Difference between revisions of "Naturharte Kupfer-Legierungen"

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<sup>1)</sup> t: Banddicke max 0,5 mm
 
<sup>1)</sup> t: Banddicke max 0,5 mm
  
<xr id="fig:Softening of CuZn36 50"/><!--Fig. 5.9:--> Softening of CuZn36 after 3 hrs annealing after 50% cold working)
+
<xr id="fig:Softening of CuZn36 50"/><!--Fig. 5.9:--> Erweichungsverhalten von CuZn36 nach 3h Glühdauer und einer Kaltumformung von 50%
  
<xr id="fig:Phase diagram of the Cu-Sn system for the range of 0 – 30 wt% Sn"/><!--Fig. 5.10:--> Phase diagram of the Cu-Sn system for the range of 0 30 wt% Sn)
+
<xr id="fig:Phase diagram of the Cu-Sn system for the range of 0 – 30 wt% Sn"/><!--Fig. 5.10:--> Zustandsdiagramm Kupfer-Zinn für den Bereich 0 bis 30 Massen-% Zinn
  
<xr id="fig:Mechanical properties of tin bronze depending on the tin content (cold working 0 and 50%)"/><!--Fig. 5.11:--> Mechanical properties of tin bronze depending on the tin content (cold working 0 and 50%)
+
<xr id="fig:Mechanical properties of tin bronze depending on the tin content (cold working 0 and 50%)"/><!--Fig. 5.11:--> Festigkeitseigenschaften von Zinnbronze in Abhängigkeit vom Zinngehalt
 +
(Kaltumformung 0 und 50%)
  
<xr id="fig:Strain hardening of CuSn8 by cold working"/><!--Fig. 5.12:--> Strain hardening of CuSn8 by cold working
+
<xr id="fig:Strain hardening of CuSn8 by cold working"/><!--Fig. 5.12:--> Verfestigungsverhalten von CuSn8 durch Kaltumformung
  
<xr id="fig:Softening of CuSn8 after 3 hrs annealing after 50% cold working"/><!--Fig. 5.13:--> Softening of CuSn8 after 3 hrs annealing after 50% cold working
+
<xr id="fig:Softening of CuSn8 after 3 hrs annealing after 50% cold working"/><!--Fig. 5.13:--> Erweichungsverhalten von CuSn8 nach 3h Glühdauer und einer Kaltumformung von 50%
  
 
<div class="multiple-images">
 
<div class="multiple-images">
  
 
<figure id="fig:Softening of CuZn36 50">
 
<figure id="fig:Softening of CuZn36 50">
[[File:Softening of CuZn36 50.jpg|left|thumb|<caption>Softening of CuZn36 after 3 hrs annealing after 50% cold working</caption>]]
+
[[File:Softening of CuZn36 50.jpg|left|thumb|<caption>Erweichungsverhalten von CuZn36 nach 3h Glühdauer und einer Kaltumformung von 50%</caption>]]
 
</figure>
 
</figure>
  
 
<figure id="fig:Phase diagram of the Cu-Sn system for the range of 0 – 30 wt% Sn">
 
<figure id="fig:Phase diagram of the Cu-Sn system for the range of 0 – 30 wt% Sn">
[[File:Phase diagram of the Cu Sn system.jpg|left|thumb|<caption>Phase diagram of the Cu-Sn system for the range of 0 30 wt% Sn</caption>]]
+
[[File:Phase diagram of the Cu Sn system.jpg|left|thumb|<caption>Zustandsdiagramm Kupfer-Zinn für den Bereich 0 bis 30 Massen-% Zinn</caption>]]
 
</figure>
 
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<figure id="fig:Mechanical properties of tin bronze depending on the tin content (cold working 0 and 50%)">
 
<figure id="fig:Mechanical properties of tin bronze depending on the tin content (cold working 0 and 50%)">
[[File:Mechanical properties of tin bronze depending on the tin content.jpg|left|thumb|<caption>Mechanical properties of tin bronze depending on the tin content (cold working 0 and 50%)</caption>]]
+
[[File:Mechanical properties of tin bronze depending on the tin content.jpg|left|thumb|<caption>Festigkeitseigenschaften von Zinnbronze in Abhängigkeit vom Zinngehalt
 +
(Kaltumformung 0 und 50%)</caption>]]
 
</figure>
 
</figure>
  
 
<figure id="fig:Strain hardening of CuSn8 by cold working">
 
<figure id="fig:Strain hardening of CuSn8 by cold working">
[[File:Strain hardening of CuSn8 by cold working.jpg|left|thumb|<caption>Strain hardening of CuSn8 by cold working</caption>]]
+
[[File:Strain hardening of CuSn8 by cold working.jpg|left|thumb|<caption>Verfestigungsverhalten von CuSn8 durch Kaltumformung</caption>]]
 
</figure>
 
</figure>
  
 
<figure id="fig:Softening of CuSn8 after 3 hrs annealing after 50% cold working">
 
<figure id="fig:Softening of CuSn8 after 3 hrs annealing after 50% cold working">
[[File:Softening of CuSn8 50.jpg|left|thumb|<caption>Softening of CuSn8 after 3 hrs annealing after 50% cold working</caption>]]
+
[[File:Softening of CuSn8 50.jpg|left|thumb|<caption>Erweichungsverhalten von CuSn8 nach 3h Glühdauer und einer Kaltumformung von 50%</caption>]]
 
</figure>
 
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</div>
 
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<div class="clear"></div>
  
====<!--5.1.4.3-->Copper-Nickel-Zinc Alloys (German Silver)====
+
====<!--5.1.4.3-->Kupfer-Nickel-Zink-Legierungen (Neusilber)====
  
 
Despite its lower electrical conductivity, the good spring properties, high corrosion resistance, and the good workability make copper-nickel-zinc alloys a frequently used spring contact carrier in switches and relays. As illustrated in the phase diagram the most commonly used materials are in the &alpha; -range which means that they are single-phase alloys <xr id="fig:Copper rich region of the ternary copper-nickel-zinc phase diagram with indication of the more commonly available german silver materials"/><!--(Fig. 5.14)-->. The formability and strength properties of german silver are comparable to those of the copper-tin alloys. The work hardening and softening behavior is illustrated on the example of CuNi12Zn24 in <xr id="fig:Strain hardening of CuNi12Zn24 by cold working"/><!--Figures 5.15--> and <xr id="fig:Softening of CuNi12Zn24 after 3 hrs annealing after 50% cold working"/><!--5.16-->.
 
Despite its lower electrical conductivity, the good spring properties, high corrosion resistance, and the good workability make copper-nickel-zinc alloys a frequently used spring contact carrier in switches and relays. As illustrated in the phase diagram the most commonly used materials are in the &alpha; -range which means that they are single-phase alloys <xr id="fig:Copper rich region of the ternary copper-nickel-zinc phase diagram with indication of the more commonly available german silver materials"/><!--(Fig. 5.14)-->. The formability and strength properties of german silver are comparable to those of the copper-tin alloys. The work hardening and softening behavior is illustrated on the example of CuNi12Zn24 in <xr id="fig:Strain hardening of CuNi12Zn24 by cold working"/><!--Figures 5.15--> and <xr id="fig:Softening of CuNi12Zn24 after 3 hrs annealing after 50% cold working"/><!--5.16-->.
  
The relaxation behavior of Cu-Ni-Zn alloys is superior to the one for the tin bronzes. Additional advantages are the very good weldability, brazing
+
Die günstigen Federeigenschaften, die hohe Korrosionsbeständigkeit und die
properties, and the high corrosion resistance of these copper-nickel-zinc alloys.
+
gute Verarbeitbarkeit machen Kupfer-Nickel-Zink-Legierungen trotz der
 +
niedrigen elektrischen Leitfähigkeit zu einem häufig eingesetzten Federwerkstoff
 +
für Schalter und Relais. Wie dem Zustandsdiagramm zu entnehmen ist,
 +
liegen die verwendeten Werkstoffe im "-Bereich, stellen demnach einphasige
 +
Legierungen dar (<xr id="fig:Copper rich region of the ternary copper-nickel-zinc phase diagram with indication of the more commonly available german silver materials"/><!--(Fig. 5.14)-->.). Die Umformbarkeit und die Festigkeitseigenschaften
 +
von Neusilber sind mit denen von Kupfer-Zinn-Legierungen vergleichbar. Das Verfestigungs- und Erweichungsverhalten zeigen
 +
die Bilder <xr id="fig:Strain hardening of CuNi12Zn24 by cold working"/><!--Figures 5.15--> und <xr id="fig:Softening of CuNi12Zn24 after 3 hrs annealing after 50% cold working"/><!--5.16--> am Beispiel von CuNi12Zn24 .
 +
 
 +
Hinsichtlich ihres Relaxationsverhaltens sind Kupfer-Nickel-Zink-Legierungen
 +
der Zinnbronze überlegen. Hervorzuheben sind noch die sehr gute Schweißund
 +
Lötbarkeit sowie die hohe Korrosionsbeständigkeit der Kupfer-Nickel-Zink-
 +
Legierungen.
  
  
 
<figtable id="tab:tab5.11">
 
<figtable id="tab:tab5.11">
<caption>'''<!--Table 5.11:-->Physical Properties of Copper-Nickel-Zinc Alloys'''</caption>  
+
<caption>'''<!--Table 5.11:-->Physikalische Eigenschaften von Kupfer-Nickel-Zink-Legierungen'''</caption>  
  
 
{| class="twocolortable" style="text-align: left; font-size: 12px"
 
{| class="twocolortable" style="text-align: left; font-size: 12px"
 
|-
 
|-
!Material<br />Designation<br />EN UNS  
+
!Werkstoff<br />Bezeichnung<br />EN UNS  
!Composition<br />[wt%]
+
!Zusammensetzung<br />[wt%]
!Density<br />[g/cm<sup>3</sup>]
+
!Dichte<br />[g/cm<sup>3</sup>]
!colspan="2" style="text-align:center"|Electrical<br />Conductivity
+
!colspan="2" style="text-align:center"|Elektr. Leitfähigkeit
!Electrical<br />Resistivity<br />[μΩ·cm]
+
!Elektr. Widerstand[μΩ·cm]
!Thermal<br />Conductivity<br />[W/(m·K)]
+
!Wärmeleitfähigkeit<br />[W/(m·K)]
!Coeff. of Linear<br />Thermal<br />Expansion<br />[10<sup>-6</sup>/K]
+
!Lin. Ausdehnungskoeff.<br />[10<sup>-6</sup>/K]
!Modulus of<br />Elasticity<br />[GPa]
+
!E-Modul<br />[GPa]
!Softening Temperature<br />(approx. 10% loss in<br />strength)<br />[°C]
+
!Erweichungstemperatur<br />(ca. 10% Festigkeitsabfall)<br />[°C]
!Melting<br />Temp Range<br />[°C]
+
!Schmelzbereich<br />[°C]
 
|-
 
|-
 
!
 
!
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<figtable id="tab:tab5.12">
 
<figtable id="tab:tab5.12">
<caption>'''<!--Table 5.12:-->Mechanical Properties of Copper-Nickel-Zinc Alloys'''</caption>   
+
<caption>'''<!--Table 5.12:-->Mechanische Eigenschaften von Kupfer-Nickel-Zink-Legierungen'''</caption>   
  
 
{| class="twocolortable" style="text-align: left; font-size: 12px"
 
{| class="twocolortable" style="text-align: left; font-size: 12px"
 
|-
 
|-
!Material
+
!Werkstoff
!Hardness<br />Condition
+
!Zustand
!Tensile Strength R<sub>m</sub><br />[MPa]
+
!Zugfestigkeit R<sub>m</sub><br />[MPa]
!0,2% Yield Strength<br />R<sub>p02</sub><br />[MPa]
+
!0,2% Dehngrenze<br />R<sub>p02</sub><br />[MPa]
!Elongation<br />A<sub>50</sub><br />[%]
+
!Bruchdehnung<br />A<sub>50</sub><br />[%]
!Vickers<br />Hardness<br />HV
+
!Vickershärte<br />HV
!Bend Radius<sup>1)</sup><br />perpendicular to<br />rolling direction
+
!Biegeradius<sup>1)</sup><br />min senkrecht zur<br />Walzrichtung
!Bend Radius<sup>1)</sup><br />parallel to<br />rolling direction
+
!Biegeradius<sup>1)</sup><br />min parallel zur<br />Walzrichtung
!Spring Bending<br />Limit σ<sub>FB</sub><br />[MPa]
+
!Federbiegegrenze σ<sub>FB</sub><br />[MPa]
!Spring Fatigue<br />Limit σ<sub>BW</sub><br />[MPa]
+
!Biegewechselfestigkeit σ<sub>BW</sub><br />[MPa]
 
|-
 
|-
 
|CuNi12Zn24
 
|CuNi12Zn24
Line 613: Line 626:
 
|}
 
|}
 
</figtable>
 
</figtable>
<sup>1)</sup> t: Strip thickness max. 0.5 mm
+
<sup>1)</sup> t: Banddicke max 0,5 mm
 
 
<xr id="fig:Copper rich region of the ternary copper-nickel-zinc phase diagram with indication of the more commonly available german silver materials"/><!--Fig. 5.14:--> Copper rich region of the ternary copper-nickel-zinc phase diagram with indication of the more commonly available german silver materials
 
  
<xr id="fig:Strain hardening of CuNi12Zn24 by cold working"/><!--Fig. 5.15:--> Strain hardening of CuNi12Zn24 by cold working
+
<xr id="fig:Copper rich region of the ternary copper-nickel-zinc phase diagram with indication of the more commonly available german silver materials"/><!--Fig. 5.14:--> Kupferecke des ternären Zustandsdiagramms Kupfer-Nickel-Zink mit Existenzbereich der handelsüblichen Neusilber-Legierungen
  
<xr id="fig:Softening of CuNi12Zn24 after 3 hrs annealing after 50% cold working"/><!--Fig. 5.16:--> Softening of CuNi12Zn24 after 3 hrs annealing after 50% cold working
+
<xr id="fig:Strain hardening of CuNi12Zn24 by cold working"/><!--Fig. 5.15:--> Verfestigungsverhalten von CuNi12Zn24 durch Kaltumformung
  
 +
<xr id="fig:Softening of CuNi12Zn24 after 3 hrs annealing after 50% cold working"/><!--Fig. 5.16:--> Erweichungsverhalten von CuNi12Zn24 nach 3h Glühdauer und einer Kaltumformung von 50%
 
<div class="multiple-images">
 
<div class="multiple-images">
  
 
<figure id="fig:Copper rich region of the ternary copper-nickel-zinc phase diagram with indication of the more commonly available german silver materials">
 
<figure id="fig:Copper rich region of the ternary copper-nickel-zinc phase diagram with indication of the more commonly available german silver materials">
[[File:Copper rich region of the termary copper nickel zinc phase diagram.jpg|right|thumb|Copper rich region of the ternary copper-nickel-zinc phase diagram with indication of the more commonly available german silver materials]]
+
[[File:Copper rich region of the termary copper nickel zinc phase diagram.jpg|right|thumb|Kupferecke des ternären Zustandsdiagramms Kupfer-Nickel-Zink mit Existenzbereich der handelsüblichen Neusilber-Legierungen]]
 
</figure>
 
</figure>
  
 
<figure id="fig:Strain hardening of CuNi12Zn24 by cold working">
 
<figure id="fig:Strain hardening of CuNi12Zn24 by cold working">
[[File:Strain hardening of CuNi 12Zn24 by cold working.jpg|left|thumb|<caption>Strain hardening of CuNi12Zn24 by cold working</caption>]]
+
[[File:Strain hardening of CuNi 12Zn24 by cold working.jpg|left|thumb|<caption>Verfestigungsverhalten von CuNi12Zn24 durch Kaltumformung</caption>]]
 
</figure>
 
</figure>
  
 
<figure id="fig:Softening of CuNi12Zn24 after 3 hrs annealing after 50% cold working">
 
<figure id="fig:Softening of CuNi12Zn24 after 3 hrs annealing after 50% cold working">
[[File:Softening of CuNi12Zn24 50.jpg|left|thumb|<caption>Softening of CuNi12Zn24 after 3 hrs annealing after 50% cold working</caption>]]
+
[[File:Softening of CuNi12Zn24 50.jpg|left|thumb|<caption>Erweichungsverhalten von CuNi12Zn24 nach 3h Glühdauer und einer Kaltumformung von 50%</caption>]]
 
</figure>
 
</figure>
 
</div>
 
</div>
 
<div class="clear"></div>
 
<div class="clear"></div>
  
====<!--5.1.4.4-->Copper-Silver-(Cadmium) Alloys (Silver Bronze)====
+
====<!--5.1.4.4-->Kupfer-Silber-(Cadmium)-Legierungen (Silberbronze)====
  
Besides the low-allowed CuAg0.1 other copper materials with higher silver contents (2-6 wt%) are also used as contacts carrier materials. Some of them contain additionally 1.5 wt% Cd. The phase diagram <xr id="fig:Phase diagram of copper-silver for the range of 0 – 40 wt% silver"/><!--(Fig. 5.17)--> shows that in principle the CuAg alloys can be precipitation hardened, but the possible increase in mechanical strength is rather small.
+
Neben dem niedriglegierten CuAg0,1 werden auch Kupfer-Werkstoffe mit
 +
höherem Silberanteil (2 bis 6 Massen-% ) als Kontaktträgerwerkstoffe eingesetzt.
 +
Sie enthalten teilweise noch 1,5 Massen-% Cd. Wie aus dem Zustandsdiagramm
 +
zu erkennen ist, sind Kupfer-Silber-Legierungen prinzipiell aushärtbar,
 +
jedoch ist die dadurch erreichbare Festigkeitssteigerung gering (<xr id="fig:Phase diagram of copper-silver for the range of 0 – 40 wt% silver"/><!--(Fig. 5.17)-->).
  
Copper-silver alloys have good spring properties and compared to other spring materials have a high electrical conductivity <xr id="tab:tab5.13"/> <!--(Tab. 5.13)--> and <xr id="tab:tab5.14"/><!--(Tab. 5.14)-->. The mechanical strength values in the strongly worked condition are comparable to those of the copper-tin alloys. Work hardening and softening behavior are shown for the example of CuAg2 [[#figures5|(Figs. 13 – 15)]]<!--(Figs. 5.18 – 5.20)-->. For the relaxation behavior the silver bronzes are superior to German silver and tin bronze.
+
Kupfer-Silber-Legierungen weisen günstige Federeigenschaften und im Vergleich
 +
zu anderen Federwerkstoffen eine besonders hohe elektrische Leitfähigkeit
 +
auf (<xr id="tab:tab5.13"/> <!--(Tab. 5.13)--> und <xr id="tab:tab5.14"/><!--(Tab. 5.14)-->). Die Festigkeitswerte im stark verformten Zustand
 +
kommen denen der Kupfer-Zinn-Legierungen nahe. Verfestigungs- und Erweichungsverhalten
 +
sind am Beispiel von CuAg2 dargestellt [[#figures5|(Figs. 13 – 15)]]<!--(Figs. 5.18 – 5.20)-->. Im Relaxationsverhalten ist die Silberbronze dem Neusilber und der
 +
Zinnbronze überlegen.
  
Because of their good spring properties combined with high electrical conductivity silver bronzes are suitable for the use contact springs in relays
+
Wegen der günstigen Federeigenschaften in Verbindung mit der sehr hohen
under higher current loads. Taking advantage of their high temperature stability they are also used as current carrying contacts in high voltage switchgear and as electrode material for resistance welding.
+
elektrischen Leitfähigkeit eignen sich Silberbronzen z.B. für Kontaktfedern in
 +
Relais bei hoher Strombelastung. Daneben werden sie wegen ihrer hohen
 +
Warmfestigkeit als Trägerwerkstoffe für stromführende Dauerkontakte in Schaltgeräten
 +
der Hochspannungstechnik sowie als Elektrodenwerkstoffe für das
 +
Widerstandsschweißen eingesetzt.
  
  
  
 
<figtable id="tab:tab5.13">
 
<figtable id="tab:tab5.13">
<caption>'''<!--Table 5.13:-->Physical Properties of Selected Copper-Silver-(Cadmium) Alloys'''</caption>  
+
<caption>'''<!--Table 5.13:-->Physikalische Eigenschaften einiger Kupfer-Silber-(Cadmium)-Legierungen'''</caption>  
  
 
{| class="twocolortable" style="text-align: left; font-size: 12px"
 
{| class="twocolortable" style="text-align: left; font-size: 12px"
 
|-
 
|-
!Material<br />Designation<br />EN UNS  
+
!Werkstoff<br />Bezeichnung<br />EN UNS  
!Composition<br />[wt%]
+
!Zusammensetzung<br />[wt%]
!Density<br />[g/cm<sup>3</sup>]
+
!Dichte<br />[g/cm<sup>3</sup>]
!colspan="2" style="text-align:center"|Electrical<br />Conductivity
+
!colspan="2" style="text-align:center"|Elektr. Leitfähigkeit
!Electrical<br />Resistivity<br />[μΩ·cm]
+
!Elektr. Widerstand[μΩ·cm]
!Thermal<br />Conductivity<br />[W/(m·K)]
+
!Wärmeleitfähigkeit<br />[W/(m·K)]
!Coeff. of Linear<br />Thermal<br />Expansion<br />[10<sup>-6</sup>/K]
+
!Lin. Ausdehnungskoeff.<br />[10<sup>-6</sup>/K]
!Modulus of<br />Elasticity<br />[GPa]
+
!E-Modul<br />[GPa]
!Softening Temperature<br />(approx. 10% loss in<br />strength)<br />[°C]
+
!Erweichungstemperatur<br />(ca. 10% Festigkeitsabfall)<br />[°C]
!Melting<br />Temp Range<br />[°C]
+
!Schmelzbereich<br />[°C]
 
|-
 
|-
 
!  
 
!  
Line 676: Line 701:
 
!
 
!
 
|-
 
|-
|CuAg2<br />not standardized<br />
+
|CuAg2<br />nicht genormt<br />
 
|Ag 2<br />Cu Rest<br />
 
|Ag 2<br />Cu Rest<br />
 
|9.0
 
|9.0
Line 688: Line 713:
 
|1050 - 1075
 
|1050 - 1075
 
|-
 
|-
|CuAg2Cd1,5<br />not standardized<br />
+
|CuAg2Cd1,5<br />nicht genormt<br />
 
|Ag 2<br />Cd1,5<br />Cu Rest
 
|Ag 2<br />Cd1,5<br />Cu Rest
 
|9.0
 
|9.0
Line 700: Line 725:
 
|970 - 1055
 
|970 - 1055
 
|-
 
|-
|CuAg6<br />not standardized<br />
+
|CuAg6<br />nicht genormt<br />
 
|Ag 6<br />Cu Rest
 
|Ag 6<br />Cu Rest
 
|9.2
 
|9.2
Line 717: Line 742:
  
 
<figtable id="tab:tab5.14">
 
<figtable id="tab:tab5.14">
<caption>'''<!--Table 5.14:-->Mechanical Properties of Selected Copper-Silver-(Cadmium) Alloys'''</caption>  
+
<caption>'''<!--Table 5.14:-->Mechanische Eigenschaften einiger Kupfer-Silber-(Cadmium)-Legierungen'''</caption>  
  
 
{| class="twocolortable" style="text-align: left; font-size: 12px"
 
{| class="twocolortable" style="text-align: left; font-size: 12px"
 
|-
 
|-
!Material
+
!Werkstoff
!Hardness<br />Condition
+
!Zustand
!Tensile Strength R<sub>m</sub><br />[MPa]
+
!Zugfestigkeit R<sub>m</sub><br />[MPa]
!0,2% Yield Strength<br />R<sub>p02</sub><br />[MPa]
+
!0,2% Dehngrenze<br />R<sub>p02</sub><br />[MPa]
!Elongation<br />A<sub>50</sub><br />[%]
+
!Bruchdehnung<br />A<sub>50</sub><br />[%]
!Vickers<br />Hardness<br />HV
+
!Vickershärte<br />HV
!Bend Radius<sup>1)</sup><br />perpendicular to<br />rolling direction
+
!Biegeradius<sup>1)</sup><br />min senkrecht zur<br />Walzrichtung
!Bend Radius<sup>1)</sup><br />parallel to<br />rolling direction
+
!Biegeradius<sup>1)</sup><br />min parallel zur<br />Walzrichtung
!Spring Bending<br />Limit σ<sub>FB</sub><br />[MPa]
+
!Federbiegegrenze σ<sub>FB</sub><br />[MPa]
!Spring Fatigue<br />Limit σ<sub>BW</sub><br />[MPa]
+
!Biegewechselfestigkeit σ<sub>BW</sub><br />[MPa]
 
|-
 
|-
 
|CuAg2
 
|CuAg2
Line 766: Line 791:
 
|}
 
|}
 
</figtable>
 
</figtable>
<sup>1)</sup> t: Strip thickness max. 0.5 mm
+
<sup>1)</sup> t: Banddicke max 0,5 mm
  
 
<div id="figures5">
 
<div id="figures5">
  
<xr id="fig:Phase diagram of copper-silver for the range of 0 – 40 wt% silver"/><!--Fig. 5.17:--> Phase diagram of copper-silver for the range of 0 40 wt% silver
+
<xr id="fig:Phase diagram of copper-silver for the range of 0 – 40 wt% silver"/><!--Fig. 5.17:--> Zustandsdiag ramm Kupfer-Silber für den Bereich 0 bis 40 Massen-% Silber
  
<xr id="fig:Strain hardening of CuAg2 by cold working"/><!--Fig. 5.18:--> Strain hardening of CuAg2 by cold working
+
<xr id="fig:Strain hardening of CuAg2 by cold working"/><!--Fig. 5.18:--> Verfestigungsverhalten von CuAg2 durch Kaltumformung
  
<xr id="fig:Softening of CuAg2 after 1 hr annealing after 40% cold working"/><!--Fig. 5.19:--> Softening of CuAg2 after 1 hr annealing after 40% cold working
+
<xr id="fig:Softening of CuAg2 after 1 hr annealing after 40% cold working"/><!--Fig. 5.19:--> Erweichungsverhalten von CuAg2 nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 40%
  
<xr id="fig:Softening of CuAg2 after 1 hr annealing after 80% cold working"/><!--Fig. 5.20:--> Softening of CuAg2 after 1 hr annealing after 80% cold working
+
<xr id="fig:Softening of CuAg2 after 1 hr annealing after 80% cold working"/><!--Fig. 5.20:--> Erweichungsverhalten von CuAg2 nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%
 
</div>
 
</div>
  
Line 782: Line 807:
  
 
<figure id="fig:Phase diagram of copper-silver for the range of 0 – 40 wt% silver">
 
<figure id="fig:Phase diagram of copper-silver for the range of 0 – 40 wt% silver">
[[File:Phase diagram of copper silver.jpg|left|thumb|<caption>Phase diagram of copper-silver for the range of 0 40 wt% silver</caption>]]
+
[[File:Phase diagram of copper silver.jpg|left|thumb|<caption>Zustandsdiag ramm Kupfer-Silber für den Bereich 0 bis 40 Massen-% Silber</caption>]]
 
</figure>
 
</figure>
  
 
<figure id="fig:Strain hardening of CuAg2 by cold working">
 
<figure id="fig:Strain hardening of CuAg2 by cold working">
[[File:Strain hardening of CuAg2 by cold working.jpg|left|thumb|<caption>Strain hardening of CuAg2 by cold working</caption>]]
+
[[File:Strain hardening of CuAg2 by cold working.jpg|left|thumb|<caption>Verfestigungsverhalten von CuAg2 durch Kaltumformung</caption>]]
 
</figure>
 
</figure>
  
 
<figure id="fig:Softening of CuAg2 after 1 hr annealing after 40% cold working">
 
<figure id="fig:Softening of CuAg2 after 1 hr annealing after 40% cold working">
[[File:Softening of CuAg2 40.jpg|left|thumb|<caption>Softening of CuAg2 after 1 hr annealing after 40% cold working</caption>]]
+
[[File:Softening of CuAg2 40.jpg|left|thumb|<caption>Erweichungsverhalten von CuAg2 nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 40%</caption>]]
 
</figure>
 
</figure>
  
 
<figure id="fig:Softening of CuAg2 after 1 hr annealing after 80% cold working">
 
<figure id="fig:Softening of CuAg2 after 1 hr annealing after 80% cold working">
[[File:Softening of CuAg2 80.jpg|left|thumb|<caption>Softening of CuAg2 after 1 hr annealing after 80% cold working</caption>]]
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[[File:Softening of CuAg2 80.jpg|left|thumb|<caption>Erweichungsverhalten von CuAg2 nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%</caption>]]
 
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Revision as of 01:04, 23 September 2014

Legierungen wie Messinge (CuZn), Zinnbronzen (CuSn) und Neusilber (CuNiZn), bei denen die gewünschte Festigkeit durch Kaltumformung erzeugt wird, werden als naturharte Legierungen bezeichnet. Zu dieser Gruppe sind auch die Silberbronzen mit Silbergehalten von 2 bis 6 Massen-% zu zählen.

Kupfer-Zink-Legierungen (Messing)

Kupfer-Zink-Legierungen finden wegen ihrer ausreichend hohen elektrischen Leitfähigkeit, der gegenüber Kupfer höheren Festigkeit bei noch guter Verarbeitbarkeit und des günstigen Preises breite Anwendung als Kontaktträgerwerkstoffe in Schaltgeräten der Energietechnik (Table 1 und Table 2). Besonders geeignet sind die sehr gut kaltbildsamen Messinge bis 37 Massen-% Zn, die nach dem Zustandsdiagramm ausschließlich aus der α-Phase aufgebaut sind (Figure 1). Beachtenswert ist die starke Abhängigkeit der Dichte, der elektrischen Leitfähigkeit und der Festigkeitseigenschaften vom Zinkgehalt (Figure 2).

Table 1: Physikalische Eigenschaften einiger Kupfer-Zink-Legierungen
Werkstoff
Bezeichnung
EN UNS
Zusammensetzung
[wt%]
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]
CuZn5
CW500L
C21000
Cu 94 - 96
Zn Rest
8.87 33 57 3.8 243 18.0 127 1055 - 1065
CuZn10
CW501L
C22000
Cu 89 - 91
Zn Rest
8.79 25 43 4.0 184 18.2 125 1030 - 1045
CuZn15
CW502L
C23000
Cu 84 - 86
Zn Rest
8.75 21 36 4.8 159 18.5 122 ca. 250 1005 - 1025
CuZn20
CW503L
C24000
Cu 79 - 81
Zn Rest
8.67 19 33 5.3 142 18.8 120 ca. 240 980 - 1000
CuZn30
CW505L
C26000
Cu 69 - 71
Zn Rest
8.53 16 28 6.3 124 19.8 114 ca. 230 910 - 940
CuZn37
CW508L
C27200
Cu 62 - 64
Zn Rest
8.45 15.5 27 6.5 121 20.2 110 ca. 220 900 - 920
CuZn23Al3Co
CW703R
C68800
Cu 73.5
Al 3.4
Co 0.4
Zn Rest
8.23 9.8 17 10.2 78 18.2 116 ca. 280 950 - 1000


Table 2: Mechanische Eigenschaften einiger Kupfer-Zink-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]
CuZn5 R 230
R 270
R 340
230 - 280
270 -350
340 - 440
≤ 130
≥ 200
≥ 280
36
12
4
45 - 90
70 - 120
110 - 160
0 x t
0 x t
0 x t
0 x t
250 130
CuZn10 R 240
R 280
R 350
240 - 290
280 - 360
350 - 450
≤ 140
≥ 200
≥ 290
36
13
4
50 - 100
80 - 130
110 - 160
0 x t
0 x t
0 x t
0 x t
260 140
CuZn15 R 300
R 350
R 410
R 480
R 550
300 - 370
350 - 420
410 - 490
480 - 560
≥ 550
≤ 150
≥ 270
≥ 360
≥ 420
≥ 480
16
8
3
1
85 - 120
100 - 150
125 - 155
150 - 180
≥ 170
0 x t
0 x t
0 x t
1 x t
0 x t
0 x t
1 x t
3 x t
300 160
CuZn20 R 270
R 320
R 400
R 480
270 - 320
320 - 400
400 - 480
480 - 570
≤ 150
≥ 200
≥ 320
≥ 440
38
20
5
3
55 - 105
95 - 155
120 - 180
≥ 150
0 x t
0 x t
0 x t
0 x t
0 x t
0 x t
320 180
CuZn30 R 270
R 350
R 410
R 480
270 - 350
350 - 430
410 - 490
480 - 580
≤ 160
≥ 200
≥ 430
≥ 430
40
21
9
4
95 - 125
120 - 155
150 - 180
170 - 200
0 x t
0 x t
0 x t
1 x t
0 x t
1 x t
2 x t
3 x t
330 180
CuZn37 R 300
R 350
R 410
R 480
R 550
300 - 370
350 - 440
410 - 490
480 - 560
550 - 640
≤ 180
≥ 200
≥ 260
≥ 430
≥ 500
38
19
8
3
55 - 105
95 - 155
120 - 190
≥ 150
≥ 170
0 x t
0 x t
0 x t
0.5 x t
1 x t
0 x t
0 x t
0 x t
1 x t
3 x t
350 190
CuZn23Al3Co R 660
R 740
R 820
660 - 750
740 - 830
≥ 820
≥ 580
≥ 660
≥ 780
10
3
2
190 - 220
210 - 240
≥ 235
0 x t
1 x t
0 x t
2 x t
≥ 400 230

1) t: Banddicke max 0,5 mm

Nachteile der Kupfer-Zink-Legierungen sind die mit steigendem Zinkgehalt zunehmende Neigung zur Spannungsrisskorrosion und das im Vergleich zu anderen Kupferlegierungen schlechte Spannungsrelaxationsverhalten.

Von den Sondermessingen kommt vor allem CuZn23Al3Co als Kontaktträgerwerkstoff zum Einsatz. Dieser Werkstoff erreicht wesentlich höhere Festigkeitswerte als die Standard-Messinge. Obwohl CuZn23Al3Co zu den naturharten Legierungen gerechnet wird, erreicht er bei geeigneter Anlassbehandlung eine ausgeprägte Festigkeitszunahme.

Figure 1 Zustandsdiagramm Kupfer-Zink für den Bereich 0 bis 60 Massen-% Zink

Figure 2 Festigkeitseigenschaften von Messing in Abhängigkeit vom Kupfergehalt (Kaltumformung 0 und 50%)

Figure 3 Verfestigungsverhalten von CuZn36 durch Kaltumformung

Figure 4 Erweichungsverhalten von CuZn36 nach 3h Glühdauer und einer Kaltumformung von 25%

Figure 1: Zustandsdiagramm Kupfer-Zink für den Bereich 0 bis 60 Massen-% Zink
Figure 2: Festigkeitseigenschaften von Messing in Abhängigkeit vom Kupfergehalt (Kaltumformung 0 und 50%)
Figure 3: Verfestigungsverhalten von CuZn36 durch Kaltumformung
Figure 4: Erweichungsverhalten von CuZn36 nach 3h Glühdauer und einer Kaltumformung von 25%

Kupfer-Zinn-Legierungen (Zinnbronze)

Die Kupfer-Zinn-Legierungen CuSn6 und CuSn8 gelten dank ihrer günstigen Federeigenschaften und ihrer guten Verarbeitbarkeit als Standardwerkstoffe für federnde Kontaktteile in elektromechanischen Bauelementen, wie Steckverbindern, Schaltern und Relais (Table 3 und Table 4). Zum Einsatz kommen außerdem die Legierungen CuSn4 und CuSn5 (vor allem in den USA) sowie die Mehrstoffzinnbronze CuSn3Zn9. In Figure 6 ist die kupferreiche Seite des Zustandsdiagramms für das System Kupfer-Zinn dargestellt. Die durch Kaltumformung erzielbaren Festigkeitswerte sind denen des Messings überlegen (Bild 5.11). Sie steigen mit wachsendem Zinngehalt deutlich an. Am Beispiel von CuSn8 sind das Verformungs- und Erweichungsverhalten aufgeführt (Figure 8 and Figure 9). Das Relaxationsverhalten der Kupfer-Zinn- Legierungen ist bis ca. 100°C günstig, wird jedoch oberhalb 150°C deutlich schlechter.


Table 3: Physikalische Eigenschaften von Kupfer-Zinn-Legierungen
Werkstoff
Bezeichnung
EN UNS
Zusammensetzung
[wt%]
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]
CuSn4
CW450K
C51100
Sn 3.5 - 4.5
P 0.01 - 0.4
Cu Rest
8.85 12.0 20 8.3 118 18.0 120 ca. 260 960 - 1060
CuSn5
CW451K
C51000
Sn 4.5 - 5.5
P 0.01 - 0.4
Cu Rest
8.85 10.0 17 10.0 96 18.0 120 ca. 260 940 - 1050
CuSn6
CW452K
C51900
Sn 5.5 - 7.0
P 0.01 - 0.4
Cu Rest
8.80 9.0 15 11.1 75 18.5 118 ca. 280 910 - 1040
CuSn8
CW453K
C52100
Sn 7.5 - 8.5
P 0.01 - 0.4
Cu Rest
8.80 7.5 13 13.3 67 18.5 115 ca. 320 875 - 1025
CuSn3Zn9
CW454K
C42500
Zn 7.5 - 10
Sn 1.5 - 3.5
P 0.2
Ni 0.2
Cu Rest
8.75 12 28 6.2 120 18.4 126 ca. 250 900 - 1015


Table 4: Mechanische Eigenschaften von Kupfer-Zinn-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]
CuSn4 R 290
R 390
R 480
R 540
R 610
290 - 390
390 - 490
480 - 570
540 - 630
≥ 610
≤ 190
≥ 210
≥ 420
≥ 490
≥ 540
40
13
5
4
2
70 - 100
115 - 155
150 - 180
170 - 200
≥ 190
0 x t
0 x t
0 x t
0 x t
0 x t
0 x t
0 x t
1 x t
420 200
CuSn5 R 310
R 400
R 490
R 550
R 630
R 690
310 - 390
400 - 500
490 - 580
550 - 640
630 - 720
≥ 690
≤ 250
≥ 240
≥ 430
≥ 510
≥ 600
≥ 670
45
17
10
6
3
75 - 105
120 - 160
160 - 190
180 - 210
200 - 230
≥ 220
0 x t
0 x t
0 x t
0 x t
1 x t
0 x t
0 x t
0 x t
1 x t
2 x t
460 220
CuSn6 R 350
R 420
R 500
R 560
R 640
R 720
350 - 420
420 - 520
500 - 590
560 - 650
640 - 730
≥ 720
≤ 300
≥ 260
≥ 450
≥ 500
≥ 600
≥ 690
45
20
10
7
4
80 - 110
125 - 165
160 - 190
180 - 210
200 - 230
≥ 220
0 x t
0 x t
0 x t
0 x t
1 x t
0 x t
0 x t
0 x t
1 x t
2 x t
480 230
CuSn8 R 370
R 450
R 540
R 600
R 660
R 740
370 - 450
450 - 550
540 - 630
600 - 690
660 - 750
≥ 740
≤ 300
≥ 280
≥ 460
≥ 530
≥ 620
≥ 700
50
23
15
7
4
90 - 120
135 - 175
170 - 200
190 - 220
210 - 240
≥ 230
0 x t
0 x t
0 x t
1 x t
2 x t
0 x t
0 x t
0 x t
1 x t
2 x t
520 240
CuSn3Zn9 R 320
R 380
R 430
R 510
R 580
R 660
320 - 380
380 - 430
430 - 520
510 - 600
580 - 690
≥ 660
≤ 230
≥ 200
≥ 330
≥ 430
≥ 520
≥ 610
25
18
6
3
4
80 - 110
110 - 140
140 - 170
160 - 190
180 - 210
≥ 200
0 x t
0 x t
0 x t
0 x t
1 x t
0 x t
0 x t
0 x t
1 x t
2 x t
500 210

1) t: Banddicke max 0,5 mm

Figure 5 Erweichungsverhalten von CuZn36 nach 3h Glühdauer und einer Kaltumformung von 50%

Figure 6 Zustandsdiagramm Kupfer-Zinn für den Bereich 0 bis 30 Massen-% Zinn

Figure 7 Festigkeitseigenschaften von Zinnbronze in Abhängigkeit vom Zinngehalt (Kaltumformung 0 und 50%)

Figure 8 Verfestigungsverhalten von CuSn8 durch Kaltumformung

Figure 9 Erweichungsverhalten von CuSn8 nach 3h Glühdauer und einer Kaltumformung von 50%

Figure 5: Erweichungsverhalten von CuZn36 nach 3h Glühdauer und einer Kaltumformung von 50%
Figure 6: Zustandsdiagramm Kupfer-Zinn für den Bereich 0 bis 30 Massen-% Zinn
Figure 7: Festigkeitseigenschaften von Zinnbronze in Abhängigkeit vom Zinngehalt (Kaltumformung 0 und 50%)
Figure 8: Verfestigungsverhalten von CuSn8 durch Kaltumformung
Figure 9: Erweichungsverhalten von CuSn8 nach 3h Glühdauer und einer Kaltumformung von 50%

Kupfer-Nickel-Zink-Legierungen (Neusilber)

Despite its lower electrical conductivity, the good spring properties, high corrosion resistance, and the good workability make copper-nickel-zinc alloys a frequently used spring contact carrier in switches and relays. As illustrated in the phase diagram the most commonly used materials are in the α -range which means that they are single-phase alloys Figure 10. The formability and strength properties of german silver are comparable to those of the copper-tin alloys. The work hardening and softening behavior is illustrated on the example of CuNi12Zn24 in Figure 11 and Figure 12.

Die günstigen Federeigenschaften, die hohe Korrosionsbeständigkeit und die gute Verarbeitbarkeit machen Kupfer-Nickel-Zink-Legierungen trotz der niedrigen elektrischen Leitfähigkeit zu einem häufig eingesetzten Federwerkstoff für Schalter und Relais. Wie dem Zustandsdiagramm zu entnehmen ist, liegen die verwendeten Werkstoffe im "-Bereich, stellen demnach einphasige Legierungen dar (Figure 10.). Die Umformbarkeit und die Festigkeitseigenschaften von Neusilber sind mit denen von Kupfer-Zinn-Legierungen vergleichbar. Das Verfestigungs- und Erweichungsverhalten zeigen die Bilder Figure 11 und Figure 12 am Beispiel von CuNi12Zn24 .

Hinsichtlich ihres Relaxationsverhaltens sind Kupfer-Nickel-Zink-Legierungen der Zinnbronze überlegen. Hervorzuheben sind noch die sehr gute Schweißund Lötbarkeit sowie die hohe Korrosionsbeständigkeit der Kupfer-Nickel-Zink- Legierungen.


Table 5: Physikalische Eigenschaften von Kupfer-Nickel-Zink-Legierungen
Werkstoff
Bezeichnung
EN UNS
Zusammensetzung
[wt%]
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]
CuNi12Zn24
CW403J
C75700
Cu 63- 66
Ni 11 - 13
Mn 0.5
Fe 0.3
Zn Rest
8.67 4.4 7 30 42 18 125 ca. 400 1020 - 1065
CuNi18Zn20
CW409J
C76400
Cu 60 - 63
Ni 17 - 19
Mn 0.5
Fe 0.3
Zn Rest
8.73 3.3 5 23 33 17.7 135 ca. 440 1055 - 1105
CuNi18Zn27
CW410J
C77000
Cu 53 - 56
Ni 17 - 19
Mn 0.5
Fe 0.3
Zn Rest
8.70 3.3 5 23 32 17.7 135 ca. 440 1050 - 1100


Table 6: Mechanische Eigenschaften von Kupfer-Nickel-Zink-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]
CuNi12Zn24 R 360
R 430
R 490
R 550
R ≥ 610
360 - 430
430 - 510
490 - 580
550 - 640
≥ 580
≤ 230
≥ 230
≥ 400
≥ 480
≥ 580
35
8
6
3
2
80 - 110
110 - 150
150 - 180
170 - 200
≥ 190
0 x t
0 x t
0 x t
0 x t
0 x t
0 x t
0 x t
0 x t
480 210
CuNi18Zn20 R 380
R 450
R 500
R 580
R ≥ 640
380 - 450
450 - 520
500 - 590
580 - 670
≥ 640
≤ 250
≥ 250
≥ 410
≥ 510
≥ 600
27
9
5
2
85 - 115
115 - 160
160 - 190
180 - 210
≥ 220
0 x t
0 x t
0 x t
0 x t
0 x t
0 x t
0 x t
0 x t
520 220
CuNi18Zn27 R 390
R 470
R 540
R 600
R ≥ 700
390 - 470
470 - 540
540 - 630
600 - 700
≥ 700
≤ 280
≥ 280
≥ 450
≥ 550
≥ 680
30
11
5
2
90 - 120
120 - 170
170 - 200
190 - 220
≥ 220
0 x t
0 x t
0 x t
0 x t
0 x t
0 x t
0 x t
1 x t
550 250

1) t: Banddicke max 0,5 mm

Figure 10 Kupferecke des ternären Zustandsdiagramms Kupfer-Nickel-Zink mit Existenzbereich der handelsüblichen Neusilber-Legierungen

Figure 11 Verfestigungsverhalten von CuNi12Zn24 durch Kaltumformung

Figure 12 Erweichungsverhalten von CuNi12Zn24 nach 3h Glühdauer und einer Kaltumformung von 50%

Kupferecke des ternären Zustandsdiagramms Kupfer-Nickel-Zink mit Existenzbereich der handelsüblichen Neusilber-Legierungen
Figure 11: Verfestigungsverhalten von CuNi12Zn24 durch Kaltumformung
Figure 12: Erweichungsverhalten von CuNi12Zn24 nach 3h Glühdauer und einer Kaltumformung von 50%

Kupfer-Silber-(Cadmium)-Legierungen (Silberbronze)

Neben dem niedriglegierten CuAg0,1 werden auch Kupfer-Werkstoffe mit höherem Silberanteil (2 bis 6 Massen-% ) als Kontaktträgerwerkstoffe eingesetzt. Sie enthalten teilweise noch 1,5 Massen-% Cd. Wie aus dem Zustandsdiagramm zu erkennen ist, sind Kupfer-Silber-Legierungen prinzipiell aushärtbar, jedoch ist die dadurch erreichbare Festigkeitssteigerung gering (Figure 13).

Kupfer-Silber-Legierungen weisen günstige Federeigenschaften und im Vergleich zu anderen Federwerkstoffen eine besonders hohe elektrische Leitfähigkeit auf (Table 7 und Table 8). Die Festigkeitswerte im stark verformten Zustand kommen denen der Kupfer-Zinn-Legierungen nahe. Verfestigungs- und Erweichungsverhalten sind am Beispiel von CuAg2 dargestellt (Figs. 13 – 15). Im Relaxationsverhalten ist die Silberbronze dem Neusilber und der Zinnbronze überlegen.

Wegen der günstigen Federeigenschaften in Verbindung mit der sehr hohen elektrischen Leitfähigkeit eignen sich Silberbronzen z.B. für Kontaktfedern in Relais bei hoher Strombelastung. Daneben werden sie wegen ihrer hohen Warmfestigkeit als Trägerwerkstoffe für stromführende Dauerkontakte in Schaltgeräten der Hochspannungstechnik sowie als Elektrodenwerkstoffe für das Widerstandsschweißen eingesetzt.


Table 7: Physikalische Eigenschaften einiger Kupfer-Silber-(Cadmium)-Legierungen
Werkstoff
Bezeichnung
EN UNS
Zusammensetzung
[wt%]
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]
CuAg2
nicht genormt
Ag 2
Cu Rest
9.0 49 85 2.0 330 17.5 123 ca. 330 1050 - 1075
CuAg2Cd1,5
nicht genormt
Ag 2
Cd1,5
Cu Rest
9.0 43 74 2.3 260 17.8 121 ca. 350 970 - 1055
CuAg6
nicht genormt
Ag 6
Cu Rest
9.2 38 66 2.4 270 17.5 120 960 - 1050


Table 8: Mechanische Eigenschaften einiger Kupfer-Silber-(Cadmium)-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]
CuAg2 R 280
R 380
R 450
R 550
280 - 380
380 - 460
450 - 570
≥ 550
≤ 180
≥ 300
≥ 420
≥ 500
30
6
3
1
50 - 110
100 - 140
130 - 165
≥ 160
0 x t
0 x t
1 x t
0 x t
0 x t
1 x t
400 190
CuAg2Cd1,5 R 300
R 380
R 480
R 600
300 - 380
380 - 490
480 - 620
≥ 600
≤ 190
≥ 310
≥ 440
≥ 550
30
8
3
1
55 - 110
100 - 145
130 - 170
≥ 160
0 x t
0 x t
1 x t
0 x t
0 x t
1 x t
440 220
CuAg6 R 320
R 400
R 500
R 650
320 - 400
400 - 510
500 - 660
≥ 650
≤ 210
≥ 330
≥ 460
≥ 610
30
6
3
1
70 - 120
110 - 150
145 - 175
≥ 175
0 x t
0 x t
1 x t
0 x t
0 x t
1 x t
460 230

1) t: Banddicke max 0,5 mm

Figure 13 Zustandsdiag ramm Kupfer-Silber für den Bereich 0 bis 40 Massen-% Silber

Figure 14 Verfestigungsverhalten von CuAg2 durch Kaltumformung

Figure 15 Erweichungsverhalten von CuAg2 nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 40%

Figure 16 Erweichungsverhalten von CuAg2 nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%

Figure 13: Zustandsdiag ramm Kupfer-Silber für den Bereich 0 bis 40 Massen-% Silber
Figure 14: Verfestigungsverhalten von CuAg2 durch Kaltumformung
Figure 15: Erweichungsverhalten von CuAg2 nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 40%
Figure 16: Erweichungsverhalten von CuAg2 nach 1h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%

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