Sonstige naturharte Kupfer-Legierungen

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Kupfer-Nickel-Legierungen

Kupfer und Nickel sind im festen und flüssigen Zustand lückenlos mischbar (Figure 1). Wegen ihrer sehr niedrigen elektrischen Leitfähigkeit werden Kupfer-Nickel-Legierungen vor allem als Widerstandslegierungen verwendet (Figure 2). Verfestigungs- und Erweichungsverhalten von Kupfer-Nickel-Legierungen sowie von CuNi9Sn2 sind in den Bildern (Figs. 3 – 7) aufgeführt. Kupfer-Nickel-Legierungen zeichnen sich weiter durch eine hohe Korrosionsbeständigkeit, gute Schweißbarkeit und günstiges Plattierverhalten aus. Daher werden sie mit und ohne Eisen- und Manganzusatz in großem Umfang als gut schweißbare Unterlage für Aufschweißkontakte sowie plattierte Profile verwendet (Table 1 und Table 2).

Kupfer-Nickel-Zinn-Legierungen

Kupfer-Nickel-Mehrstofflegierungen mit 9 Massen-% Ni und 2 Massen-% Sn werden aufgrund ihrer günstigen mechanischen Eigenschaften, ihres herausragenden Relaxationsverhaltens und ihrer hohen Anlaufbeständigkeit als Federwerkstoff vor allem in Steckverbindern eingesetzt. Hervorzuheben ist weiter die hohe Temperaturbeständigkeit und gute Weichlötbarkeit auch nach längerer Lagerung. Sie werden vielfach auch als Basiswerkstoffe für plattierte Profile verwendet.

Figure 1 Zustandsdiagramm Kupfer-Nickel für den Bereich 0 bis 50 Massen-% Nickel

Figure 2 Elektrische Leitfähigkeit von Kupfer-Nickel-Legierungen in Abhängigkeit vom Nickelgehalt

Figure 1: Zustandsdiagramm Kupfer-Nickel für den Bereich 0 bis 50 Massen-% Nickel
Figure 2: Elektrische Leitfähigkeit von Kupfer-Nickel-Legierungen in Abhängigkeit vom Nickelgehalt


Table 1: Physikalische Eigenschaften einiger Kupfer-Nickel-Legierungen
Werkstoff
Bezeichnung
EN UNS
Zusammensetzung
[Massen-%]
Dichte
[g/cm3]
Elektr. Leitfähigkeit Elektr. Widerstand
[μΩ·cm]
Wärmeleitfähigkeit
[W/(m·K)]
Lin.
Ausdehnungskoeff.
[10-6/K]
E-Modul
[GPa]
Erweichungstemperatur
(ca. 10% Festigkeitsabfall)
[°C]
Schmelzbereich
[°C]
[MS/m] [% IACS]
CuNi25
CW350H
C71300
Ni 24 - 26
Mn 0.5
Zn 0.5
Fe 0.3
Cu Rest
8.94 3.0 5.2 33.3 29 15.5 147 ca. 500 1150 - 1210
CuNi9Sn2
CW351H
C72500
Ni 8.5 - 10.5
Sn 1.8 - 2.8
Mn 0.3
Fe 0.3
Cu Rest
8.89 6.4 11 15.6 50 16.5 140 ca. 480 1060 - 1120
CuNi10Fe1Mn
CW352H
C70600
Ni 9.0 - 11.0
Fe 1.0 - 2.0
Mn 0.5 - 1.0
Zn 0.5
Cu Rest
8.92 5.6 9 17.9 50 16.5 134
CuNi30Mn1Fe
CW354H
C71500
Ni 30 - 32
Mn 0.5 - 1.5
Fe 0.4 - 1.0
Zn 0.5
Cu Rest
8.93 2.6 4 38.5 29 15.5 152 1180 - 1240


Table 2: Mechanische Eigenschaften einiger Kupfer-Nickel-Legierungen
Werkstoff Zustand Zugfestigkeit Rm
[MPa]
0,2% Dehngrenze
Rp02
[MPa]
Bruchdehnung
A50
[%]
Vickershärte
HV
Biegeradius1)
min senkrecht zur
Walzrichtung
Biegeradius1)
min parallel zur
Walzrichtung
Federbiegegrenze σFB
[MPa]
Biegewechselfestigkeit σBW
[MPa]
CuNi25 R 290 ≥ 290 100 30 70 - 100
CuNi9Sn2 R 340
R 380
R 450
R 500
R 560
340 - 410
380 - 470
450 - 530
500 - 580
560 - 650
≤ 250
≥ 200
≥ 370
≥ 450
≥ 520
20
8
4
2
75 - 110
100 - 150
140 - 170
160 - 190
180 - 210
0 x t
0 x t
0 x t
1 x t
0 x t
0 x t
0 x t
2 x t
520 250
CuNi10Fe1Mn R 300
R 320
≥ 300
≥ 320
≤ 100
≤ 200
20 70 - 120
≥ 100
CuNi30Mn1Fe R 350
R 410
350 - 420
≥ 410
≤ 120
≤ 300
35 80 - 120
≥ 110

1) t: Banddicke max 0,5 mm

Figure 3 Verfestigungsverhalten von Kupfer-Nickel-Legierungen in Abhängigkeit vom Nickelgehalt

Figure 4 Verfestigungsverhalten von CuNi25 durch Kaltumformung

Figure 5 Erweichungsverhalten von CuNi25 nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 50%

Figure 6 Verfestigungsverhalten von CuNi9Sn2 durch Kaltumformung (Wieland)

Figure 7 Erweichungsverhalten von CuNi9Sn2 nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 60% (Wieland)

Figure 3: Verfestigungsverhalten von Kupfer-Nickel-Legierungen in Abhängigkeit vom Nickelgehalt
Figure 4: Verfestigungsverhalten von CuNi25 durch Kaltumformung
Figure 5: Erweichungsverhalten von CuNi25 nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 50%
Figure 6: Verfestigungsverhalten von CuNi9Sn2 durch Kaltumformung (Wieland)
Figure 7: Erweichungsverhalten von CuNi9Sn2 nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 60%

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