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Kontaktfederwerkstoffe Eisen-Kobalt-Nickel-Legierung bietet große Härte bei exzellenter Biegbarkeit

| Autor/ Redakteur: Robert Brand* / Kristin Rinortner

Beim Biegeverhalten der meisten Kontaktfederwerkstoffe verhalten sich die Haupteigenschaften konträr. Je fester ein Werkstoff ist, desto leichter bricht er, wenn der Biegeradius einen bestimmten Wert unterschreitet. Das führt dazu, dass in der Praxis ständig Kompromisse eingegangen werden. Jetzt gibt es eine Lösung für dieses Problem.

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( Archiv: Vogel Business Media )

Die Wahl des optimalen Werkstoffes ist die Basis jeder Weiter- oder Neuentwicklung. Jahrzehntelange Forschung und Entwicklung haben zum Beispiel die VAC zu einem führenden Anbieter von Hochleistungslegierungen gemacht. Insbesondere die weichmagnetischen Werkstoffe auf Nickel-Eisen- oder Kobalt-Eisen-Basis ermöglichen technische Lösungen, die mit Standardlegierungen nicht realisierbar sind.

DURACON ist eine neue Familie von Eisen-Kobalt-Nickel-Legierungen, die hohe Festigkeiten und gute elektrische Leitfähigkeiten mit herausragendem Biegeverhalten kombiniert. DURACON 17A beispielsweise ist eine aushärtbare Fe-Ni-Co-Federlegierung, die aufgrund einer Phasenumwandlung bei der Kaltverformung während der Produktion eine gute elektrische und thermische Leitfähigkeit aufweist. Dieser Zustand zeichnet sich vor allem dadurch aus, dass die Legierung als Kontaktfederwerkstoff höchste Festigkeiten und exzellente Biegbarkeit auf sich vereint. Das gestattet extrem kleine Biegeradien und eröffnet somit neue Möglichkeiten bezüglich Material- und Bauraumeinsparung.

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Klein und oho!

Dank der kleinen Biegeradien, die sich mit dem Hochleistungswerkstoff aus Hanau erzielen lassen, können viele Elektronik-Bauteile (wie Kontakte, Steckverbindungen, Schalter, Relais) miniaturisiert werden. Damit einher geht eine erhebliche Gewichtseinsparung, die dem aktuellen Trend zur Verkleinerung aller möglichen Gebrauchsgegenstände vom Handy über mp3-Player bis hin zur Videokamera entgegen kommt.

Auch die Automobilindustrie setzt mehr und mehr elektronische Komponenten ein. Als Beispiel mag der Vordersitz der S-Klasse dienen: Allein in diesem Teil befinden sich 80 Elektromotoren. Es liegt auf der Hand, dass die Steckverbindungen für die Multipolkontakte hier nicht allzu viel Platz beanspruchen dürfen.

Neben der puren Platzfrage gilt es aber auch die Kostenvorteile durch Materialersparnis nicht zu vergessen. Der Hochleistungswerkstoff DURACON hat seinen Preis, der aber immer in Relation zu Raum- und Materialeinsparung gesehen werden muss, was nicht selten dazu führt, dass die Legierung sogar Kostenvorteile beim Gesamtsystem ermöglicht.

Umweltfreundlich und zukunftssicher

Neben den technischen Vorteilen gibt es so genannte „grüne Argumente“, die klar für den Kontaktfederwerkstoff sprechen und angesichts der aktuellen Diskussion um Umwelt- und Klimaschutz mehr und mehr an Bedeutung gewinnen. DURACON ist technisch am ehesten mit Kupfer-Beryllium vergleichbar, kommt aber ohne Beryllium aus.

Dieses chemische Element ist problematisch: So können bei der Verarbeitung beispielsweise krebserregende Dämpfe und Stäube entstehen. Auch als Schrottbestandteil wird Beryllium nicht gerne gesehen. Noch ist Beryllium als Legierungszusatz zwar nicht verboten, jedoch ist anzunehmen, dass im Zuge der immer schärferen Umweltauflagen ein solches Verbot nicht mehr lange auf sich warten lässt. DURACON ist demnach ein zukunftssicherer Werkstoff, zumal die Legierung auch kein Blei oder andere kritische Elemente enthält und damit voll und ganz der RoHS-Richtlinie entspricht.

Temperaturverhalten

Je nach Anforderung des Kunden bietet die VAC zwei Werkstoffzustände. Beim Lieferzustand „hart“ ist eine Aushärtung der Federelemente empfehlenswert, um maximale Festigkeiten und eine bestmögliche Temperaturbeständigkeit bis 250 °C zu erhalten. Eine spezielle Wärmebehandlung des Bandes markiert den neuesten Entwicklungsstand von DURACON 17A.

Der „wärmebehandelte“ Lieferzustand entspricht einer werksvergüteten Qualität und toleriert Einsatztemperaturen bis 200 °C - ohne Teileaushärtung. Die anderen positiven Eigenschaften des Werkstoffes bleiben dabei vollständig erhalten. Dies gilt insbesondere für das ausgezeichnete Biegeverhalten.

Damit kann eine Kombination aus hoher Festigkeit und hervorragenden Relaxationseigenschaften erreicht werden, die bisher nur mit Werkstoffen im ausgehärteten Zustand möglich war. Für höhere Applikationstemperaturen bis 250 °C und einer weiteren Steigerung der Festigkeit über 1500 MPa besteht die Option, DURACON auszuhärten. Zum Vergleich: Die maximale Einsatztemperatur von Kupfer-Beryllium liegt typischerweise bei ca. 150°C.

Derzeit liefert die das Hanauer Unternehmen DURACON 17A-Bandmaterial im neuen wärmebehandelten Zustand in Dicken von 0,05 bis 0,3 mm. Es eignet sich insbesondere für Kontaktschnittstellen in Telekommunikations- und Kfz-Anwendungen (wichtig etwa bei motornaher Verwendung) im Niedrigstrombereich mit höchsten Anforderungen an Miniaturisierung und/oder Temperaturverhalten.

Was zeichnet den Kontakfederwerkstoff Duracon aus?

Hochleistungswerkstoff – maßgeschneidert auf die Anforderungen der Anwender. Keine Lagerware!

Einmalig bisher: hohe Festigkeiten und gute elektrische Leitfähigkeiten in Kombination mit herausragendem Biegeverhalten.

Durch Miniaturisierung elektronischer Bauteile werden enorme Gewichts- und Raumeinsparungen möglich.

Heute schon Verwendung bei Kontaktelementen in der Telekommunikation, Automobilindustrie.

Band von 0,1, 0,2 und 0,3 mm Dicke kann kurzfristig in Hanau bemustert werden.

*Dr. Robert Brand arbeitet im Produktmarketing Halbzeug/Product Marketing Materials bei der Vacuumschmelze in Hanau.

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