormen, koud vast te lassen op één of meer metalen, bestaande uit een legering op 30 basis van koper, nikkel, ijzer, chroom, kobalt, aluminium, zilver, goud, platina of palladium ter verkrijging van een bekleed, gewalst of ingelegd kneedproduct, dat vervolgens door veroudering wordt gehard.

4. Legering, verwerkt op de wijze van conclusie 1, welke 35 legering ten minste 0,15% tot 0,5% beryllium en ten minste 0,2% tot 1% nikkel bevat, waarbij maximaal de helft van het nikkelgehalte door kobalt kan worden vervangen in een ver- 83 ü 2 3 9 4 * 17 -4 vangingsverhouding van één gewichtsdeel kobalt op twee ge-wichtsdelen nikkel.

5. Voorwerpen en onderdelen uit een volgens conclusie 4 verkregen product, met een restspanning van ten minste 5 80%, verkregen bij een spanningsrelaxatieproef van 500 uren bij 150°C met een beginspanning van 75% van de vloeigrens, een 0,2%-vloeigrens van ten minste 480 MPa tot 900 MPa, een buigzaamheidswaarde (R/t) van niet meer dan 3,5 in langs-richting en niet meer dan 9,0 in dwarsrichting, en een geleid-10 baarheid van ten minste 35% IACS.

6. Contactelement dat in het gebruik onder spanning staat, gemaakt uit een volgens conclusie 1 verkregen product en gekenmerkt door een grote bestandheid tegen span-ningsrelaxatie bij blootstelling aan temperaturen van maxi- 15 maal 150°C.

7. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de koude vervorming geschiedt tot een doorsnedereductie van ten minste 70 tot 95%.

8. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, 20 dat de veroudering wordt uitgevoerd in 1 tot 7 uren bij 370°C tot 425°C.

9. Koper-berylliumlegering, verkregen met de werkwijze van conclusie 1, in hoofdzaak bestaande uit 0,2% tot 0,5% beryllium, met 0,2 tot 0,5% nikkel en voor de rest in hoofd- 25 zaak koper, waarbij maximaal de helft van het nikkelgehalte door kobalt kan worden vervangen in een vervangingsverhouding van één gewichtsdeel kobalt op twee gewichtsdelen nikkel.

10. Legering, verwerkt met de methode van conclusie 1, met het kenmerk, dat zij 0,25% tot 0,5% beryllium en 30 0,5% nikkel bevat, waarbij maximaal de helft van het nikkelgehalte door kobalt kan worden vervangen in een vervangingsverhouding van één gewichtsdeel kobalt op twee gewichtsdelen nikkel.

11. Legering, verwerkt met de methode van conclusie 1, 35 met het kenmerk, dat zij 0,25% tot 0,5% beryllium en 0,7% tot 1% nikkel bevat, waarbij maximaal de helft van het nikkelgehalte door kobalt kan worden vervangen in een vervangingsverhouding van één gewichtsdeel kobalt op twee gewichtsdelen nikkel. 83 Ö2394 «* 18

12. Legering, verwerkt met de methode van conclusie 1, met het kenmerk, dat zij 0,05% tot 0,2% beryllium en 0,05% tot 0,2% nikkel bevat, waarbij maximaal de helft van het nikkelgehalte door kobalt kan worden vervangen in een 5 vervangingsverhouding van één gewichtsdeel kobalt op twee gewichtsdelen nikkel.

13. Leigestel of soortgelijk toestel, gemaakt uit een product van conclusie 12, en gekenmerkt door een electrische geleidbaarheid van meer dan 60% IACS en een 10 vloeigrens van ten minste 345 MPa.

14. Tussenproducten in de vorm van strook, draad, staaf, stang en buis, verkregen met de werkwijze van conclusie 1.

15. Tussenproducten in de vorm van strook, draad, staaf, stang en buis , verkregen met de werkwijze van conclusie 3. 8 ti ü 2 3 9 ^ * i ΐ 1 i i