201358. lajstromszámú szabadalom • Eljárás kiválásosan keményíthető, jó elektromos vezetőképességű, szilárdságú és hőállóságú rézötvözetek előállítására
5 HU 201358 B 6 lyamatokat megindító Co precipitációja kalcium ötvözésével jelentősen fékezhető. Ennek következményeként a Co kiválásokon precipitálódó Si is kénytelen szilárd oldatban maradni. Ez a hatás azzal függ össze, hogy a kalcium az ötvözetben lévő szennyezőket összegyűjti, megköti, a mátrixot tehát tisztítja és Így jelentősen csökkenti a Co atomok kiválására alkalmas csiraképző helyek számát. Elektronsugaras mikroanalizátorral végzett vizsgálataink kimutatták, hogy a kalcium ötvözésű anyagokban kristályszemcse határok kalciumban, alumíniumban, kénben, stb. jelentősen feldúsulnak. Ugyanakkor a kalcium a rézben rosszul oldódik, így az anyag elektromos vezetőképességét gyakorlatilag nem befolyásolja. A kitűzött feladatot a találmány szerint azáltal oldottuk meg, hogy olvasztás során a rézhez 1,8-2,7 tömegX kobaltot, 0,4-0,7 tömegX szilíciumot, ezt követően az olvadékhoz legfeljebb 0,1 tömegX kalciumot és/vagy legfeljebb 0,2 tömegX Ce-Mischmetallt adagolunk. Adott esetben a kobalt tömegének legfeljebb 50 tőmegX-át kitevő nikkelt adagolunk. Az olvadék megszilárdítását követően az ötvözeten melegalakitást, oldó hőkezelést, edzést, előnyösen e három technológiát egyesítő, edzéssel egybekötött termomechanikus kezelést, majd hidegalakítást és/vagy megeresztő hőkezelést végzünk. Adott esetben a megeresztés után változtatott paraméterekkel újabb megeresztő hőkezelést hajtunk végre és előnyösen a két megeresztés között és/vagy után újabb hidegalakítást alkalmazunk. Az eljárás és új ötvözet előnye az, hogy kalcium hatására az edzés folyamata alatt visszaszorított precipitáció révén több ötvöző marad szilárd oldatban, így a megeresztő hőkezelés során nagyobb keménység érhető el. Az eljárás és új ötvözet további előnye az, hogy miután a Ca szennyezőket a szemcsehatárokon megköti, ezáltal az ötvözet tisztul, a megeresztő hőkezelés után az elektromos vezetőképesség nő. Az eljárás és új ötvözet előnye továbbá az, hogy nem kényes az edzési sebességre, egyszerűbb edzési technológiai megoldások is alkalmazhatók, illetve a megeresztő hőkezelésnél mérhető tulajdonságok - elsősorban a keménység és az elektromos vezetőképesség - inhomogenitása, szórása lényegesen kisebb, a gyártási biztonság jóval nagyobb. Az edzés alatti precipitáció visszaszorítását az elektromos vezetőképesség csökkenése jelzi. Legfeljebb 0,1 tömegX kalcium adagolásával az elektromos vezetőképesség a kalcium nélküli Cu-Co-Si ötvözethez viszonyítva az edzés után mérve 2-3 MS/m értékkel csökken. A megeresztő hőkezelés utón a keménység 35-40 HB értékkel, az elektromos vezetőképesség pedig 3 MS/m értékkel nő. Az eljárás egy előnyös kiviteli módja szerint a rézbe 2 tömegX kobaltot, 0,5 tömegX Si-t és 0,1 tömegX Ca-t adagolunk. Felismertük továbbá azt, hogy a Ca helyettesíthető Ce-Mischmetallal, illetve kedvező hatást fejt ki a Ca mellett adagolt Ce-Mischmetall. A találmány szerint az ötvözet 2 tömegX Co, 0,5 tömegX Si és 0,2 tömegX Ce-Mischmetall tartalmú. A találmány szerint az ötvözetbe előnyösen 2 tömegX Co, 0,5 tömegX Si mellett 0,1 tömegX Ca-t és 0,2 tömegX Ce-Mischmetallt is adagolunk. A Co részben, de legfeljebb 50X-ban nikkellel helyettesíthető. Az eljárás másik előnyös foganatositási módja szerint például az ötvözet összetétele: 1,2 tömegX Co, 0,8 tömegX Ni, 0,5 tömegX Si, 0,1 tömegX Ca lehet. Ismeretes továbbá, hogy a Cu-Co-Si ötvözetek igen hajlamosak magas hőmérsékleten (900 °C felett) levegős kemencében történő hőkezeléskor belső oxidációra, melynek során elsősorban sziliciumoxidok képződnek diszperz eloszlásban az ötvözetben. A belső oxidációs front a szokásos oldó hőkezelési körülmények között 0,3-0,4 mm mélységű a felülettől számítva. A szilícium oxidálódása miatt a felület ilyen vastagságú rétegében az anyag másként viselkedik. Elsősorban nem keményíthető ki olyan mértékben, másrészt ez a réteg a belső oxidáció miatt rideggé válik és az edzést követő hidegalakítást akadályozza oly módon, hogy például húzáskor az anyag belseje és felületi rétege közötti képlékenységi különbség miatt a belső oxidált réteg megszakadozik és leválik. Az eljárás egy előnyös kiviteli módja szerint a belső oxidált réteg elkerülését és így az anyag kedvező hidegalakíthatóságát azáltal biztosítjuk, hogy rúdgyórtás esetén a melegalakító sajtolást az oldó hőkezelés hőmérsékletén végezzük, majd ezt követően az anyagot közvetlenül szobahőmérsékletű vízben vezetjük. Ezáltal a melegalakítás, oldó hőkezelés és edzés egyetlen technológiai lépéssé redukálódik, elmarad a különálló oldó hőkezelés, az anyag a sajtolást követően gyakorlatilag levegővel nem érintkezik és igy az anyag belső oxidációt nem szenved. Közismert tény, hogy alacsonyabb hőmérsékletű megeresztő hőkezelésnél kisebb méretű, sűrűbb eloszlású kiválások képződnek. Ez a helyzet kedvezőbb a szilárdság növelése szempontjából, azonban a megfelelő mennyiségű ötvöző termikusán aktivizált kiválásához - az alacsony hőmérséklet miatt technológiailag megengedhetetlenül hosszú hőkezelés kellene. Felii mertük azonban azt, hogy a kivált szilícium stabilizálja a kobalt precipitátumokat és igy egy alacsonyabb hőmérsékletű megeresztés folyamán kialakított kedvező diszperzitású struktúra a hőmérséklet növelésével - tehát kétképcsós hőkezeléssel -5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
