Sonstige naturharte Kupfer-Legierungen

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

Table 1: Physikalische Eigenschaften einiger Kupfer-Nickel-Legierungen

Werkstoff Bezeichnung	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%

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