CH515335A - Process for the production of copper alloys of high conductivity and strength - Google Patents

Process for the production of copper alloys of high conductivity and strength

Info

Publication number
CH515335A
CH515335A CH1534170A CH1534170A CH515335A CH 515335 A CH515335 A CH 515335A CH 1534170 A CH1534170 A CH 1534170A CH 1534170 A CH1534170 A CH 1534170A CH 515335 A CH515335 A CH 515335A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
sep
annealing
temperature
strength
copper
Prior art date
Application number
CH1534170A
Other languages
German (de)
Inventor
Donald Mclain Charles
Original Assignee
Olin Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olin Corp filed Critical Olin Corp
Priority claimed from CH723468A external-priority patent/CH529220A/en
Publication of CH515335A publication Critical patent/CH515335A/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • H01B1/026—Alloys based on copper
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/08—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)

Description

  

      Verfahren    zur Herstellung von     Kupferlegierungen    hoher Leitfähigkeit     und        Festigkeit       Bekanntlich ist Kupfer ein ausgezeichneter elektri  scher Leiter. Für viele Anwendungsgebiete hat es jedoch  eine unzureichende Festigkeit. Bekanntlich kann man die  Festigkeit von Kupfer erhöhen, indem man kleine Men  gen verschiedener Elemente zusetzt. Während dies die  Festigkeit wirksam erhöht, wird die elektrische Leitfähig  keit von Kupfer oft beachtlich herabgesetzt.

   Da für viele  Anwendungsgebiete eine hohe Leitfähigkeit verbunden  mit erhöhter Festigkeit sehr erwünscht ist, ist die Erzie  lung einer optimalen Kombination der Eigenschaften von  hoher Festigkeit und hoher Leitfähigkeit seit langem  Gegenstand von umfassenden Untersuchungen gewe  sen.  



  Aus der USA-Patentschrift 3 039 867 sind Kupferle  gierungen mit hoher elektrischer IACS-Leitfähigkeit (In  ternational Standard for Annealed Copper) und Zugfe  stigkeit     bekannt.    Diese Legierungen enthalten 2,0 bis       3,0%p    Eisen, höchstens     0,04%    Phosphor, Rest Kupfer.  Legierungen der bevorzugten Zusammensetzung können  eine IACS-Leitfähigkeit von etwa 70%p und gleichzeitig  eine Zugfestigkeit von 3515 kg/cm2 aufweisen. Diese  Legierungen werden vorzugsweise zu Knüppeln üblicher  Grösse gegossen und auf übliche Stärken herunterge  walzt. Bereits durch Warmformgebung lässt sich das  Eisen im Kupfer lösen. Nach der Warmformgebung kann  man den Knüppel einer Lösungsglühbehandlung unter  werfen.

   Hierauf kann man die Legierung zur Erhöhung       ihrer    elektrischen Leitfähigkeit bei niedrigerer Tempera  tur glühen.     Schliesslich    wird die Legierung zur Endstärke  kalt gewalzt oder kalt gezogen.  



  Die Erfindung bezweckt es, ein Verfahren zur Her  stellung von neuen, verbesserten, eisenhaltigen Kupferle  gierungen zur Verfügung zu stellen, die sich auch in       Gegenwart    geringer Mengen an Verunreinigungen bei  gleichzeitiger Beibehaltung von anderen erwünschten  Eigenschaften durch eine hohe elektrische Leitfähigkeit  und gleichzeitig hohe Festigkeit auszeichnen, die sich auf  einfache Weise herstellen lassen, leicht in der Verarbei  tung und der Handhabung sind. Das Verfahren bietet die  Möglichkeit, Legierungen verschiedener Festigkeiten auf  grund verschiedener Glühbehandlung zu erhalten.

      Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur  Herstellung derartiger Kupferlegierungen, das dadurch  gekennzeichnet ist, dass man eine Legierung, die 1 bis       3,50/p    Eisen und als Rest im wesentlichen Kupfer enthält,  mindestens 10 Minuten bei einer Metalltemperatur von  800 bis l050  C und hierauf mindestens 30 Minuten bei  einer Metalltemperatur von 400 bis 550 C hält:  Durch das     erfindungsgemässe    Verfahren wird eine  unerwartete Kombination von hoher Festigkeit und ho  her elektrischer     Leitfähigkeit    erzielt. Es lassen sich  nämlich IACS-Leitfähigkeitswerte von mindestens 70%p  und zwischen 75 und 82% leicht erhalten. Dabei sind die  Glüheigenschaften vorhersagbar ausgezeichnet, und es  besteht die Möglichkeit, unterschiedliche Festigkeiten zu  erzielen.

   Unabhängig von der Möglichkeit, die Festig  keitswerte der Legierung zu steuern, ist es möglich,  IACS-Leitfähigkeitswerte bis zu 82%p zu erhalten.     Aus-          serdem    nehmen die Legierungen hohe     Anlassfestigkeiten     in gewalztem Zustand an. Die hohe elektrische Leitfähig  keit der Legierungen ist begleitet von ausgezeichneten       Zugfestigkeitseigenschaften    in geglühtem     Zustand    in der  Grössenordnung von etwa 4570     kg/cm2    und höher. Die  Festigkeit und physikalischen Eigenschaften der Legie  rungen variieren nur unwesentlich bei geringem Gehalt  an Verunreinigungen.

   Weiterhin widerstehen die Legie  rungen dem Erweichen beim Löten bei Temperaturen       zwischen    370 und 427  C.  



  Die Art des Gusses der Legierung der Erfindung ist  nicht besonders kritisch, es können herkömmliche     Giess-          methoden    für die Legierungen angewendet werden, je  doch sollen höhere Temperaturen angewendet werden,  um das Eisen in Lösung zu bringen. Vorzugsweise wird  die Legierung zu Knüppeln üblicher Grösse gegossen, die  anschliessend der Warmformgebung unterworfen wer  den.  



  Als Legierung wird gemäss der Erfindung, wie bereits  erwähnt, jede Kupferlegierung verwendet, die 1 bis     3,50/p     Eisen, vorzugsweise 1,5 bis     2,9 /p    Eisen, und vorzugswei  se bestimmte weitere Zusätze enthält. So kann man im  erfindungsgemässen Verfahren beispielsweise leicht eine  Legierung verwenden, die ein oder mehrere der folgen-      den Elemente     enthält:    0,01 bis 0,5% Silicium, 0,01 bis  0,5% Phosphor und 0,01 bis 0,5% Zink. Ausserdem  können geringe Mengen von einem oder mehreren weite  ren Zusätzen verwendet werden, z.B. 0,01 bis 0,5%  Mangan, Zinn, Aluminium, Nickel, Calcium, Titan,  Chrom, Wolfram und Vanadium. Geringe Mengen an  Verunreinigungen können geduldet werden. Prozentanga  ben bedeuten Gewichtsprozente.  



  In der nachfolgenden Beschreibung werden die Be  griffe (Warmwalzen  und  Kaltwalzen  verwendet, da  diese die bevorzugten Verfahrensweisen sind. Es soll  jedoch beachtet werden, dass auch andere Warm- oder  Kaltformgebungen angewendet werden können, wie  Schmieden, Strang pressen von     Knüppeln    für nahtlose  Rohre oder     Drähte.     



  Nach dem Giessen werden die Legierungen bei  erhöhter Temperatur warmgewalzt. Die Temperatur  beim Warmwalzen kann von 800 bis 1050  C variieren,  d.h. das Material kann innerhalb des genannten Tempe  raturbereiches in das Warmwalzgerüst eingeführt werden.  Die Warmwalzbearbeitungstemperaturen sind nicht be  sonders kritisch. Das Warmwalzen wird vorzugsweise bei  Temperaturen zwischen 875 und 975  C durchgeführt.  



  Eine Behandlung im Bereich von 800 bis 1050  C ist  erforderlich, um eine optimale elektrische Leitfähigkeit  zu erzielen. Die Behandlung bei der hohen Temperatur  kann mit dem Warmwalzen kombiniert werden, gegebe  nenfalls kann sie jedoch auch vor oder nach dem  Warmwalzen aber jedenfalls vor dem Kaltwalzen und  Glühen erfolgen. Die Lösungsbehandlung bei hoher  Temperatur ermöglicht eine niedrigere     Warmwalztempe-          ratur,    vorausgesetzt, dass anschliessend eine Behandlung  im Bereich von 800 bis 1050  C erfolgt. Dementspre  chend wird das Material vor dem Walzen vorzugsweise  einer Haltezeit von mindestens 5 Minuten und vorzugs  weise 10 Minuten oder länger bei hoher Temperatur, d.h.  bei 800 bis 1050  C und vorzugsweise 875 bis 975  C  unterworfen.

   Man kann gegebenenfalls auch diese hohe  Temperaturhaltestufe mit der Warmwalzstufe kombinie  ren oder die hohe Temperaturhaltestufe anschliessend an  das     Warmwalzen    durchführen.  



  Die Stärkenverminderung in der Warmwalzstufe ist  nicht sehr kritisch; sie ist davon abhängig, welche Dicken  das Material haben soll.  



  Nach der Warmwalz- und Haltestufe bei der hohen  Temperatur wird das Material auf eine Haltetemperatur  zwischen 400 und 550  C     abgekühlt    und bei dieser  Temperatur mindestens 30 Minuten gehalten. Die Ab  kühlungsmethode auf die Haltetemperatur ist nicht kri  tisch, aber nach der Haltezeit wird das Material vorzugs  weise langsam abgekühlt. Das Material soll bei einer  Geschwindigkeit von unter 200  pro Stunde auf eine  Temperatur von     mindestens    350  C und vorzugsweise bei  einer Geschwindigkeit von unter 75  pro Stunde und  optimal unter 20  pro Stunde langsam abgekühlt wer  den.  



  Nach Haltezeiten bei Temperaturen unter 350  C  sind regulierte Abkühlungsgeschwindigkeiten nicht be  sonders kritisch. Obgleich die Haltestufe nicht unbedingt  erforderlich ist, führt sie zu einer gewissen Verbesserung  der endgültigen Eigenschaften. Wenn das Material, wie       aufgeführt,    einer Haltezeit unterworfen wird, werden  verbesserte Ergebnisse schon mit einem Kaltwalz- und  Glühzyklus erzielt. Überraschend ist dabei, dass dadurch  das Glühen vermieden wird und gute Eigenschaften beim  Kaltwalzen bis zur endgültigen Dicke erzielt werden.

    Beispielsweise entwickelt eine auf herkömmliche Art    warmgewalzte,     mit    Wasser abgekühlte Legierung, kaltge  walzt mit 90% Stärkenverminderung, eine Zugfestigkeit  von etwa 5625 kg/cm2 und eine IACS-Leitfähigkeit von  etwa 25%, während man mit einer Haltestufe nach dem       Warmwalzen    gemäss der vorstehend beschriebenen Me  thode und Kaltwalzen mit 90% Stärkenverminderung  eine Zugfestigkeit von etwa 5625 kg/cm2 und eine  IACS-Leitfähigkeit von etwa 65% erzielen kann.  



  Das Material wird dann kaltgewalzt und     anschlies-          send    bei niedriger Temperatur geglüht.     Erfindungsge-          mäss    werden zwei Kaltwalz- und Glühzyklen und vor  zugsweise drei Zyklen zur Entwicklung von optimaler  Leitfähigkeit verwendet.

   Das heisst, dass das Material  nach der Lösungsglühbehandlung oder dem Warmwalzen       kaltgewalzt,    geglüht,     kaltgewalzt    und geglüht wird, vor  zugsweise in einem zusätzlichen Kaltwalz- und     Glühzy-          klus.    Zusätzliche     Zyklen    können angewendet werden.     Im     allgemeinen sind nicht mehr als vier (4) Zyklen von  Kaltwalzen und Glühen notwendig.  



  Die Glühstufen sollen im Temperaturbereich von 400  bis 550  C liegen, vorzugsweise von 440 bis 520  C, und  die Stärkenverminderung soll bei jeder Kaltwalzstufe  mindestens 30% und vorzugsweise mindestens 50%  betragen. Die bevorzugten Glühtemperaturen sind die  folgenden. Bei der ersten Glühbehandlung wird vorzugs  weise eine Temperatur von 470 bis 510  C, bei der  zweiten Glühbehandlung eine Temperatur von vorzugs  weise 400 bis 500  C und bei der letzten Glühbehandlung  wird vorzugsweise ein Temperaturbereich von 400 bis  500  C verwendet. Die Zugfestigkeitseigenschaften nach  dem Glühen können auf Werte von etwa 2812 bis  4922 kg/cm2 innerhalb dieser Temperaturbereiche für  die letzten Glühstufen eingestellt werden.  



  Will man nach dem Fertigglühen eine Kaltwalzstufe  mit Stärkeverminderung anwenden, dann soll     Kaltwalzen     mit vorzugsweise höchstens 60% Stärkeverminderung  verwendet werden,     d.h.    Stärkeverminderungen über 70%  haben eine geringe Herabsetzung der elektrischen Leitfä  higkeit nach dem     Fertigglühen    zur Folge. Die Glühzeit  soll bei der ersten     Glühbehandlung    mindestens 30 Minu  ten betragen, vorzugsweise mindestens 3 Stunden und aus       wirtschaftlichen    Gründen vorzugsweise höchstens 8 Stun  den.

   Je länger die Glühzeit ist, um so höhere Werte erhält  man für die elektrische     Leitfähigkeit.    Jedoch ist die  Verbesserung der Leitfähigkeit bei sehr langen Haltezei  ten nur gering. Ein Dauerglühen von 24 bis 48 Stunden  bewirkt nur     eine    geringe, wenn auch messbare Verbesse  rung der elektrischen Leitfähigkeit gegenüber einem  Glühen von 6 bis 8 Stunden.     Somit    werden es wirtschaft  liche Gründe sein, die die optimale Glühzeit bestim  men.

      Für weitere Glühvorgänge kann man Bandmaterial  im Verfahren glühen und/oder als     Fertigglühbehandlung     anwenden,     d.h.    nachfolgende     Glühbehandlungen    können  mindestens 5 Sekunden bei einer Metalltemperatur von  400 bis 550  C dauern. Jedoch verwendet man zur  Erzielung von bevorzugten elektrischen     Leitfähigkeitsei-          genschaften    für das Fertigglühen vorzugsweise längere  Haltezeiten, vorzugsweise für alle weiteren     Glühvorgän-          ge,        z.B.    ein Glühen im     Bell-Ofen    von mindestens 30  Minuten und vorzugsweise wenigstens 3 Stunden. .  



  Man kann auch Bandmaterial vor dem Fertigglühen  glühen,     d.h.        mindestens    5 Sekunden bei 400 bis 800  C.  In diesem Fall soll, wie bereits beschrieben, das Fertig  glühen im     Bell-Ofen    mindestens 30 Minuten bei 400 bis  600  C durchgeführt werden.      Die Abkühlgeschwindigkeit vom Glühen bei niedriger  Temperatur soll höchstens 200  pro Stunde bis minde  stens 375  C betragen, vorzugsweise unter 75  pro  Stunde liegen und optimal höchstens 20  C pro Stunde  bis 350  C betragen, um optimale elektrische Leitfähig  keit zu erreichen. Unter 350  C ist die Abkühlgeschwin  digkeit nicht kritisch.

   Ausserdem hat es sich als sehr  vorteilhaft erwiesen, anschliessend an die     Glühbehand-          lung    bei niedriger Temperatur langsam auf die genannte  Weise abzukühlen, insbesondere mit einem     Kaltwalz-          und    Glühzyklus. Wenn das Dauerglühen und die langsa  me Abkühlgeschwindigkeit nur bei einer     Glühbehand-          lung    eines mehrgängigen Glühvorganges gesteuert wer  den kann, reguliert man am besten das letzte Glühen, um  eine optimale elektrische Leitfähigkeit zu erreichen.  



  Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.  <I>Beispiel 1</I>       Legierungen    wurden auf folgende Weise hergestellt.  Sehr reines Kupfer und sehr reines Eisen wurden mitein  ander in einem Niederfrequenz-Induktionsofen unter  einer Holzkohlenschicht bei etwa 1200  C verschmolzen.       Etwa        100/o    der Kupferbeschickung wurden zurückgehal  ten, und die     Schmelze    wurde auf etwa 1300  C geringfü  gig überhitzt, um das Eisen in Lösung zu bringen. Sehr  reine Legierungszusätze wurden zugegeben, sobald die       Schmelze    eine Temperatur von etwa 1300  C     aufwies.     Danach wurde der Rest des Kupfers zugeschlagen und  die Schmelze auf die Giesstemperatur von etwa 1200  C  gebracht.

   Hierauf wurde die     Schmelze    in eine wasserge  kühlte Kokille mit den Abmessungen 73 X 12,7 X  244 cm in einer     Giessgeschwindigkeit    von 54,1 cm/Min.  gegossen. Die auf diese Weise erhaltenen Legierungen  hatten folgende Zusammensetzung.  
EMI0003.0014     
  
    TABELLE <SEP> I
<tb>  Legierung <SEP> Fe <SEP> P <SEP> Si <SEP> Zn <SEP> Cu
<tb>  1 <SEP> 2,3% <SEP> 0,021% <SEP> 0,13% <SEP> 0,08% <SEP> Rest
<tb>  2 <SEP> 2,370 <SEP> 0,03 <SEP> 70 <SEP> - <SEP> - <SEP> Rest
<tb>  US-Patent <SEP> <B>2,3%</B> <SEP> 0,27 <SEP> 70 <SEP> - <SEP> 0,087o <SEP> Rest
<tb>  <B>3039867</B>       <I>Beispiel 2</I>  Eine Legierung wurde gemäss Beispiel 1 hergestellt,  deren Zusammensetzung der     Legierung    3 entspricht.

   Das    Material wurde dann auf eine Temperatur zwischen 850  und 975  C erhitzt und 30 Minuten auf dieser Tempera  tur gehalten. Danach wurde das Material in einen zweiten  Ofen gegeben und drei (3) Stunden auf einer Temperatur  zwischen 425 und 550  C gehalten. Das Material wurde  anschliessend mit Luft auf Raumtemperatur abgekühlt.  Es hatte die folgenden Eigenschaften:  
EMI0003.0016     
  
    TABELLE <SEP> VII
<tb>  Zugfestigkeit <SEP> Streckfestigkeit <SEP> IACS-Leit- <SEP> Dehnung
<tb>  kg/cm2 <SEP> kg/CM2 <SEP> fähigkeit <SEP> %
<tb>  1230 <SEP> 3290 <SEP> 63,6 <SEP> 32,0



      Process for making copper alloys of high conductivity and strength It is known that copper is an excellent electrical conductor. However, it has insufficient strength for many areas of application. It is well known that the strength of copper can be increased by adding small quantities of various elements. While this is effective in increasing strength, the electrical conductivity of copper is often significantly reduced.

   Since high conductivity combined with increased strength is very desirable for many areas of application, the achievement of an optimal combination of properties of high strength and high conductivity has long been the subject of extensive studies.



  From the USA patent 3 039 867 copper alloys with high electrical IACS conductivity (International Standard for Annealed Copper) and tensile strength are known. These alloys contain 2.0 to 3.0% p iron, a maximum of 0.04% phosphorus, the remainder copper. Alloys of the preferred composition can have an IACS conductivity of about 70% p and at the same time a tensile strength of 3515 kg / cm2. These alloys are preferably cast into billets of the usual size and rolled down to the usual thicknesses. The iron can already be dissolved in the copper by hot forming. After the hot forming, the billet can be subjected to a solution heat treatment.

   The alloy can then be annealed at a lower temperature to increase its electrical conductivity. Finally, the alloy is either cold rolled or cold drawn to its final thickness.



  The aim of the invention is to provide a process for the manufacture of new, improved, iron-containing copper alloys which are characterized by high electrical conductivity and high strength, even in the presence of small amounts of impurities, while maintaining other desired properties, which can be produced in a simple manner, are easy to process and use. The process offers the possibility of obtaining alloys of different strengths due to different annealing treatments.

      The invention relates to a process for producing such copper alloys, which is characterized in that an alloy which contains 1 to 3.50 / p iron and the remainder essentially copper is for at least 10 minutes at a metal temperature of 800 to 1050 C and then holds for at least 30 minutes at a metal temperature of 400 to 550 C: The inventive method an unexpected combination of high strength and high electrical conductivity is achieved. This is because IACS conductivity values of at least 70% p and between 75 and 82% can easily be obtained. The annealing properties are predictably excellent, and it is possible to achieve different strengths.

   Regardless of the ability to control the strength values of the alloy, it is possible to obtain IACS conductivity values of up to 82% p. In addition, the alloys adopt high tempering strengths in the rolled state. The high electrical conductivity of the alloys is accompanied by excellent tensile strength properties in the annealed state in the order of magnitude of around 4570 kg / cm2 and higher. The strength and physical properties of the alloys vary only insignificantly with a low content of impurities.

   The alloys also resist softening during soldering at temperatures between 370 and 427 C.



  The type of casting of the alloy of the invention is not particularly critical; conventional casting methods can be used for the alloys, but higher temperatures should be used in order to bring the iron into solution. The alloy is preferably cast into billets of the usual size, which are then subjected to hot forming.



  As already mentioned, the alloy used according to the invention is any copper alloy which contains 1 to 3.50 / p iron, preferably 1.5 to 2.9 / p iron, and preferably certain other additives. For example, in the process according to the invention one can easily use an alloy which contains one or more of the following elements: 0.01 to 0.5% silicon, 0.01 to 0.5% phosphorus and 0.01 to 0.5% % Zinc. In addition, small amounts of one or more other additives can be used, e.g. 0.01 to 0.5% manganese, tin, aluminum, nickel, calcium, titanium, chromium, tungsten and vanadium. Small amounts of contamination can be tolerated. Percentages mean percentages by weight.



  In the following description the terms (hot rolling and cold rolling are used as these are the preferred procedures. It should be noted, however, that other hot or cold forming processes can also be used, such as forging, extrusion of billets for seamless tubes or wires) .



  After casting, the alloys are hot-rolled at an elevated temperature. The temperature in hot rolling can vary from 800 to 1050 C, i. the material can be introduced into the hot rolling stand within the temperature range mentioned. The hot rolling temperatures are not particularly critical. The hot rolling is preferably carried out at temperatures between 875 and 975.degree.



  Treatment in the range of 800 to 1050 C is required to achieve optimal electrical conductivity. The treatment at the high temperature can be combined with hot rolling, but if necessary it can also be carried out before or after hot rolling, but in any case before cold rolling and annealing. The solution treatment at high temperature enables a lower hot rolling temperature, provided that a treatment in the range of 800 to 1050 C is carried out afterwards. Accordingly, the material is preferably subjected to a holding time of at least 5 minutes and preferably 10 minutes or more at a high temperature, i. E. at 800 to 1050 C and preferably 875 to 975 C.

   If necessary, this high temperature maintenance stage can also be combined with the hot rolling stage, or the high temperature maintenance stage can be carried out after hot rolling.



  The starch reduction in the hot rolling stage is not very critical; it depends on the thickness of the material.



  After the hot rolling and holding stage at the high temperature, the material is cooled to a holding temperature between 400 and 550 C and held at this temperature for at least 30 minutes. The cooling method from the holding temperature is not critical, but after the holding time the material is preferably cooled slowly. The material should be slowly cooled at a rate of less than 200 per hour to a temperature of at least 350 C and preferably at a rate of less than 75 per hour and optimally less than 20 per hour.



  After holding times at temperatures below 350 ° C., regulated cooling rates are not particularly critical. Although the holding stage is not essential, it does lead to some improvement in the final properties. If the material is subjected to a holding time as listed, improved results are already achieved with a cold rolling and annealing cycle. What is surprising is that this avoids annealing and that good properties are achieved during cold rolling to the final thickness.

    For example, a conventionally hot-rolled, water-cooled alloy, cold-rolled with 90% strength reduction, a tensile strength of about 5625 kg / cm2 and an IACS conductivity of about 25%, while with a holding step after hot rolling according to that described above Me method and cold rolling with 90% thickness reduction can achieve a tensile strength of about 5625 kg / cm2 and an IACS conductivity of about 65%.



  The material is then cold-rolled and then annealed at low temperature. According to the invention, two cold rolling and annealing cycles and preferably three cycles are used to develop optimal conductivity.

   This means that after the solution heat treatment or hot rolling the material is cold rolled, annealed, cold rolled and annealed, preferably in an additional cold rolling and annealing cycle. Additional cycles can be applied. Generally no more than four (4) cycles of cold rolling and annealing are necessary.



  The annealing stages should be in the temperature range from 400 to 550 ° C., preferably from 440 to 520 ° C., and the reduction in thickness should be at least 30% and preferably at least 50% in each cold rolling stage. The preferred annealing temperatures are as follows. In the first annealing treatment a temperature of 470 to 510 C is preferred, in the second annealing treatment a temperature of 400 to 500 C is preferred and in the last annealing treatment a temperature range of 400 to 500 C is preferably used. The tensile strength properties after annealing can be adjusted to values of around 2812 to 4922 kg / cm2 within these temperature ranges for the last annealing stages.



  If a cold rolling step with a reduction in strength is to be used after the final annealing, then cold rolling with a reduction in strength of 60% should preferably be used, i.e. Thickness reductions of more than 70% result in a slight reduction in electrical conductivity after final annealing. The annealing time for the first annealing treatment should be at least 30 minutes, preferably at least 3 hours and, for economic reasons, preferably a maximum of 8 hours.

   The longer the glow time, the higher the values obtained for the electrical conductivity. However, the improvement in conductivity is only slight with very long holding times. Continuous annealing for 24 to 48 hours causes only a slight, albeit measurable, improvement in electrical conductivity compared to annealing for 6 to 8 hours. It will therefore be economic reasons that determine the optimal glow time.

      For further annealing processes, strip material can be annealed in the process and / or used as a final annealing treatment, i.e. Subsequent annealing treatments can last at least 5 seconds at a metal temperature of 400 to 550 C. However, in order to achieve preferred electrical conductivity properties for the final annealing, longer holding times are preferably used, preferably for all further annealing processes, e.g. a Bell furnace glow for at least 30 minutes, and preferably at least 3 hours. .



  It is also possible to anneal strip material before final annealing, i.e. At least 5 seconds at 400 to 800 C. In this case, as already described, the finish annealing in the Bell furnace should be carried out for at least 30 minutes at 400 to 600 C. The cooling rate from annealing at low temperature should be at most 200 per hour to minde least 375 C, preferably below 75 per hour and optimally at most 20 C per hour to 350 C in order to achieve optimal electrical conductivity. The cooling speed is not critical below 350 ° C.

   In addition, it has proven to be very advantageous, following the annealing treatment at a low temperature, to cool slowly in the manner mentioned, in particular with a cold rolling and annealing cycle. If the permanent annealing and the slow cooling rate can only be controlled during an annealing treatment of a multiple annealing process, it is best to regulate the last annealing in order to achieve optimal electrical conductivity.



  The following examples illustrate the invention. <I> Example 1 </I> alloys were made in the following manner. Very pure copper and very pure iron were fused together in a low frequency induction furnace under a layer of charcoal at about 1200 ° C. About 100% of the copper charge was withheld and the melt was slightly superheated to about 1300 C to bring the iron into solution. Very pure alloy additives were added as soon as the melt reached a temperature of about 1300 C. Then the rest of the copper was added and the melt brought to the casting temperature of about 1200 C.

   The melt was then poured into a water-cooled mold with the dimensions 73 X 12.7 X 244 cm at a casting speed of 54.1 cm / min. poured. The alloys obtained in this way had the following composition.
EMI0003.0014
  
    TABLE <SEP> I
<tb> Alloy <SEP> Fe <SEP> P <SEP> Si <SEP> Zn <SEP> Cu
<tb> 1 <SEP> 2.3% <SEP> 0.021% <SEP> 0.13% <SEP> 0.08% <SEP> rest
<tb> 2 <SEP> 2.370 <SEP> 0.03 <SEP> 70 <SEP> - <SEP> - <SEP> rest
<tb> US patent <SEP> <B> 2.3% </B> <SEP> 0.27 <SEP> 70 <SEP> - <SEP> 0.087o <SEP> rest
<tb> <B> 3039867 </B> <I> Example 2 </I> An alloy was produced according to example 1, the composition of which corresponds to alloy 3.

   The material was then heated to a temperature between 850 and 975 C and held at this tempera ture for 30 minutes. The material was then placed in a second oven and held at a temperature between 425 and 550 C for three (3) hours. The material was then cooled to room temperature with air. It had the following characteristics:
EMI0003.0016
  
    TABLE <SEP> VII
<tb> tensile strength <SEP> yield strength <SEP> IACS-Leit- <SEP> elongation
<tb> kg / cm2 <SEP> kg / CM2 <SEP> ability <SEP>%
<tb> 1230 <SEP> 3290 <SEP> 63.6 <SEP> 32.0

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von Kupferlegierungen hoher Leitfähigkeit und Festigkeit, dadurch gekennzeich net, dass man eine Legierung, die 1 bis 3,57o Eisen und als Rest im wesentlichen Kupfer enthält, mindestens 10 Minuten bei einer Metalltemperatur von 800 bis 1050 C und hierauf mindestens 30 Minuten bei einer Metalltem peratur von 400 bis 550 C hält. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass man das Material in der ersten Stufe bei einer Temperatur von 875 bis 975 C hält. 2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass man das Material mindestens 3 Stunden in der zweiten Stufe hält. A process for the production of copper alloys of high conductivity and strength, characterized in that an alloy containing 1 to 3.57o iron and the remainder essentially copper is used for at least 10 minutes at a metal temperature of 800 to 1050 C and then at least 30 Holds for minutes at a metal temperature of 400 to 550 C. SUBClaims 1. The method according to claim, characterized in that the material is kept at a temperature of 875 to 975 C in the first stage. 2. The method according to claim, characterized in that the material is kept in the second stage for at least 3 hours. <I>Anmerkung des</I> Eidg. <I>Amtes für geistiges Eigentum:</I> Sollten Teile der Beschreibung mit der im Patentan spruch gegebenen Definition der Erfindung nicht in Ein klang stehen, so sei daran erinnert, dass gemäss Art. 51 des Patentgesetzes der Patentanspruch für den sachlichen Geltungsbereich des Patentes massgebend ist. <I> Note from the </I> Federal <I> Office for Intellectual Property: </I> If parts of the description do not comply with the definition of the invention given in the patent claim, it should be remembered that according to Art 51 of the Patent Act, the patent claim is decisive for the material scope of the patent.
CH1534170A 1967-06-26 1968-05-16 Process for the production of copper alloys of high conductivity and strength CH515335A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US64874267A 1967-06-26 1967-06-26
CH723468A CH529220A (en) 1967-06-26 1968-05-16 Process for the production of copper alloys of high conductivity and strength

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH515335A true CH515335A (en) 1971-11-15

Family

ID=25700993

Family Applications (4)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH1534170A CH515335A (en) 1967-06-26 1968-05-16 Process for the production of copper alloys of high conductivity and strength
CH1534270A CH515336A (en) 1967-06-26 1968-05-16 Process for the production of copper alloys of high conductivity and strength
CH1534370A CH524688A (en) 1967-06-26 1968-05-16 Process for the production of copper alloys of high conductivity and strength
CH1534470A CH524689A (en) 1967-06-26 1968-05-16 Process for the production of copper alloys of high conductivity and strength

Family Applications After (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH1534270A CH515336A (en) 1967-06-26 1968-05-16 Process for the production of copper alloys of high conductivity and strength
CH1534370A CH524688A (en) 1967-06-26 1968-05-16 Process for the production of copper alloys of high conductivity and strength
CH1534470A CH524689A (en) 1967-06-26 1968-05-16 Process for the production of copper alloys of high conductivity and strength

Country Status (1)

Country Link
CH (4) CH515335A (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CH515336A (en) 1971-11-15
CH524689A (en) 1972-06-30
CH524688A (en) 1972-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3621671C2 (en)
DE1758120C3 (en) Process for improving the electrical conductivity and strength of copper alloys
DE2508838B2 (en) HARD OR SEMI-HARD MAGNETIC ALLOY
CH513983A (en) Copper alloy
DE2116549C3 (en) Process for the production of copper alloys, which have a high content of iron, cobalt and phosphorus, with high electrical conductivity and at the same time high strength
DE2221660A1 (en) Process for the production of aluminum alloys of high strength and ductility
DE2543899A1 (en) ELECTRIC LADDER MADE OF AN ALUMINUM ALLOY
DE2634601C2 (en) Process for producing grain-oriented silicon steel sheet with high magnetic induction and low core loss
DE3854682T2 (en) Iron-copper-chromium alloy for a high-strength lead frame or a pin grid and process for their production.
DE2925977A1 (en) METHOD FOR PRODUCING SEMI-HARD ALUMINUM SHEETS
DE2840419A1 (en) IMPROVING THE ELECTRICAL CONDUCTIVITY OF ALUMINUM ALLOYS BY ADDING YTTRIUM
DE69706623T2 (en) FUEL TANK AND METHOD FOR PRODUCING THE TANK
DE1483265B2 (en) USE OF A MAGNESIUM ALLOY
DE3417273C2 (en) Copper-nickel alloy for electrically conductive material for integrated circuits
DE2624976A1 (en) METHOD OF MANUFACTURING ALUMINUM LADDERS
DE2537804A1 (en) ELECTRICAL CONDUCTORS MADE OF ALUMINUM MATERIALS AND PROCESS FOR THEIR PRODUCTION
DE2064741B2 (en) Process for achieving superplastic properties in zinc-aluminum alloys
CH513246A (en) High strength high conductivity copper - base alloys
DE1758121C (en) Copper alloy and methods of improving the electrical conductivity and strength of this alloy
DE531693C (en) Process for the production of aluminum with high electrical conductivity and great strength
DE2029584A1 (en) Method of manufacturing an electrical conductor using aluminum
AT336904B (en) ELECTRICALLY CONDUCTIVE OBJECT AND PROCESS FOR MANUFACTURING IT
DE1558797B2 (en) Process for the production of conductor wire from AlMgSi alloys
DE1558797C (en) Process for the production of conductor wire from AlMgSi alloys
DE492460C (en) Compensation for copper-silicon alloys

Legal Events

Date Code Title Description
PL Patent ceased