DE2842321A1 - Verfahren zur herstellung von gegenstaenden aus kupferlegierungen mit spinodalem gefuege - Google Patents

Description

zwiRNER-HiRSCH-BREHM 9847 321

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Western Electric Company, Incorporated 222 Broadway,

New York, N.Y. IOO38,

U.S.A.

Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus Kupferlegierungen

mit spinodalem Gefüge

Beschreibung:

Die Erfindung "betrifft' Legierungen auf Kupferbasis mit vorherrschend spinodalem Gefüge.

Kupfer, Nickel und Zinn enthaltende Legierungen sind als wirtschaftliche Ersatzstoffe für Kupfer-Beryllium-Legierungen und
Phosphorbronzen vorgeschlagen worden zur Herstellung von Formkörpern wie etwa Drähten, Drahtverbindungen, Federn und Relaiselementen. Zu den diese Anwendung gewährleistenden Legierungs-

MUnchen: R. Kramer Dlpl.-Ing. . W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. . P.Hirsch Dipl.-Ing. . H.P. Brehm Dipl.-Chem. Dr. phil. nat.
Wiesbaden: P. G. Blumbach Dipl.-Ing.. P. Bergen Dipl.-Ing. Dr. jur. . G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.

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eigenschaften gehören u.a. hohe Festigkeit, gute Verformbarkeit bzw. Bearbeitbarkeit, Korrosionsbeständigkeit, Lötbarkeit und. elektrische Leitfähigkeit. Cu-Ni-Sn-Legierungen mit einer angestrebten Kombination dieser Eigenschaften sind in den US-Patenten 3 937 638, 4 052 204 und 4 090 89O beschrieben, die sämtlich auf den zur vorliegenden Anmeldung benannten Erfinder zurückgehen.

Die US-Paventschrift 3 937 638 offenbart eine Behandlung eines gegossenen Blockes aus Cu-Fi-Sn, wobei eine Homogenisierung, Kaltformgebung und Alterung vorgesehen ist, welche Maßnahmen an der behandelten Legierung zu einem vorherrschend spinodalen Gefüge führen. Zum Beispiel sind bei einer beispielhaften Legierung mit 7% Ni, 8% Sn, Rest Cu, als beispielhaftes Verfahren eine Homogenisierung des gegossenen Blockes, eine Kaltformgebung bis zu einer Querschnittsverringerung von 99% und eine Alterung für 8 s bei 425°C vorgesehen. Danach weist der erhaltene Gegenstand eine 0,01% Streckgrenze von etwa 121 kg/mm und eine Duktilität von 47% der Querschnittsverringerung beim Bruch auf.

Die US-Patentschrift 4 052 204 offenbart eine Vierstofflegierung, die neben Cu, Ni und Sn wenigstens ein weiteres Element aus der Gruppe Pe, Zn, Mn, Zr, Nb, Cr, Al und Mg enthält. Ein vorherrschend spinodales Gefüge wird an dieser Legierung durch Homogenisierung, Kaltformgebung und Alterung analog zum Verfahren nach der US-Patentschrift 3 937 638 erzeugt.

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Die US-Patentschrift 4 090 890 offenbart kaltgewalzte und gealterte Bänder aus Legierungen einer Zusammensetzung, wie sie in den oben behandelten US-Patentschriften beschrieben ist; diese Bänder weisen nicht nur hohe Festigkeit, sondern auch eine im wesentlichen isotrope Verformbarkeit auf. Als Folge davon sind diese Bänder besonders geeignet für die Herstellung von Gegenständen, welche eine Abbiegung des Bandes in Richtungen erfordert, die eine wesentliche Komponente senkrecht zur Walzrichtung aufweisen.

Cu-Ni-Sn-Legierungen und deren Eigenschaften sind darüber-

hinaus Gegenstand der folgenden Beiträge:

"Spinodaler Zerfall bei Cu-Legierungen mit 9% Ni und 6% Sn" von L.H. Schwartz, S. Mahajan und. J.T. Plewes in Acta Hetallurgica, Band 22, S. 601-609, (Mai 197*);

"Zweiter Beitrag zum spinodalen Zerfall von Cu-Legierungen mit 9% Ni und 6% Sn; nämlich eine kritische Prüfung der mechanischen Festigkeit von spinodalen Legierungen" in Acata Metallurgica, Band 22, S. 911 bis 921 (Juli 1974);

"Spinodale Cu-Ni-Sn-Legierungen sind fest und superduktil" von J. T. Plewes in Metal Progress, S. 46 bis 50 (Juli 1974);

"Hochfeste Cu-Ni-Sn-Legierungen durch therrr-cmechanische Behandlung" von J. T. Plewes in Metallurgical Transactions A, Band 6A, S. 537 bis 544- (März 1975).

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Weiterhin sind Maßnahmen zur Erzielung von guter Festigkeit und gutem Abbiegungsverinögen bei Kupferlegierungen mit Ni und Sn Gegenstand des US-Patentes 3 94-1 620 (H.J. Fryror et al). Diese US-Patentschrift offenbart ein Verfahren zur Behandlung eines Blockes, der homogenisiert, kalt gewalzt, gealtert und erneut kalt gewalzt wird.

Im Rahmen der Erfindung ist festgestellt worden, daß an Cu-Legierungen mit 3 bis 20 Gew.-% Ni, mit 3,5 bis 10 Gew.-% Sn bei 3% Ni bis zu 3,5 bis 12 Gew.-% Sn bei 20% Ni und mit einem weiteren Element aus der Gruppe Ho, Nb, Ta, V und Fe ein vorherrschend spinodales Gefüge durch eine Behandlung mit den Verfahrensschritten Anlaßglühung, Abschreckung und Alterung erzeugt werden kann. Da diese Behandlung eine Kaltverformung nicht erfordert, sind solche Legierungen für die Herstellung von Gegenständen gleich gut geeignet, deren Herstellung eine Warmformgebung, Kaltformgebung, Gießen, Schmieden, Extrudieren, Warmpressen oder Kaltvererbeiten erfordert. Die erhaltenen Gegenstände sind fest, subtil und weisen isotrope Verformbarkeit auf.

Zur weiteren Ei läuterung der Erfindung dient auch auch 1 Blatt Abbildungen mit den Fig. 1 und 2; es zeigt:

Fig. 1 in Form eines Diagrammes die Abhängigkeit von Streckgrenze (längs der Ordinate) und Bruchdehnung (längs der Abszisse) bei zwei bekannten Legierungen (bezeichnet mit 1 und

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2) und bei vier erfindungsgemäßen Legierungen (bezeichnet mit 3> 4-, 5 und 6); und

Fig. 2 in Form eines Diagrammes die Abhängigkeit von Streckgrenze (längs der Ordinate) und Dehnung (längs der Abzisse) bei einer Legierung aus Kupfer mit 15% Ni, 8% Sn und 0,2% Nb die zum Anlassen geglüht und einer unterschiedlichen Alterung ausgesetzt worden ist.

In der Dar-stellung nach Fig. 1 entsprechen die Kurven 1 und 2 den bekannten Legierungen bestehend aus Kupfer mit 15% Ni, und 8% Sn sowie Kupfer mit 2% Be; die Kurven 3» 4-j 5 und 6 entsprechen den nachfolgend angegebenen neuen Legierungen:

(3) Cu-Legierung mit 15% Ni, 8% Sn und 0,07% Mo;

(4) Cu-Legierung mit 15% Ni, 8% Sn und 0,02% Ta;

(5) Cu-Legierung mit 15% Ni, 8% Sn und 0,18% Nb; und

(6) Cu-Legierung mit 15% Ni, 8% Sn und 0,38% V.

Die Cu-ife-Legierung ist handels-üblich zugänglich. Die Cu-Ni-Sn-Legierungen sind bei 825°C Iß lang geglüht worden, anschließend mit Wasser abgeschreckt worden und daraufhin bei 400 C unterschiedlich lange gealtert worden; längere Zeitspannen für die Alterung entsprechen höheren Werten für die Streckgrenze; kürzere Zeitspannen für die /lterung entsprechen höheren Werten für die Bruchdehnung. Aus Fig. 1 ist damit die

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überlegene Festigkeit und Duktilität der neuen Legierung im Vergleich zu den "bekannten Legierungen ersichtlich.

Die Darstellung nach Fig. 2 betrifft die Eigenschaften eines 0,076 cm dicken Drahtes aus einer Cu-Legierung mit 15% Ni, 8% Sn und 0,2% Nb. Die voll ausgezogenen Kurven entsprechen den Eigenschaften des Drahtes nach einer Glühung bei 825°C für eine Dauer von 7 bis 20 min, bzw. für eine Dauer von 1h, 4h und 17h, gefolgt von einer Abschreckung und anschließenden Alterung von 1h bei 400⁰C. Die gestrichelten Kurven entsprechen den Eigenschaften eines Drahtes, der bei 900⁰G 1h, 4h und 17h lang geglüht worden ist, anschließend abgeschreckt und daraufhin 1h bei 400⁰C gealtert worden ißt. Aus Fig. 2 ist der Einfluß der Glühungstemperatur auf die endgültigen Eigenschaften der Legierung und, bei festgehaltener Glühungstemperatur, der Einfluß der Glühungsdauer auf diese Eigenschaften ersichtlich. Aus den Ergebnissen der Fig. 2 ergibt sich offensichtlich der Wunsch nach kurzen Glühungszeiten und niedrigen Glühungstemperaturen.

Die erfindungsgemäß vorgesehenen Legierungen enthalten 3 bis 20 Gew.-% Ni, 3,5 bis 10 Gew.-% Sn bei 3% Ni und 3,5 bis 12 Gew.-% Sn bei 20% Ni. Die jeweiligen Grenzwerte für den Sn-Gehalt für dazwischenliegende Werte von Ni können durch lineare Interpolation zwischen den Grenzen von 3% und 20% Ni ermittelt werden.

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Obwohl die Herstellung einer Schmelze aus einer Cu-Ni-Sn-Fe-Legierung nach der vorliegenden Erfindung mittels üblicher metallurgischer Maßnahmen erfolgen kann, ist besondere Sorgfalt dann erforderlich, wenn Schmelzen hergestellt werden sollen, welche die hochschmelzenden Elemente Mo, ITb, Ta oder V enthalten.

Zur Herstellung der zuletzt genannten Schmelzen kann beispielsweise wie nachfolgend angegeben, vorgegangen werden, Cu und Ni oder eine Cu-Ni-Legierung werden an Luft etwa bei 130O⁰C geschmolzen, wonach eine sauerstoffreiche und wasserstoffarme Schmelze erhalten wird. Um den Sauerstoffgehalt zu verringern, wird auf der Schmelze eine Abdeckung aus trockenen Graphitstückchen angebracht. Gleichzeitig wird ein inertes Gas wie etwa Argon für eine Zeitspanne von ungefähr 1,5 b durch die Schmelze geperlt, um einen /nstieg des Vasserstoffgehaltes zu verhindern. Während das Hindurchperlen des inerten Gases fortgesetzt wird, wird Sn zugesetzt, und die Tem-peratur der Cu-Ni-Sn-Schmelze auf etwa 125O⁰C verringert. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, an diesem Punkt der Maßnahmen der Schmelze eine kleine Menge Mn zuzusetzen, um den restlichen Schwefel zu binden. Es ist weiter zweckmäßig, bei diesem Punkt der Maßnahmen eine kleine Menge Mg in die Schmelze als vor-desoxidierendes Mittel einzutauchen. Für diese Zwecke kann der Mn-Anteil 0,1 bis 0,3% und der Mg-/nteil 0,05 bis 0,1% betragen; Mg wird vorzugsweise in Form einer Cu-Mg-Legierung zugesetzt. Daraufhin werden Mo, Nb, Ta oder V in die Schmelze eingetaucht, vorzugsweise in Form eines eutektischen Gemisches mit Ni, um das Vermischen zu erleichtern. Niedrig schmelzende Eutektika sind etwa Ni mit

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50% lib; Ni mit 35% Ta; Ni mit 47% V oder Ni mit 46% Mo.

Das oben beschriebene Verfahren zur Zugabe der hochschmelzenden Metalle, Mo, Nb, Ta oder V zu einer Schmelze aus Cu, Ni und Sn führt zu einer Ausbeute von 60 bis 80%. Um in der fertigen Legierung die angestrebten Piozentgehalte an dem hochschmelzenden Metall zu gewährleisten, muß anfangs ein entsprechend größerer Anteil des Ausgangsmaterials zugesetzt werden.

Der zu dem oben angegebenen Zweck zugesetzte Anteil an Magnesium kann zu Rest-Mg-Gehalten der Legierung führen. Solche Best-Mg-Gehalte beeinträchtigen die optimalen Legierungseigenschaften nicht nennenswert und sind in Anteilen bis zu 0,1% Mg tolerierbar. Mn ist in noch größeren Zuteilen tolcrierbar und kann absichtlich in Mengen bis zu 5% zugesetzt werden; beispielsweise als weniger teuerer Ersatz für Kupfer. In gleicher Weise können bis zu 5% Zink (Zn) als Ersatz für Cu zugesetzt werden, ohne daß die Legierungseigenschaften zu stark beeinträchtigt werden. Andere Verunreinigungen, wie sie in handelsüblich zugänglichen Legierungen anzutreffen sind, sind tolerierbar in Anteilen bis zu 0,2% Cobalt (Co), 0,1% Aluminium (Al), 0,01% Phosphor (P), 0,05% Silicium (Si) und 0,005% Blei (Pb). Der Sauerstoffgehalt soll unter 100 Teile auf 1 Million Teile (100 ppm) gehalten werden, um die Bildung von hochschmelzenden Metalloxiden zu verhindern. Die zusammengenommenen Anteile aller Verunreinigungen der Legierung sollen vorzugsweise 5 Gew.-% nicht übersteigen.

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Ein erfindungsgemäß vorgesehener Gegenstand kann durch Gießen geformt werden; oder ein gegossener Block kann bearbeitet werden und bei Temperaturen bei oder oberhalb der Rekristallisationstemperatur durch solche Maßnahmen wie Schmieden, Extrudieren, Warmwalzen oder Warmpressen in die gewünschte Form gebracht werden. Der geformte Gegenstand wird bei einer Tempe ratur in einem Temperaturbereich geglüht, welcher von den Ni- und Sn-Gehalten der Legierung abhängt, wie das aus Tabelle 1 für vier beispielhafte Legierungen ersichtlich ist. Im allgemeinen nimmt die obere Grenze für die Glühungstemperatur bei festgehaltenem Ni-Gehalt mi steigendem Sn-Gehalt ab; die untere Grenze für die Glühungstemperatur steigt mit zunehmendem Sn-Gehalt an. Umgekehrt steigen tei festgehaltenem Sn-Gehalt sowohl die obere wie die untere Grenze für die Glühungstemperatur mit zunehmendem Ni-Gehalt an. Um eine Vergröberung der Verteilung zu verhindern, sollen die Glühungstemperaturen vorzugsweise nahe der unteren Grenze des zulässigen Temperaturbereichs gewählt werden, wie er aus Tabelle 1 für die beispielhaften Kombinationen von Cu, Ni und Sn ersichtlich ist. Wie darüberhinous aus Fig. 2 ersichtlich ist, soll die Glühungsdauer vorzugsweise 4h nicht übersteigen. Für kleine Gegenstände kann eine kurze Glühungsdauer von 7 his 20 min ausreichend sein. Eine solche Glühung führt zur Bildung einer festen Lösung der Cu-Ni-Sn-Komponente der Legierung und gleichzeitig zur Ausfällung des zusätzlichen Elementes sowohl an den Korngrenzen wie innerhalb der Grundmasse.

Nach der Glühung wird der Gegenstand mittels Wasser oder

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Salzlösung abgeschreckt und bei einer Temperatur im Bereich von 3OO bis 475 C gealtert. Typischerweise kann eine Alterungstemperatur im Bereich von 375 bis 425°C vorgesehen werden; die Alterungstemperatur kann jedoch entsprechend eingestellt werden, um eine längere oder kürzere Alterungsdauer zu kompensieren und hängt in der Praxis von der Größe und Form des Gegenstandes ab. Insbesondere im Hinblick auf eine einheitliche innere Temperaturverteilung werden großvolumige Gegenstände vorzugsweise für eine längere Zeitspanne gealtert , während Drähte und Streifen für eine kürzere Zeitspanne, beispielsweise in einem kontinuierlichen Verfahren gealtert werden. Eine Zunahme der Alterungsdauer um einen Faktor 10 entspricht typischerweise einer .Abnahme der Alt erungs temp er a tür um etwa 50⁰C und umgekehrt. Die Alterungstemperatur darf jedoch angenähert 475°C nicht übersteigen; höhere Temperaturen führen zu einer unerwünschten Versprödung sowie zur Kornbildung und Kornwachstum. Ein charakteristisches Merkmal des beschriebenen Verfahrens besteht darin, daß eine Kaltformgebung nicht angewandt werden muß, um ein spinodales Gefüge zu erzeugen, und daß als Folge davon ein erfindungsgemäßer Gegenstand durch Gießen, Schmieden, Heißverformung, Heißpressen oder Extrudieren in die gewünschte lorm gebracht werden kann; d.h., die lormgebung kann bei Temperaturen bei oder oberhalb der Rekristallisationstemperatur der Legierung erfolgen. Obwohl nach einer bevorzugten Ausführungsform

des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Gegenständen eine Kaltformgebung nicht vorgesehen ist, ist eine Kaltverformungsstufe vor der Alterung, um einen Gegenstand noch weiter um einen angestrebten Betrag in eine gewünschte

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Form zu bringen, nicht ausgeschlossen. Die Anwesenheit eines zusätzlichen Elementes aus der Gruppe Mo, Nb, Ta, V und Fe in der Legierung hat die zusätzliche vorteilhafte Auswirkung, daß in solchen Anwendungsfallen, wo die !festigkeit des geformten Gegenstandes eine wesentliche Anforderung ist, höhere Werte für die Festigkeit durch einen bestimmten Betrag der Kaltformgebung erhalten werden, verglichen mit der Festigkeit einer entsprechenden Cu-Ni-Sn-Legierung ohne ein solches zusätzliches Element. In dieser Hinsicht ist eine Kaltformgebung in einem Ausmaß entsprechend weniger als 25% Querschnittsverringerung oder sogar weniger als 20% oder 15% Querschnittsverringerung vorteilhaft.

Sofern eine Kaltformgebung vorgesehen ist, wird dadurch die übliche Wiederholung von Kaltformgebung und Alterung nicht ausgeschlossen. Insbesondere kann anstelle der üblichen Endbehandlung in der Schrittfolge Anlaßglühung (bzw. Glühung), Abschreckung, Kaltformgebung und Alterung eine solche Schrittfolge vorgesehen werden, die beispielsweise mit den aufeinanderfolgenden Stufen Anlaßglühung, Abschreckung, Kaltformgebung, Alterung, Abschreckung, Kaltformgebung und Alterung endet. Darüberhinaus sind auch noch arbeitsaufwendigere Verfahren im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich, sofern sie in der Reihenfolge der Verfahrensschritte Anlaßglühung, Abschreckung und Alterung ablaufen; auch eine solche Reihenfolge ist Bestandteil der vorliegenden Offenbarung.

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Es ist festgestellt worden, daß die Anteile für lio, lib, Ta, V oder Fe, welche im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen werden, innerhalb relativ enger und gut definierter Bereichsgrenzen liegen; außerhalb dieser Bereichsgrenzen treten deutlich schlechtere Eigenschaften auf. Für eine Legierung mit 3% Ni gelten die nachfolgenden spezifischen Bereichsgrenzen:

0,02 bis 0,07 Gew.-% Mo; 0,05 bis 0,3 Gew.-% Nb; 0,02 bis 0,1 Gew,»% Ta; 0,10 bis 0,5 Gew.-SS V; oder

1 bis 5 Gew.-% Ie.

Für eine Legierung mit 20% Ni gelten die entsprechenden Bereichsgrenzen:

0,05 bis 0,1 Gew.-% Mo; 0,08 bis 0,35 Gew.-% Nb; 0,05 bis 0,3 Gew.-% Ta; 0,2 bis 0,5 Gew.-% V; oder

2 bis 7 Gew.-% Fe.

Für dazwischenliegende Ni-Ar:teile körnen die Bcreichrgrenzen für Mo, Eb, Ta und V durch lineare Interpolation zwischen den Bereichsgrenzen für einerseits 3% und andererseits 20% Ni erhalten werden. Anteile unterhalb der angegebenen unteren Bereichsgrenzen sind weniger zweckmäßig, da eine unzureichende Ausfällung des zusätzlichen Elementes im Verlauf der Glühung stattfindet; Anteile oberhalb der oberen Bereichsgrenzen begünstigen die Anwesenheit von

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hochschmelzenden Ni-intermetallischen Phasen, welche die Duktilität verringern können. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können die zugesetzten Elemente Mo, Fb, Ta, V und Fe auch in Kombination miteinander eingesetzt werden; in diesem Falle soll der Anteil von wenigstens einem dieser Elemente vorzugsweise innerhalb der angegebenen Bereichsgrenzen liegen.

In der nachfolgenden Tabelle 2 sind beispielhafte Legierungen 1 bis 18 aufgeführt. Schmelzen mit den hochschmelzenden Elementen Mo, Nb, Ta oder V sind nach dem oben angegebenen Verfahren hergestellt worden. Die gegossenen Blöcke wurden kalt gewalzt bis zu einer Querschnittsverringerung von 50%; anschließend erfolgte die G-lühung, Abschreckung und /lterung. Die Gluhungstemperatur betrug 825°C für die Beispiele 1 bis 10, 850⁰C für die Beispiele 11 bis 14 und 90O⁰C für die Beispiele 15 bis 18.

Tabelle 1

Cu-Legierung mit	% Sn	Gluhungstemperatur (0O)	bevorzugter Bereich	39
% Ni	5	Temp. Bereich	650 - 700
5	8	625 - 975	675 - 750
5	5	675 - 860	75O - 800
10	9	740 - 975	825 - 850
10	5	825 - 900	773 - 825
15	10	775 - 975	820 - 850
15		820 - 900
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Kr. Legierung

Alterungs- Alterungstemperatur dauer (OG) (h)

0,01% Streck- Zugfesgrenze tigkeit (N/M2) (N/M2)

Dehnung

	1	15	Ni-8	Sn	400
	2	15	Ni-8	Sn	400
	.3	15	Ni-8	Sn-O,195 Nb	400
	4	15	Ni-8	Sn-O,195 Nb	45O
	5	15	M-8	Sn-O,4 V	400
	6	15	Ni-8	Sn-O,4 V	400
	7	15	Ni-8	Sn-O,4 V f	375
O	8	15	Ni-8	Sn-O,05 Ta	400
CD 00	9	15	Ni-8	Sn-O,05 Ta	400
	10	15	Ni-8	Sn-O,06 Mo	400
cn	11	10	Ni-8	Sn-O,25 Nb	400
O OO	12	10	Ni-8	Sn-O,25 Nb	400
o> CO	13	10	Ni-8	Sn-O,25 Nb	350
	14	10	Ni-8	Sn-O,25 Nb	3OO
	15	15	Ni-8	Sn-2 Fe	400
	16	15	Ni-8	Sn-2 Fe	400
	17	10	Ni-8	Sn-2 Fe	400
	18	15	Ni-8	Sn-5 Fe	400

0,5

0,25 2

0,2

0,5

599.848
717.059
854.955
930.789

896.324
965.272

937-693

841.166
944.588
827-376
799-797
930.789
923.903
848.060
792.902
689.480
744.638
696.375

827.376

717.059

1082.40·^

1130.747

1116.958

1123.852 1130.747

1075.589

1082.484

1075.589

1068.694

1137.642

1137.642

1089-378

951.482

944.588

889.429 910.114

1,7

0,02 14

9.

•4,5 12

2,5 6

15

4,5 7,5 15

14

19

10

-U-

Leerseite

Claims (10)

BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER ZWiRNER-HIRSCH-BREHM 284 PATENTANWÄLTE IN MÖNCHEN UND WIESBADEN Patentconsult RadeckestraSe 43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Patentconsull Patentconsult Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Patentconsult Western Electric Company, Incorporated 222 Broadway, New York, N.Y. IOO38, U.S.A. Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus Kupferlegierungen mit spinodalem Gefüge Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes aus einer

vorherrschend spinodalen Legierung,

durch Behandlung eines Ausgangsgegenstandes, der zu wenigstens 95 Gew.-% aus Kupfer (Cu), Nickel (Ni), Zinn (Sn) und wenigstens

einem zusätzlichen Element besteht,

wobei der Ni-Anteil der Legierung 3 bis 20 Gew.-%, und der Sn-Anteil 3,5 bis 10 Gew.-% bei 3% Ni bis zu 3,5 bis 12 Gew.-%

bei 20% Ni beträgt,

München: R. Kramer Dipl.-Ing. · W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. . P. Hirsch Dipl.-Ing. · H. P. Brehm Dipl.-Chem. Dr. phil. nat. Wiesbaden; P.G. Blumbach Dipl.-Ing. · P. Bergen Dipl.-Ing. Dr. jur. ■ G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.

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dadurch gekennzeichnet, daß

(a) als zusätzliches Element dient:

Molybdän (Mo) in einem Anteil von 0,02 bis 0,07 Gew.-% bei y/o Ni bis zu 0,05 bis 0,1 Gew.-% bei 20% Ni; oder Niob (lib) in einem Anteil von 0,05 his 0,3 Gew.-% bei 3% Ni bis zu 0,08 bis 0,35 Gew.-% bei 20% Ni; oder Tantal (Ta) in einem Anteil von 0,02 bis 0,1 Gew.-% bei y/o Ni bis zu 0,05 bis 0,3 Gew.-% bei 20% Ni; oder Vanadin (V) in einem Anteil von 0,1 bis 0,5 Gew.-% bei 3% Ni bis zu 0,2 bis 0,5 Gew.-% bei 20% Ni; und Eisen (Fe) in einem Anteil von 1 bis 5 Gew.-% bei 3% Ni bis zu 2 bis 7 Gew.-% bei 20% Ni; und

(b) diese Behandlung in der Weise durchgeführt wird, daß sie mit den Schritten Anlaßglühung, rasche Abschreckung und Alterung in der genannten Reihenfolge endet, wobei diese Behandlung wahlweise eine vor der Alterung durchgeführte Kaltformgebung bis zu einer Querschnittsverringerung von weniger als 25% einschließen kann; und wobei die Abfolge der Vex'fahrensschritte von rascher Abschreckung, Kaltformgebung und Alterung wenigstens einmal wiederholt werden kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die .Alterung bei Temperaturen im Bereich von 300 bis 475°C

durchgeführt wird.

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3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

die Behandlung in der Reihenfolge AnIaßglühung, rasche Abschreckung und Alterung beendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

zu der Behandlung wenigstens ein der Ealtverforingebung dienender VerfahreMsschritt gehört.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß

die Behandlung in der Reihenfolge /nlaßglühung, rasche Abschreckung, Kaltformgebung und Alterung beendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß

die Behandlung in der Reihenfolge Anlaßglühung, rasche Abkühlung, Kaltformgebung, Alterung, rasche Abkühlung, Kaltformgebung und Alterung beendet wird.

7· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß

die rasche /bschreckung in Form einer Abschreckung mit Wasser

oder mit Salzlösung erfolgt.

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8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß

das zusätzliche Element eus der Gruppe Mo, Fb, Ta und/oder

V ausgewählt wird;

der Gegenstand aus einer fertigen Schmelze gegossen wird,

welche erhalten wird durch:

Bereitstellung einer ersten Schmelze aus Cu und Ni; Anordnung einer Abdeckung aus trockenem Graphit auf

der ersten Schmelze; Hindurchperlen von inertem Gas durch die erste Schmelze;

Zusatz von Sn zu der ersten Schmelze, wonach eine

zweite Schmelze aus Cu, Ni und Sn erhalten wird;

Zusatz von 0,1 bis 0,3 Gew.-% Mangan (Mn) und von 0,05 bis 0,1 Gew.-% Magnesium (Mg) zu der zweiten Schmelze, wonach eine dritte Schmelze erhalten wird;

und

Eintauchen eines vierten Elementes aus der Gruppe Mo, Nb, Ta und/oder V in die dritte Schmelze, wonach die

fertige Schmelze erhalten wird.

9· Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß

das vierte Element in I'orm eines niedrig schmelzenden eutektischen Gemisches mit Ni in die dritte Schmelze eingebracht wird.

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10. Verfahrenserzeugnis,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Erzeugnis nach einem Verfahren entsprechend den Ansprüchen

1 "bis 9 erhalten worden ist.

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