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EuroWire – September 2010
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technischer artikel
Nachhaltigkeit bei der
Werkstoffentwickung und
Werkstoffherstellung
Von Ralf Hojda, Dr Michael Köhler, James Schraml
1 Einleitung
Knapper werdende Ressourcen belasten
zunehmend den wirtschaftlichen Erfolg
im privaten und industriellen Bereich.
Betroffen sind sind Energieversorgung und
Grundstoffe gleichermaßen.
Preissteigerungen
im
dreistelligen
Prozentbereich haben bei den Herstellern
von Halbzeugen aus Kupferlegierungen
dafür gesorgt, dass sich das Verhältnis
zwischen Wertschöpfung und Metallwert
in den letzten Jahren von einem
ausgewogenen Zustand hin zu einem
Faktor von eins zu drei entwickelt hat.
Standen in der Vergangenheit die
mechanischen
und
technologischen
Eigenschaften bei der Auswahl einer
geeigneten Legierung im Vordergrund,
so hat inzwischen der Metallwert an
Bedeutung gewonnen. Auswirkungen
hat dies auch auf die Entwicklung und
Herstellung von Legierungen.
Fragestellungen
nach
einer
guten
Recyclierbarkeit von neuen Legierungen
und Verbundwerkstoffen beschäftigen
die Entwickler ebenso wie der Ansatz,
über
höherfeste
Legierungen
eine
geringere Wandstärke,
sprich
einen
ressourcenschonenderen Materialeinsatz
zu realisieren.
In diesem Artikel werden die Aspekte
der guten Reyclierbarkeit und des
reduzierten Materialeinsatz an zwei
Entwicklungsbeispielen dargestellt.
Zum einen handelt es sich bei diesen
beschriebenen Werkstoffen um eine neue
Legierung mit hoher Leitfähigkeit, die
auch in verzinnter Form uneingeschränkt
recyclierbar ist, zum anderen um eine
hochfeste Bronze, die neben einer einfachen
Rückführung in den Wertstoffkreislauf vor
allem ein hohes Potential bietet, das sich
für den Einsatz in vielen Miniaturisierung-
Applikationen eignet und daher einen
ressourcenschonenden
Materialeinsatz
bietet.
2 Beispiele
2.1 Entwicklung 1
An Verbindungselemente in der Elektro-
technik und Elektronik werden eine
Vielzahl von Anforderungen gestellt.
Die
mechanische
Festigkeit,
die
elektrische
Leitfähigkeit
und
die
Korrosionsbeständigkeit stellen wichtige
Kriterien für die sichere Funktion der
Bauteile über die Lebensdauer des
Gesamtsystems dar. Oftmals schließen
sich
die
Eigenschaftsanforderungen
gegeneinander aus, wie beispielsweise
wenn
die
Kombination
einer
guten
Leitfähigkeit
mit
hoher
Korrosionsbeständigkeit spezifiziert ist.
Verbessern Legierungselemente im Kupfer,
wie Nickel und Chrom, einerseits die
Korrosionsbeständigkeit, so verringern sie
andererseits die Leitfähigkeit erheblich
(siehe Bild 1)
.
Zusätze in Massen %
Elektrische Leitfähigkeit in % IACS (International Annealed Copper Standard)
Elektrische Leitfähigkeit in m/O mm
2
Bild 1
▼
▼
:
Einfluss von Legierungselementen auf die elektrische Leitfähigkeit von Kupfer