Das mengenmäßig wichtigste Einsatzgebiet von Kupfer ist die Leitung von elektrischem Strom zur Übertragung von Energie oder von Signalen. Da Leiter nicht ohne Kontakte zur Übertragung des elektrischen Stroms auskommen, sind verschiedene Kontaktwerkstoffe erforderlich, an die in vielen Fällen weitergehende Anforderungen - sowohl hinsichtlich der mechanischen als auch der elektrischen Eigenschaften - gestellt werden. Das Seminar des Deutschen Kupferinstituts vermittelte - ausgehend von den Materialeigenschaften von Kupfer und Kupferlegierungen - das Rüstzeug zur optimalen Auswahl von Kontaktwerkstoffen. Ein Schwerpunkt lag auf der Kontaktoberfläche, der Herstellung einer optimalen Oberfläche durch Beschichtung mittels galvanischen Verfahren mit den daran gestellten Grundanforderungen und erzielbaren Eigenschaften sowie der Beschichtung durch Tauchschmelzbeschichtung.
Das Kupferinstitut – technologisches Kompetenzzentrum für Kupferwerkstoffe
Michael Sander vom Deutschen Kupferinstitut gab einen kurzen Einblick in die Tätigkeiten und Leistungen des Instituts, das in erster Linie die Interessen der Kupferindustrie in Deutschland vertritt. Dazu werden Daten, die für die Verarbeitung und Nutzung von Kupfer benötigt werden ermittelt, aufgearbeitet und den Unternehmen zur Verfügung gestellt. Primär wird der Transfer von Know-how angestrebt, wobei ein intensiver Kontakt zu den Hochschulen gepflegt wird.
Insbesondere im Bereich der Ausbildung sieht Michael Sander derzeit erhebliche Defizite, da erfahrungsgemäß im Rahmen der verschiedenen technischen und wissenschaftlichen Ausbildungsrichtungen relativ wenig Know-how über Kupfer vermittelt wird. Mit mehr als 60 Arbeitsgruppen unterstützt das Kupferinstitut unter anderem die Normarbeit. Die Arbeit wird vom Institut in unterschiedlichen Arbeitsbereichen durchgeführt und begleitet. Hilfreich ist zudem die Verbreitung von Informationen über Broschüren oder Datensammlungen wie den sogenannten Kupferschlüssel, der über die Homepage des Instituts genutzt werden kann. Intensiver Informationstransfer findet auch im Rahmen von europaweiten Seminaren, auch durch speziell auf Kunden ausgerichtete Spezialveranstaltungen, statt.
Ein gut ausgestattetes Labor bietet Möglichkeiten zu eigenen Untersuchungen und erweitert damit das ingenieurtechnische Leistungsspektrum. Neben dem klassischen, technisch-wissenschaftlich ausgerichteten Verband ist so ein moderner Dienstleister entstanden, der alle Akteure der Wertschöpfungskette gleichermaßen miteinander vernetzt. Ingenieurleistungen zur Optimierung von Produkt und Produktion, zur Analyse und Vermeidung von Fehlern, komplexe Material- und Bauteiluntersuchungen sowie ein immer breiter gefächertes Bildungsangebot sind das Fundament hierfür.
Kupferwerkstoffe – Von der Gewinnung zum Halbzeug
Die Gewinnung von Rohkupfer nimmt stetig zu und dieser Trend wird durch die E-Mobilität weiter angetrieben, wie Dr. Philipp Skoda im Rahmen seines Vortrags einführend betonte. Ein großer Vorteil von Kupfer ist die einfache Möglichkeit, sehr reines Metall herzustellen und Altmetall zu recyceln. Die wichtigsten Kriterien für Kupfer sind dessen hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit sowie die gute Korrosionsbeständigkeit. Nicht zu unterschätzen ist die ansprechende Farbvielfalt von Kupfer und Kupferlegierungen. Durch weitere Verarbeitungsverfahren wie Umformen oder Beschichten lassen sich die Eigenschaften von Teilen aus Kupfer nochmals deutlich erweitern. Aufgrund seiner Eigenschaften kommt Kupfer vor allem in der Elektrotechnik und im Bauwesen zum Einsatz. Verwendet werden vorwiegend Reinkupfer und Messing beziehungsweise Zinnbronze als wichtigste Legierung. 90 Prozent der Werkstoffe werden als Knetwerkstoff eingesetzt und zehn Prozent als Guss.
Derzeitige Verteilung der Materialien und Halbzeugformen in Europa (Bild: Ph. Skoda)
Kupfer erreicht knapp die Leitfähigkeit des bestens elektrischen Leiters Silber. Der Vorteil von Kupfer ist, dass auch sehr viele Legierungen sehr hohe Leitfähigkeitswerte besitzen. Zu beachten ist bei realen Bauteilen, dass die Übertragung von Strom und Spannung durch Übergangswiderstände beeinflusst wird. Diese wiederum erfordern häufig die Beschichtung des Grundwerkstoffs.
Kupfer und Kupferlegierungen zur Leitung von Strom – Übersicht der Leitfähigkeit und Vergleich zu anderem Gebrauchsmetallen (Bild: Ph. Skoda)
Die Recyclingquote von Kupfer liegt bei etwa 30 Prozent, was auch darauf hindeutet, dass die Menge an eingesetztem Kupfer stetig steigt. Vorteilhaft beim Recycling ist die sehr gute Verarbeitbarkeit von Altkupfer. Derzeit kommen etwa 30 Prozent des weltweiten Kupferbedarfs aus Minen in Chile; zur Abdeckung des Bedarfs wird nach wie vor von verfügbaren Kupfermengen für etwa weitere 200 Jahre ausgegangen. Dazu trägt vor allem auch die hohe Recyclingquote bei.
Kupferwerkstoffe für elektrische Kontakte
Grundsätzlich sind nach Aussage von Dr.-Ing. Ladji Tikana alle Kupferwerkstoffe für die Anforderungen an elektrische Anwendungen geeignet. Allerdings sollten die Eigenschaften an ein Bauteil näher charakterisiert werden. Als die beiden wichtigen Kennwerte gelten in der Regel die mechanische Festigkeit und die elektrische Leitfähigkeit. Hier unterscheiden sich die verschiedenen verfügbaren Kupferlegierungen und erlauben so eine optimale Auswahl des bestgeeigneten Stoffes für die jeweilige Verwendung.
Reines Kupfer wird in drei Familien aufgeteilt: sauerstoffhaltiges, desoxidiertes und sauerstofffreies Kupfer. Die Auswahl für den Einsatz richtet sich unter anderem nach der Verarbeitung (Schweißen, Löten) und der benötigten elektrischen Leitfähigkeit. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Entfernung oder Bindung des Sauerstoffs deutlich in die Kosten für die Herstellung des Werkstoffs eingehen.
Zugfestigkeit und elektrische Leitfähigkeit von Kupfer und seinen Legierungen (Bild: L. Tikana)
Im Vergleich zu Aluminium schneidet Kupfer immer dann besser ab, wenn der verfügbare Bauraum begrenzt ist. Ansonsten lässt sich für viele Anwendungen an Stelle von Kupfer auch Aluminium einsetzen. Kupferwerkstoffe mit geringeren Legierungsanteilen sind prädestiniert für die Elektrotechnik, wogegen höherlegiertes Kupfer überwiegend im Baubereich verwendet wird.
Hochgezüchtete Kupfersorten sind unter der Bezeichnung UFG bekannt. Hierbei handelt es sich um stark verformtes, nanokristallines Kupfer, das keine Einbußen bei der Leitfähigkeit erfährt. Noch höhere Festigkeiten werden bei der Kryoumformung erreicht. Allerdings ist hierbei zu beachten, dass hohe Temperaturen die Festigkeiten verändern. Eingesetzt werden diese Sorten beispielsweise für Kupferrotoren in Hochleistungsmotoren, bei denen auf Permanentmagnet verzichtet werden kann.
Niedriglegierte Kupfersorten enthalten weniger als fünf Prozent Legierungsstoffe, wobei eine große Zahl an Elementen verwendet werden kann. Eingeteilt werden die Legierungen auch in nicht aushärtbare und aushärtbare Legierungen. Die Legierungen bestimmen Eigenschaften wie Härte, Verschleiß, thermische/elektrische Leitfähigkeit, Duktilität oder Farbe. Bei den nichtaushärtbaren Legierungen werden die Eigenschaften durch Kaltverformung verändert und sind je nach Legierungselement unterschiedlich. Eine der hauptsächlich benötigten Eigenschaften ist neben der elektrischen Leitfähigkeit die Federeigenschaft bei der Verwendung in der Elektrotechnik. Bei den aushärtbaren Legierungen wird die mechanische Eigenschaft bei einer ausgesuchten höheren Temperatur voreingestellt und anschließend wird durch Abschrecken dieser Zustand eingefroren. Durch ein sogenanntes Anlassen werden Ausscheidungen in definiertem Umfang erzeugt und dadurch die Eigenschaften an die gewünschten Anforderungen angepasst. In der Regel werden dadurch bestimmte Festigkeiten eingestellt. Erkennbar sind die Veränderungen der Werkstoffe an den erzeugten Kristallstrukturen, wie sie beispielsweise bei der metallografischen Präparation sichtbar gemacht werden.
Zu den neueren Werkstoffarten zählen die Verbundwerkstoffe, beispielsweise mit Fasern, oder Werkstoffe mit spinodaler Ausscheidung. Die Verwendung wird durch die Herstellkosten entscheidend eingegrenzt.
Als primäre Kupferlegierung gilt Messing (Kupfer-Zink), bei dem aufgrund des kostengünstigen Zinks der Preis für eingesetztes Kupfer deutlich reduziert wird. Zudem besitzt Messing gute Eigenschaften und günstige Verarbeitungsverfahren. Bis etwa 30 Prozent Zink liegt ein einphasiges Gefüge vor. Bei höheren Gehalten besteht die Gefahr des Entzinkens, das heißt Zink kann ausgelöst werden. Ein zusätzliches Legieren mit Blei verbessert die Notlaufeigenschaften des Metalls. Zur Erzielung einer besseren Zerspanbarkeit kann auch mit anderen Stoffen als Blei gearbeitet werden. Besonders kritisch ist der Einsatz von Bismut als Legierungsmetall, da dieses eine große Zahl an Eigenschaften nachteilig verändert. (Zu diesem Thema steht ein Positionspapier des Kunststoffinstituts zur Verfügung.)
Deutlich geringer ist die Zahl an Bronzen, die in Verwendung ist. Bronzen enthalten als Knetlegierung bis zu acht Prozent Zinn. Ab acht Prozent entsteht eine zweite, harte Phase, weshalb diese Bronzen als Guss eingesetzt werden. Häufig werden Bronzen durch eine Wärmebehandlung duktiler gemacht.
Neusilber (Kupfer-Nickel-Zinn) zeichnet sich durch gute mechanische und korrosive Eigenschaften aus. Zum Einsatz kommt die Legierung in großem Umfang für den Baubereich (z. B. für Schlüssel). Eine besondere Eigenschaft der Legierung sind die herstellbaren Farbtöne (rötlich, gelblich, grünlich, weiß, stahlgrau), weshalb diese im Baubereich sehr gefragt sind. Vorteilhaft ist die gute Umformbarkeit des Werkstoffs.
Werkstoffe für Kontakte und Einfluss auf den Kontaktwiderstand
An elektrische Kontakte – insbesondere im Fahrzeug- und Flugzeugbau – werden sehr hohe Anforderungen gestellt, wie Dr. Stefan Theobald eingangs betonte. Für Steckkontakte richten sich die Anforderungen neben dem guten elektrischen Übergang – als vorteilhafte Kontakteigenschaft – auch auf die Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit.
Der Kontaktwiderstand zwischen zwei Leitern hängt unter anderem von der Kontaktfläche sowie vom Widerstand der vorhandenen Oberfläche ab, die beispielsweise durch Fremdschichten beeinträchtigt werden können. Die Kenngröße für den Übergangswiderstand aufgrund der tatsächlichen Fläche wird als Engewiderstand bezeichnet; hierbei ist zu berücksichtigen, dass die tatsächliche Kontaktfläche aufgrund von Rauheiten der Oberfläche deutlich von der scheinbaren, durch die Makrogeometrie vorgegebene Kontaktfläche abweichen kann. Hier wiederum spielen das elastische und plastische Verhalten der Werkstoffe eine Rolle.
Zur Bestimmung des Engewiderstands von Werkstoffpaarungen wurde in der Arbeitsgruppe von Dr. Theobald ein spezieller Messplatz entwickelt. Wichtig ist, dass mehrere Messungen vorgenommen werden, da die Streuung aufgrund von topologischen Effekten erheblich sein kann. Bestimmt wird der Engewiderstand sowohl beim ruhenden als auch beim bewegten System. Beim bewegten System wird eine zyklische Bewegung (1 Hz-40 Hz) mit einer Amplitude von wenigen 10 µm genutzt. Hierbei zeigt es sich, dass beispielsweise bei Zinnoberflächen nach etwa 1000 Zyklen ein erhöhter Widerstand mit zunehmend schwankenden Werten auftritt.
Beispiel für Messdaten eines Kontaktniets auf CuSn8 mit Zinnschicht (Bild: St. Theobald)
Der Kontaktwiderstand von Kontakten verändert sich nach den Erfahrungen des Vortragenden mit der Einsatzdauer. Hier fällt beispielsweise auf, dass Goldkontakte nach einer gewissen Zeit deutlich schlechtere Werte im Vergleich zum Ausgangszustand aufweisen. Dies ist beispielsweise auf Diffusionsvorgänge zwischen Goldschicht und Kupfersubstrat zurückzuführen. Dabei ist allerdings zu berücksichtigen, dass unbeschichtete Kontakte von vornherein sehr schlecht abschneiden. Bei Feuerverzinnungen macht sich darüber hinaus die Dicke der intermetallischen Phasen in der Schicht bemerkbar. Die Oberfläche eines verzinnten Kontakts besteht aus unterschiedlich aufgebauten Materialmischungen beziehungsweise Phasen, die verschiedene Eigenschaften besitzen.
Insbesondere im Automobilbereich werden umfangreiche Tests mit unterschiedlichen Phasen (Temperatur, Feuchte) durchgeführt. Hierbei zeigt es sich, dass warme, feuchte Atmosphäre den Schichtwiderstand um den Faktor 10 erhöht. Die Festigkeit der Schicht wächst erheblich mit dem Wachsen der intermetallischen Phasen einer Feuerverzinnung. Daraus ergibt sich, dass der Anwender seine Anforderungen spezifizieren muss, um die bestmögliche Werkstoffkombination zu erhalten: vorwiegend niedriger Kontaktwiderstand oder geringer Verschleiß (Steckzyklenzahl).
Der Einfluss der Topologie wurde mit Hilfe unterschiedlicher Oberflächenbearbeitungen (Feingießen, Schleifen, Läppen) untersucht. Hierbei ergeben sich deutlich unterschiedliche Rauheiten beziehungsweise Welligkeiten. Es zeigt sich, dass bereits durch das Umformen von Werkstoffen die Oberflächenrauheit steigt, wobei die Korngröße des metallischen Gefüges einen erkennbaren Einfluss hat. Die kleinere Korngröße zeigt unter den Versuchsbedingungen einen deutlich niedrigeren Übergangswiderstand. Ähnliche Ergebnisse zeigt der Vergleich von zerspanter zu geschliffener Oberfläche.
Galvanische Beschichtung
Die Grundlage für eine galvanische Metallabscheidung - die Technologie zur Beschichtung von Metallen und Kunststoffen mit einem Schichtmetall - werden vorwiegend in Wasser gelöste Metallsalze verwendet. Die in Lösung vorliegenden Metallionen werden an einer Elektrode durch Aufnahme von Elektronen vom ionischen in den metallischen Zustand zurück überführt. Damit wird der Vorgang der Metallauflösung (z.B. bei der Korrosion) umgekehrt, wie Herbert Käszmann einleitend erklärte. Die Bereitstellung der benötigten Elektronen kann mit Hilfe von Elektroden (Anode und Kathode) unter Bildung eines elektrischen Stromkreises (vorwiegend eines Gleichstromkreises) erfolgen; in diesem Fall handelt es sich um eine galvanische beziehungsweise elektrochemische Abscheidung. Werden die zur Metallreduktion benötigten Elektroden dagegen über eine chemische Reaktion unter Verwendung eines geeigneten Reduktionsmittels zur Verfügung gestellt, liegt eine chemische beziehungsweise autokatalytische Abscheidung vor. In beiden Fällen kann die hergestellte Metallmenge über die eingebrachte Ladungsmenge (Strom pro Fläche bzw. Strom pro Zeit) genau bestimmt und damit die Schichtdicke gesteuert werden.
Grundprinzip der galvanischen (links) und chemischen (rechts) Metallabscheidung
Kenngrößen wie die Haftfestigkeit der aufgebrachten Metallschicht, die Festigkeit beziehungsweise Härte der Schicht oder die Rauheit hängen von der vorliegenden Substratoberfläche (z.B. Art des Metalls, Rauheit des Grundwerkstoffs) sowie von der Zusammensetzung des eingesetzten Elektrolyten ab. Darüber spielen für die Verteilung der Metallschicht über einen realen Grundkörper dessen Geometrie, elektrische Leitfähigkeit oder Zusammensetzung eine Rolle. Nachteilig können beispielsweise im Grundwerkstoff vorhanden nichtmetallische Einschlüsse wie Oxide, Carbide oder intermetallische Phasen sein. In der Regel werden durch chemische Abscheideverfahren deutliche gleichmäßigere Schichten auch bei komplexen Geometrien des Substrats erzielt, während mit galvanischen Systemen höhere Schichtdicken in kürzeren Zeiten herstellbar sind.
Für Substrate auf Kupferbasis werden zur Herstellung von funktionellen Beschichtungen häufig galvanisch abgeschiedenes Nickel oder chemisch abgeschiedenes Nickel-Phosphor, galvanisch und chemisch abgeschiedenes Gold sowie galvanisch abgeschiedenes Zinn genutzt. Für dekorative Zwecke kommen galvanisch Nickel mit Edelmetall oder Chrom zum Einsatz. Je nach Werkstoffkombination oder Anforderungen spielen damit erzielbare Verbesserungen der Oberflächenhärte, des Korrosions- und Verschleißverhaltens oder des elektrischen Übergangswiderstandes eine wichtige Rolle. Zur Erzielung günstiger Korrosionseigenschaften sind das im Einsatz vorliegende Korrosionsmedium zu berücksichtigen sowie die vorhandenen Kontaktpartner (Metalle, kohlenstoffhaltige Verbundwerkstoffe) zu berücksichtigen.
Die Beschichtungen mittels den Verfahren der Galvanotechnik erfordern in der Regel eine Vorbehandlung zur Entfernung von Ölen, Fetten und lose anhaftenden Partikeln aus vorhergehenden Bearbeitungsprozessen (Schleifen, Polieren, mechanische Feinbearbeitung). Direkt vor der Metallabscheidung garantiert ein Beizprozess (in der Regel unter Einsatz von Mineralsäuren), dass die Oberfläche frei von Restoxiden ist und zur Bildung der Metallschichten eine gute Anbindung der Metallkristalle darstellt. Die Metallisierung besteht häufig aus mehreren Metalllagen wie einer Startschicht zur Haftvermittlung (z.B. Anschlagnickel oder Anschlagkupfer), einer oder mehrerer Zwischenschichten und einer Deckschicht. Die Zwischenschicht gewährleistet Eigenschaften wie Korrosions- und Verschleißbeständigkeit oder Oberflächenhärte. Die Deckschicht vermittelt einen guten Kontaktwiderstand oder die Farbe der Metallisierung. Bei weniger edlen Beschichtungen (Zinn, Zink) kann einer Passivierungsbehandlung die Beständigkeit gegen Oxidation oder Korrosion erhöhen und das Reib- und Verschleißverhalten variieren. Zu beachten ist, dass porenfreie galvanische Metallschichten erst ab etwa 2 µm bis 4 µm Schichtdicke vorliegen.
Bei der Gestellbeschichtung (oben) werden die einzelnen Bauteile auf Gestellen fixiert, wogegen Kleinteile als Schüttgut in Trommeln (unten links) oder Körben (unten rechts) beschichtet werden
Für Konstrukteure von Bauteilen ist es entscheidend, neben den möglichen Materialien für Grundwerkstoffe und Beschichtungen auch die Art der Verarbeitung der Teile in Betracht zu ziehen. So werden Teile mit Abmessungen unter 5 cm bis 10 cm häufig als Massenware im Schüttgutverfahren beschichtet, während größere Teile auf Galvanikgestellen verarbeitet werden. Bei Bändern oder Drähten kommen spezielle Durchlaufbeschichtungen zum Einsatz. Je nach Art der Verarbeitung können deutlich unterschiedliche Kosten für eine Beschichtung anfallen. Darüber hinaus ist zu empfehlen, bei der Auswahl eines Dienstleister für die galvanische Beschichtung auf die spezielle Datenbank unter www.womag-online.de zurückzugreifen. Diese Datenbank bietet unter anderem Suchkriterien an, wie Eigenschaften eines Verbundes aus Grundwerkstoff und Beschichtung, zu beschichtender Grundwerkstoff sowie Beschichtungsmaterial. Sie ist darauf ausgerichtet, Anwendern beschichteter Werkstoffe einen bestmöglichen Partner für die Oberflächenbehandlung zu nennen.
Feuerverzinnung
Wie Dr. Philipp Skoda in einer weiteren Vortrag betonte, ist das Feuerverzinnen für elektrische Kontaktwerkstoffe auf Basis von Kupfer eine kostengünstige Beschichtungsvariante. Die üblichen Schichtdicken richten sich nach den Anforderungen Eigenschaften von Lagerhilfe bis Korrosionsschutz.
Kritisch für Kupfersubstrate ist die jeweilige Temperatur der Zinnschmelze, die unter anderem durch Fremdmetalle verändert wird. Zudem entsteht beim Verzinnen selbst aufgrund der Prozesstemperatur oberhalb von 200 °C eine Durchmischung der Metalle. Diese können veränderte Eigenschaften aufweisen, und zudem variieren die Abscheidegeschwindigkeiten und damit auch die hergestellten Schichtdicken; diese liegen gemäß EN 13148 zwischen etwa 1 µm und mehr als 10 µm. Zu berücksichtigen ist die vorhandene Gefahr der Whiskerbildung. Deutliche Unterschiede der Werkstoffeigenschaften liegen zwischen den verschiedenen Zinnphasen und intermetallischen Phasen zwischen Zinn und Kupfer sowie zwischen dem Grundwerkstoff (Kupferlegierungen).
Aufbau und Phasenverteilung von verzinntem Kupfer (Bild: Skoda)
Die Beschichtung ist sehr schnell mit ausreichender Genauigkeit durchzuführen. Vorteilhaft sind die porenfreie und homogene Schicht sowie die Möglichkeit der Legierungsbildung, beispielsweise mit Silber. Nachteilig ist die geringe dekorative Wirkung, die Temperaturbelastung des Grundwerkstoffs oder der Umstand, dass keine selektive Beschichtung möglich ist.
Gebrauchseigenschaften von Kontaktwerkstoffen
Die Eigenschaften von Kupferlegierungen lassen sich wie zu erwarten mit der Art und Menge an Legierungselementen verändern, wobei die Dichte relativ gering variiert werden kann, so die Feststellung von Dr. Ladij Tikana. Die thermische Ausdehnung wird vor allem durch Nickel, Zink oder Zinn erhöht. Das diamagnetische Verhalten kann vor allem durch Eisen verändert werden, wobei nur ausgeschiedenes Eisen wirkt. Als wichtige mechanische Kenngröße gilt die Zugfestigkeit von Werkstoffen; diese kann im Falle von Kupfer durch Zugabe von Aluminium, Eisen, Nickel, Zink oder Zinn (Tab. 1) erkennbar erhöht werden.
Kupfer wird neben der Elektrotechnik im Bereich des Wärmemanagements aufgrund der guten thermischen Leitfähigkeit verwendet. Kupferlegierungen mit ferromagnetischen Legierungspartnern werden für Hochleistungsmagnet eingesetzt, wie z.B. CuNi20Fe20 oder CuNiCo. Kupfer-Nickel-Werkstoffe (CuMn12Ni2, CuNi44) finden Anwendung für Messtechnik unter Nutzung der Eigenschaft der Thermospannung, die eine exakte Steuerung ermöglicht. Je nach Zugabemenge und Art der Legierungspartner lässt sich eine deutliche Steigerung der Festigkeit erzielen.
Vorteilhaft ist die Tatsache, dass Kupferwerkstoffe bei tiefen Temperaturen keine Versprödung erleiden. Durch Zugabe von Chrom und Zirkonium kann die Entfestigungstemperatur von Kupfer erheblich gesteigert werden. Für die Auswahl der Werkstoffe, die unter Dauerlast stehen, ist die Zeitstandsfestigkeit eine wichtige Kenngröße. Sie gibt an, wie sich die Festigkeit bei einer Temperatur über einen längeren Zeitraum ändert.
Für Teile, die federnde Eigenschaften aufweisen müssen, spielen E-Modul, Dauerfestigkeit, Spannungsrelaxation, aber auch die Korrosion eine Rolle. Hierbei kommen für die Elektrotechnik kaum andere Stoffe als Kupferlegierungen zur Anwendung, da Federstähle eine vergleichsweise sehr geringe Leitfähigkeit besitzen. Besonders gute Eigenschaften besitzt eine Legierung mit Zink, Aluminium und Kobalt. Für Teile mit langen Nutzungsdauern muss das Relaxationsverhalten betrachtet werden, wobei z.B. CuNiSn oder CuNi Si besonders gut abschneiden.
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