Difference between revisions of "Werkstoffe auf Gold-Basis"

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und Ni, z.B. AuAg25Cu5 oder AuAg20Cu10 zu sehen, die für viele Anwendungsfälle
 
und Ni, z.B. AuAg25Cu5 oder AuAg20Cu10 zu sehen, die für viele Anwendungsfälle
 
bei guten mechanischen Eigenschaften ausreichende Beständigkeit
 
bei guten mechanischen Eigenschaften ausreichende Beständigkeit
gegenüber Fremdschichtbildung bieten (<xr id="tab:Mechanical Properties of Gold and Gold-Alloys"/><!--(Table 2.3)-->). Weitere ternäre Legierungen,
+
gegenüber Fremdschichtbildung bieten (<xr id="tab:Mechanical Properties of Gold and Gold-Alloys"/><!--(Table 2.3)-->).  
die aus dem AuAg-System hervorgehen, sind die Werkstoffe AuAg26Ni3 und
 
AuAg25Pt6. Diese Legierungen ähneln in ihren mechanischen Eigenschaften
 
den AuAgCu-Legierungen, sind aber bei höheren Temperaturen deutlich
 
oxidationsbeständiger.
 
  
 
<figtable id="tab:Commonly Used Grades of Gold">
 
<figtable id="tab:Commonly Used Grades of Gold">
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|95<br />105<br />120<br />150
 
|95<br />105<br />120<br />150
 
|-
 
|-
|AuCo5 prec.hardened
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|AuCo5 vergütet
|heterogeneous
+
|heterogen
 
|360
 
|360
 
|3
 
|3
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|-
 
|-
 
|AuCu14Pt9Ag4
 
|AuCu14Pt9Ag4
|R 620<br />R 700<br />R 850<br />R 950<br />prec.hardened
+
|R 620<br />R 700<br />R 850<br />R 950<br />vergütet
 
|620<br />700<br />850<br />950<br />900
 
|620<br />700<br />850<br />950<br />900
 
|20<br />3<br />2<br />1<br />3
 
|20<br />3<br />2<br />1<br />3
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</figtable>
 
</figtable>
  
Other ternary alloys based on the AuAg system are AuAg26Ni3 and AuAg25Pt6. These alloys are mechanically similar to the AuAgCu alloys but have significantly higher oxidation resistance at elevated temperatures <xr id="tab:Contact_and_Switching_Properties_of_Gold_and_Gold_Alloys"/><!--(Table 2.4)-->.
+
Weitere ternäre Legierungen,
 +
die aus dem AuAg-System hervorgehen, sind die Werkstoffe AuAg26Ni3 und
 +
AuAg25Pt6. Diese Legierungen ähneln in ihren mechanischen Eigenschaften
 +
den AuAgCu-Legierungen, sind aber bei höheren Temperaturen deutlich
 +
oxidationsbeständiger (<xr id="tab:Contact_and_Switching_Properties_of_Gold_and_Gold_Alloys"/><!--(Table 2.4)-->).
  
 
<figtable id="tab:Contact_and_Switching_Properties_of_Gold_and_Gold_Alloys">
 
<figtable id="tab:Contact_and_Switching_Properties_of_Gold_and_Gold_Alloys">
<caption>'''<!--Table 2.4:-->Contact and Switching Properties of Gold and Gold Alloys'''</caption>
+
<caption>'''Kontakt- und Schalteigenschaften von Gold und Goldlegierungen'''</caption>
 
<table class="twocolortable">  
 
<table class="twocolortable">  
<tr><th><p class="s11">Material</p></th><th><p class="s12">Properties<th colspan="2"></p></th></tr><tr><td><p class="s11">Au</p></td><td><p class="s12">Highest corrosion resistance, low</p><p class="s12">hardness</p></td><td><p class="s12">High electr. conductivity,</p><p class="s12">strong tendency to cold welding</p></td></tr><tr><td><p class="s11">AuAg8</p></td><td><p class="s12">High corrosion resistance, low thermo</p><p class="s12">e.m.f.</p></td><td><p class="s12">Low contact resistance</p></td></tr><tr><td><p class="s11">AuPt10</p><p class="s11">AuPd5</p></td><td><p class="s12">Very high corrosion resistance</p></td><td><p class="s12">High hardness</p></td></tr><tr><td><p class="s11">AuAg10 - 30</p></td><td><p class="s12">Mostly corrosion resistant</p></td><td><p class="s12">Higher hardness</p></td></tr><tr><td><p class="s11">AuNi5</p><p class="s11">AuCo5</p></td><td><p class="s12">High corrosion resistance, low</p><p class="s12">tendency to material transfer</p></td><td><p class="s12">High hardness</p></td></tr><tr><td><p class="s11">AuAg25Pt6</p></td><td><p class="s12">High corrosion resistance, low contact resistance</p></td><td><p class="s12">High hardness</p></td></tr><tr><td><p class="s11">AuAg26Ni3</p><p class="s11">AuAg25Cu5</p><p class="s11">AuAg20Cu10</p></td><td><p class="s12">Limited corrosion resistance</p></td><td><p class="s12">High hardness</p></td></tr><tr><td><p class="s11">AuPd40</p><p class="s11">AuPd35Ag10</p><p class="s11">AuCu14Pt9Ag4</p></td><td><p class="s12">High corrosion resistance</p></td><td><p class="s12">High hardness and mechanical</p><p class="s12">wear resistance</p></td></tr></table>
+
<tr><th><p class="s11">Werkstoff</p></th><th><p class="s12">Eigenschaften<th colspan="2"></p></th></tr><tr><td><p class="s11">Au</p></td><td><p class="s12">Höchste Korrosionsbeständigkeit,</p><p class="s12">geringe Härte</p></td><td><p class="s12">hohe elektrische Leitfähigkeit,</p><p class="s12">starke Neigung zum Kaltschweißen</p></td></tr><tr><td><p class="s11">AuAg8</p></td><td><p class="s12">Hohe Korrosionsbeständigkeit,</p><p class="s12">thermokraftarm</p></td><td><p class="s12">niedriger Kontaktwiderstand</p></td></tr><tr><td><p class="s11">AuPt10</p><p class="s11">AuPd5</p></td><td><p class="s12">Sehr hohe Korrosionsbeständigkeit</p></td><td><p class="s12">hohe Härte</p></td></tr><tr><td><p class="s11">AuAg10 - 30</p></td><td><p class="s12">Weitgehend korrosionsbeständig</p></td><td><p class="s12">höhere Härte</p></td></tr><tr><td><p class="s11">AuNi5</p><p class="s11">AuCo5</p></td><td><p class="s12">Hohe Korrosionsbeständigkeit,</p><p class="s12">geringe Neigung zur Materialwanderung</p></td><td><p class="s12">hohe Härte</p></td></tr><tr><td><p class="s11">AuAg25Pt6</p></td><td><p class="s12">Hohe Korrosionsbeständigkeit, niedriger Kontaktwiderstand</p></td><td><p class="s12">hohe Härte</p></td></tr><tr><td><p class="s11">AuAg26Ni3</p><p class="s11">AuAg25Cu5</p><p class="s11">AuAg20Cu10</p></td><td><p class="s12">Bedingt korrosionsbeständig</p></td><td><p class="s12">hohe Härte</p></td></tr><tr><td><p class="s11">AuPd40</p><p class="s11">AuPd35Ag10</p><p class="s11">AuCu14Pt9Ag4</p></td><td><p class="s12">Hohe Korrosionsbeständigkeit</p></td><td><p class="s12">hohe Verschleißfestigkeit</p></td></tr></table>
 
</figtable>
 
</figtable>
  
Caused by higher gold prices over the past years the development of alloys with further reduced gold content had a high priority. The starting point has been the AuPd system which has continuous solubility of the two components. Besides the binary alloy of AuPd40 and the ternary one AuPd35Ag9 other multiple component alloys were developed. These alloys typically have < 50 wt% Au and often can be solution hardened in order to obtain even higher hardness and tensile strength. They are mostly used in sliding contact applications.
+
Aufgrund des hohen Goldpreises tendiert seit Jahren die Entwicklung zu Goldlegierungen
 +
mit weiter reduziertem Goldgehalt. Ausgangspunkt hierfür ist das
 +
System AuPd, für das eine durchgehende Mischbarkeit der Komponenten
 +
besteht. Neben binären Legierungen z.B. AuPd40 und ternären Legierungen
 +
AuPd35Ag9 wurden auch Vielstofflegierungen entwickelt. Diese Legierungen
 +
enthalten meist weniger als 50 Massen-% Au und sind häufig aushärtbar, so
 +
dass Härte und Festigkeit noch deutlich gesteigert werden können. Derartige
 +
Werkstoffe kommen vor allem in Gleitkontaktsystemen zum Einsatz.
  
Gold alloys are used in the form of welded wire or profile (also called weldtapes), segments, contact rivets, and stampings produced from clad strip
+
Gold-Legierungen werden in Form von geschweißten Draht- und Profilabschnitten,
materials. The selection of the bonding process is based on the cost for the joining process, and most importantly on the economical aspect of using the least possible amount of the expensive precious metal component.
+
Kontaktnieten und plattierten Stanzteilen eingesetzt. Je nach konstruktiver
 +
Gestaltung der Kontaktteile ist für die Wahl des Verbindungsverfahrens
 +
die Wirtschaftlichkeit des Fügeprozesses und vor allem der sparsame Einsatz
 +
des teuren Edelmetalles entscheidend.
  
Besides being used as switching contacts in relays and pushbuttons, gold alloys are also applied in the design of connectors as well as sliding contacts for potentiometers, sensors, slip rings, and brushes in miniature DC motors <xr id="tab:Application Examples and Forms of Gold and Gold Alloys"/><!--(Table 2.5)-->.
+
Gold-Legierungen werden sowohl als schaltende Kontakte in Relais und Tasten,
 +
als auch in Steckverbindern sowie in verschiedenen Gleitkontaktsystemen, wie
 +
Potentiometer, Sensoren, Schleifringübertragung und DC-Kleinstmotoren
 +
eingesetzt (<xr id="tab:Application Examples and Forms of Gold and Gold Alloys"/><!--(Table 2.5)-->).
  
 
<figtable id="tab:Application Examples and Forms of Gold and Gold Alloys">
 
<figtable id="tab:Application Examples and Forms of Gold and Gold Alloys">
<caption>'''<!--Table 2.5:-->Application Examples and Forms of Gold and Gold Alloys'''</caption>
+
<caption>'''<!--Table 2.5:-->Anwendungsbeispiele und Anwendungsformen von Gold und Goldlegierungen'''</caption>
  
 
<table class="twocolortable">
 
<table class="twocolortable">
<tr><th><p class="s11">Material</p></th><th><p class="s12">Application Examples</p></th><th><p class="s12">Form of Application</p></th></tr><tr><td><p class="s11">Pure Gold</p><p class="s11">(electroplated)</p></td><td><p class="s12">Corrosion protection layer for contact parts, stationary contacts, bonding surfaces</p></td><td><p class="s12">Electroplated coatings, bond surface layers</p></td></tr><tr><td><p class="s11">Hard Gold</p><p class="s11">(sputtered)</p></td><td><p class="s12">Contact parts for connectors and switches, sliding contact tracks, bonding surfaces</p></td><td><p class="s12">Electroplated coatings on contact rivets and stamped parts</p></td></tr><tr><td><p class="s11">Hard Gold</p><p class="s11">(sputtered)</p></td><td><p class="s12">Contacts in switches and relays for low loads, electronic signal relays</p></td><td><p class="s12">Contact surface layer on miniature</p><p class="s12">profiles (weld tapes)</p></td></tr><tr><td><p class="s11">AuAg8</p></td><td><p class="s12">Dry circuit switching contacts, electronic</p><p class="s12">signal relays</p></td><td><p class="s12">Contact rivets, welded contact</p><p class="s12">parts</p></td></tr><tr><td><p class="s11">AuAg20</p></td><td><p class="s12">Switching contacts for low loads, electronic</p><p class="s12">signal relays</p></td><td><p class="s12">Contact rivets, welded contact</p><p class="s12">parts</p></td></tr><tr><td><p class="s11">AuAg25Cu5</p><p class="s11">AuAg25Cu10</p><p class="s11">AuAg26Ni3</p></td><td><p class="s12">Contact parts for connectors, switches and relays</p></td><td><p class="s12">Claddings on Cu alloys, contact rivets, contact layer on micro profiles (weld tapes)</p></td></tr><tr><td><p class="s11">AuNi5</p><p class="s11">AuCo5 (heterogen)</p></td><td><p class="s12">Contacts in switches and relays for low and medium loads, material transfer resistant contacts</p></td><td><p class="s12">Contact rivets, welded contact parts, contact layer on miniature profiles (weld tapes)</p></td></tr><tr><td><p class="s11">AuPt10</p><p class="s11">AuAg25Pt6</p></td><td><p class="s12">Contacts for highest chemical corrosion resistance in switches and relays</p></td><td><p class="s12">Contact rivets, contact layer on micro profiles (weld tapes)</p></td></tr><tr><td><p class="s11">AuCu14Pt9Ag4</p></td><td><p class="s12">Sliding contacts for measurement data transfer</p></td><td><p class="s12">Wire-formed parts</p></td></tr></table>
+
<tr><th><p class="s11">Werkstoff</p></th><th><p class="s12">Anwendungsbeispiele</p></th><th><p class="s12">Anwendungsformen</p></th></tr><tr><td><p class="s11">Feingold</p><p class="s11">(galvanisch)</p></td><td><p class="s12">Korrosionsschutz für Kontaktteile, ruhende Kontakte, Bondverbindungen</p></td><td><p class="s12">Galvanische Überzüge, Bondschichten</p></td></tr><tr><td><p class="s11">Hartgold</p><p class="s11">(galvanisch)</p></td><td><p class="s12">Kontaktteile für Steckverbinder und Schalter, Gleitkontaktbahnen, Bondverbindungen</p></td><td><p class="s12">Galvanische Überzüge auf Kontaktnieten und Stanzteilen</p></td></tr><tr><td><p class="s11">Hartgold</p><p class="s11">(gesputtert)</p></td><td><p class="s12">Kontaktstellen in Schaltern und Relais für geringe Lasten, Signalrelais</p></td><td><p class="s12">Kontaktschicht auf Miniprofilen</p></td></tr><tr><td><p class="s11">AuAg8</p></td><td><p class="s12">Schaltende Kontakte in trockenen Stromkreisen, Signalrelais</p></td><td><p class="s12">Kontaktniete, geschweißte Kontaktteile</p></td></tr><tr><td><p class="s11">AuAg20</p></td><td><p class="s12">Schaltende Kontakte für geringe Lasten,</p><p class="s12">Signalrelais</p></td><td><p class="s12">Kontaktniete, geschweißte Kontaktteile</p></td></tr><tr><td><p class="s11">AuAg25Cu5</p><p class="s11">AuAg25Cu10</p><p class="s11">AuAg26Ni3</p></td><td><p class="s12">Kontaktteile für Steckverbinder, Schalter und Relais</p></td><td><p class="s12">Plattierungen auf Cu-Legierungen,
 +
Kontaktniete, Kontaktschicht auf Miniprofilen</p></td></tr><tr><td><p class="s11">AuNi5</p><p class="s11">AuCo5 (heterogen)</p></td><td><p class="s12">Kontaktstellen in Schaltern und Relais
 +
für geringe und mittlere Lasten, materialwanderungsbeständige Kontakte</p></td><td><p class="s12">Kontaktniete, geschweißte Kontakte, Kontaktschicht auf Miniprofilen</p></td></tr><tr><td><p class="s11">AuPt10</p><p class="s11">AuAg25Pt6</p></td><td><p class="s12">Kontakte höchster chemischer Beständigkeit in Schaltern und Relais</p></td><td><p class="s12">Kontaktniete, Kontaktschicht auf Miniprofilen</p></td></tr><tr><td><p class="s11">AuCu14Pt9Ag4</p></td><td><p class="s12">Gleitkontakte für Messwertübertrager</p></td><td><p class="s12">Drahtbiegeteile</p></td></tr></table>
 
</figtable>
 
</figtable>
  
  
  
<xr id="fig:Phase diagram of goldplatinum"/> Fig. 2.3: Phase diagram of goldplatinum
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<xr id="fig:Phase diagram of goldplatinum"/> Fig. 2.3: Zustandsdiagramm von Gold-Platin
  
  
<xr id="fig:Phase diagram of gold-silver"/> Fig. 2.4: Phase diagram of gold-silver
+
<xr id="fig:Phase diagram of gold-silver"/> Fig. 2.4: Zustandsdiagramm von Gold-Silber
  
  
<xr id="fig:Phase diagram of gold-copper"/> Fig. 2.5: Phase diagram of gold-copper
+
<xr id="fig:Phase diagram of gold-copper"/> Fig. 2.5: Zustandsdiagramm von Gold-Kupfer
  
  
<xr id="fig:Phase diagram of gold-nickel"/> Fig. 2.6: Phase diagram of gold-nickel
+
<xr id="fig:Phase diagram of gold-nickel"/> Fig. 2.6: Zustandsdiagramm von Gold-Nickel
  
  
<xr id="fig:Phase diagram of gold-cobalt"/> Fig. 2.7: Phase diagram of gold-cobalt
+
<xr id="fig:Phase diagram of gold-cobalt"/> Fig. 2.7: Zustandsdiagramm von Gold-Kobalt
  
  
<xr id="fig:Strain hardening of Au by cold working"/> Fig. 2.8: Strain hardening of Au by cold working
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<xr id="fig:Strain hardening of Au by cold working"/> Fig. 2.8: Verfestigungsverhalten von Au durch Kaltumformung
  
  
<xr id="fig:Softening of Au after annealing for 0.5 hrs"/> Fig. 2.9: Softening of Au after annealing for 0.5 hrs after 80% cold working
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<xr id="fig:Softening of Au after annealing for 0.5 hrs"/> Fig. 2.9: Erweichungsverhalten von Au nach 0,5h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%
  
  
<xr id="fig:Strain hardening of AuPt10 by cold working"/> Fig. 2.10: Strain hardening of AuPt10 by cold working
+
<xr id="fig:Strain hardening of AuPt10 by cold working"/> Fig. 2.10: Verfestigungsverhalten von AuPt10 durch Kaltumformung
  
  
<xr id="fig:Strain hardening of AuAg20 by cold working"/> Fig. 2.11: Strain hardening of AuAg20 by cold working
+
<xr id="fig:Strain hardening of AuAg20 by cold working"/> Fig. 2.11: Verfestigungsverhalten von AuAg20 durch Kaltumformung
  
  
<xr id="fig:Strain hardening of AuAg30 by cold working"/> Fig. 2.12: Strain hardening of AuAg30 by cold working
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<xr id="fig:Strain hardening of AuAg30 by cold working"/> Fig. 2.12: Verfestigungsverhalten von AuAg30 durch Kaltumformung
  
  
<xr id="fig:Strain hardening of AuNi5 by cold working"/> Fig. 2.13: Strain hardening of AuNi5 by cold working
+
<xr id="fig:Strain hardening of AuNi5 by cold working"/> Fig. 2.13: Verfestigungsverhalten von AuNi5 durch Kaltumformung
  
  
<xr id="fig:Softening of AuNi5 after annealing for 0.5 hrs"/> Fig. 2.14: Softening of AuNi5 after annealing for 0.5 hrs after 80% cold working
+
<xr id="fig:Softening of AuNi5 after annealing for 0.5 hrs"/> Fig. 2.14: Erweichungsverhalten von AuNi5 nach 0,5h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%
  
  
<xr id="fig:Strain hardening of AuCo5 by cold working"/> Fig. 2.15: Strain hardening of AuCo5 by cold working
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<xr id="fig:Strain hardening of AuCo5 by cold working"/> Fig. 2.15: Verfestigungsverhalten von AuCo5 durch Kaltumformung
  
  
<xr id="fig:Precipitation hardening of AuCo5 at"/> Fig. 2.16: Precipitation hardening of AuCo5 at 400°C hardening temperature
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<xr id="fig:Precipitation hardening of AuCo5 at"/> Fig. 2.16: Aushärtung von AuCo5 bei 400°C Aushärtungstemperatur
  
  
<xr id="fig:Strain hardening of AuAg25Pt6 by cold working"/> Fig. 2.17: Strain hardening of AuAg25Pt6 by cold working
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<xr id="fig:Strain hardening of AuAg25Pt6 by cold working"/> Fig. 2.17: Verfestigungsverhalten von AuAg25Pt6 durch Kaltumformung
  
  
<xr id="fig:Strain hardening of AuAg26Ni3 by cold working"/> Fig. 2.18: Strain hardening of AuAg26Ni3 by cold working
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<xr id="fig:Strain hardening of AuAg26Ni3 by cold working"/> Fig. 2.18: Verfestigungsverhalten von AuAg26Ni3 durch Kaltumformung
  
  
<xr id="fig:Softening of AuAg26Ni3 after annealing for 0.5-hrs"/> Fig. 2.19: Softening of AuAg26Ni3 after annealing for 0.5 hrs after 80% cold working
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<xr id="fig:Softening of AuAg26Ni3 after annealing for 0.5-hrs"/> Fig. 2.19: Erweichungsverhalten von AuAg26Ni3 nach 0,5h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%
  
  
<xr id="fig:Strain hardening of AuAg25Cu5 by cold working"/> Fig. 2.20: Strain hardening of AuAg25Cu5 by cold working
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<xr id="fig:Strain hardening of AuAg25Cu5 by cold working"/> Fig. 2.20: Verfestigungsverhalten von AuAg25Cu5 durch Kaltumformung
  
  
<xr id="fig:Strain hardening of AuAg20Cu10 by cold working"/> Fig. 2.21: Strain hardening of AuAg20Cu10 by cold working
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<xr id="fig:Strain hardening of AuAg20Cu10 by cold working"/> Fig. 2.21: Verfestigungsverhalten von AuAg20Cu10 durch Kaltumformung
  
  
<xr id="fig:Softening of AuAg20Cu10 after annealing for 0.5 hrs"/> Fig. 2.22: Softening of AuAg20Cu10 after annealing for 0.5 hrs after 80% cold working
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<xr id="fig:Softening of AuAg20Cu10 after annealing for 0.5 hrs"/> Fig. 2.22: Erweichungsverhalten von AuAg20Cu10 nach 0,5h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%
  
  
<xr id="fig:Strain hardening of AuCu14Pt9Ag4 by cold working"/> Fig. 2.23: Strain hardening of AuCu14Pt9Ag4 by cold working
+
<xr id="fig:Strain hardening of AuCu14Pt9Ag4 by cold working"/> Fig. 2.23: Verfestigungsverhalten von AuCu14Pt9Ag4 durch Kaltumformung
  
  
<xr id="fig:Precipitation hardening of AuCu14Pt9Ag4"/> Fig. 2.24: Precipitation hardening of AuCu14Pt9Ag4 at different hardening temperatures after 50% cold working
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<xr id="fig:Precipitation hardening of AuCu14Pt9Ag4"/> Fig. 2.24: Aushärtung von AuCu14Pt9Ag4 nach 50% Kaltumformung bei verschiedenen Anlasstemperaturen
  
  
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<div class="multiple-images">
 
<div class="multiple-images">
 
<figure id="fig:Phase diagram of goldplatinum">
 
<figure id="fig:Phase diagram of goldplatinum">
[[File:Phase diagram of goldplatinum.jpg|left|thumb|<caption>Phase diagram of goldplatinum</caption>]]
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[[File:Phase diagram of goldplatinum.jpg|left|thumb|<caption>Zustandsdiagramm von Gold-Platin</caption>]]
 
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<figure id="fig:Phase diagram of gold-silver">
 
<figure id="fig:Phase diagram of gold-silver">
[[File:Phase diagram of gold-silver.jpg|left|thumb|<caption>Phase diagram of gold-silver</caption>]]
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[[File:Phase diagram of gold-silver.jpg|left|thumb|<caption>Zustandsdiagramm von Gold-Silber</caption>]]
 
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<figure id="fig:Phase diagram of gold-copper">
 
<figure id="fig:Phase diagram of gold-copper">
[[File:Phase diagram of gold-copper.jpg|left|thumb|<caption>Phase diagram of gold-copper</caption>]]
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[[File:Phase diagram of gold-copper.jpg|left|thumb|<caption>Zustandsdiagramm von Gold-Kupfer</caption>]]
 
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<figure id="fig:Phase diagram of gold-nickel">
 
<figure id="fig:Phase diagram of gold-nickel">
[[File:Phase diagram of gold-nickel.jpg|left|thumb|<caption>Phase diagram of gold-nickel</caption>]]
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[[File:Phase diagram of gold-nickel.jpg|left|thumb|<caption>Zustandsdiagramm von Gold-Nickel</caption>]]
 
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<figure id="fig:Phase diagram of gold-cobalt">
 
<figure id="fig:Phase diagram of gold-cobalt">
[[File:Phase diagram of gold-cobalt.jpg|left|thumb|<caption>Phase diagram of gold-cobalt</caption>]]
+
[[File:Phase diagram of gold-cobalt.jpg|left|thumb|<caption>Zustandsdiagramm von Gold-Kobalt</caption>]]
 
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<figure id="fig:Strain hardening of Au by cold working">
 
<figure id="fig:Strain hardening of Au by cold working">
[[File:Strain hardening of Au by cold working.jpg|left|thumb|<caption>Strain hardening of Au by cold working</caption>]]
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[[File:Strain hardening of Au by cold working.jpg|left|thumb|<caption>Verfestigungsverhalten von Au durch Kaltumformung</caption>]]
 
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<figure id="fig:Softening of Au after annealing for 0.5 hrs">
 
<figure id="fig:Softening of Au after annealing for 0.5 hrs">
[[File:Softening of Au after annealing for 0.5 hrs.jpg|left|thumb|<caption>Softening of Au after annealing for 0.5 hrs after 80% cold working</caption>]]
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[[File:Softening of Au after annealing for 0.5 hrs.jpg|left|thumb|<caption>Erweichungsverhalten von Au nach 0,5h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%</caption>]]
 
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<figure id="fig:Strain hardening of AuPt10 by cold working">
 
<figure id="fig:Strain hardening of AuPt10 by cold working">
[[File:Strain hardening of AuPt10 by cold working.jpg|left|thumb|<caption>Strain hardening of AuPt10 by cold working</caption>]]
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[[File:Strain hardening of AuPt10 by cold working.jpg|left|thumb|<caption>Verfestigungsverhalten von AuPt10 durch Kaltumformung</caption>]]
 
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<figure id="fig:Strain hardening of AuAg20 by cold working">
 
<figure id="fig:Strain hardening of AuAg20 by cold working">
[[File:Strain hardening of AuAg20 by cold working.jpg|left|thumb|<caption>Strain hardening of AuAg20 by cold working</caption>]]
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[[File:Strain hardening of AuAg20 by cold working.jpg|left|thumb|<caption>Verfestigungsverhalten von AuAg20 durch Kaltumformung</caption>]]
 
</figure>
 
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<figure id="fig:Strain hardening of AuAg30 by cold working">
 
<figure id="fig:Strain hardening of AuAg30 by cold working">
[[File:Strain hardening of AuAg30 by cold working.jpg|left|thumb|<caption>Strain hardening of AuAg30 by cold working</caption>]]
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[[File:Strain hardening of AuAg30 by cold working.jpg|left|thumb|<caption>Verfestigungsverhalten von AuAg30 durch Kaltumformung</caption>]]
 
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<figure id="fig:Strain hardening of AuNi5 by cold working">
 
<figure id="fig:Strain hardening of AuNi5 by cold working">
[[File:Strain hardening of AuNi5 by cold working.jpg|left|thumb|<caption>Strain hardening of AuNi5 by cold working</caption>]]
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[[File:Strain hardening of AuNi5 by cold working.jpg|left|thumb|<caption>Verfestigungsverhalten von AuNi5 durch Kaltumformung</caption>]]
 
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<figure id="fig:Softening of AuNi5 after annealing for 0.5 hrs">
 
<figure id="fig:Softening of AuNi5 after annealing for 0.5 hrs">
[[File:Softening of AuNi5 after annealing for 0.5 hrs.jpg|left|thumb|<caption>Softening of AuNi5 after annealing for 0.5 hrs after 80% cold working</caption>]]
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[[File:Softening of AuNi5 after annealing for 0.5 hrs.jpg|left|thumb|<caption>Erweichungsverhalten von AuNi5 nach 0,5h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%</caption>]]
 
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<figure id="fig:Strain hardening of AuCo5 by cold working">
 
<figure id="fig:Strain hardening of AuCo5 by cold working">
[[File:Strain hardening of AuCo5 by cold working.jpg|left|thumb|<caption>Strain hardening of AuCo5 by cold working</caption>]]
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[[File:Strain hardening of AuCo5 by cold working.jpg|left|thumb|<caption>Verfestigungsverhalten von AuCo5 durch Kaltumformung</caption>]]
 
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<figure id="fig:Precipitation hardening of AuCo5 at">
 
<figure id="fig:Precipitation hardening of AuCo5 at">
[[File:Precipitation hardening of AuCo5 at.jpg|left|thumb|<caption>Precipitation hardening of AuCo5 at 400°C hardening temperature</caption>]]
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[[File:Precipitation hardening of AuCo5 at.jpg|left|thumb|<caption>Aushärtung von AuCo5 bei 400°C Aushärtungstemperatur</caption>]]
 
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<figure id="fig:Strain hardening of AuAg25Pt6 by cold working">
 
<figure id="fig:Strain hardening of AuAg25Pt6 by cold working">
[[File:Strain hardening of AuAg25Pt6 by cold working.jpg|left|thumb|<caption>Strain hardening of AuAg25Pt6 by cold working</caption>]]
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[[File:Strain hardening of AuAg25Pt6 by cold working.jpg|left|thumb|<caption>Verfestigungsverhalten von AuAg25Pt6 durch Kaltumformung</caption>]]
 
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<figure id="fig:Strain hardening of AuAg26Ni3 by cold working">
 
<figure id="fig:Strain hardening of AuAg26Ni3 by cold working">
[[File:Strain hardening of AuAg26Ni3 by cold working.jpg|left|thumb|<caption>Strain hardening of AuAg26Ni3 by cold working</caption>]]
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[[File:Strain hardening of AuAg26Ni3 by cold working.jpg|left|thumb|<caption>Verfestigungsverhalten von AuAg26Ni3 durch Kaltumformung</caption>]]
 
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<figure id="fig:Softening of AuAg26Ni3 after annealing for 0.5-hrs">
 
<figure id="fig:Softening of AuAg26Ni3 after annealing for 0.5-hrs">
[[File:Softening of AuAg26Ni3 after annealing for 0.5-hrs.jpg|left|thumb|<caption>Softening of AuAg26Ni3 after annealing for 0.5 hrs after 80% cold working</caption>]]
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[[File:Softening of AuAg26Ni3 after annealing for 0.5-hrs.jpg|left|thumb|<caption>Erweichungsverhalten von AuAg26Ni3 nach 0,5h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%</caption>]]
 
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<figure id="fig:Strain hardening of AuAg25Cu5 by cold working">
 
<figure id="fig:Strain hardening of AuAg25Cu5 by cold working">
[[File:Strain hardening of AuAg25Cu5 by cold working.jpg|left|thumb|<caption>Strain hardening of AuAg25Cu5 by cold working</caption>]]
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[[File:Strain hardening of AuAg25Cu5 by cold working.jpg|left|thumb|<caption>Verfestigungsverhalten von AuAg25Cu5 durch Kaltumformung</caption>]]
 
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<figure id="fig:Strain hardening of AuAg20Cu10 by cold working">
 
<figure id="fig:Strain hardening of AuAg20Cu10 by cold working">
[[File:Strain hardening of AuAg20Cu10 by cold working.jpg|left|thumb|<caption>Strain hardening of AuAg20Cu10 by cold working</caption>]]
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[[File:Strain hardening of AuAg20Cu10 by cold working.jpg|left|thumb|<caption>Verfestigungsverhalten von AuAg20Cu10 durch Kaltumformung</caption>]]
 
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<figure id="fig:Softening of AuAg20Cu10 after annealing for 0.5 hrs">
 
<figure id="fig:Softening of AuAg20Cu10 after annealing for 0.5 hrs">
[[File:Softening of AuAg20Cu10 after annealing for 0.5 hrs.jpg|left|thumb|<caption>Softening of AuAg20Cu10 after annealing for 0.5 hrs after 80% cold working</caption>]]
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[[File:Softening of AuAg20Cu10 after annealing for 0.5 hrs.jpg|left|thumb|<caption>Erweichungsverhalten von AuAg20Cu10 nach 0,5h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%</caption>]]
 
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<figure id="fig:Strain hardening of AuCu14Pt9Ag4 by cold working">
 
<figure id="fig:Strain hardening of AuCu14Pt9Ag4 by cold working">
[[File:Strain hardening of AuCu14Pt9Ag4 by cold working.jpg|left|thumb|<caption>Strain hardening of AuCu14Pt9Ag4 by cold working</caption>]]
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[[File:Strain hardening of AuCu14Pt9Ag4 by cold working.jpg|left|thumb|<caption>Verfestigungsverhalten von AuCu14Pt9Ag4 durch Kaltumformung</caption>]]
 
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<figure id="fig:Precipitation hardening of AuCu14Pt9Ag4">
 
<figure id="fig:Precipitation hardening of AuCu14Pt9Ag4">
[[File:Precipitation hardening of AuCu14Pt9Ag4.jpg|left|thumb|<caption>Precipitation hardening of AuCu14Pt9Ag4 at different hardening temperatures after 50% cold working</caption>]]
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[[File:Precipitation hardening of AuCu14Pt9Ag4.jpg|left|thumb|<caption>Aushärtung von AuCu14Pt9Ag4 nach 50% Kaltumformung bei verschiedenen Anlasstemperaturen</caption>]]
 
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Latest revision as of 16:32, 22 September 2014

Reines Gold ist neben Platin das chemisch beständigste aller Edelmetalle. Gold in unlegierter Form ist für die Verwendung als Kontaktwerkstoff in elektromechanischen Bauelementen aufgrund seiner Neigung zum Kleben und Kaltschweißen auch bei kleinen Kontaktkräften weniger gut geeignet. Außerdem ist Feingold nicht ausreichend mechanisch verschleißfest und widerstandsfähig bei elektrischer Belastung (Table 4). Daher beschränkt sich sein Einsatz meist auf dünne, galvanisch oder vakuumtechnisch aufgebrachte Schichten.

In der Praxis werden daher üblicherweise schmelztechnisch hergestellte Gold- Legierungen eingesetzt. Der Schmelzvorgang erfolgt dabei je nach Legierungskomponente in reduzierender Atmosphäre oder im Vakuum. Die Wahl der Legierungszusätze hängt wesentlich von der Anwendung der Werkstoffe ab. Aus der breiten Palette von Gold-Legierungen sind die binären Legierungen mit Zusätzen < 10 Massen-% an Edelmetallen wie Pt, Pd oder Ag bzw. Unedelmetallen wie Ni, Co, Cu hervorzuheben (Table 2). Diese Zusätze erhöhen einerseits die mechanische Festigkeit und wirken sich vorteilhaft auf das Schaltverhalten aus, verringern andererseits je nach Legierungspartner mehr oder weniger stark die elektrische Leitfähigkeit und die Korrosionsbeständigkeit (Figure 1).

Vor allem unter dem Aspekt der Goldeinsparung sind die ternären Legierungen mit Goldgehalten von ca. 70 Massen-% und Zusätzen von Ag und Cu bzw. Ag und Ni, z.B. AuAg25Cu5 oder AuAg20Cu10 zu sehen, die für viele Anwendungsfälle bei guten mechanischen Eigenschaften ausreichende Beständigkeit gegenüber Fremdschichtbildung bieten (Table 3).

Table 1: Überblick über die gebräuchlichsten Gold-Qualitäten

Bezeichnung

Zusammensetzung Au

(Mindestanteil)

Beimengungen in ppm/p>

Hinweise für die Verwendung

Spektralreines Gold

Gold

99.999

Cu < 3

Ag < 3

Ca < 1

Mg <1

Fe < 1

Drähte, Bleche, Legierungszusätze für Halbleiter, elektronische Bauelemente

Hochreines Gold

99.995

Cu < 10

Ag < 15

Ca < 20

Mg < 10

Fe < 3

Si < 10

Pb < 20

Granalien für hochreine Legierungen, Bleche, Bänder, Rohre, Profile

Barren-Gold

99.95

Cu < 100

Ag < 150

Ca < 50

Mg < 50

Fe < 30

Si < 10

Legierungen, übliche Qualität

Table 2: Physikalische Eigenschaften von Gold und Goldlegierungen
Figure 1: Einfluss von 1-10 Atom-% verschiedener Zusatzmetalle auf den spez. elektrischen Widerstand p von Gold (nach Linde)


Table 3: Festigkeitseigenschaften von Gold und Goldlegierungen
Werkstoff Festigkeitszustand Zugfestigkeit Rm [MPa] min. Dehnung A10 [%] min. Vickershärte HV
Au R 140
R 170
R 200
R 240
140
170
200
240
30
3
2
1
20
50
60
70
AuAg20 R 190
R 250
R 320
R 390
190
250
320
390
25
2
1
1
38
70
95
115
AuAg30 R 220
R 260
R 320
R 380
220
260
320
380
25
3
1
1
45
75
95
110
AuAg25Cu5 R 400
R 470
R 570
R 700
400
470
570
700
25
4
2
2
90
120
160
185
AuAg20Cu10 R 480
R 560
R 720
R 820
480
560
720
820
20
3
1
1
125
145
190
230
AuAg26Ni3 R 350
R 420
R 500
R 570
350
420
500
570
20
2
1
1
85
110
135
155
AuAg25Pt6 R 280
R 330
R 410
R 480
280
330
410
480
18
2
1
1
60
90
105
125
AuCo5 R 340
R 390
R 450
R 530
340
390
450
530
10
2
1
1
95
105
120
150
AuCo5 vergütet heterogen 360 3 110-130
AuNi5 R 380
R 450
R 560
R 640
380
450
560
640
25
3
2
1
115
135
160
190
AuPt10 R 260
R 310
R 370
R 410
260
310
370
410
20
2
1
1
80
90
100
105
AuCu14Pt9Ag4 R 620
R 700
R 850
R 950
vergütet
620
700
850
950
900
20
3
2
1
3
190
225
260
270
280

Weitere ternäre Legierungen, die aus dem AuAg-System hervorgehen, sind die Werkstoffe AuAg26Ni3 und AuAg25Pt6. Diese Legierungen ähneln in ihren mechanischen Eigenschaften den AuAgCu-Legierungen, sind aber bei höheren Temperaturen deutlich oxidationsbeständiger (Table 4).

Table 4: Kontakt- und Schalteigenschaften von Gold und Goldlegierungen

Werkstoff

Eigenschaften

Au

Höchste Korrosionsbeständigkeit,

geringe Härte

hohe elektrische Leitfähigkeit,

starke Neigung zum Kaltschweißen

AuAg8

Hohe Korrosionsbeständigkeit,

thermokraftarm

niedriger Kontaktwiderstand

AuPt10

AuPd5

Sehr hohe Korrosionsbeständigkeit

hohe Härte

AuAg10 - 30

Weitgehend korrosionsbeständig

höhere Härte

AuNi5

AuCo5

Hohe Korrosionsbeständigkeit,

geringe Neigung zur Materialwanderung

hohe Härte

AuAg25Pt6

Hohe Korrosionsbeständigkeit, niedriger Kontaktwiderstand

hohe Härte

AuAg26Ni3

AuAg25Cu5

AuAg20Cu10

Bedingt korrosionsbeständig

hohe Härte

AuPd40

AuPd35Ag10

AuCu14Pt9Ag4

Hohe Korrosionsbeständigkeit

hohe Verschleißfestigkeit

Aufgrund des hohen Goldpreises tendiert seit Jahren die Entwicklung zu Goldlegierungen mit weiter reduziertem Goldgehalt. Ausgangspunkt hierfür ist das System AuPd, für das eine durchgehende Mischbarkeit der Komponenten besteht. Neben binären Legierungen z.B. AuPd40 und ternären Legierungen AuPd35Ag9 wurden auch Vielstofflegierungen entwickelt. Diese Legierungen enthalten meist weniger als 50 Massen-% Au und sind häufig aushärtbar, so dass Härte und Festigkeit noch deutlich gesteigert werden können. Derartige Werkstoffe kommen vor allem in Gleitkontaktsystemen zum Einsatz.

Gold-Legierungen werden in Form von geschweißten Draht- und Profilabschnitten, Kontaktnieten und plattierten Stanzteilen eingesetzt. Je nach konstruktiver Gestaltung der Kontaktteile ist für die Wahl des Verbindungsverfahrens die Wirtschaftlichkeit des Fügeprozesses und vor allem der sparsame Einsatz des teuren Edelmetalles entscheidend.

Gold-Legierungen werden sowohl als schaltende Kontakte in Relais und Tasten, als auch in Steckverbindern sowie in verschiedenen Gleitkontaktsystemen, wie Potentiometer, Sensoren, Schleifringübertragung und DC-Kleinstmotoren eingesetzt (Table 5).

Table 5: Anwendungsbeispiele und Anwendungsformen von Gold und Goldlegierungen

Werkstoff

Anwendungsbeispiele

Anwendungsformen

Feingold

(galvanisch)

Korrosionsschutz für Kontaktteile, ruhende Kontakte, Bondverbindungen

Galvanische Überzüge, Bondschichten

Hartgold

(galvanisch)

Kontaktteile für Steckverbinder und Schalter, Gleitkontaktbahnen, Bondverbindungen

Galvanische Überzüge auf Kontaktnieten und Stanzteilen

Hartgold

(gesputtert)

Kontaktstellen in Schaltern und Relais für geringe Lasten, Signalrelais

Kontaktschicht auf Miniprofilen

AuAg8

Schaltende Kontakte in trockenen Stromkreisen, Signalrelais

Kontaktniete, geschweißte Kontaktteile

AuAg20

Schaltende Kontakte für geringe Lasten,

Signalrelais

Kontaktniete, geschweißte Kontaktteile

AuAg25Cu5

AuAg25Cu10

AuAg26Ni3

Kontaktteile für Steckverbinder, Schalter und Relais

Plattierungen auf Cu-Legierungen, Kontaktniete, Kontaktschicht auf Miniprofilen

AuNi5

AuCo5 (heterogen)

Kontaktstellen in Schaltern und Relais für geringe und mittlere Lasten, materialwanderungsbeständige Kontakte

Kontaktniete, geschweißte Kontakte, Kontaktschicht auf Miniprofilen

AuPt10

AuAg25Pt6

Kontakte höchster chemischer Beständigkeit in Schaltern und Relais

Kontaktniete, Kontaktschicht auf Miniprofilen

AuCu14Pt9Ag4

Gleitkontakte für Messwertübertrager

Drahtbiegeteile


Figure 2 Fig. 2.3: Zustandsdiagramm von Gold-Platin


Figure 3 Fig. 2.4: Zustandsdiagramm von Gold-Silber


Figure 4 Fig. 2.5: Zustandsdiagramm von Gold-Kupfer


Figure 5 Fig. 2.6: Zustandsdiagramm von Gold-Nickel


Figure 6 Fig. 2.7: Zustandsdiagramm von Gold-Kobalt


Figure 7 Fig. 2.8: Verfestigungsverhalten von Au durch Kaltumformung


Figure 8 Fig. 2.9: Erweichungsverhalten von Au nach 0,5h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%


Figure 9 Fig. 2.10: Verfestigungsverhalten von AuPt10 durch Kaltumformung


Figure 10 Fig. 2.11: Verfestigungsverhalten von AuAg20 durch Kaltumformung


Figure 11 Fig. 2.12: Verfestigungsverhalten von AuAg30 durch Kaltumformung


Figure 12 Fig. 2.13: Verfestigungsverhalten von AuNi5 durch Kaltumformung


Figure 13 Fig. 2.14: Erweichungsverhalten von AuNi5 nach 0,5h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%


Figure 14 Fig. 2.15: Verfestigungsverhalten von AuCo5 durch Kaltumformung


Figure 15 Fig. 2.16: Aushärtung von AuCo5 bei 400°C Aushärtungstemperatur


Figure 16 Fig. 2.17: Verfestigungsverhalten von AuAg25Pt6 durch Kaltumformung


Figure 17 Fig. 2.18: Verfestigungsverhalten von AuAg26Ni3 durch Kaltumformung


Figure 18 Fig. 2.19: Erweichungsverhalten von AuAg26Ni3 nach 0,5h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%


Figure 19 Fig. 2.20: Verfestigungsverhalten von AuAg25Cu5 durch Kaltumformung


Figure 20 Fig. 2.21: Verfestigungsverhalten von AuAg20Cu10 durch Kaltumformung


Figure 21 Fig. 2.22: Erweichungsverhalten von AuAg20Cu10 nach 0,5h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%


Figure 22 Fig. 2.23: Verfestigungsverhalten von AuCu14Pt9Ag4 durch Kaltumformung


Figure 23 Fig. 2.24: Aushärtung von AuCu14Pt9Ag4 nach 50% Kaltumformung bei verschiedenen Anlasstemperaturen


Figure 2: Zustandsdiagramm von Gold-Platin
Figure 3: Zustandsdiagramm von Gold-Silber
Figure 4: Zustandsdiagramm von Gold-Kupfer
Figure 5: Zustandsdiagramm von Gold-Nickel
Figure 6: Zustandsdiagramm von Gold-Kobalt
Figure 7: Verfestigungsverhalten von Au durch Kaltumformung
Figure 8: Erweichungsverhalten von Au nach 0,5h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%
Figure 9: Verfestigungsverhalten von AuPt10 durch Kaltumformung
Figure 10: Verfestigungsverhalten von AuAg20 durch Kaltumformung
Figure 11: Verfestigungsverhalten von AuAg30 durch Kaltumformung
Figure 12: Verfestigungsverhalten von AuNi5 durch Kaltumformung
Figure 13: Erweichungsverhalten von AuNi5 nach 0,5h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%
Figure 14: Verfestigungsverhalten von AuCo5 durch Kaltumformung
Figure 15: Aushärtung von AuCo5 bei 400°C Aushärtungstemperatur
Figure 16: Verfestigungsverhalten von AuAg25Pt6 durch Kaltumformung
Figure 17: Verfestigungsverhalten von AuAg26Ni3 durch Kaltumformung
Figure 18: Erweichungsverhalten von AuAg26Ni3 nach 0,5h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%
Figure 19: Verfestigungsverhalten von AuAg25Cu5 durch Kaltumformung
Figure 20: Verfestigungsverhalten von AuAg20Cu10 durch Kaltumformung
Figure 21: Erweichungsverhalten von AuAg20Cu10 nach 0,5h Glühdauer und einer Kaltumformung von 80%
Figure 22: Verfestigungsverhalten von AuCu14Pt9Ag4 durch Kaltumformung
Figure 23: Aushärtung von AuCu14Pt9Ag4 nach 50% Kaltumformung bei verschiedenen Anlasstemperaturen

Referenzen

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