Aushärtbare Kupferlegierung mit hoher Leitfähigkeit und Verschleißfestigkeit
Der Werkstoff kombiniert hohe elektrische Leitfähigkeit mit mechanischer Stabilität und Korrosionsbeständigkeit. Kupfer sorgt für eine verlustarme Stromübertragung, Nickel erhöht die Festigkeit und verbessert das Verhalten unter elektrischer und mechanischer Belastung. Silizium hemmt Oxidation und reduziert dadurch thermisch bedingten Materialabtrag. Chrom steigert die Wärmeleitfähigkeit und unterstützt die Korrosionsresistenz.
Im Vergleich zu Wirbalit-CA (CuAl₂O₃) erreicht CuNiSiCr eine höhere Festigkeit und Härte. Gegenüber berylliumhaltigen Legierungen wie CuCoBe oder CuCoNiBe ist die Legierung unbedenklich in der Bearbeitung. Die Ni-Si-Ausscheidungen gelten als sicher und ermöglichen eine vergleichbare Performance.
Zusammensetzung von Kupfer-Nickel-Silizium-Chrom
- 29
Kupfer
Cu
≥ 96,2%
- 28
Nickel
Ni
2,3% – 2,7%
- 14
Silizium
Si
0,5% – 0,8%
- 24
Chrom
Cr
0,1% – 0,3%
Zentrale Eigenschaften
Relaxationsbeständigkeit
CuNiSiCr zeigt auch bei Temperaturen über 150 °C eine deutlich geringere Relaxation im Vergleich zu anderen Kupferlegierungen. Diese Eigenschaft sichert die Kontaktkraft über lange Zeiträume. Besonders bei Federkontakten und Verbindungselementen mit mechanischer Dauerbelastung ist das ein entscheidender Vorteil.
Korrosionsbeständigkeit
Die Chromanteile bilden eine schützende Oberflächenschicht, die Korrosion in aggressiven Umgebungen reduziert. CuNiSiCr-Kontakte überstehen lange Zeiträume ohne Wartung, auch bei dauerhaftem Einsatz in anspruchsvollen Umgebungen wie Offshore-Anlagen oder Schiffselektrik.
Warmfestigkeit
Die Rekristallisationstemperatur von CuNiSiCr liegt bei 650 °C und damit deutlich über der von CuBe. Lötprozesse mit hoher thermischer Belastung lassen sich durchführen, ohne dass die Festigkeit beeinträchtigt wird. In der Elektronikfertigung ermöglicht das komplexe Montagesequenzen, bei denen die mechanischen Eigenschaften dauerhaft erhalten bleiben.
Physikalische und mechanische Eigenschaften
Eigenschaft | Einheit | Wert |
|---|---|---|
Zugfestigkeit (Rm) | MPa | 600–750 |
Dehngrenze (Rp0,2) | MPa | 460–600 |
Bruchdehnung (A) | % | 10–15 |
Dehnung | % | ≥ 25 |
Härte (Brinell) | HBW 2,5/62,5 | 185–200 |
Härte (Vickers) | HV | 185–220 |
Elektrische Leitfähigkeit | MS/m | 26–29 |
Elektrische Leitfähigkeit | % IACS | 45–50 |
Dichte bei 20°C | g/cm³ | 8,9 |
Schmelztemperatur (Liquidus) | °C | 1070–1090 |
Linearer Ausdehnungskoeffizient (20°C - 300°C) | x 10⁻⁶/K⁻¹ | 18 |
Elastizitätsmodul | kN/mm² | 140 |
Wärmeleitfähigkeit bei 20°C | W/(m·K) | 220 |
Erweichungstemperatur | °C | 475 |
Die angegebenen Werte verstehen sich als Mindestangaben, Durchschnittswerte oder Toleranzbereiche. Wenn Ihre Anwendung eine spezifische Werkstoffanforderung stellt, zum Beispiel eine definierte Mindesthärte oder erhöhte Biegefähigkeit, entwickeln wir gemeinsam mit Ihnen eine passende Ausführung. Sprechen Sie uns gerne an.
Industrieanwendungen
Typische Einsatzbereiche für CuNi₂.₅SiCr im industriellen Umfeld
Elektrotechnik
Hohe elektrische Leitfähigkeit und thermische Stabilität sichern ein zuverlässiges Kontaktverhalten auch unter Dauerstrombelastung. CuNiSiCr wird daher für elektrische Kontakte, Steckverbinder und Leiter eingesetzt.
Schweißtechnik
Dank hoher Erweichungstemperatur, Festigkeit und guter elektrischer Leitfähigkeit eignet sich CuNi₂,₅SiCr für Nahtschweißscheiben und Elektrodenhalter. Die Legierung ist eine berylliumfreie Alternative zu Bauteilen aus Wirbalit B.
Luft-und Raumfahrt
Die Kombination aus Temperaturbeständigkeit, mechanischer Belastbarkeit und Korrosionsfestigkeit macht CuNiSiCr geeignet für Triebwerksteile, strukturelle Komponenten und Verbindungselemente. Der Werkstoff bleibt auch bei erhöhten Temperaturen formstabil.
Marinetechnik und Offshore-Anlagenbau
CuNiSiCr zeigt eine hohe Beständigkeit gegenüber Meerwasser und aggressiven Medien. Eingesetzt wird die Legierung für Ventile, Pumpen, Offshore-Strukturen und Schiffskomponenten, bei denen dauerhafte Korrosionsresistenz gefordert ist.
Druckguss
Hohe Maßhaltigkeit unter zyklischer thermischer und mechanischer Belastung macht CuNiSiCr geeignet für Kolben, Systemkomponenten und andere Bauteile in der Druckgusstechnik, die dauerhaft hohen Temperaturen standhalten müssen.
Schweißteile aus CuNiSiCr
Herstellungsprozess
Der Herstellungsprozess einer CuNiSiCr-Stange umfasst mehrere Schritte, um die gewünschten Materialeigenschaften zu erreichen.
- 1Schritt 1
Legierungsvorbereitung und Schmelzen
Hochreine Metalle: Kupfer, Nickel, Silizium und Chrom werden beschafft und in einem Hochtemperaturofen eingeschmolzen um die Legierung zu bilden.
- 2Schritt 2
Gießen
Die flüssige Legierung wird in Kokillen - meist als Strang- oder Blockguss - gegossen. Dabei wird der Erstarrungsprozess sorgfältig kontrolliert um die feinkörnige Mikrostruktur zu fördern und so Lunker oder Seigerungen zu vermeiden.
- 3Schritt 3
Warmumformung
Die Rohbarren werden erhitzt und durch eine Reihe von Walzen geführt, wodurch sie plastisch umgeformt werden. Dies verbessert die Verarbeitbarkeit für spätere Prozessschritte und verfeinert die Kornstruktur.
- 4Schritt 4
Lösungsglühen
Das Material wird auf eine Temperatur zwischen 800-950° C gebracht und anschließend abgeschreckt. Nickel und Silizium werden so in Lösung gebracht, was die Grundlage für die spätere Ausscheidungshärtung bildet.
- 5Schritt 5
Kaltziehen
Die Stangen werden kalt durch eine Matrize gezogen, um die endgültigen Abmessungen und die gewünschte Oberflächenqualität zu erreichen.
- 6Schritt 6
Ausscheidungshärtung
Die Stangen werden abschließend erwärmt um die Härte und Oberflächenqualität zu optimieren.
- 7Schritt 7
Oberflächenbehandlung
Verunreinigungen werden durch Schleifen, Polieren oder eine chemische Behandlung entfernt.
- 8Schritt 8
Qualitätskontrolle
Der Herstellungsprozess von CuNiSrCr-Stangen wird streng kontrolliert, um die hohen Qualitätsanforderungen zu erfüllen.
- 9Schritt 9
Verpackung und Versand
Die fertigen CuNiSrCr-Stangen werden verpackt und für den Versand vorbereitet. Dabei werden spezielle Verpackungsmaterialien verwendet, um die Stäbe während des Transports vor Beschädigungen zu schützen.
Dieser Prozess stellt sicher, dass CuNi2.5SiCr-Stangen die für industrielle Anwendungen erforderlichen Werkstoffeigenschaften ausbilden. Dazu zählen hohe mechanische Festigkeit, konstante elektrische und thermische Leitfähigkeit sowie Verschleißfestigkeit.
Sprechen Sie mit unseren Werkstoffspezialisten
Gemeinsam analysieren wir Ihre Anforderungen im Detail, beraten Sie ganzheitlich und liefern exakt die Werkstofflösung, die optimal zu Ihren Produktionsprozessen passt.
