DE102014014239B4 - Electrical connecting element - Google Patents
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Abstract
Elektrisches Verbindungselement enthaltend eine Kupfer-Zink-Legierung, bestehend aus (in Gew.-%):28,0 bis 36,0 % Zn,0,5 bis 1,5 % Si,1,5 bis 2,5 % Mn,0,2 bis 1,0 % Ni,0,5 bis 1,5 % Al,0,1 bis 1,0 % Fe,wahlweise noch bis maximal 0,1 % Pb,wahlweise noch bis maximal 0,1 % P,wahlweise noch bis 0,08 % S,Rest Cu und unvermeidbare Verunreinigungen,dadurch gekennzeichnet,- dass in der Matrix Eisen-Nickel-Mangan-haltige Mischsilizide eingelagert sind,- dass das Gefüge aus einer α-Matrix besteht, in der Einlagerungen an β-Phase von 5 bis zu 45 Vol.-% sowie an Eisen-Nickel-Mangan-haltigen Mischsiliziden bis zu 20 Vol.-% enthalten sind,- dass im Gefüge die Eisen-Nickel-Mangan-haltigen Mischsilizide mit stängeliger Form sowie an Eisen-Nickel-angereicherte Mischsilizide mit globularer Gestalt vorliegen.Electrical connecting element containing a copper-zinc alloy, consisting of (in % by weight):28.0 to 36.0% Zn,0.5 to 1.5% Si,1.5 to 2.5% Mn,0.2 to 1.0% Ni,0.5 to 1.5% Al,0.1 to 1.0% Fe,optionally up to a maximum of 0.1% Pb,optionally up to a maximum of 0.1% P,optionally up to 0.08% S,remainder Cu and unavoidable impurities,characterized in that- mixed silicides containing iron-nickel-manganese are embedded in the matrix,- that the structure consists of an α-matrix in which there are deposits of β-phase of 5 to 45 vol.% and mixed silicides containing iron-nickel-manganese of up to 20 vol.%,- that the structure contains the iron-nickel-manganese-containing Mixed silicides with a columnar shape as well as iron-nickel-enriched mixed silicides with a globular shape are present.
Description
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Verbindungselement enthaltend eine Kupfer-Zink-Legierung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an electrical connecting element containing a copper-zinc alloy according to the preamble of claim 1.
Zahlreiche neue Automobilanwendungen für Sicherheit, Komfort und Leistung lassen sich nur durch den gezielten Einsatz von elektronischen Funktionen und Komponenten realisieren. Aufgrund der steigenden Anforderungen an die Steckverbinder und damit an die eingesetzten Werkstoffe ist in den letzten Jahren ein Trend hin zu Kupfer-Hochleistungslegierungen zu erkennen. Diese ausscheidungshärtenden Kupferwerkstoffe zeichnen sich durch hohe mechanische Festigkeit, hohe Leitfähigkeit und gute Verformbarkeit aus. Ausgehend von der ersten Generation der Cu-HP-Legierungen, beispielsweise CuNi3SiMg mit einer elektrischen Leitfähigkeit von etwas über 20 MS/m, musste die Eigenschaftskombination einer hohen Festigkeit und hohen Leitfähigkeit weiter optimiert werden.Numerous new automotive applications for safety, comfort and performance can only be realized through the targeted use of electronic functions and components. Due to the increasing demands on connectors and thus on the materials used, a trend towards high-performance copper alloys has been evident in recent years. These precipitation-hardening copper materials are characterized by high mechanical strength, high conductivity and good formability. Starting with the first generation of Cu-HP alloys, for example CuNi3SiMg with an electrical conductivity of just over 20 MS/m, the property combination of high strength and high conductivity had to be further optimized.
Ein Schritt in diese Richtung war zunächst die Entwicklung von ausscheidungshärtenden Kupferlegierungen, beispielsweise basierend auf dem System CuCrAgFeTiSi mit 46 MS/m und Festigkeiten bis 610 MPa. Ein weiterer wesentlicher Vorteil dieser Legierung ist die sehr gute Relaxationsbeständigkeit des Werkstoffes im Einsatz bei erhöhten Temperaturen bis zu 200 °C. Mit diesem Legierungstyp können Anwendungen in den Bereichen Automotive, Industrieelektronik und Telekommunikation abgedeckt werden.One step in this direction was the development of precipitation-hardening copper alloys, for example based on the CuCrAgFeTiSi system with 46 MS/m and strengths of up to 610 MPa. Another significant advantage of this alloy is the material's very good relaxation resistance when used at elevated temperatures of up to 200 °C. This type of alloy can be used for applications in the automotive, industrial electronics and telecommunications sectors.
Zudem kommen Bronzewerkstoffe zum Einsatz, die sich durch eine feine Gefügestruktur mit einer Korngröße von maximal 3 µm auszeichnen. Hierdurch werden bereits wesentlich hohe mechanische Festigkeiten bei zugleich stark verbesserten Umformeigenschaften erreicht. Infolge der deutlich verbesserten Umformbarkeit können Verarbeiter entsprechend enge Biegeradien realisieren. Ebenso bewirkt die verbesserte Biegbarkeit, dass die Rauheit in den Umformzonen wesentlich geringer ist als bei Verwendung von Standardbronzen. So können nachfolgende Beschichtungen mit geringerer Schichtdicke ausgeführt werden, womit sich beträchtliche Kosteneinsparungen bei der Weiterverarbeitung erzielen lassen. Die elektrische Leitfähigkeit ist identisch mit der von Standardbronzen und liegt bei ungefähr 7,5 bis 12 MS/m.Bronze materials are also used, which are characterized by a fine microstructure with a maximum grain size of 3 µm. This already achieves significantly high mechanical strengths with greatly improved forming properties. As a result of the significantly improved formability, processors can achieve correspondingly tight bending radii. The improved bendability also means that the roughness in the forming zones is significantly lower than when using standard bronzes. This means that subsequent coatings can be carried out with a lower layer thickness, which can achieve considerable cost savings in further processing. The electrical conductivity is identical to that of standard bronzes and is approximately 7.5 to 12 MS/m.
Eine weitere ausscheidungshärtende CuNi1CoSi-Legierung mit Ni-Co-Mischsiliziden eignet sich ebenfalls sehr gut für eine wirtschaftliche Miniaturisierung von Steckverbindern. Der Werkstoff ist hochfest, besitzt mit 29 MS/m eine vergleichsweise gute elektrische und thermische Leitfähigkeit und lässt sich gut verarbeiten.Another precipitation-hardening CuNi1CoSi alloy with Ni-Co mixed silicides is also very suitable for the economical miniaturization of connectors. The material is high-strength, has a comparatively good electrical and thermal conductivity of 29 MS/m and is easy to process.
Die beschriebenen Werkstoffe eignen sich vor allem für die Verarbeitung auf Stanz-/Biegeautomaten und lassen sich nur mit großem Aufwand spanabhebend bearbeiten.The materials described are particularly suitable for processing on punching/bending machines and can only be machined with great effort.
Weitere Kupferwerkstoffe in Form von Stangen und Drähten, die sich hervorragend für spanend herzustellende Buchsen und Pins für Steckverbinder eignen sind auch im Werkstoffportfolio der kostengünstigen Messingwerkstoffen mit den Legierungen CuZn37Pb0,5, CuZn35Pb1, CuZn35Pb2, CuZn37Pb2, CuZn36Pb3 und CuZn39Pb3 bekannt, die für anspruchsvolle Anwendungen in der Herstellung gedrehter Steckverbinder Einsatz finden.Other copper materials in the form of rods and wires, which are ideal for machined sockets and pins for connectors, are also known in the material portfolio of cost-effective brass materials with the alloys CuZn37Pb0.5, CuZn35Pb1, CuZn35Pb2, CuZn37Pb2, CuZn36Pb3 and CuZn39Pb3, which are used for demanding applications in the manufacture of turned connectors.
Abhängig von den technischen Anforderungen kommen in diesen Fällen Werkstoffe mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, hoher mechanischer Festigkeit sowie beide dieser Eigenschaften in Kombination zum Einsatz. So ist auch CuPb1P ein weiterer gut zerspanbarer Automatenwerkstoff, der zugleich eine hohe elektrische Leitfähigkeit von ungefähr 50 MS/m aufweist. Er eignet sich besonders für Steckverbinder und andere elektronische Anwendungen.Depending on the technical requirements, materials with high electrical conductivity, high mechanical strength or both of these properties in combination are used in these cases. CuPb1P is another easy-to-machine machining material that also has a high electrical conductivity of around 50 MS/m. It is particularly suitable for connectors and other electronic applications.
Neben den mischkristallhärtenden Legierungen wird das Legierungsspektrum durch weitere ausscheidungshärtende Werkstoffe abgerundet. Hierzu gehören beispielsweise CuNi1Pb1P und CuNiPb0,5P als niedriglegierter Kupferwerkstoff mit hoher Festigkeit, guter Leitfähigkeit von zumindest 32 MS/m sowie guter Zerspanbarkeit. Der Werkstoff eignet sich durch den Pb-Anteil besonders für zerspanend hergestellte Steckkontakte in der Elektrotechnik und Elektronik.In addition to the solid solution hardening alloys, the alloy spectrum is rounded off by other precipitation hardening materials. These include, for example, CuNi1Pb1P and CuNiPb0.5P as low-alloyed copper materials with high strength, good conductivity of at least 32 MS/m and good machinability. Due to the Pb content, the material is particularly suitable for machined plug contacts in electrical engineering and electronics.
Auch mit der Mehrstoff-Zinnbronze CuSn4Zn4Pb4P mit jeweils einem 4%-igen Zinn-, Zink- und Bleianteil lassen sich hohe Festigkeiten mit entsprechenden Federeigenschaften einstellen. Diese Zinnbronze ist gut kaltumformbar und lässt sich hervorragend zerspanen. Spezielle Einsatzgebiete sind federnde Elektronik-Kontakte.High strengths with corresponding spring properties can also be achieved with the multi-material tin bronze CuSn4Zn4Pb4P, each with a 4% tin, zinc and lead content. This tin bronze is easy to cold form and can be machined excellently. Special areas of application are spring-loaded electronic contacts.
Bei einer Legierungsentwicklung mittlerweile immer zu berücksichtigen sind die verschiedenen Umweltdirektiven und Stoffbeschränkungen. Hierzu ergeben sich weitere Entwicklungspotentiale für alternative oder ergänzende Legierungen, welche für Steckverbinder geeignete Eigenschaftskombinationen auszeichnen. Dabei spielt neben den physikalischen Eigenschaften vor allem eine gute Bearbeitbarkeit eine entscheidende Rolle.When developing alloys, the various environmental directives and material restrictions must always be taken into account. This creates further development potential for alternative or complementary alloys that have combinations of properties suitable for connectors. In addition to the physical properties, good workability plays a crucial role.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Verbindungselement aus einer bleiarmen bzw. bleifreien Kupfer-Legierung weiterzubilden.The invention is based on the object of developing an electrical connecting element made of a low-lead or lead-free copper alloy.
Die Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 wiedergegeben. Die weiteren rückbezogenen Ansprüche geben vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung wieder.The invention is represented by the features of claim 1. The further dependent claims represent advantageous developments and refinements of the invention.
Die Erfindung schließt die technische Lehre zum Aufbau eines elektrischen Verbindungselements enthaltend eine Kupfer-Zink-Legierung ein. Die Kupfer-Zink-Legierung besteht aus (in Gew.-%):
- 28,0 bis 36,0 % Zn,
- 0,5 bis 1,5 % Si,
- 1,5 bis 2,5 % Mn,
- 0,2 bis 1,0 % Ni,
- 0,5 bis 1,5 % Al,
- 0,1 bis 1,0 % Fe,
- wahlweise noch bis maximal 0,1 % Pb,
- wahlweise noch bis maximal 0,1 % P,
- wahlweise noch bis 0,08 % S,
- 28.0 to 36.0 % Zn,
- 0.5 to 1.5% Si,
- 1.5 to 2.5% Mn,
- 0.2 to 1.0% Ni,
- 0.5 to 1.5% Al,
- 0.1 to 1.0% Fe,
- optionally up to a maximum of 0.1% Pb,
- optionally up to a maximum of 0.1% P,
- optionally up to 0.08% S,
Rest Cu und unvermeidbare Verunreinigungen.Rest Cu and unavoidable impurities.
Erfindungsgemäß sind in der Matrix Eisen-Nickel-Mangan-haltige Mischsilizide eingelagert. Das Gefüge besteht aus einer α-Matrix, in der Einlagerungen an β-Phase von 5 bis zu 45 Vol.-% sowie an Eisen-Nickel-Mangan-haltigen Mischsiliziden bis zu 20 Vol.-% enthalten sind. Des Weiteren liegen im Gefüge die Eisen-Nickel-Mangan-haltigen Mischsilizide mit stängeliger Form sowie an Eisen-Nickel-angereicherte Mischsilizide mit globularer Gestalt vor.According to the invention, iron-nickel-manganese-containing mixed silicides are embedded in the matrix. The structure consists of an α-matrix in which β-phase inclusions of 5 to 45 vol.% and iron-nickel-manganese-containing mixed silicides of up to 20 vol.% are contained. The structure also contains iron-nickel-manganese-containing mixed silicides with a columnar shape and iron-nickel-enriched mixed silicides with a globular shape.
Überraschend hat sich gezeigt, dass sich die erfindungsgemäße Legierungszusammensetzung für elektrische Verbindungselemente eignet. Bisher war ein Einsatz derartiger Legierungen gemäß der deutschen Offenlegungsschrift
Demgegenüber geht die Erfindung von der Überlegung aus, ein elektrisches Verbindungselement mit einer Kupfer-Zink-Legierung mit eingelagerten Eisen-Nickel-Mangan-haltigen Mischsiliziden bereitzustellen, die insbesondere mit Hilfe des kontinuierlichen oder halbkontinuierlichen Stranggussverfahrens hergestellt werden kann. Durch die Mischsilizidbildung und Gefügeausbildung weist die Kupfer-Zink-Legierung eine für diese Werkstoffgruppe sehr hohe elektrische Leitfähigkeit auf.In contrast, the invention is based on the idea of providing an electrical connecting element with a copper-zinc alloy with embedded iron-nickel-manganese-containing mixed silicides, which can be produced in particular using the continuous or semi-continuous continuous casting process. Due to the mixed silicide formation and microstructure, the copper-zinc alloy has a very high electrical conductivity for this group of materials.
Auch weist die Legierung hohe Härte- und Festigkeitswerte auf, trotzdem wird ein notwendiges Maß an Duktilität, ausgedrückt durch den Bruchdehnungswert bei einem Zugversuch, gewährleistet. Mit dieser Eigenschaftskombination erweist sich der Erfindungsgegenstand als besonders geeignet für elektrische Verbindungselemente, wie beispielsweise gedrehte Steckverbinder, Steckvorrichtungen, Elektroklemmen, wahlweise auch mit Verschraubungen.The alloy also has high hardness and strength values, but still ensures a necessary degree of ductility, expressed by the elongation at break value in a tensile test. With this combination of properties, the subject matter of the invention proves to be particularly suitable for electrical connecting elements, such as turned connectors, plug-in devices, electrical terminals, optionally also with screw connections.
Beim vorausgehenden Herstellungsschritt des Gießens der Legierung findet zunächst eine frühe Ausscheidung von eisen- und nickelreichen Mischsiliziden statt. Diese Ausscheidungen können bei weiterem Wachstum zu Eisen-Nickel-Mangan-haltigen Mischsiliziden mit beträchtlicher Größe mit oft stängeliger Form heranwachsen. Des Weiteren bleibt auch ein beträchtlicher Anteil eher klein mit globularer Gestalt, der in der Matrix fein verteilt vorliegt. Die fein verteilten Silizide werden als Grund dafür gesehen, dass eine Stabilisierung der β-Phase stattfindet. Insbesondere weist die Legierung beim Kaltumformen eine hohe Duktilität auf. Bei elektrischen Verbindungselementen ist dies beim Crimpen, bei dem üblicherweise der Werkstoff einer starken plastischen Verformung ausgesetzt wird besonders wichtig. So ist ein Bördeln, Quetschen oder Falten des Werkstoffs unter nahezu beliebigem Umformgrad möglich, ohne dass sich eine Rissbildung im Werkstoff einstellt.During the preceding manufacturing step of casting the alloy, an early precipitation of iron and nickel-rich mixed silicides takes place. These precipitations can grow into iron-nickel-manganese-containing mixed silicides of considerable size and often in a columnar shape. Furthermore, a considerable proportion remains rather small and globular in shape and is finely distributed in the matrix. The finely distributed silicides are seen as the reason why the β phase is stabilized. In particular, the alloy has a high ductility during cold forming. In the case of electrical connectors, this is particularly important during crimping, where the material is usually subjected to strong plastic deformation. This means that the material can be beaded, crushed or folded to almost any degree of deformation without cracks forming in the material.
Besonders eignet sich der Werkstoff auch für zerspanend hergestellte elektrische Verbindungselemente. Die gute Zerspanbarkeit wird bereits durch eine β-Phase von 5 Vol.-% erzielt. Zu höheren Gehalten hin verbessert sich bis zu 45 Vol.-% an β-Phase auch die Spanausbildung beim Zerspanungsvorgang, indem sich wünschenswerterweise Kurzspäne ausbilden. Mit einem Anteil an β-Phase unter 5 Vol.-% ist die Zerspanbarkeit in der Verwendung als Automatenwerkstoff für hohe Zerspanungsraten nicht mehr zufriedenstellend. Bei einem β-Phasengehalt von über 45 Vol.-% zeigt sich, dass sich die Zähigkeit des Werkstoffs und die Temperaturbeständigkeit des Gefüges verschlechtert.The material is also particularly suitable for electrical connection elements produced by machining. Good machinability is achieved with a β-phase of just 5 vol.%. At higher contents of up to 45 vol.% of β-phase, chip formation during the machining process also improves, with the desirable formation of short chips. With a β-phase content of less than 5 vol.%, machinability is no longer satisfactory when used as a free-cutting material for high machining rates. With a β-phase content of over 45 vol.%, it becomes apparent that the toughness of the material and the temperature resistance of the structure deteriorate.
Eine besonders hohe Oberflächengüte der spanend bearbeiteten Oberflächen wird mit einem β-Phasen-Anteil jedoch insbesondere von 10 bis 25 Vol.-% erzielt. In dem angegebenen Volumenintervall von 5 bis 45 Vol.-% an β-Phase stellt sich auch ein vergleichsweise geringer Werkzeugverschleiß ein, so das die Werkzeuge entsprechend lange Standzeiten haben und damit die Werkzeugkosten verringert werden. Anteile an Eisen-Nickel-Mangan-haltigen Mischsiliziden über 20 Vol.-% würden eine so große Härtesteigerung bedingen, dass der Werkstoff in seiner Ausgewogenheit in der Kombination günstiger Eigenschaften leidet.A particularly high surface quality of the machined surfaces is achieved with a β-phase content of 10 to 25 vol.%. In the specified volume range of 5 to 45 vol.% of β-phase, there is also comparatively little tool wear, so that the tools have a correspondingly long service life and tool costs are reduced. A content of iron-nickel-manganese mixed silicides of more than 20 vol.% would cause such a large increase in hardness that the material's balance in the combination of favorable properties would suffer.
Besonders hervorzuheben ist auch die Relaxationsbeständigkeit des Werkstoffs, wodurch die Federkraft eines elektrischen Verbindungselements erhalten bleibt.Particularly noteworthy is the relaxation resistance of the material, which maintains the spring force of an electrical connecting element.
Damit beruht der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Legierung auf einer für die Einsatzzwecke optimierten Eigenschaftskombination in Form einer Erhöhung der Festigkeit, der Temperaturbeständigkeit des Gefüges und der elektrischen Leitfähigkeit bei gleichzeitig ausreichenden Zähigkeitseigenschaften. Zusätzlich berücksichtigt die beanspruchte Werkstofflösung aufgrund des gegenüber gebräuchlichen Legierungen substituierten Bleigehaltes die Notwendigkeit einer umweltfreundlichen bleifreien Legierungsalternative. Außerdem ist dieser Werkstoff für besondere Anwendungen prädestiniert, bei denen es trotz hoher Anforderungen an die Härte und die Festigkeit auf ein notwendiges Maß an Plastifizierbarkeit ankommt.The particular advantage of the alloy according to the invention is therefore based on a combination of properties optimized for the intended use in the form of an increase in strength, temperature resistance of the structure and electrical conductivity while at the same time providing sufficient toughness properties. In addition, the claimed material solution takes into account the need for an environmentally friendly lead-free alloy alternative due to the lead content substituted compared to conventional alloys. In addition, this material is predestined for special applications in which a necessary degree of plasticizability is important despite high requirements in terms of hardness and strength.
Vorteilhafterweise kann die elektrische Leitfähigkeit der Legierung zumindest 5,8 MS/m betragen. Besonders bevorzugte Leitfähigkeiten sind zumindest 10 MS/m bis über 13 MS/m. Diese Werte werden durch vergleichbare Werkstoffe, wie beispielsweise die bleihaltigen Messinge, nicht erzielt. Sogar Werte über 13 MS/m können durch geeignete Weiterbehandlungsschritte eingestellt werden.Advantageously, the electrical conductivity of the alloy can be at least 5.8 MS/m. Particularly preferred conductivities are at least 10 MS/m to over 13 MS/m. These values are not achieved by comparable materials, such as lead-containing brass. Even values over 13 MS/m can be achieved by suitable further processing steps.
Vorteilhafterweise kann das aus einer α-Matrix bestehende Gefüge, in der Einlagerungen an β-Phase von 5 bis zu 45 Vol.-% sowie an Eisen-Nickel-Mangan-haltigen Mischsiliziden bis zu 20 Vol.-% enthalten sind nach einer Weiterbearbeitung, die zumindest eine Warmumformung und/oder Kaltumformung und wahlweise weitere Glühschritte beinhaltet, ausgebildet sein. Mit den β-Einlagerungen und Hartphasen unterschiedlicher Größenverteilung in einer α-Matrix gewährleistet diese Legierung eine vorteilhafte Temperaturbeständigkeit des Gefüges mit hinreichenden Zähigkeitseigenschaften zur Herstellung der Verbindungselemente.Advantageously, the structure consisting of an α-matrix, in which β-phase inclusions of 5 to 45 vol.% and iron-nickel-manganese-containing mixed silicides of up to 20 vol.% are included, can be formed after further processing, which includes at least hot forming and/or cold forming and optionally further annealing steps. With the β-inclusions and hard phases of different size distribution in an α-matrix, this alloy ensures advantageous temperature resistance of the structure with sufficient toughness properties for the production of the connecting elements.
Zur Weiterbearbeitung kann die Legierung vorteilhafterweise bei ihrer Weiterbearbeitung folgende Schritte durchlaufen haben:
- - Strangpressen in einem Temperaturbereich von 600 bis 800 °C,
- - zumindest eine Kaltumformung.
- - Extrusion in a temperature range of 600 to 800 °C,
- - at least cold forming.
Auch kann in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung die Legierung bei ihrer Weiterbearbeitung folgende Schritte durchlaufen haben:
- - Strangpressen in einem Temperaturbereich von 600 bis 800 °C,
- - eine Kombination aus zumindest einer Kaltumformung und
- - Extrusion in a temperature range of 600 to 800 °C,
- - a combination of at least one cold forming and
Von besonderem Interesse ist auch der Zusammenhang zwischen der Höhe und Verteilung des Anteils der β-Phase und der Temperaturbeständigkeit des Gefüges. Da jedoch diese kubisch-raumzentrierte Kristallart eine unverzichtbare festigkeitssteigernde Funktion in den Kupfer-Zink-Legierungen übernimmt, sollte die Minimierung des β-Gehaltes nicht ausschließlich im Vordergrund stehen. Mittels der Fertigungsfolge Strangpressen / Ziehen / Zwischenglühungen kann das Gefüge der Kupfer-Zink-Legierung in seiner Phasenverteilung derart modifiziert werden, dass es neben einer hohen Festigkeit zusätzlich eine hinreichende Temperaturbeständigkeit, Duktilität und gute elektrische Leitfähigkeit aufweist.Of particular interest is also the relationship between the level and distribution of the β phase content and the temperature resistance of the structure. However, since this body-centered cubic crystal type has an indispensable strength-increasing function in copper-zinc alloys, minimizing the β content should not be the only priority. Using the extrusion/drawing/intermediate annealing production sequence, the phase distribution of the structure of the copper-zinc alloy can be modified in such a way that, in addition to high strength, it also has sufficient temperature resistance, ductility and good electrical conductivity.
In bevorzugter Ausgestaltung kann sich bei der Weiterbearbeitung nach dem Umformen zumindest eine Entspannungsglühung in einem Temperaturbereich von 250 bis 450 °C anschließen.In a preferred embodiment, further processing after forming can include at least one stress relief annealing in a temperature range of 250 to 450 °C.
Im Fertigungsverlauf besteht die Notwendigkeit, anhand einer oder mehrerer Entspannungsglühungen die Höhe der Eigenspannungen zu reduzieren. Die Absenkung der Eigenspannungen ist auch bedeutsam für die Gewährleistung einer ausreichenden Temperaturbeständigkeit des Gefüges und für die Sicherstellung einer genügenden Geradheit der Runddrähte, Profildrähte, Rundstangen, Profilstangen, Hohlstangen und Rohre als Vorläuferprodukte der elektrischen Verbindungselemente.During the production process, it is necessary to reduce the level of residual stresses by means of one or more stress relief annealing processes. The reduction of residual stresses is also important for ensuring sufficient temperature resistance of the structure and for ensuring sufficient straightness of the round wires, profile wires, round rods, profile rods, hollow rods and tubes as precursor products of the electrical connecting elements.
Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Tabellen näher erläutert. Hierbei handelt es sich nach den Untersuchungen um eine am besten angesehene Ausführungsform. Weitere hiervon abweichende Ausführungsformen eigenen sich im Rahmen der Erfindung jedoch gleichermaßen dazu, die erfinderischen Vorteile zu erzielen.Further embodiments of the invention are explained in more detail using a table. According to the investigations, this is an embodiment that is considered the best. However, other embodiments that deviate from this are equally suitable within the scope of the invention to achieve the inventive advantages.
Es wurden Gussbolzen der erfindungsgemäßen Kupfer-Zink-Legierung durch Strangguss hergestellt. Die chemische Zusammensetzung des Abgusses geht aus Tab. 1 hervor. Tabelle 1: Chemische Zusammensetzung der Gussbolzen (in Gew.-%)
Fertigungsfolge 1:
- • Strangpressen zu Rohren bei der Temperatur von 670-770 °C
- • Kombination von Kaltumformung/Zwischenglühungen (630-700 °C / 50min-3h)/Richten/Entspannungsglühungen (300-400 °C / 3h)
- • Extrusion into pipes at temperatures of 670-770 °C
- • Combination of cold forming/intermediate annealing (630-700 °C / 50min-3h)/straightening/stress relief annealing (300-400 °C / 3h)
Nach durchlaufener Fertigung befinden sich die Gefügekennwerte, die elektrische Leitfähigkeit und die mechanischen Eigenschaften der Rohre mit der Abmessung (30,1x24,7) mm auf dem Niveau, das in Zahlenwerten in Tab. 2 dargestellt ist. Tabelle 2: Gefügekennwerte, elektrische Leitfähigkeit und mechanische Eigenschaften der Rohre im Endzustand
Fertigungsfolge 2:
- • Strangpressen zu Rundstangen bei der Temperatur von 650-750 °C
- • Kombination von Kaltumformung/Glühungen (630-720 °C / 50min-4h) / Richten/Entspannungsglühungen (300-450 °C /2-4h)
- • Extrusion into round bars at a temperature of 650-750 °C
- • Combination of cold forming/annealing (630-720 °C / 50min-4h) / straightening/stress relief annealing (300-450 °C /2-4h)
Nach durchlaufener Fertigung befinden sich die Gefügekennwerte, die elektrische Leitfähigkeit und die mechanischen Eigenschaften der Rundstangen mit dem Durchmesser von 13,40 mm, 16,35 mm und 45,50 mm auf dem Niveau, das in Zahlenwerten in Tab. 3 dargestellt ist. Tabelle 3: Gefügekennwerte, elektrische Leitfähigkeit und mechanische Eigenschaften der Rundstangen im Endzustand
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