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    • 专利摘要:
    Ein Kupferlegierungsmaterial mit einer Struktur, in welcher feine Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 50 nm oder weniger zu einer Struktur gefällt wurden, die aus faserförmigen Kristallkörnern mit einer Nebenachsenlänge von 10 mum oder weniger zusammengestzt ist, die aus Unterkörnern mit einer mittleren Korngröße von 3 mum oder weniger zusammengesetzt sind, wird durch Extrudieren eines Legierungsmaterials der allgemeinen Formel Cu¶Ausgl.¶X¶a¶ (wobei X mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Cr, Zr, Fe, P und Ag, darstellt; a 1,5 Gew.-% oder weniger bedeutet und der Ausgleich aus Cu, das unvermeidbare Verunreinigungen umfasst, besteht) mit einem Extrusionsverhältnis von 4 oder höher und bei einer Temperatur von 300 bis 600 DEG C erhalten. Das Kupferlegierungsmaterial wird vorzugweise bei einer Temperatur von 350 bis 700 DEG C vor und nach der Extrusion wärmebehandelt. Das so erhaltene Legierungsmaterial ist als Elektrodenmaterial zum Schweißen aufgrund von verbesserten mechanischen Eigenschaften, verbesserter Wärmefestigkeit und Streckspannung bei hoher Temperatur nützlich und zeigt als Elektrodenmaterial eine ausgezeichnente Fähigkeit zum kontinuierlichen Schweißen (Elektrodenhaltbarkeit).A copper alloy material having a structure in which fine particles having an average particle size of 50 nm or less have been precipitated into a structure composed of fibrous crystal grains having a minor axis length of 10 µm or less, which is composed of sub-grains having an average particle size of 3 µm or less are composed, by extruding an alloy material of the general formula Cu¶Sgl.¶X¶a¶ (where X represents at least one element selected from the group consisting of Cr, Zr, Fe, P and Ag; a 1 , 5% by weight or less and the balance consists of Cu, which comprises unavoidable impurities) obtained with an extrusion ratio of 4 or higher and at a temperature of 300 to 600 ° C. The copper alloy material is preferably heat-treated at a temperature of 350 to 700 ° C. before and after the extrusion. The alloy material thus obtained is useful as an electrode material for welding due to improved mechanical properties, improved heat resistance and tensile stress at high temperature, and as an electrode material shows an excellent ability for continuous welding (electrode durability).
    公开号:DE102004025600A1
    申请号:DE200410025600
    申请日:2004-05-25
    公开日:2004-12-30
    发明作者:Hideyuki Hasegawa；Masataka Sendai Kawazoe；Hiroyuki Sendai Sasaki；Katsuyuki Namerikawa Taketani
    申请人:YKK Corp；
    IPC主号:B23K11-30
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft ein Elektrodenmaterial, das beimSchweißenvon aus Aluminium, Magnesium, Eisen, deren Legierungen zusammengesetztenMaterialien und auch mit diesen Metallen beschichteten Materialienverwendet wird, und ein Verfahren zur Herstellung eines solchenElektrodenmaterials.TheThe present invention relates to an electrode material which is used inweldingof aluminum, magnesium, iron, their alloys composedMaterials and also materials coated with these metalsis used, and a method for producing suchElectrode material.
    [0002] Elektrodenmaterialien,die aus Chrom-Kupfer (Cu-Cr-Legierung) und Aluminiumoxid-dispergiertem Kupfer(Al2O3-dispergiertemKupfer) zusammengesetzt sind, wurden als Elektrodenmaterialien diesesTyps verwendet.Electrode materials composed of chrome-copper (Cu-Cr alloy) and alumina-dispersed copper (Al 2 O 3 -dispersed copper) were used as the electrode materials of this type.
    [0003] ZumBeispiel beschreibt die Patentschrift 1 ein Elektrodenmaterial zumSchweißen,das aus einer Cr-Cu-Legierung zusammengesetzt ist, wobei es sichbei dessen Nachteil darum handelt, dass die Kristallkörner inder Legierung aufgrund der Herstellung bei einer hohen Temperaturvon etwa 1000°Cgrob werden und die Verschleißfestigkeitund Wärmefestigkeitvermindert sind. Jedoch verfeinert die Zugabe von 0,01 bis 0,2 Gew.-%Bor zu der Cr-Cu-Legierung die Kristallkörner der Legierung und verbessertdie Wärmefestigkeitund die Härtebei hoher Temperatur.To theExample 1 describes an electrode material forWelding,which is composed of a Cr-Cu alloy, whereby itthe disadvantage of which is that the crystal grains inthe alloy due to the production at a high temperatureof about 1000 ° Cbecome coarse and wear resistanceand heat resistanceare reduced. However, the addition refines from 0.01 to 0.2 wt%Boron to the Cr-Cu alloy improves the crystal grains of the alloythe heat resistanceand the hardnessat high temperature.
    [0004] DiePatentschrift 2 beschreibt, dass die Verformung und der Verschleiß an derElektrodenspitze vermindert werden und die Haltbarkeit verlängert wird,indem als Legierungszusammensetzung für ein Schweißelektrodenmaterialeine Legierung eingesetzt wird, die 0,4–1,0 Gew.-% Cr, 0,05–0,2 Gew.-%Sn und Kupfer, das unvermeidbare Verunreinigungen umfasst, als Ausgleichumfasst.ThePatent Document 2 describes that the deformation and wear on theElectrode tip are reduced and the durability is extended,by as an alloy composition for a welding electrode materialan alloy is used which contains 0.4-1.0 wt% Cr, 0.05-0.2 wt%Sn and copper, which contains unavoidable impurities, as compensationincludes.
    [0005] DiePatentschrift 3 beschreibt, dass die elektrische Leitfähigkeiterhöhtund auch die Verschleißfestigkeitverbessert wird und die Anzahl an Schweißpunkten (oder Schweißkreisen)beim Punktschweißenerhöht wird,indem als Schweißelektrodenmaterialzusammensetzungeine Legierungszusammensetzung eingesetzt wird, die 0,05–1 Gew.-%Zr, 3–20Gew.-% Cr und Cu als Ausgleich umfasst.ThePatent Document 3 describes that electrical conductivityelevatedand also wear resistanceis improved and the number of welding spots (or welding circles)spot weldingis increasedby as a welding electrode material compositionan alloy composition is used which contains 0.05-1% by weightZr, 3-20Wt .-% Cr and Cu includes as compensation.
    [0006] Istjedoch in aus Chrom-Kupfer-Legierungen zusammengesetzten Elektrodenmaterialiendie Menge an Cr in Form einer Feststofflösung groß, sind elektrische Leitfähigkeitund Wärmeleitfähigkeitgering. Ein anderes Problem liegt darin, dass aufgrund dessen, dassdie Kristallkörnergröße so groß wie mehrerezehn Mikron ist, die Zyklusermüdungsfestigkeitgering ist. Wird dieses Material als Elektrodenmaterial verwendet, nimmtder Durchmesser der Elektrodenspitze nach einer geringen Anzahlan Schweißzyklenzu und die Schweißstromdichtefällt ab.Als Ergebnis ist die Fähigkeitzum kontinuierlichen Schweißengering. Ein andere Problem liegt darin, dass aufgrund der geringenelektrischen Leitfähigkeitund Wärmeleitfähigkeitmit dem Material, das geschweißtwird, leicht eine Legierung erfolgt und die Anzahl an Schweißpunktenzur Verschmelzung gering ist.ishowever, in electrode materials composed of chrome-copper alloysthe amount of Cr in the form of a solid solution is large, electrical conductivityand thermal conductivitylow. Another problem is that because of thatthe crystal grain size as large as severalis ten microns, the cycle fatigue strengthis low. If this material is used as the electrode material, takethe diameter of the electrode tip after a small numberon welding cyclesto and the welding current densityfalls off.As a result, the abilityfor continuous weldinglow. Another problem is that due to the lowelectrical conductivityand thermal conductivitywith the material that is weldedalloy and the number of welding spotsfor the merger is low.
    [0007] Andererseitsist in den aus Aluminiumoxid-dispergiertem Kupfer zusammengesetztenElektrodenmaterialien die Streckspannung bei hoher Temperatur gering,der Durchmesser der Elektrodenspitze nach einer geringen Anzahlan Schweißzyklenvergrößert unddie Schweißstromdichtevermindert. Als Ergebnis ist die Fähigkeit zum kontinuierlichenSchweißenschlecht. Ein anderes Problem liegt darin, dass aufgrund der geringenelektrischen Leitfähigkeitund Wärmeleitfähigkeitmit dem Material, das geschweißtwird, leicht eine Legierung erfolgt und die Anzahl an Schweißpunktenzur Verschmelzung gering ist.on the other handis in the composite of aluminum oxide dispersed copperElectrode materials the yield voltage at high temperature is low,the diameter of the electrode tip after a small numberon welding cyclesenlarged andthe welding current densityreduced. As a result, the ability to continueweldingbad. Another problem is that due to the lowelectrical conductivityand thermal conductivitywith the material that is weldedalloy and the number of welding spotsfor the merger is low.
    [0008] Fernerwurde kürzlichvorgeschlagen, ein Elektrodenmaterial mit hoher mechanischer Stärke, Wärmefestigkeitund elektrischer Leitfähigkeitbereitzustellen, indem ein Legierungsmaterial, das aus Cu-0,44% Cr-0,2%Zr zusammengesetzt ist, einer Querextrusion (ECAP: equal-channelangular pressing; Gleichkanal-winkliges Pressen) und dem Verfeinernder Kristallkörnerunterzogen wird (siehe Nicht-Patentschrift 1).Furtherwas recentlyproposed an electrode material with high mechanical strength, heat resistanceand electrical conductivityby using an alloy material consisting of Cu-0.44% Cr-0.2%Zr is composed of a transverse extrusion (ECAP: equal-channelangular pressing; Co-channel angled pressing) and refiningthe crystal grainsis subjected (see non-patent specification 1).
    [0009] Obwohldie in der Nicht-Patentschrift 1 beschriebene Legierung eine ausgezeichnetemechanische Stärkeund Wärmefestigkeitaufwies, war immer noch Raum fürVerbesserung, da ihre elektrische Leitfähigkeit so gering wie 75–80% IACSwar, wodurch mit dem Metall, das geschweißt wurde, leicht eine Legierungerfolgte und die Anzahl an Schweißpunkten zur Verschmelzunggering war. Ein anderes Problem liegt darin, dass die Streckspannungbei hoher Temperatur beim Verfeinern der Kristallkörner z.B.aufgrund der Korngrenzenverschiebung geringer als in einem grobkörnigen Materialwird, was zu einem vergrößerten Durchmesser der Elektrodenspitzeund verminderter Fähigkeitzum kontinuierlichen Schweißenführt.Although the alloy described in Non-Patent Document 1 had excellent mechanical strength and heat resistance, there was still room for improvement because its electrical conductivity was as low as 75-80% IACS, making it easily one with the metal that was welded Alloying took place and the number of welding points for the fusion was small. Another problem is that the yield stress at high temperature when refining the crystal grains due to the grain boundaries, for example shift becomes less than in a coarse-grained material, which leads to an enlarged diameter of the electrode tip and reduced ability to continuously weld.
    [0010] Dievorliegende Erfindung wurde durchgeführt, um die vorstehend beschriebenenProbleme zu lösen, undes ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektrodenmaterialbereitzustellen, in welchem die mechanischen Eigenschaften, Wärmefestigkeit,Streckspannung bei hoher Temperatur und die Fähigkeit zum kontinuierlichenSchweißen(Elektrodenhaltbarkeit) des Elektrodenmaterials durch Bilden vonfaserförmigen Kristallkörnern undeiner Unterstruktur, die aus feinen Unterkörnern darin besteht, und Bewirkeneiner feinen Fällungvon Teilchen, die Atome mit einer geringen Diffusionsgeschwindigkeitumfassen, verbessert werden könnenund ebenso die elektrische Leitfähigkeiterhöhtwerden kann, die Legierung des Elektrodenmaterials mit dem Material,das geschweißtwird, unterdrücktwerden kann und die Anzahl an Schweißpunkten zur Verschmelzung(Verschmelzungsfestigkeit) durch Verbessern der Fällung vonfeinen Fällungsproduktenerhöht werdenkann, und auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Elektrodenmaterialsbereitzustellen.TheThe present invention has been accomplished by the methods described aboveSolve problems, andit is an object of the present invention to provide an electrode materialto provide in which the mechanical properties, heat resistance,Yield stress at high temperature and the ability to continuouslywelding(Electrode durability) of the electrode material by formingfibrous crystal grains anda substructure consisting of fine subgrains in it and effectinga fine precipitationof particles, the atoms with a slow diffusion rateinclude, can be improvedand also the electrical conductivityelevatedcan be, the alloy of the electrode material with the material,that weldedis suppressedand the number of welding spots for the fusion(Fusion strength) by improving the precipitation offine precipitation productsincreasecan, and also a method for producing such an electrode materialprovide.
    [0011] Dievorliegende Erfindung wurde durchgeführt, um die vorstehend beschriebenenProbleme zu lösen, undihre konstituierenden Merkmale sind nachstehend beschrieben.TheThe present invention has been accomplished by the methods described aboveSolve problems, andtheir constituent characteristics are described below.
    [0012] 1 ist ein Beispiel für die inder vorliegenden Erfindung verwendete Extrusionsformapparatur. 1 is an example of the extrusion molding apparatus used in the present invention.
    [0013] 2A und 2B veranschaulichen die Metallstruktureines Materials, betrachtet durch EBSP (electron backscatteringpattern; Elektronenrückstreuungsmuster),vor Wärmevorbehandlung,und 2B ist eine vergrößerte Figurvon 2A. 2A and 2 B illustrate the metal structure of a material viewed by EBSP (electron backscattering pattern) before heat pretreatment, and 2 B is an enlarged figure of 2A ,
    [0014] 3A und 3B veranschaulichen die Metallstrukturdes endbehandelten Materials, betrachtet durch EBSP bzw. TEM (transmissionelectron microscope; Elektronenübergangsmikroskop). 3A and 3B illustrate the metal structure of the finished material, viewed through EBSP or TEM (transmission electron microscope).
    [0015] Gemäß der vorliegendenErfindung ist ein Extrusionsverfahren, das eine direkte Extrusionoder eine indirekte Extrusion mit einem Extrusionsverhältnis von4 oder höherbei einer Temperatur von 300–600°C umfasst,ein wirksames, spezifisches Mittel zum Umwandeln der Kristallkörner einesLegierungsmaterials zu faserförmigenKörnern(insbesondere nicht-gleichaxialen Körnern mit einem Seitenverhältnis von1,5 oder mehr), wobei die Unterstruktur durch feine Unterkörner gebildetwird und die feinen Körnergefälltwerden. Dieses Extrusionsverfahren ändert deutlich die Querschnittsfläche desLegierungsmaterials und kann dem Legierungsmaterial durch Einstellenvon angemessenen Extrusionsbedingungen gemäß diesen Änderungen der Querschnittsfläche Scherverformungund plastische Verformung (Spannung) verleihen. Als Ergebnis kanndie Nebenachsenlängeder faserförmigenKristallkörnermit nicht mehr als 10 μm,der mittlere Unterkorndurchmesser der Unterstruktur mit nicht mehrals 3 μmgebildet und die Fällungder feinen Körnermit einem mittleren Korndurchmesser oder weniger verbessert werden.Folglich kann das Material mit einer hohen Streckfestigkeit beihoher Temperatur, einer hohen Wärmefestigkeitund einer hohen elektrischen Leitfähigkeit ausgestattet werden.According to the presentInvention is an extrusion process that involves direct extrusionor indirect extrusion with an extrusion ratio of4 or higherat a temperature of 300-600 ° C,an effective, specific means for converting crystal grainsAlloy material to fibrousgrains(especially non-equiaxial grains with an aspect ratio of1.5 or more), the substructure being formed by fine subgrainswill and the fine grainslikebecome. This extrusion process significantly changes the cross-sectional area of theAlloy material and can adjust the alloy material by adjustingappropriate extrusion conditions according to these changes in cross-sectional area shear strainand impart plastic deformation (tension). As a resultthe minor axis lengththe fibrouscrystal grainswith no more than 10 μm,the mean undersize diameter of the substructure with no morethan 3 μmformed and the precipitationof fine grainsbe improved with a medium grain diameter or less.As a result, the material with high tensile strength canhigh temperature, high heat resistanceand high electrical conductivity.
    [0016] DieExtrusionsformapparatur, die in dem Extrusionsverfahren gemäß der vorliegendenErfindung verwendet wird, wird auf der Basis einer in 1 dargestellten direktenExtrusionsformapparatur erklärt.Die Apparatur umfasst einen Behälter 2,der ein darin gebildetes Zufuhrteil 1, das in Längsrichtungläuft,aufweist, eine Matrize 3, die auf einem Seitenende desZufuhrteils 3 angeordnet ist und eine darin gebildete Öffnung mit derQuerschnittgestalt eines zu formenden extrusionsgeformten MaterialsM aufweist, und eine Kolbenstange 5, die auf dem anderenSeitenende des Zufuhrteils 1 angeordnet ist und eine Vorlegescheibe 4 aufder anderen Seite davon aufweist, wobei diese Kolbenstange 5 indas Zufuhrteil 1 zu Matrize 3 gleitet.The extrusion molding apparatus used in the extrusion process according to the present invention is based on an in 1 shown direct extrusion molding apparatus explained. The apparatus includes a container 2 which is a feed part formed therein 1 , which runs in the longitudinal direction, has a die 3 on one side end of the feeder 3 is arranged and has an opening formed therein with the cross-sectional shape of an extrusion molded material M to be molded, and a piston rod 5 on the other side of the feeder 1 is arranged and a washer 4 on the other side thereof, this piston rod 5 into the feed part 1 to die 3 slides.
    [0017] DieExtrusionsformapparatur ist auch mit einem Heiz-Kühl-Elementzur Regulierung der Temperatur im Behälter 2, einem Temperaturerfassungselement undeinem Temperaturregulierungselement (in den Figuren nicht dargestellt)versehen.The extrusion molding apparatus is also equipped with a heating / cooling element to regulate the temperature in the container 2 , a temperature sensing element and a temperature regulating element (not shown in the figures).
    [0018] BeimExtrusionsformen wird das Extrusionsmaterial S in das Zufuhrteil 1 gegeben,man lässtdie sich am anderen Seitenende befindende Kolbenstange 5 gleitenund das Extrusionsmaterial S gegen Matrize 5 drücken, wodurchdas extrusionsgeformte Material M hergestellt wird, wobei sich dieQuerschnittgestalt der in der Matrize 3 gebildeten Öffnung anpasst.In diesem Fall werden dem Material aufgrund der Reduzierung der Querschnittfläche desExtrusionsmaterials durch die Matrize 3 mechanische Spannungenverliehen, nehmen die Kristallkörnerim extrusionsgeformten Material eine faserförmige Form an, werden die Unterkörner derUnterstruktur verfeinert und wird die Fällung der feinen Körner durchSpannungseinführungverbessert, wodurch ausgezeichnete mechanische Eigenschaften bereitgestelltwerden.In extrusion molding, the extrusion material S is fed into the feed part 1 given, you leave the piston rod located on the other side end 5 slide and the extrusion material S against the die 5 Press, whereby the extrusion molded material M is produced, the cross-sectional shape of the in the die 3 adapts formed opening. In this case, the material is reduced due to the reduction in the cross-sectional area of the extrusion material through the die 3 When mechanical stresses are imparted, the crystal grains in the extrusion-molded material take on a fibrous shape, the lower grains of the substructure are refined, and the precipitation of the fine grains is improved by stress introduction, which provides excellent mechanical properties.
    [0019] DurchAnwendung dieses Verfahren auf das Legierungsmaterial wird es ermöglicht,eine Nebenachsenlängeder faserförmigenKristallkörnervon 10 μmoder weniger, eine mittlere Unterkorngröße der Unterstruktur von 3 μm oder wenigerzu erhalten, die mittlere Teilchengröße der Fällungsprodukte auf 50 nm oder wenigerzu verfeinern und die Streckspannung bei hoher Temperatur, Wärmefestigkeit,Zähigkeitund elektrische Leitfähigkeitdurch ein sehr einfaches Verfahren stark zu verbessern. Weiterhinzeigt dieses Verfahren auch eine Verbesserungswirkung auf die Gussstruktursowie das Eliminieren von makroskopischer und mikroskopischer Entmischungder Legierungskomponenten und damit das Homogenisieren der Legierung.ByApplying this process to the alloy material will allowa minor axis lengththe fibrouscrystal grainsof 10 μmor less, an average undersize size of the substructure of 3 μm or lessto obtain the mean particle size of the precipitates at 50 nm or lessrefine and the yield stress at high temperature, heat resistance,toughnessand electrical conductivitygreatly improved by a very simple process. Fartherthis process also shows an improvement effect on the cast structureand the elimination of macroscopic and microscopic segregationof the alloy components and thus the homogenization of the alloy.
    [0020] Gemäß der vorliegendenErfindung ist es wichtig, dass die Extrusion durch das vorstehendgenannte Extrusionsverfahren bei einer Temperatur von 300 bis 600°C und miteinem Extrusionsverhältnisvon 4 oder mehr durchgeführtwird. Eine solche Auswahl kann wie folgt erklärt werden. Beträgt die vorstehenderwähnte Temperaturweniger als 300°C,wird die mechanische Stärkeverbessert, jedoch wird die Verbesserung der Fällung der feinen Teilchen nichtausreichend durchgeführtund die elektrische Leitfähigkeitkann nicht erhöhtwerden. Weiterhin werden, wenn die Temperatur höher als 600°C ist, die Bildung von faserförmigen Kristallkörnern, dieVerfeinerung von Unterkörnernder Unterstruktur und die Verfeinerung von Fällungsteilchen nicht realisiert,werden die mechanische Stärkeund andere Eigenschaften nicht verbessert, werden die gefällten dispergiertenTeilchen wieder in Form einer Feststofflösung gelöst und ist die elektrischeLeitfähigkeitunmöglich zuerhöhen.Weiterhin werden, wenn das Extrusionsverhältnis weniger als 4 beträgt, dieBildung von faserförmigenKristallkörnerndes Legierungsmaterials, die Verfeinerung von Unterkörnern derUnterstruktur und die Verbesserung der Fällung von feinen Teilchen nichtvollständiggefördertund ist die Erhöhungder mechanischen Stärkeund elektrischen Leitfähigkeitnicht zu erwarten.According to the present invention, it is important that the extrusion by the above extrusion method is carried out at a temperature of 300 to 600 ° C and with an extrusion ratio of 4 or more. Such a selection can be explained as follows. If the above-mentioned temperature is less than 300 ° C, the mechanical strength is improved, but the improvement in the precipitation of the fine particles is not sufficiently performed and the electrical conductivity cannot be increased. Furthermore, if the temperature is higher than 600 ° C, the formation of fibrous crystal grains, the refinement of sub-grains of the substructure and the refinement of precipitating particles are not realized, the mechanical strength and other properties are not improved, the precipitated dispersed particles are re-in Form of a solid solution and the electrical conductivity is impossible to increase. Furthermore, if the extrusion ratio is less than 4, the formation of fibrous crystal grains of the alloy material, the refinement of subgrains of the substructure and the improvement in the precipitation of fine particles are not fully promoted and the increase in mechani strength and electrical conductivity are not to be expected.
    [0021] Weiterhinist es gemäß der vorliegendenErfindung beim Realisieren des vorstehend beschriebenen Extrusionsverfahrensbevorzugt, dass im Voraus eine Wärmebehandlungbei einer Temperatur im Bereich von 350 bis 700°C durchgeführt wird (diese Wärmebehandlungwird nachstehend auch als Wärmevorbehandlung bezeichnet).Das Durchführeneiner solchen Wärmevorbehandlungermöglichtdie Dispersion von feinen Fällungsprodukten,die Umwandlung von Kristallkörnernzu einer faserförmigenGestalt durch den Beitrag zum Befestigen von im Extrusionsverfahreneingebrachten Verlagerungen und dergleichen und die Verfeinerung vonUnterkörnernder Unterstruktur. Beträgtdie vorstehend genannte Temperatur weniger als 350°C, findet keineFällungstatt, und liegt die vorstehend genannte Temperatur über 700°C, werdendie Kristallkörnerund Fällungsproduktezu grob, und sogar beim Realisieren der Extrusion können diegeeignete Nebenachsenlänge derfaserförmigenKristallkörner,der Durchmesser der Unterkörnerder Unterstruktur und die Größe der Fällungsproduktenicht reguliert werden. Es ist zu erwarten, dass durch die Wärmevorbehandlungdie vorstehend beschriebene Wirkung erzeugt wird, wenn die Behandlungszeitmindestens 30 Minuten beträgt.Der Behandlungszeit ist keine besondere Beschränkung auferlegt, jedoch liegtsie im Hinblick auf die Kosteneffizienz innerhalb von 100 Stunden.Fartherit is according to the presentInvention in implementing the extrusion process described abovepreferred that heat treatment in advanceis carried out at a temperature in the range of 350 to 700 ° C (this heat treatmentis also referred to below as heat pretreatment).The performingsuch a heat pretreatmentallowsthe dispersion of fine precipitation products,the conversion of crystal grainsto a fibrousShaped by the contribution to fixing in the extrusion processintroduced relocations and the like and the refinement ofunder grainsthe substructure. isthe above temperature is less than 350 ° C, does not findprecipitationinstead, and the above temperature is above 700 ° Cthe crystal grainsand precipitation productstoo coarse, and even when realizing the extrusion, thesuitable minor axis length offibrousCrystal grainsthe diameter of the lower grainsthe substructure and the size of the precipitation productsnot be regulated. It is expected that through the heat pretreatmentthe effect described above is generated when the treatment timeis at least 30 minutes.The treatment time is not particularly limited, howeverthem in terms of cost efficiency within 100 hours.
    [0022] Weiterhinist es gemäß der vorliegendenErfindung bevorzugt, dass eine Wärmebehandlungbei einer Temperatur im Bereich von 350 bis 700°C nach Realisieren des vorstehendgenannten Extrusionsverfahrens durchgeführt wird (diese Behandlungwird nachstehend auch als Wärmenachbehandlungbezeichnet). Das Durchführeneiner solchen Wärmenachbehandlungermöglichtdie feine und gleichförmigeFällungund Dispersion von feinen Fällungsprodukten.Deshalb kann die elektrische Leitfähigkeit des Elektrodenmaterialserhöht werden.Beträgtdie vorstehend genannte Temperatur weniger als 350°C, ist dieMenge der Fällungsprodukte ungenügend undeine Erhöhungder elektrischen Leitfähigkeitnicht zu erwarten. Ferner bilden, wenn die Temperatur über 700°C liegt,die gefälltendispergierten Teilchen wieder eine Feststofflösung, wodurch leicht eine Verminderungder elektrischen Leitfähigkeitverursacht wird. Es ist zu erwarten, dass die vorstehend beschriebeneWirkung durch die Wärmebehandlungerzeugt wird, wenn die Behandlungszeit mindestens 10 Minuten beträgt. DerBehandlungszeit ist keine besondere Beschränkung auferlegt, jedoch liegtsie im Hinblick auf die Kosteneffizienz innerhalb von 50 Stunden.Fartherit is according to the presentInvention preferred that heat treatmentat a temperature in the range of 350 to 700 ° C after realizing the abovecalled extrusion process is carried out (this treatmentis also referred to below as heat treatmentdesignated). The performingsuch post-treatmentallowsthe fine and uniformprecipitationand dispersion of fine precipitation products.Therefore, the electrical conductivity of the electrode materialincrease.isthe above temperature is less than 350 ° CAmount of precipitation products insufficient andan increaseelectrical conductivitynot to be expected. Furthermore, if the temperature is above 700 ° C,the felleddispersed particles again a solid solution, causing a slight reductionelectrical conductivityis caused. It is expected that the one described aboveEffect through the heat treatmentis generated when the treatment time is at least 10 minutes. TheTreatment time is not particularly limited, however, liesthem in terms of cost efficiency within 50 hours.
    [0023] Gemäß der vorliegendenErfindung ist das Durchführender vorstehend erwähntenWärmevorbehandlungund Wärmenachbehandlungzusammen besonders bevorzugt, da es die erwünschte Regulierung der Nebenachsenlänge derfaserförmigenKristallkörner,der mittleren Größe der Unterkörner undder Größe von feinenFällungsproduktenund auch das gleichförmigeDispergieren von feinen Fällungsproduktenund die Regulierung der Fällungsmengedavon ermöglicht.According to the presentInvention is performingthe aforementionedheat treatmentand post heat treatmenttogether particularly preferred since it provides the desired regulation of the minor axis length of thefibrousCrystal grainsthe mean size of the lower grains andthe size of fineprecipitatesand also the uniformDispersion of fine precipitation productsand regulating the amount of precipitationof which enables.
    [0024] Dasgemäß der vorliegendenErfindung verwendete Legierungsmaterial auf Cu-Basis besteht vorzugsweise aus einerLegierung mit einer Zusammensetzung der allgemeinen Formel CuAusgl.Xa (wobei Xmindestens ein Element, ausgewähltaus der Gruppe bestehend aus Cr, Zr, Fe, P und Ag, darstellt; a1,5 Gew.-% oder weniger bedeutet und der Ausgleich aus Cu, das unvermeidbareVerunreinigungen umfasst, besteht). X stellt mindestens ein Element,ausgewähltaus der Gruppe bestehend aus Cr, Zr, Fe, P und Ag, dar, und wenn dieseElemente in einer Menge von 1,5 Gew.-% oder weniger zugesetzt werden,könnenfeine Fällungsproduktegefälltwerden, wobei diese Fällungsproduktezur Erhöhungder Wärmebehandlungund Streckspannung bei hoher Temperatur beitragen, was die Aufgabeder vorliegenden Erfindung ist. Der oberen Grenze ist keine besondereBeschränkungauferlegt, jedoch ist es im Hinblick auf die Gewährleistung der Fällung vonfeinen Fällungsproduktenbevorzugt, dass der vorstehend genannte Gehalt 0,01 Gew.-% odermehr beträgt.The Cu-based alloy material used according to the present invention preferably consists of an alloy with a composition of the general formula Cu eq. X a (where X represents at least one element selected from the group consisting of Cr, Zr, Fe, P and Ag; a represents 1.5% by weight or less and the balance consists of Cu, which comprises inevitable impurities ). X represents at least one element selected from the group consisting of Cr, Zr, Fe, P and Ag, and when these elements are added in an amount of 1.5% by weight or less, fine precipitation products can be precipitated, these precipitates contribute to increasing the heat treatment and yield stress at high temperature, which is the object of the present invention. No particular limitation is imposed on the upper limit, however, from the viewpoint of ensuring the precipitation of fine precipitation products, it is preferable that the above content is 0.01% by weight or more.
    [0025] SpezifischeBeispiele fürbesonders bevorzugte Legierungszusammensetzungen schließen Cu-(nicht mehr als 1,5%) Cr, Cu – (nichtmehr als 0,2%) Zr, Cu – (nichtmehr als 1,3%) Cr – (nichtmehr als 0,2%) Zr, Cu – (nichtmehr als 1,0%) Fe – (nichtmehr als 0,2%) P und Cu – (nichtmehr als 0,5%) Ag ein.specificexamples forparticularly preferred alloy compositions include Cu(not more than 1.5%) Cr, Cu - (notmore than 0.2%) Zr, Cu - (notmore than 1.3%) Cr - (notmore than 0.2%) Zr, Cu - (notmore than 1.0%) Fe - (notmore than 0.2%) P and Cu - (notmore than 0.5%) Ag.
    [0026] Gemäß der vorliegendenErfindung beträgtbei einer effektiven Struktur des Elektrodenmaterials die Nebenachsenlänge vonnicht-gleichaxialen, faserförmigenKristallkörnernmit einem Seitenverhältnisvon 1,5 oder mehr 10 μmoder weniger, die mittlere Größe der Unterkörner derUnterstruktur 3 μmoder weniger und die Größe von feinenFällungsprodukten(Größe der dispergiertenTeilchen) 50 nm oder weniger. Die Herstellung einer solchen Strukturermöglichtden Erhalt einer Streckspannung bei hoher Temperatur bei einer Temperaturvon 500°C,600°C von200 MPa oder höherund einer elektrischen Leitfähigkeit(IACS) von 90% oder höher.Weiterhin ermöglichtder Erhalt einer Struktur, in welcher die Nebenachsenlänge derfaserförmigenKristallkörner10 μm oderweniger, die mittlere Größe der Unterkörner derUnterstruktur 1 μmoder weniger und die Größe von feinenFällungsprodukten(Größe der dispergiertenTeilchen) 25 nm oder weniger beträgt, den Erhalt einer Streckspannungbei hoher Temperatur bei einer Temperatur von 500°C, 600°C von 250MPa oder höherund einer elektrischen Leitfähigkeit(IACS) von 90% oder höher.According to the present invention, in an effective structure of the electrode material, the minor axis length of non-uniaxial fibrous crystal grains having an aspect ratio of 1.5 or more is 10 µm or less, the average size of the sub-grains of the substructure is 3 µm or less, and the size of fine ones Precipitation products (size of the dispersed particles) 50 nm or less. The manufacture of such a structure enables a yield stress to be obtained at a high temperature at a temperature of 500 ° C, 600 ° C of 200 MPa or higher and an electrical conductivity (IACS) of 90% or higher. Furthermore, obtaining a structure in which the minor axis length of the fibrous crystal grains is 10 μm or less, the average size of the sub-grains of the substructure is 1 μm or less, and the size of fine precipitation products (size of the dispersed particles) is 25 nm or less, the Er hold a yield stress at high temperature at a temperature of 500 ° C, 600 ° C of 250 MPa or higher and an electrical conductivity (IACS) of 90% or higher.
    [0027] Weiterhinist der dispergierte Zustand der feinen Fällungsprodukte, der zur Verbesserungder Wärmefestigkeitbeiträgt,durch einen mittleren Abstand zwischen den Teilchen von 200 nm oderweniger, vorzugsweise 100 nm oder weniger dargestellt. Das Dispergierender Teilchen mit einem Durchmesser von nicht mehr als 50 nm mitdem vorstehend genannten Abstand ermöglicht die Unterdrückung derVerminderung der Härte, nachdemsie mehrere Stunden bei einer Temperatur von 600°C gehalten wurden. Ferner schließen spezifische Beispielefür feineFällungsprodukte,die gemäß der vorliegendenErfindung gefälltwerden, Cr, ein Cu-Zr-System wie Cu3Zr undCu9Zr2, Fe, Cu3P und Ag ein.Furthermore, the dispersed state of the fine precipitation products, which contributes to the improvement of the heat resistance, is represented by an average distance between the particles of 200 nm or less, preferably 100 nm or less. Dispersing the particles having a diameter of not more than 50 nm with the above distance enables the reduction in hardness to be suppressed after being kept at a temperature of 600 ° C for several hours. Furthermore, specific examples of fine precipitation products precipitated according to the present invention include Cr, a Cu-Zr system such as Cu 3 Zr and Cu 9 Zr 2 , Fe, Cu 3 P and Ag.
    [0028] Dievorliegende Erfindung wird nachstehend detaillierter auf der Basisvon Beispielen der vorliegenden Erfindung und Vergleichsbeispielenbeschrieben, es muss jedoch betont werden, dass die vorliegendeErfindung auf die nachstehend beschriebenen Beispiele nicht beschränkt ist.TheThe present invention is based on in more detail belowof examples of the present invention and comparative examplesdescribed, but it must be emphasized that the presentInvention is not limited to the examples described below.
    [0029] ElektrischesKupfer und Metalle wurden in Argonatmosphäre in einem Hochleistungsschmelzofengeschmolzen und in eine Grafitgussform gegossen, um Gussblöcke miteinem Durchmesser von 40 mm und einer Länge von 300 mm zu erhalten.Die Zusammensetzung von jedem der erhaltenen Gussblöcke istin Tabelle 1 dargestellt. Die Gussblöcke wurden für eine Dauervon 2 Stunden bei einer Temperatur von 1000°C einer Lösungsbehandlung unterzogen,und eine in Tabelle 2 dargestellte Wärmebehandlung (Wärmevorbehandlung)wurde durchgeführt.Nach der Wärmevorbehandlungwurde jedes Material in die in 1 dargestellte Extrusionsformapparatureingebracht und unter in Tab. 3 dargestellten Bedingungen direktextrudiert. Nach der direkten Extrusionsbehandlung wurden die Materialienunter den in Tabelle 4 dargestellten Bedingungen einer Wärmebehandlung(Wärmenachbehandlung)unterzogen, und es wurden endbehandelte Materialien erhalten.Electrical copper and metals were melted in an argon atmosphere in a high performance melting furnace and poured into a graphite mold to obtain ingots with a diameter of 40 mm and a length of 300 mm. The composition of each of the ingots obtained is shown in Table 1. The ingots were subjected to a solution treatment for 2 hours at a temperature of 1000 ° C., and a heat treatment (heat pre-treatment) shown in Table 2 was carried out. After the heat pretreatment, each material was put into the 1 Extrusion molding apparatus shown introduced and extruded directly under the conditions shown in Table 3. After the direct extrusion treatment, the materials were subjected to heat treatment (post heat treatment) under the conditions shown in Table 4, and finished materials were obtained.
    [0030] 2 veranschaulicht die Mikrostrukturfotografiendes Materials vor der Wärmevorbehandlungdurch EBSP und 3 zeigtdie Mikrostrukturfotografien des endbehandelten Materials durchEBSP und TEM. Die Kristallkorngröße vor derdirekten Extrusion betrug 50–100 μm, jedocherfolgte die Verfeinerung so, dass die faserförmigen Kristallkörner imendbehandelten Material ein Seitenverhältnis von 1,5 oder mehr aufwiesenund nicht-gleichaxial waren, die Nebenachsenlänge der faserförmigen Kristallkörner 10 μm oder wenigerbetrug, die mittlere Unterkorngröße der Unterstruktur3 μm oderweniger betrug und die Größe von feinenFällungsprodukten(Größe der dispergiertenTeilchen) 50 nm oder weniger betrug. Weiterhin betrug der Abstandzwischen den Teilchen 200 nm oder weniger, und die feinen Teilchenwaren in der Struktur gleichförmigund fein verteilt. 2 illustrates the microstructure photographs of the material before heat pretreatment by EBSP and 3 shows the microstructure photographs of the finished material by EBSP and TEM. The crystal grain size before the direct extrusion was 50-100 μm, however, the refinement was such that the fibrous crystal grains in the finished material had an aspect ratio of 1.5 or more and were non-coaxial, the minor axis length of the fibrous crystal grains was 10 μm or less , the mean undersize size of the substructure was 3 μm or less and the size of fine precipitation products (size of the dispersed particles) was 50 nm or less. Furthermore, the distance between the particles was 200 nm or less, and the fine particles were uniform and finely divided in structure.
    [0031] DieErgebnisse, die beim Messen der Streckspannung des endbehandelten Materialsbei einer Temperatur von 600°Cerhalten wurden, und dessen elektrische Leitfähigkeit (%IACS) bei Raumtemperatursind in den Tabellen 5-1 bis 5-5 dargestellt. Der Vergleich derMaterialien gemäß der vorliegendenErfindung und der herkömmlichenMaterialien (Vergleichsmaterialien) zeigt, dass die Streckspannungbei einer Temperatur von 600°Cauf 200 MPa oder höheranstieg und die elektrische Leitfähigkeit (%IACS) auf 90% oderhöher anstieg.TheResults obtained when measuring the yield stress of the finished materialat a temperature of 600 ° Cwere obtained, and its electrical conductivity (% IACS) at room temperatureare shown in Tables 5-1 to 5-5. The comparison of theMaterials according to the presentInvention and the conventionalMaterials (comparative materials) shows that the yield stressat a temperature of 600 ° Cto 200 MPa or higherand electrical conductivity (% IACS) to 90% orhigher rise.
    [0032] DieStreckspannung bei einer Temperatur von 600°C wurde in einem Druckversuchunter Verwendung einer Probe mit einem Durchmesser von 6 mm undeiner Höhevon 9 mm gemessen. Weiterhin wurde die elektrische Leitfähigkeitdurch Spiegelpolieren der Oberflächedes endbehandelten Materials, Inkontaktbringen der Messsonde einerdigitalen Messapparatur fürelektrische Leitfähigkeit(Autosigma 3000) mit der Probenoberfläche und Erhalten der numerischenMessergebnisse gemessen.TheYield stress at a temperature of 600 ° C was carried out in a compression testusing a sample with a diameter of 6 mm anda heightmeasured from 9 mm. Furthermore, the electrical conductivityby mirror polishing the surfaceof the finished material, bringing the probe into contactdigital measuring apparatus forelectric conductivity(Autosigma 3000) with the sample surface and obtaining the numericalMeasurement results measured.
    [0033] ZumBewerten der Elektrodenhaltbarkeit wurde eine Elektrode mit einemSpitzendurchmesser von 6 mm (40 R) geformt und ein granuliertes,mattes Endmaterial, das aus einer Al-Mg-Legierungslage mit einer Dickevon 1 mm erhalten wurde, nach Abbeizen und Auftragen eines handelsüblichenniederviskosen Mineralölsals Schweißgrundmaterialverwendet. Eine einphasige, stationäre AC-Punktschweißapparaturwurde verwendet, und ein Punktschweißversuch unter Kühlen derElektrode mit Wasser wurde durchgeführt. Der Schweißstrom betrug26 kA, die Stromdurchgangszeit bestand aus 4 Zyklen, die Druckkraftbetrug 400 kgf. Die Schweißbedingungenentsprachen WES7302 und waren so, dass ein Nugget mit einem Durchmesservon 5 mm erhalten wurde. Die kontinuierliche Schweißgeschwindigkeitbetrug 1 Punkt/2 Sek. Die Elektrodenhaltbarkeit wurde durch dieAnzahl an Schweißpunkten,bei welchen der Nuggetdurchmesser (ein Wert, der durch Addiereneiner Hauptachse und einer Nebenachse und Dividieren durch 2 erhaltenwurde) als weniger als 5 mm befunden wurde, durch Bloßlegen derSchweißzonebewertet. Die Elektrodenhaltbarkeit wurde mit den folgenden Bewertungskriterienbewertet.To theAn electrode with aTip diameter of 6 mm (40 R) shaped and a granulated,matt end material made of an Al-Mg alloy layer with a thicknessof 1 mm was obtained after stripping and applying a commercially availablelow-viscosity mineral oilas a welding base materialused. A single-phase, stationary AC spot welding devicewas used, and a spot welding experiment with cooling theElectrode with water was carried out. The welding current was26 kA, the current passage time consisted of 4 cycles, the pressure forcewas 400 kgf. The welding conditionscorresponded to WES7302 and were such that a nugget with a diameterof 5 mm was obtained. The continuous welding speedwas 1 point / 2 sec. The electrode durability was determined by theNumber of welding spots,where the nugget diameter (a value obtained by addinga major axis and a minor axis and divide by 2was found to be less than 5 mm by exposing thewelding zonerated. The electrode durability was evaluated using the following evaluation criteriarated.
    [0034] DieVerschmelzungsfestigkeit wurde durch das folgende Verfahren bewertet.Als das Elektrodenmaterial und das geschweißte Material im Bewertungsversuchfür dieElektrodenhaltbarkeit aneinander hafteten wurde die Kraft, die zumTrennen des Schweißmaterialsin einer Zugversuchsapparatur erforderlich war, gemessen und eswurde eine „Verschmelzung" vorausgesetzt, wenndiese Kraft 10 kgf überstieg.Weiterhin wurde die Anzahl an Schweißpunkten bis zum Erreichendes Verschmelungszustands als die Anzahl an Schweißpunktenzur Verschmelzung und die mittlere Anzahl der Anzahl an Schweißpunktenzur Verschmelzung als „die mittlereAnzahl an Schmelzpunkten bis zur Verschmelzung" bezeichnet und als Indikator der Häufigkeitdes Erfolgens von Verschmelzung betrachtet. Eine hohe mittlere Anzahlan Schweißpunktenzur Verschmelzung bedeutet eine hohe Verschmelzungsfestigkeit. DieVerschmelzungsfestigkeit wurde gemäß den folgenden Bewertungskriterienbewertet.The fusion strength was evaluated by the following method. When the electrode material and the welded material adhered to each other in the electrode durability evaluation test, the force required to separate the welding material in a tensile test apparatus was measured, and "fusion" was assumed when this force exceeded 10 kgf. Furthermore, the number became at welding points until the fusion state is reached is referred to as the number of welding points for the fusion and the mean number of the number of welding points for the fusion as "the mean number of melting points until the fusion" and as an indicator of the frequency of the Success of merger. A high average number of welding spots for fusion means a high fusion strength. The fusion strength was evaluated according to the following evaluation criteria.
    [0035] DieErgebnisse der zusammengefassten Bewertung der Fähigkeit zum kontinuierlichenSchweißen (Elektrodenhaltbarkeit)und der Verschmelzungsfestigkeit wurden insgesamt gemäß den folgendenKriterien bewertet, und die Ergebnisse sind in der untersten Zeileder Tabellen 5-1 bis 5-5 dargestellt.TheResults of the summarized assessment of the ability to continuouslyWelding (electrode durability)and the fusion strength were determined according to the following as a wholeCriteria are evaluated and the results are on the bottom lineof Tables 5-1 to 5-5.
    [0036] Inden Materialien Nr. 6, 9, 15, 17, 18, 20, 21, 23, 24, 29, 30, 32,33, 36, 42, 44, 45, 47–50,53, 56, 58, 59, 61, 62, 65–68,70, 71, 73 und 74 gemäß der vorliegendenErfindung war die elektrische Leitfähigkeit (%IACS) gering (ebensowar die Wärmeleitfähigkeitgering; diese Ergebnisse sind in der Tabelle nicht dargestellt).Deshalb war die Joule-Wärmegroß,die Wärmeleitfähigkeitgering, wurden die Elektrodenmaterialien leicht mit dem Material,das geschweißtwurde, legiert und betrug die Anzahl an Schweißpunkten zur Verschmelzungweniger als 500.Inmaterials no.6, 9, 15, 17, 18, 20, 21, 23, 24, 29, 30, 32,33, 36, 42, 44, 45, 47-50,53, 56, 58, 59, 61, 62, 65-68,70, 71, 73 and 74 according to the presentInvention, electrical conductivity (% IACS) was low (as wellwas the thermal conductivitylow; these results are not shown in the table).That was why the Joule was warmlarge,the thermal conductivitylow, the electrode materials became light with the material,that weldedwas alloyed and the number of welding points for the fusionless than 500.
    [0037] ImVergleichsmaterial Nr. 1 war die Menge an Cr in Form einer Feststofflösung groß und dieelektrische Leitfähigkeit(%IACS) zu gering (ebenso war die Wärmeleitfähigkeit zu gering; diese Ergebnissesind in der Tabelle nicht dargestellt). Deshalb war die Joule-Wärme sehrgroß,die Kühleffizienzschlecht, die Temperatur des Elektrodenmaterials erhöht und dieStreckspannung bei hoher Temperatur deutlich vermindert. Weiterhin war,da die Kristallkorngröße so groß wie mehrerezehn Mikron betrug, die Zyklusermüdungsfestigkeit gering. Ausden folgenden Gründenvergrößerte sichder Durchmesser der Elektrodenspitze bei einer kleinen Anzahl anSchweißzyklenund die Schweißstromdichtefiel ab, was zu einer schlechten Fähigkeit zum kontinuierlichen Schweißen führte. Wegender Verschmelzungsfestigkeit aufgrund der zu geringen elektrischenLeitfähigkeit (%IACS)(ebenso war die Wärmeleitfähigkeitzu gering; diese Ergebnisse sind in der Tabelle nicht dargestellt) legiertedas Elektrodenmaterial leicht mit dem Material, das geschweißt wurde,und die mittlere Anzahl an Schweißpunkten zur Verschmelzungwar niedrig.in theComparative material No. 1, the amount of Cr in the form of a solid solution was large and thatelectric conductivity(% IACS) too low (also the thermal conductivity was too low; these resultsare not shown in the table). So the Joule warmth was verylarge,the cooling efficiencybad, the temperature of the electrode material increases and theYield stress significantly reduced at high temperature. Furthermore,because the crystal grain size is as large as severalwas ten microns, cycle fatigue resistance low. Outthe following reasonsincreasedthe diameter of the electrode tip at a small numberwelding cyclesand the welding current densityfell off, resulting in poor continuous welding ability. Because ofthe resistance to fusion due to the insufficient electricalConductivity (% IACS)(The same was the thermal conductivitytoo low; these results are not shown in the table)the electrode material easily with the material that was weldedand the average number of weld spots for fusionwas low.
    [0038] ImVergleichsmaterial Nr. 2 war aufgrund der geringen Streckspannungbei hoher Temperatur die Fähigkeitzum kontinuierlichen Schweißenschlecht. Wegen der Verschmelzungsfestigkeit aufgrund der zu geringenelektrischen Leitfähigkeit(%IACS) (ebenso war, die Wärmeleitfähigkeitzu gering; diese Ergebnisse sind in der Tabelle nicht dargestellt)erfolgte leicht eine Verschmelzung.in theComparative material No. 2 was due to the low yield stressability at high temperaturefor continuous weldingbad. Because of the fusion strength due to the too lowelectrical conductivity(% IACS) (was also, the thermal conductivitytoo low; these results are not shown in the table)there was a slight merger.
    [0039] Dievorstehend beschriebenen Ergebnisse zeigen, dass die Materialien,die eine hohe Streckspannung bei hoher Temperatur, eine hohe Wärmefestigkeit,eine hohe elektrische Leitfähigkeit(%IACS) und auch die Bildung von faserförmigen Kristallkörnen, eineVerfeinerung von Unterkörnernder Unterstruktur und feine Teilchenfällungsprodukte aufwiesen, ausgezeichneteSchweißeigenschaftenaufwiesen.TheResults described above show that the materialswhich have high yield stress at high temperature, high heat resistance,high electrical conductivity(% IACS) and also the formation of fibrous crystal grains, aRefinement of lower grainswhich had substructure and fine particle precipitation products, excellentwelding propertiesexhibited.
    [0040] EinGussblock, zusammengesetzt aus Cu – 0,84% Cr – 0,03% Zr wurde in derselbenWeise wie in Beispiel 1 erhalten. Der erhaltene Gussblock wurdefür eineDauer von 2 Stunden bei einer Temperatur von 1000°C lösungsbehandeltund füreine Dauer von 2 Stunden bei einer Temperatur von 600°C einer Wärmevorbehandlungunterzogen. Nach der Wärmevorbehandlungwurden die Streckspannung bei einer Temperatur von 600°C und dieelektrische Leitfähigkeitgemessen. Die folgenden Ergebnisse wurden erhalten: Streckspannung173 MPa und elektrische Leitfähigkeit83%. Dann wurde das Material in einen in 1 dargestellten Behälter eingebracht, und es wurdeeine direkte Extrusion bei einer Temperatur von 500°C und miteinem Extrusionsverhältnisvon 7 durchgeführt.Nach der direkten Extrusion wurden die Streckspannung bei einerTemperatur von 600°Cund die elektrische Leitfähigkeitgemessen. Als Ergebnis dieser Messungen wurden eine Streckspannungvon 225 MPa und eine elektrische Leitfähigkeit von 92% erhalten. Dannwurde füreine Dauer von 8 Stunden bei einer Temperatur von 500°C eine Wärmebehandlungdurchgeführtund das endbehandelte Material erhalten. Die Streckspannung desendbehandelten Materials betrug 211 MPa, die elektrische Leitfähigkeit95%, die Nebenachsenlängeder faserförmigenKörner10 um oder weniger, die mittlere Unterkorngröße der Unterstruktur 1 μm oder weniger,die Teilchengröße der feinenFällungsprodukte5–40 nmund der Abstand zwischen den Teilchen 100 nm oder weniger.A ingot composed of Cu - 0.84% Cr - 0.03% Zr was obtained in the same manner as in Example 1. The ingot obtained was solution-treated for a period of 2 hours at a temperature of 1000 ° C. and subjected to a heat pretreatment for a period of 2 hours at a temperature of 600 ° C. After the heat pretreatment, the yield stress at a temperature of 600 ° C and the electrical conductivity were measured. The following results were obtained: yield stress 173 MPa and electrical conductivity 83%. Then the material was turned into one 1 introduced container, and direct extrusion was carried out at a temperature of 500 ° C and with an extrusion ratio of 7. After direct extrusion, the yield stress at a temperature of 600 ° C and the electrical conductivity were measured. As a result of these measurements, a yield stress of 225 MPa and an electrical conductivity of 92% were obtained. Then, heat treatment was carried out for 8 hours at a temperature of 500 ° C., and the finished material was obtained. The yield stress of the finished material was 211 MPa, the electrical conductivity 95%, the minor axis length of the fibrous grains 10 µm or less, the mean undersize size of the substructure 1 µm or less, the particle size of the fine precipitation products 5-40 nm and the distance between the particles 100 nm or less.
    [0041] Einmit demjenigen von Beispiel 1 identisches Elektrodenmaterial wurdeverwendet, eine durch Heißtauchenzinkbeschichtete Stahllage (die mittlere Menge an abgeschiedenemMaterial betrug 60 g/m2) mit einer Lagendickevon 0,8 mm wurde eingesetzt, und ein Punktschweißversuch mit einer einphasigen,stationären AC-Schweißpunktapparaturwurde unter Kühlender Elektrode mit Wasser durchgeführt. Der Schweißstrom betrug8,3 kA, die Stromdurchgangszeit 10 Zyklen (50 Hz), die Druckkraft200 kgf. Die Schweißbedingungen warenso, dass ein Nugget mit einem Durchmesser von 5 mm erhalten wurde.Die kontinuierliche Schweißgeschwindigkeitbetrug 1 Schweißpunkt/1Sek. Die Elektrodenhaltbarkeit und Schmelzfestigkeit wurden durch dieselbenVerfahren und gemäß denselbenKriterien wie in Beispiel 1 bewertet. Die Gesamtbewertung wurde ebensogemäß denselbenKriterien wie in Beispiel 1 durchgeführt. Die Ergebnisse der Gesamtbewertungsind in den Tabellen 6-1 bis 6-5 dargestellt.An electrode material identical to that of Example 1 was used, a hot-dip zinc-coated steel sheet (the average amount of deposited material was 60 g / m 2 ) with a sheet thickness of 0.8 mm was used, and a spot welding test with a single-phase, stationary AC was used Welding spot equipment was carried out while cooling the electrode with water. The welding current was 8.3 kA, the current passage time 10 cycles (50 Hz), the pressure force 200 kgf. The welding conditions were such that a 5 mm diameter nugget was obtained. The continuous welding speed was 1 welding point / 1 second. The electrode durability and melt strength were evaluated by the same methods and according to the same criteria as in Example 1. The overall evaluation was also carried out according to the same criteria as in Example 1. The results of the overall evaluation are shown in Tables 6-1 to 6-5.
    [0042] Inden Materialien Nr. 15, 18, 20, 21, 23, 30, 36, 42, 45, 47, 48,50, 59, 65, 67, 68, 71, 73 und 74 gemäß der vorliegenden Erfindungwar die elektrische Leitfähigkeit(%IACS) gering (ebenso war die Wärmeleitfähigkeitgering; diese Ergebnisse sind in der Tabelle nicht dargestellt).Deshalb war die Joule-Wärmegroß,die Wärmeleitfähigkeitgering, wurden die Elektrodenmaterialien leicht mit dem geschweißten Materiallegiert und betrug die mittlere Anzahl an Schweißpunkten zur Verschmelzung500. In den Vergleichsmaterialien Nr. 1 und 2 waren die Fähigkeitzum kontinuierlichen Schweißenund die Verschmelzungsfestigkeit aus denselben Gründen wiein Beispiel 1 schlecht.Inmaterials no.15, 18, 20, 21, 23, 30, 36, 42, 45, 47, 48,50, 59, 65, 67, 68, 71, 73 and 74 according to the present inventionwas electrical conductivity(% IACS) low (also the thermal conductivity waslow; these results are not shown in the table).That was why the Joule was warmlarge,the thermal conductivitysmall, the electrode materials became light with the welded materialalloyed and was the average number of welding spots for fusion500. In Comparative Materials Nos. 1 and 2 were the abilityfor continuous weldingand the fusion strength for the same reasons asbad in example 1.
    [0043] Dievorstehend beschriebenen Ergebnisse zeigen, dass die Materialien,die eine hohe Streckspannung bei hoher Temperatur, eine hohe Wärmefestigkeit,eine hohe elektrische Leitfähigkeit(%IACS) aufwiesen und die faserförmigeKristallkörnermit einer aus verfeinerten Unterkörnern zusammengesetzten Unterstruktur umfasstenund feine Teilchenfällungsprodukteenthielten, ausgezeichnete Schweißeigenschaften aufwiesen.TheResults described above show that the materialswhich have high yield stress at high temperature, high heat resistance,high electrical conductivity(% IACS) and the fibrouscrystal grainswith a substructure composed of refined subgrainsand fine particle precipitation productscontained, had excellent welding properties.
    [0044] Mitdem Elektrodenmaterial gemäß der vorliegendenErfindung und einem Verfahren zu dessen Herstellung kann ein Elektrodenmaterialbereitgestellt werden, in welchem mechanische Eigenschaften, Wärmefestigkeit,Streckspannung bei hoher Temperatur und die Fähigkeit zum kontinuierlichenSchweißen(Elektrodenhaltbarkeit) des Elektrodenmaterials durch Bilden vonfaserförmigenKristallkörnerneiner Unterstruktur, die aus feinen Unterkörnern besteht und Bewirkeneiner feinen Fällungvon Teilchen, die Atome mit einer geringen Diffusionsgeschwindigkeitumfassen, verbessert werden können.Ferner kann durch Verbessern der Fällung von Fällungsprodukten die elektrischeLeitfähigkeiterhöht,das Legieren des Elektrodenmaterials mit dem zu schweißenden Materialunterdrücktund die Anzahl an Schweißpunktenzur Verschmelzung (Verschmelzungsfestigkeit) erhöht werden. Weiterhin kann einElektrodenmaterial mit ausgezeichneten Eigenschaften hergestelltwerden.Withthe electrode material according to the presentInvention and a method for its production can be an electrode materialare provided in which mechanical properties, heat resistance,Yield stress at high temperature and the ability to continuouslywelding(Electrode durability) of the electrode material by formingfibrouscrystal grainsa substructure consisting of fine subgrains and effecta fine precipitationof particles, the atoms with a slow diffusion rateinclude, can be improved.Furthermore, by improving the precipitation of precipitation products, the electricalconductivityelevated,alloying the electrode material with the material to be weldedrepressedand the number of welding spotsfor fusion (fusion strength) can be increased. Furthermore, aElectrode material made with excellent propertiesbecome.
    权利要求:
    Claims (6)
    [1]
    Elektrodenmaterial mit einer Zusammensetzungder allgemeinen Formel CuAusgl.Xa, wobei X mindestens ein Element, ausgewählt ausder Gruppe bestehend aus Cr, Zr, Fe, P und Ag, darstellt; "a" 1,5 Gew.-% oder weniger bedeutet undder Ausgleich aus Cu, das unvermeidbare Verunreinigungen umfasst,besteht, wobei das Elektrodenmaterial eine Struktur aufweist, inwelcher feine Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 50nm oder weniger zu einer Struktur gefällt wurden, die aus faserförmigen Kristallkörnern miteiner Nebenachsenlängevon 10 μmoder weniger zusammengesetzt ist, die aus Unterkörnern mit einer mittleren Teilchengröße von 3 μm oder wenigerzusammengesetzt sind.Electrode material with a composition of the general formula Cu eq. X a , where X represents at least one element selected from the group consisting of Cr, Zr, Fe, P and Ag; "a" means 1.5% by weight or less, and the balance is made up of Cu comprising inevitable impurities, the electrode material having a structure in which fine particles having an average particle size of 50 nm or less precipitate into a structure were made from fibrous crystal grains with a minor axis length of 10 microns or less is composed of sub-grains with an average particle size of 3 microns or less.
    [2]
    Elektrodenmaterial nach Anspruch 1, wobei der Fällungsdispersionszustandder feinen Teilchen so ist, dass der mittlere Abstand zwischen denTeilchen 200 nm oder weniger beträgt.The electrode material according to claim 1, wherein the precipitation dispersion stateof the fine particles is such that the mean distance between theParticle is 200 nm or less.
    [3]
    Elektrodenmaterial nach Anspruch 1 oder 2, wobeies sich bei den feinen Teilchen um mindestens einen Typ, ausgewählt ausder Gruppe bestehend aus Cr, Cu3Zr, Cu9Zr2, Fe, Cu3P und Ag, handelt.The electrode material according to claim 1 or 2, wherein the fine particles are at least one type selected from the group consisting of Cr, Cu 3 Zr, Cu 9 Zr 2 , Fe, Cu 3 P and Ag.
    [4]
    Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenmaterials,wobei ein Legierungsmaterial auf Cu-Basis mit einem Extrusionsverhältnis von4 oder höherund bei einer Temperatur von 300 bis 600°C extrudiert wird, wobei dasLegierungsmaterial auf Cu-Basis eine Zusammensetzung der allgemeinenFormel CuAusgl.Xa aufweist,wobei X mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehendaus Cr, Zr, Fe, P und Ag, darstellt; "a" 1,5Gew.-% oder weniger bedeutet und der Ausgleich aus Cu, das unvermeidbareVerunreinigungen umfasst, besteht.Process for producing an electrode material, wherein a Cu-based alloy material is extruded with an extrusion ratio of 4 or higher and at a temperature of 300 to 600 ° C, wherein the Cu-based alloy material has a composition of the general formula Cu eq. X has a , where X represents at least one element selected from the group consisting of Cr, Zr, Fe, P and Ag; "a" means 1.5% by weight or less and the balance consists of Cu, which includes inevitable impurities.
    [5]
    Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenmaterialsnach Anspruch 4, wobei das Legierungsmaterial bei Durchführung derExtrusion im Voraus einer Wärmebehandlungbei einer Temperatur von 350 bis 700°C unterzogen wird.Method of making an electrode materialaccording to claim 4, wherein the alloy material when performing theExtrusion in advance of heat treatmentundergoes at a temperature of 350 to 700 ° C.
    [6]
    Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenmaterialsnach Anspruch 4 oder 5, wobei eine Wärmebehandlung bei einer Temperaturvon 350 bis 700°Cnach der Extrusion durchgeführtwird.Method of making an electrode materialaccording to claim 4 or 5, wherein a heat treatment at a temperaturefrom 350 to 700 ° Cperformed after extrusionbecomes.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    CN1572413A|2005-02-02|
    US20040238501A1|2004-12-02|
    FR2855438A1|2004-12-03|
    JP2004353011A|2004-12-16|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2004-12-30| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2007-03-15| 8139| Disposal/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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