DE10158130C1 - Verwendung einer korrosionsbeständigen Kupfer-Zink-Legierung für Trinkwasserformteile - Google Patents
Verwendung einer korrosionsbeständigen Kupfer-Zink-Legierung für TrinkwasserformteileInfo
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Abstract
Verwendung einer korrosionsbeständigen Kupfer-Zink-Legierung für Trinkwasserformteile, die 23 bis 32 Gew.-% Zink, 0,01 bis 0,3% mindestens eines der Elemente Zinn, Eisen, Nickel, Aluminium, Silizium und 0,7 bis 1,5% Blei enthält und aus Kupfer als Rest besteht, als Werkstoff für die Herstellung von für den Trinkwasserbereich bestimmten Kupplungsteilen, Winkelteilen, Winkelbogenteilen, T-Stückteilen und Verteilerteilen.
Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung einer korrosionsbeständigen Kupfer-Zink-Legierung
für Trinkwasserformteile, insbesondere zur Herstellung der Kupplungsteile, Winkelteile, Win
kelbogenteile, T-Stückteile und Verteilerteile.
Zur Herstellung der Trinkwasserformteile werden bevorzugt Kupfer-Zink-Legierungen mit
Kupfergehalten zwischen 57 und 63% und Zinkgehalten zwischen 36 und 40% eingesetzt,
die in allen Hausanschlusssystemen verwendet werden, wenn die Legierungsbestandteile
und deren Begleitelemente die Maximalwerte der DIN 50930-6 nicht überschreiten. Für die
Weiter- und Endbearbeitung dieser Werkstoffe sind ihre Zerspanungseigenschaften von
Bedeutung. Durch das Zulegieren des Elements Blei in Gewichtsprozenten von 3 bis maxi
mal 4% wird eine gute Zerspanbarkeit erreicht, da Blei praktisch keine Mischbarkeit mit den
Legierungsbestandteilen Kupfer und Zink aufweist und als Spanbrecher wirkt.
Zum Schutz des Trinkwassers sind die Werkstoffe der Trinkwasserformteile für Trinkwas
seranwendungen in den Normen und Regelwerken der DIN 50930-1 bis 50930-6 und in
DIN EN 806-2 ausführlich beschrieben und ergänzend in der Trinkwasserverordnung
(TrinkwV) in der Fassung der Bekanntmachung vom November 2000 benannt. Für die Ein
haltung und Unterschreitung der Grenzwerte der Werkstoffbestandteile für Trinkwasser
formteile gelten die in der Trinkwasserverordnung festgelegten Parameterwerte und hin
sichtlich der Werkstoffauswahl, die DIN 50930-6, Seite 7 und 8.
Es ist bekannt, dass Trinkwasserformteile aus Kupfer oder einer Legierung auf Kupferbasis
bei bestimmten Wasserqualitäten und langen Wasserstandzeiten den Nachteil aufweisen,
dass Kupferionen aus Trinkwasserformteilen in fließendes oder stehendes Trinkwasser ab
gegeben werden.
Die Absenkung des derzeit noch gültigen Richtwertes von 3 mgCu/l in der deutschen
Trinkwasserverordnung auf 2 mgCu/l ist in der novellierten Fassung vorgeschrieben, deren
Basis die EU-Richtlinie 98/83/ EG des Rates vom 3.11.1998 mit dem Titel: "Über die Quali
tät von Wasser für den menschlichen Gebrauch" ist und veröffentlicht wurde im Amtsblatt
der Europäischen Gemeinschaft, L330/32 DE vom 5.12.1998, Anhang I, Teil B.
Bisher für Hausanschlussinstallationen verwendete Trinkwasserformteile erfüllen die vor
stehenden Anforderungen. Die in der Praxis auftretende Variabilität der Qualität des Trink
wassers erfordern aber eine beständige Verbesserung des Sicherheitsabstandes hinsichtlich
des Eintrags von festen und gelösten Korrosionsprodukten durch Trinkwasserformteile.
Aus dem Stand der Technik DE 31 14 187 A1 sind Kupferlegierungen aus 0,01% Mangan,
0,01% Selen und Kupfer als Rest bekannt und aus DE 44 01 997 A1 Manganwerte zwi
schen 0,01 und 18% der Gesamtlegierung, die jedoch den Nachteil besitzen, dass sich das
als Spinellbildner wirkende Mangan im Trinkwasser nachweisen lässt und dessen gesund
heitliche Langzeitwirkung auf den Menschen nicht ausreichend untersucht ist.
Andere Legierungsbestandteile, wie sie in DE 44 38 485 C2 und EP 0 506 995 A1 beschrie
ben sind, bestehen aus thermisch stabilen Dispersoiden aus Cr2Ta, Dy2O3, Er2O3, ZrC,
WSi2, Yb2O3, Sm2O3 im Gesamtgehalt von 0,1 bis 5%, die eine spanbrechende Wirkung und
Verarbeitungsvorteile aufweisen. Der Eintrag von Dispersoiden als Ersatz von Blei erfolgt
herstellungsbedingt in Form von Pulvern während des Gießprozesses. Hinsichtlich der phy
siologischen Wirkung dieser Zusätze von Seltenen Erden auf das Trinkwasser und die ein
hergehende Belastung der Kleinkinder und Erwachsenen, liegen Langzeitstudien derzeit
nicht vor und zur Dosis abhängigen, inkorporierenden und toxischen Wirkung von Dispersoi
den auf den menschlichen Organismus existieren bisher keine wissenschaftlichen, fundier
ten Aussagen.
Der Erfindung liegt, ausgehend vom Stand der Technik, die Aufgabe zu Grunde, eine ver
besserte korrosionsbeständige Kupfer-Zink-Legierung für Trinkwasserformteile zur Verfü
gung zu stellen, die Korrosionsbeständigkeit gegen Korrosionsvorgänge an den Oberflächen
der Trinkwasserformteile aufweist und zukünftige Qualitätsanforderungen an das Trinkwas
ser hinsichtlich der Grenzwerte des Eintrages von Kupfer erfüllt.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Trinkwasserformteile gemäß der Erfindung sind ein Kupplungsteil, ein Übergangsteil, ein
Winkelteil, ein Winkelbogenteil, ein T-Stückteil oder ein Verteilerteil.
Durch die Legierungskomponenten Zinn, Eisen, Nickel, Aluminium, Silizium und Blei bietet
die erfindungsgemäße korrosionsbeständige Kupfer-Zink-Legierung weiterhin den Vorteil,
dass die Verarbeitbarkeit der Kupfer-Zink-Legierung nicht beeinträchtigt wird und eine wirt
schaftliche Herstellung von Trinkwasserformteilen mit den üblicherweise verfügbaren Ferti
gungsmethoden ermöglicht wird.
Die erfindungsgemäße Kupfer-Zink-Legierung für Trinkwasserformteile erscheint physiolo
gisch unbedenklich und umweltschonend. Durchgeführte Langzeituntersuchungen an Trink
wässern und einem pH-Wert im Bereich von 6 bis 9,5 ergaben einen deutlich reduzierten
Korrosionsprodukteintrag und minimale Kupferionenlöslichkeit.
Überraschenderweise liegen die Kupferlöslichkeitswerte der erfindungsgemäßen Kupfer-
Zink-Legierung für Trinkwasserformteile unterhalb 0,75 mgCu/l.
Die vorteilhaft erreichte Reduzierung der Kupferionenlöslichkeit in Wasser beruht bei der
erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung im Wesentlichen auf dem Zinkgehalt im Be
reich von 23 bis 32%. Liegt der Zinkgehalt unterhalb der Grenze von 23%, treten Probleme
in der Verarbeitung auf und oberhalb von 32% Zinkgehalt steigt die Kupferionenlöslichkeit zu
größeren Werten als 0,8 mgCu/l.
Die Legierungszusätze von 0,01 bis 0,3% mindestens eines der Elemente Zinn, Eisen,
Nickel, Aluminium und/oder Silizium unterdrückt die Kupferionenlöslichkeit in Gegenwart
eines Bleigehalts von 0,7 bis 1,5% besonders wirksam und verbessert die Korrosionseigen
schaft.
Eisen und/oder Zinn können der erfindungsgemäß zu verwendenden Kupfer-Zink-Legierung
bis maximal 0,14% zugesetzt werden, um den Korrosionsschutz zu erhöhen.
Besonders günstig ist ein Zusatz von 0,02% Nickel und 0,01% Aluminium. Dieser führt zu
einer vorteilhaften Wirkung der Unterdrückung der Kupferlöslichkeit und zeigt in Gegenwart
von 0,005% Silizium eine Verbesserung der Korrosionseigenschaft.
Der Bleigehalt von 0,8 bis 1, 2% verbessert in vorteilhafter Weise die Zerspanungseigen
schaft und ermöglicht die wirtschaftliche Herstellung der Trinkwasserformteile.
Die Zusammensetzung in Gewichtsprozenten (Gew%) von untersuchten Kupfer-Zink-
Legierungen ist in der nachfolgenden Tabelle angegeben.
Die in der Tabelle genannten Beispiele der erfindungsgemäßen korrosionsbeständigen
Kupfer-Zink-Legierungen für Trinkwasserformteile werden nach bekannten Standardverfah
ren zunächst geschmolzen und danach zu Rohmaterialblöcken gegossen. Anschließend
werden aus den Rohmaterialblöcken das Vormaterial nach dem Strangenpressverfahren
hergestellt und in einem weiteren Arbeitsschritt die erhaltenen Stangen- und/oder Rohrpro
file einer standardisierten Glühung unterzogen.
Die durch Glühung erreichte Gefügehomogenisierung der korrosionsbeständigen Kupfer-
Zink-Legierung erfolgt vorzugsweise bei Temperaturen von 550 bis 650°C und einer Zeit
dauer von bis zu 2 Stunden.
Nach dem Glühen werden die Stangen-/Rohrprofile einem standardisierten Ziehprozess
unterzogen und abschließend thermisch entspannt.
Die Trinkwasserformteile für die Anwendung als Kupplungsteil werden durch Drehbearbei
tung oder Schmiedebearbeitung mit anschließender Drehbearbeitung geformt.
Die Trinkwasserformteile für die Anwendung als Winkelteil, Winkelbogenteil und T-Stückteil
werden durch Warmumformung und anschließender Konturherstellung durch drehende Be
arbeitung hergestellt.
In einem weiteren Arbeitsschritt werden die Trinkwasserformteile entfettet.
An den Trinkwasserformteilen mit der erfindungsgemäßen korrosionsbeständigen Kupfer-
Zink-Legierung erfolgten Testreihen zur Beurteilung der Korrosionsneigung nach den vorge
nannten DIN Normen. Die Kupfermengen in mg/l wurden mit einem Absorptionsspektrome
ter gemessen und der pH-Wert der verwendeten Versuchstrinkwässer variierte in einem
Bereich von 6 und 9,5.
Claims (11)
1. Verwendung einer korrosionsbeständigen Kupfer-Zink-Legierung für Trinkwasserformteile,
die aus folgenden Legierungsbestandteilen zusammengesetzt ist
- a) 23 bis 32% Zink
- b) 0,01 bis 0,3% mindestens eines der Elemente Zinn, Eisen, Nickel, Aluminium und Silizium
- c) 0,7 bis 1,5% Blei
- d) Rest Kupfer einschließlich herstellungsbedingter Verunreinigungen
2. Verwendung einer korrosionsbeständigen Kupfer-Zink-Legierung gemäß Anspruch 1, deren
Zinkgehalt 27 bis 30% beträgt, für den in Anspruch 1 genannten Zweck.
3. Verwendung einer korrosionsbeständigen Kupfer-Zink-Legierung gemäß Anspruch 1 oder
2, die 0,8 bis 1,2% Blei enthält, für den in Anspruch 1 genannten Zweck.
4. Verwendung einer korrosionsbeständigen Kupfer-Zink-Legierung gemäß der Ansprüche 1
bis 3, die mindestens ein Element der Gruppe
0,01 bis 0,2% Zinn
0,01 bis 0,2% Eisen
0,01 bis 0,2% Nickel und/oder Aluminium
0,002 bis 0,005% Silizium
enthält, mit der Maßgabe, dass der Gesamtgehalt dieser Elemente 0,25% nicht übersteigt, für den in Anspruch 1 genannten Zweck.
0,01 bis 0,2% Zinn
0,01 bis 0,2% Eisen
0,01 bis 0,2% Nickel und/oder Aluminium
0,002 bis 0,005% Silizium
enthält, mit der Maßgabe, dass der Gesamtgehalt dieser Elemente 0,25% nicht übersteigt, für den in Anspruch 1 genannten Zweck.
5. Verwendung einer korrosionsbeständigen Kupfer-Zink-Legierung gemäß Anspruch 4, die
mindestens ein Element aus der Gruppe
0,02 bis 0,10% Zinn
0,02 bis 0,10% Eisen
0,01 bis 0,03% Nickel und/oder Aluminium
0,003 bis 0,005% Silizium
enthält und der Gesamtgehalt dieser Elemente zwischen 0,053% und 0,235% liegt, für den in Anspruch 1 genannten Zweck.
0,02 bis 0,10% Zinn
0,02 bis 0,10% Eisen
0,01 bis 0,03% Nickel und/oder Aluminium
0,003 bis 0,005% Silizium
enthält und der Gesamtgehalt dieser Elemente zwischen 0,053% und 0,235% liegt, für den in Anspruch 1 genannten Zweck.
6. Trinkwasserformteil aus einer korrosionsbeständigen
Kupfer-Zink-Legierung zusammen
gesetzt gemäß einem oder mehreren
der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Kupp
lungsteil ist.
7. Trinkwasserformteil aus einer korrosionsbeständigen
Kupfer-Zink-Legierung zusammen
gesetzt gemäß einem oder mehreren
der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Über
gangsteil ist.
8. Trinkwasserformteil aus einer korrosionsbeständigen
Kupfer-Zink-Legierung zusammen
gesetzt gemäß einem oder mehreren
der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Winkelteil
ist.
9. Trinkwasserformteil aus einer korrosionsbeständigen
Kupfer-Zink-Legierung zusammen
gesetzt gemäß einem oder mehreren
der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Winkel
bogenteil ist
10. Trinkwasserformteil aus einer korrosionsbeständigen
Kupfer-Zink-Legierung zusammen
gesetzt gemäß einem oder mehreren
der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es ein T-
Stückteil ist
11. Trinkwasserformteil aus einer korrosionsbeständigen
Kupfer-Zink-Legierung zusammen
gesetzt gemäß einem oder mehreren
der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Vertei
lerteil ist.
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