DE746870C - Verwendung einer Kupferlegierung mit guten Hafteigenschaften und guter Waermeleitfaehigkeit als Plattierschicht auf Eisen oder als Zwischenschicht zwischen Eisen und Kupfer sowie Verbundmetalldraht und Verfahren zur seiner Herstellung - Google Patents

Description

• Verwendung einer Kupferlegierung mit guten Hafteigenschaften und guter Wärmeleitfähigkeit als Plattierschlcht auf Eisen oder als Zwischenschicht zwischen Eisen und Kupfer sowie Verbundmetalldraht und Verfahren zu seiner Herstellung Zur Erzielung ein=er ednwandfreien Plattierung von Eisen mif Kupfer ist es bereits bekannt, eine Zwiechenschicht zwischen den zu plattierenden Metallen zu verwenden, welche Mischkristalle -mit Kupfer und mit Eisen bilden soll, damit die bei der M:isch-kristallbildung stattfindende Diffusion eine einwandfreie Haftung der aufeinanderkeäen'den Schichten ergibt, .die ohne di=e Zwischenschicht nicht erreicht werden kann. Als Stoff für diese Zwischenschicht sind Nickel und dessen Legierungen bekannt. SIe liefern aber eine Sch=icht mit einer ausgesprochen schlechten Leitfähigkeit.
• Die Erfindung betrifft die Verwendung von solchen Metallschichten bei der Plattierung, welche wesentlich höhere Leitfähigkeiten, und zwar sogar über 70'[" von reinem Kupfer haben und dabei eine wesentlich gesteigerte Haftfähigkeit ergeben. Diese Metallschichten haben erfindungs=gemäß eine solche Zusammensetzung, daß die in ihnen enthaltenen Zusätze bei den Diffusionstemperaturen nur in einer sehr geringen Tiefe in das anliegende Material hinein wandern. Infolgedessen ergeben ,ihre Bestandteile eine gute Haftfähigkeit mit dem Eisen. Die Schicht gemäß der Erfindung kann auch als Zwischenschicht zwischen Kupfer und Eisen dienen. Dann soll sie nicht nur am Eisen, sondern auch arm Kupfer festhaften, ohne bei Temperungen solche Bestandteile in das anliegende Kupfer abzugeben, welche dessen Leitfähigkeit wesentlich verändern. Eine derartige Sch=icht, die auch als Zwischenschicht zwischen Eisen und reinem Kupfer geeignet ist, besteht erfindungsgemäß aus einer Legierung von o,z bis 8'/, Eis,enphosphid, Rest Kupfer. Bei der Herstellung von Legierungen für Plattierzweclze wird vornehmlich eine Legierung von 0,3 bis 20/0 Eis:enphosph,id benutzt, wobei das Phosphor zu Eisen sich wie 1 . 2,5 bis 8, vornehnllich wie i : 5 verhält. Derartige Legierungen von Eiseilpliospliid, Rest Kupfer, sind zwar bereits bekannt und werden beispielsweise zur Herstellung von Feuerungen und Steinbolzen verwendet. Bisher ist es aber nicht bekannt gewesen, daß eine solche Kul)-ferlegierung mit Eisenpliospli;id vorzügliche Hafteigenschaften mit Eisen hat und als Zwischenschicht für die Herstellung von kupferplattiertem Eisen, also als Zwisclieaschicht zwischen Eisen und reinem Kupfer, deren Ha.ftfäli.iglceit miteinander ganz erheblich steigert. Die Legierung von o,i bis Solo Eisenpliosphid, Rest Kupfer, weist bei einer geeigneten Wärmebehandlung durch Anlaßteinperung bei Temperaturen von 300 bis 5oo' C, insbesondere bei .1°o bis .4d0° C, die überraschend hohe Leitfälii.gkeit von d6 bis 5o O:Iim pro Zeter und Quadratmill,meter auf. Die Kupferleitfähigkeit wird also Bierbei bis zu 8o bis go% erreicht. Diese Legierung wird wegen ihrer gut klebenden Eigenschaften in geeigneter Weise entweIer als Deckschicht in einer Dicke von io bis 500;i° der Stärke des Kerns aufgebracht oder als Zwischenschicht zwischen Eisen und Kupfer verwendet. Bei der Herstellung von Zwischenschichten können zweckmäßigerweis.e Dicken von -? bis 2r-)'f" vornehmlich @ bis i°0/°, der Stärke des Kerns angewendet werden.
• Wird beispielsxveise um einen Eisenkern eine Schicht aus einer Legierung von i,°50%0 Eisen, o,22 "'o Phosphor, Rest Kupfer, in einer Stärke von =o0/, in geeigneter Weise warm, beispielsweise bei e4.0° C, aufgebracht, so wird durch den Eisenphospliidzusatz, vornehmlich durch den. darin enthaltenen Phosphor, die gute Haftfähigkeit an Eisen bedingt. Wird außerdem gle.iclizeitig oder nacheinander noch eine Schicht aus reinem Kupfer aufgebracht, so wird der in der Legierungsschicht enthaltene Phosphor darin durch die Bindung mit dem passend gewählten Eisenzusatz so festgebalten, daß der Phosphor die angrenzende reine Kupferschicht von hoher Leitfähigkeit nicht unzulässig verändert.
• Statt Eisen können auch diejenigen mit Eisen etwa äquivalenten Elemente verwendet «-erden, die mit Kupfer keine deutliche Mischkristallbildung zeigen, wie z. B. Chrom. Kobalt.
• Mit derartigen Schichten können nicht nur 1-isetiwerl,zstücke, sondern auch Stähle finit beliebigem Kolilenstoff-f_halt plattiert werden. Nenn Stahldrähte mit einer derartigen Plattierschicht versehen werden, so können die plattierten Drähte wie Stahldrähte in der üblichen Weise stark gezogen werden und auch durch Anwendung geeigneter Erhitzungs- und Abkühlungsmittel patentiert «-erden.
• Besonders wichtig sind beispielsweise Verbundnietalld.rähfie gemäß der Erfindung, weil sie ohne Schwierigkeiten herzustellen sind und d:ie besonderen Einrichtungen dabei entfallen, welche sonst bei der Herstellung der bisher bekannten ähnlichen Bimetalldrähte notwendig gewesen sind. Die Herstellung eines solchen kupferplattierten Eisendrahtes kann in folgender Weise beispielsweise ausgeführt werden: Ein etwa Soo in langer 13isenstab anit o,o9% C wird auf 35 in"' abgedreht und blanlcgesclimirgelt; dann wird der Eisenstab il:it einem Cu-Fe-P-Rohr (38 X -l2 all 39,2 m.m -0 ') Überzogen, nachdem (las Rohr vor dein Aufziehen in Trichlorätlivlen entfettet worden ist. Die überstehenden Enden desRolires «-erden nveckmäßigerweise unter Faltung mit dem Hammer zugeschlagen und gegebenenfalls noch verschweißt. Diese Material wird bei 8.4o° C warm bis an 6 in:ni .e' ausgewalzt. Die Walzdrähte werden im Luftumwälzofen bei .1.4o° C 3 bis .4 Stunden getempert und.langsarn abgekühlt. Dann werden die Drähte wie bei Hartkupfer beispielsweise an 3 nim gezogen.
• Hierbei haben sich bei dem mit 19% Kupferlegierungsdeckschicht versebenen Draht folgende Werte ergeben:

  Durch- «'ider- Leit- Festigkeit _

  messer stand Fähigkeit - ---- pi"g«'1,.; 1 orsion

  ` total kg, mni=

  Walzdraht urigetempert .... 3,02 1z,5 zo,d 550 77 <8 li

  Walzdraht 3 Stunden 44o° C

  getempert ............. 3,02 11,3 r2 66o 92,5 10 12

  .Die Hinundherbiegeprobe ergab eine überraschen(1 gute Haftfestigkeit der Kupferschicht auf dein Eisen.

  PATENTANSPRÜCHE:

  i. Verwendung einer Kupferlegierung

  auso.i bis 8°,!oicnph@sphi(1, Pest Kup-

  fer, als Plattierschicht auf Eisen. Verwendung einer Isupferle;giertttig geilläß Anspruch i als Zwischenschicht beim Plattieren von reinem Kupfer auf Eisen.
• 3. Kupferlegierung zur Verwendung geniäl) Anspruch i und 2 mit 0,3 bis z0/0 Ei.senphosphid, wobei das Phosphor zu Eisen sich wie z :2,5 bis 8, vornehmlich wie z : 5, verhält. Rest Kupfer.
• 4.. Verwendung einer Kupferlegierung nach Anspruch z und 3 zur Herstellung von Verbundmetalldraht für Leitungen und Kabel.
• 5. Verbundmetalldraht nach Anspruch 4., dadurch gekennzeichnet, daß derVerbun.ddrah.t mit einer reinen Kupferschicht umgeben ist.
• 6. Verfahren zur Herstellung von Verbundmetallwerkstücken unterVerrvendung einer Legierung gemäß Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferlegierung im warmen Zustand bei ungefähr 8oo° C auf eine blanke Eisenfläche aufgepreßt wird. , 7. Verfahren zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit der Plattierschicht gemäß Anspruch 6, .dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück nach der Warmverformung bei ,44o° C 3 bis 4. Stunden getempert und dann langsam abgekühlt wird. B. Verfahren zur Herstellung von Verbundmetalldrähten unter Verwendung einer Legierung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß ein blanker, z. B. blankgeschmirgelter Eisenstab oder -bolzen mit .einem Rohr der Kupferlegierung überzogen wird, .dann die überstehenden Enden luftdicht verschlossen werden und das Rohr mit dem Eisenkern zum Draht in bekannter Weise ausgewalzt wird.
• 9. Verfahren zur Herstellung von kupferplattierten Eisendrähten nach Anspruch 8 mit einer reinen äußeren Kupferschicht, dadurch. gekennzeichnet, daß ein Rohr aus reinem Kupfer zugleich mit dem gemäß Anspruch 8 plattierten Eisenkern verformt wird. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik ist im Erteilungsverfahren folgende Druckschrift in Betracht gezogen -,vorden: französische Patentschrift . . Nr. 829 238.