DE1483176A1

DE1483176A1 - Kupfer-Zink-Legierung

Info

Publication number: DE1483176A1
Application number: DE19651483176
Authority: DE
Inventors: Paces Jan A; Opie William R
Original assignee: American Metal Climax Inc
Current assignee: Cyprus Amax Minerals Co
Priority date: 1964-12-28
Filing date: 1965-10-16
Publication date: 1970-06-04
Also published as: CH475359A; DE1483176B2; US3369893A; NL6514474A; FR1457213A; GB1085856A

Description

PATENTANWÄLTE

dr. W. Schalk · dipl.-ing. P. Wirth · dipl.-ing. C. Dannenberg DR.V. SCHMIED-KOWARZIK · DR. P. WEINHOLD · DR. D. CUDEL

6 FRANKFURT AM MAIN

CR. ESCHENHEIMER STRASSE 39

BA 11 152 Wd/Be

American Metal Glitnax, Inc. 1270 Avenue of the Americas, Hew York 20, N.Y., USA

Kupfer-Zink-Legierung

Die vorliegende Erfindung "betrifft Legierungen und insbesondere Kupfer-Zink-Legierungen, die hauptsächlich Kupfer enthalten.

Es ist bekannt, daß Kupfer-Zink-Legierung en, die allgemein als "Messing" oder unter bestimmten Voraussetzungen als "Bronze" bezeichnet werden, technisch und wirtschaftlich von großer Bedeutung sind, und in .großem Umfang sowohl gegossen als auch maschinell verarbeitet werden. Diese Legierungen wurden jedoch noch größere Bedeutung erlangen, wenn ihre physikalischen oder mechanischen Eigenschaften verbessert werden könnten. So würde beispielsweise eine Erhöhung der Zugfestigkeit einen weit größeren Anwendungsbereich solcher Legierungen in der Bauindustrie ermöglichen. Oft ist jedoch die Folge einer Erhöhung der Zugfestigkeit eine Herabsetzung anderer wichtiger Eigenschaften, so z.B, der Dehnbarkeit, der Korrosionsbeständigkeit, der Bearbeitungseigenschaften, der Schlagfestigkeit und der elektrischen oder Wärmeleitfähigkeit.

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Es ergab sich somit die schwierige Aufgabe, die Zugfestigkeit von Kupfer-Zink-Legierungen zu erhöhen, ohne eine andere wichtige Eigenschaft in unangebrachter und nachteiliger Weise 'zu verändern. Die Lösung dieses Problems wird noch dadurch erschwert, daß üblicherweise die Forderung gestellt wird, daß die verfestigte,aber dennoch dehnbare Legierung auch wirtschaftlich herstellbar ist.

In Zusammenhang mit der wirtschaftlichen Produktion von Kupfer-Zink-Legierungen hoher Festigkeit ergeben sich noch -oitere Schwierigkeiten. Eine dieser weiteren Schwierigkeiten bezieht sich auf die metallurgischen Eigenschaften dieser kupferhaltigen Legierungen. So werden beispielsweise geschmiedete Kupferlegierungen, einschließlich dieser Kupfer-Zink-Legierungen, oft einem spannungsfrei-machenden Glühen oder Anlassen unterworfen. Fach einem solchen Ent spannungs glühen läßt die Zugfestigkeit der kupferhaltigen Legierungen normalerweise in großem und nachteiligem Umfang nach. Es wird also eine Kupfer-Zink-Legierung benötigt, die selbst nach dem Entspannungsglühen oder Anlassen ihre Zug- bezw. Bruchfestigkeit soweit wie möglich beibehält.

Ein weiteres Problem betrifft den modernen technologischen Bedarf an Kupfer-Zink-Legierungen mit guten Eigenschaften bei hohen Temperaturen, die gleichzeitig die anderen oben erwähnten Eigenschaften und Vorteile besitzen. Dieses Problem ist bis zu einem gewissen Grad mit der Schwierigkeit bei der Herstellung von Kupfer-Zink-Legierungen, die eine hohe Zugfestigkeit im Zustand des Entspannungsglühens besitzen, verwandt. Demzufolge sind die Legierungen, die im spannungsfreien Zustand die höhere Festigkeit besitzen, normalerweise auch die Legierungen, die die bessere Zugfestigkeit bei hohen Temperaturen besitzen.

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Die Industrie hat versucht, diese Schwierigkeiten auf die verschiedenste Weise zu lösen. Um Kupfer-Zink-Legierungen mit höherer Festigkeit zu erhalten, hat sich die Industrie ^beispielsweise in vielen Fällen dazu entschlossen, diesen Legierungen ein Legierungselement oder mehrere Legierungselemente zuzugehen. Elemente dieser Art können ihre elementare Identität "beibehalten, in eine feste Lösung übergehen oder "bestimmte Verbindungen bilden, je nachdem welche spezifischen Mengen vorhanden sind und wie sich die Legierung im übrigen zusammensetzt. Die Art der Härtung kann von Bedeutung sein, da die Eigenschaften - insbesondere bei hoher Temperatur von den Härtungsmaßnahmen (strengthening means) abhängig sein können. Somit stellt die Wahl der geeigneten Härtungsmaßnahmen ein neues Problem dar.

Obgleich viele Versuche unternommen wurden, um die ohen erwähnten Schwierigkeiten und andere Nachteile zu überwinden, führte - soweit "bekannt - keiner dieser Versuche, wenn er in die Praxis auf die wirtschaftliche Großproduktion übertragen wurde, zu einem vollen Erfolg.

Es wurde nun gefunden, daß es möglich ist, Kupfer-Zink-Legierungen mit hoher'Festigkeit und anderen vorteilhaften Eigenschaften, zu denen auch die Dehnbarkeit (Duktilität) gehört, wirtschaftlich herzustellen. Die vorliegende Erfindung betrifft somit neue Kupfer-Zink-Legierungen, die eine ausgezeichnete Kombination der verschiedenen Eigenschaften besitzen und "bei denen besonders günstige Eigenschaften unter den (oder noch den) Entspannungsbedingungen vorliegen. Die Erfindung "betrifft außerdem Kupfer-Zink-Legierungen, die in geschmiedetem Zustand eine ausgezeichnete Festigkeit "besitzen und die leicht zu bearbeiten sind. Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung "besteht darin, daß die neuen Legierungen eine hohe Festigkeit in Verbindung mit einer angemessenen Dehnbarkeit

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"besitzen. Ein weiterer Vorteil ist die gute Wärme- und elektrische Leitfähigkeit dieser Legierungen. Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die einzigartige Kombination der einzelnen Bestandteile· dieser Legierungen in speziellen Mengenverhältnissen. Außerdem "betrifft die Erfindung ein besonders wirtschaftliches Verfahren zum Härten von Kupfer-Zink-Legierungen.

Die erfindungsgemäße Legierung enthält 0,05 "bis £),35 Gew.$ Beryllium, 0,08 Ms 0,5 Gew.$ Titan, bis zu 0,5 Gew.?S Chrom, bis zu 10 Gew.$ Aluminium, 10 bis 45 Gew.$ Zink, wobei der Gehalt an Aluminium und Zink zusammen 10 bis 45 Gew.$ beträgt, weniger als 0,1 Gew.fo Lithium und als Rest, abgesehen von zufälligen Spuren anderer Elemente, Kupfer in einer Menge von wenigstens 54,5 Gew.$.

Ganz allgemein betrifft die vorliegende Erfindung die Herstellung von Legierungen auf Basis von Kupfer, die selbst dann eine hohe Festigkeit und eine angemessene Dehnbarkeit besitzen, wenn sie bei Temperaturen von 35O⁰C oder noch höhere Temperaturen entspannt oder getempert bezw. angelassen werden. Die erfindungsgemäßen Legierungen enthalten etwa 0,05 bis etwa 0,35 Gew.^, z.B. etwa 0,1 Gew.$, Beryllium, etwa 0,08 bis etwa 0,5 Gew.$, z.B. etwa 0,2 Gew.$, Titan; bis zu etwa 0,5 Gew.$ Chrom; bis zu etwa 10 Gew.$, z.B. etwa 7 Gew.$, Aluminium, und etwa 10 bis etwa 45 Gew.$ Zink, wobei die Summe der prozentualen Anteile an Aluminium und Zink zwischen etwa 10 und 45 Gew.# beträgt. Der restliche Bestandteil dieser Legierungen ist abgesehen von zufällig vorhandenen Spuren anderer Elemente, einschließlich Verunreinigungen und restliche Desoxydationsmittel - Kupfer in einer Menge von wenigstens etwa 54,5 Gew.^. Die erfindungsgemäßen Legierungen, die die oben erwähnten Bestandteile in den oben angegebenen Mengenverhältnissen enthalten, besitzen eine hohe Rekristallisations-Temperatur, ein verfeinertes Korngefüge und sind gegen ein Kornwachstum

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bei. erhöhten Temperaturen, z.B. 30O⁰C, 50O⁰G oder noch höhere Temperaturen, widerstandsfähig.

Ein weiteres besonders vorteilhaftes Merkmal der erfindungsgemäßen Legierungen besteht darin, daß ihre hohe Festigkeit erzielt wird, ohne daß eine nachteilige Verringerung der elektrischen und/oder Wärmeleitfähigkeit eintritt.

Die erfindungsgemäßen Legierungen enthalten Kupfer, Zink, Titan und Beryllium in speziell geregelten Mengen, und jedes dieser Elemente spielt in Verbindung mit jedem anderen Element eine wesentliche Rolle bei der Regelung der Eigenschaften der Legierung. So beträgt der Berylliumgehalt etwa 0,05 bis etwa 0,35 Gew.$, z.B. etwa 0,1 Gew.$, vorzugsweise jedoch zwischen etwa 0,05 und 0,085 Gew.^, der Legierung. Die Mitverwendung von Beryllium bei den erfindungsgemäßen Kupfer-Zink-Legierungen in den angegebenen Mengen unterstützt die Verbesserung der Zugfestigkeit, wenn gleichzeitig geeignete Mengen Titan in der Legierung vorhanden sind. Außerdem wird durch die Mitverwendung von Beryllium in Verbindung mit den anderen Bestandteilen die Rekristallisationstemperatur günstig erhöht, und es ist somit möglich, die Legierung auch auf Gebieten, bei denen mit hohen Temperaturen gearbeitet wird, zu verwenden. Durch die höhere Re- bezw. IMkristallisationstemperatur wird das Kornwachstura verzögert, und die Legierung bleibt bei erhöhten Temperaturen, z.B. 5QO⁰C, fester als Legierungen, die kein Beryllium enthalten. Heben seinen anderen Punktionen kann das Beryllium auch als Desoxydationsmittel dienen. Wird Beryllium als Desoxydationsmittel verwendet, so sollte es in ausreichender Menge vorhanden sein, um sicherzustellen, daß die Kupfer-Zink-Legierung das Beryllium in den oben angegebenen Mengen enthält. Wird jedoch zuviel Beryllium verwendet (mehr als etwa 0,35 Gew. #), so ist die Dehnbarkeit der so

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hergestellten Legierung sehr niedrig, und die Verarbeitung einer solchen Legierung ist 3ehr schwierig. Auch ist die Zugabe von mehr als 0,35 Gew.?6 Beryllium dann unerwünscht, wenn die Kostenfrage ein wesentlicher Faktor ist. Um die höchstmögliche Festigkeit und Bearbeitbarkeit in Verbindung mit niedrigen Kosten zu erreichen, beträgt die Höchstmenge Beryllium etwa 0,085 Gew.^. Wird zuwenig Beryllium angewendet, z.B. weniger als etwa 0,05 Gew.$, wird dadurch die Festigkeit der Kupfer-Zink-Legierungen beeinträchtigt.

Es wurde festgestellt, daß Titan, wenn es in den oben angegebenen Mengen in Verbindung mit Beryllium in den erfindungsgemäßen Kupfer-Zink-Legierungen angewendet wird, eine ähnliche Wirkung besitzt wie Beryllium. So unterstützt das Titan (zusammen mit Beryllium) beispielsweise die Verfestigung oder das Härten der Kupfer-Zink- Legierungen. Die kombinierte Verwendung von Beryllium und Titan ergibt jedoch eine noch festere Legierung als erwartet. Wird Titan - wie Beryllium - in zu großer Menge verwendet, beispielsweise in einer Menge von mehr als etwa 0,5 Gew.^, bezogen auf die Legierung, so wird die Dehnbarkeit und die Verarbeitungsfähigkeit der Legierung in nachteiliger Weise verringert; bei einer zu niedrigen Menge Titan, z.B. von weniger als etwa 0,08 Gew,%, läßt die Festigkeit der Legierung zu sehr nach. Wie Beryllium kann auch Titan gegebenenfalls eine desoxydierende Wirkung ausüben. In diesem Fall ist es wichtig, daß eine ausreichende Menge Titan angewendet wird, um sicherzustellen, daß die Kupfer-Zink-Legierung das Titan in den oben angegebenen Mengen enthält. Auch Titan hat wenigstens zwei andere wichtige Funktionen. Erstens verhindert das Titan in wesentlichem Umfang die Bildung von "Zinkrauch", d.h. das Verflüchtigen von Zink. Zweitens verhindert das Titan offensichtlich, daß die berylliumhaltigen Kupfer-Zink-Legierungen einen Teil ihrer. Festigkeit bei erhöhten Temperaturen, beispielsweise 300⁰C, verlieren. Der zur Erzielung der bestmöglichen Eigenschaften günstigste Titangehalt liegt zwischen etwa 0,08 und etwa 0,12 Gew.#, bezogen auf die

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Der Zinkgehalt sollte zwischen 10 und 45 Gew.$ "betragen, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen. Ist der Zinkgehalt zu hoch, so wird die Dehnbarkeit wesentlich beeinträchtigt. fMegt der Zinkgehalt unter etwa 10 Gew.$, so wird die Festigkeit der erfindungsgemäßen Kupfer-Zink-Legierungen beeinträchtigt. Wird eine noch höhere Festigkeit oder eine größere Widerstandsfähigkeit gegen Oxydation gewünscht, so kann ein Teil des Zinke durch. Aluminium ersetzt werden. Wie bekannt, geht diese höhere Festigkeit und Oxydationsbeständigkeit jedoch auf Kosten der Gießfähigkeit, der Verarbeitung seigen schäften und der Leitfähigkeit. In diesem Fall kann die Legierung bis zu etwa 10 Gew.$ Aluminium enthalten, wobei Aluminium Zink in der entsprechenden Menge ersetzt. Die erfindungsgemäßen Legierungen müssen jedoch immer wenigstens etwa 10 Gew.$ Zink enthalten, und der Gehalt an Aluminium und Zink insgesamt soll etwa 45 Gew.$ nicht übersteigen. Ist das Löten der Legierungen ein wichtiger Faktor, so sollten vorzugsweise bis zu etwa 5 Gew.$ Aluminium verwendet werden, da größere Mengen Aluminium, die am Ende des oben angegebenen Bereichs liegen, dazu neigen, einen Oxydfilm zu bilden, der sich auf die Schmelzflußphase des Lötverfahrens nachteilig auswirkt.

Die erfindungsgemäßen Kupfer-Zink-Legierungen, die die angegebenen Mengen Beryllium und Titan enthalten, können auch bis zu 0,5 Gew.%, z.B. bis zu etwa 0,1 Gew.%, Chrom, bezogen auf die Legierung, enthalten. Vorzugsweise enthält die Legierung Chrom in einer Menge von 0,015 bis 0,02 Gew.#, da Chrom zur Festigkeit der Legierung beiträgt und gleichzeitig die Korrosionsbeständigkeit der erfindungsgemäßen Legierungen in gewissem Umfang erhöht.

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Die erfindungsgemäßen Legierungen können auch lieben elemente enthalten, wie z.B. bis zu etwa 0,5 Gew.% Silizium., bis zu etwa 1,5 Gew.% Eisen, bis zu etwa 0,05 Gew.^ Phosphor, bis zu etwa 0,5 Gew.% Magnesium, bis zu etwa 1 Gew.$ Zinn, bis zu etwa 0,5 Gew.$ Zirkon, bis zu etwa 2 Gew.$ Mangan, bis zu etwa 0,5 Gew.$ Blei, bis zu etwa 1 Gew.$ Nickel und bis zu etwa 1 Gew. °/o Kobalt, vorausgesetzt, daß die Summe dieser Neben elemente unter etwa 3 Gew.$, z.B. 1 Gew.%, liegt. Enthalten die erfindungsgemäßen Legierungen eines oder mehrere der oben aufgezählten Nebenelemente, so gehen die vorhandenen " Mengen auf Kosten des Zinkgehalts auf Gewichtsbasis. Der Mindestzinkgehalt beträgt jedoch, selbst wenn ein solches Element oder entsprechende Elemente vorhanden sind, immer noch wenigstens etwa 10 Gew. $, bezogen auf die Legierung. Somit beträgt der Gehalt an Zink, Aluminium und zufällig vorhandenen anderen Bestandteilen insgesamt zwischen etwa 10 und etwa 45 Gew. ^.

Die Nebenelemente werden in den erfindungsgemäßen Kupfer-Zink-Legierungen vorzugsweise unter ihrer LÖslichkeitsgrenze gehalten. Insbesondere sollte der Zinngehalt unter etwa 1 Gew.$> der Legierung betragen, da Zinn zur Bildung einer Phase neigt, die die Eigenschaften bezw. das Aussehen der spröden Deltaphase der Kupfer-Zinn-Legierungen besitzt. Die Zugabe von Zinn in Mengen von weniger als etwa 1 Gew. $ kann jedoch die Oxydationsbeständigkeit zusätzlich etwas erhöhen.

Eisen, das sich als Kornverfeinerungsraittel als günstig erweist, sollte jedoch in seinem Gehalt unter etwa 1,5 Gew.$ gehalten werden, da die eisenreichen Konstituenten vorzugsweise der Korrosion ausgesetzt sind. Wie bekannt, wird Blei zugesetzt, um die Verarbeitbarkeit zu erhöhen, es schwächt jedoch die Legierung beträchtlich, und sollte in den erfindungsgemäßen Legierungen in möglichst geringen Mengen verwen-

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det werden. Dennoch ist die Möglichkeit zur Verwendung von Blei in den erfindungsgeraäßen Legierungen in einer Menge von bis zu etwa 0,5 Gew.^, z.B. bis zu etwa 0,25 Gew.^,

ein bedeutender praktischer Vorteil, da so die Verwendung f "
von Abfallraetall beim Schmelzen der Legierung möglich ist.

Die Zugabe von Mangan erhöht die Menge an vorhandenem Eisen, die gelöst werden kann. Außerdem kann es in größeren Mengen verwendet werden, z.B. in einer Menge von etwa 3> Gew.%, und bei höherem Aluminiumgehalt in einer Menge von beispielsweise etwa 5 bis etwa 10 Gew.^, da es offensichtlich den Bereich der dehnbaren Kupfer-Zink-Legierung, die Aluminium enthalten, erweitert. Die erfindungsgemäßen Legierungen können auch bis zu etwa O 1 Gew.% Lithium enthalten, obgleich darauf geachtet v/erden muß, daß der Höchstgehalt an Lithium nicht überschritten wird, da Lithium die Verarbeitbarkeit und die Fertigung ungünstig beeinflußt. Der Gehalt aller oben erwähnten Nebenelemente sollte vorzugsweise unter etwa 0,3 Gew.% betragen, um die bestmöglichen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Legierungen sicherzustellen, und sollte nicht mehr als etwa 0,1 Gew.% betragen, wenn die Leitfähigkeit ein wichtiger Faktor ist.

Überträgt man die vorliegende Erfindung in die Praxis, so werden besonders unerwartete Ergebnisse erzielt, wenn die Legierungen die einzelnen Bestandteile in folgenden Mengen enthalten: etwa 0,05 bis etwa 0,085 Gew.$ Beryllium, etwa 0,08 bis etwa 0,12 Gew.$ Titan, etwa 0,015 bis etwa 0,02 Gew.$ Chrom, bis zu etwa 5 Gew.$> Aluminium, etwa 15 bis e\wa. 40 Gew.$ Zink, wobei die Summe des Aluminium- und Zinkgehaltes etwa 15 bis etwa 40 Gew.% beträgt, und als Rest - abgesehen von Webenelementen, wie Magnesium, Blei, Zinn, Eisen, Zirkon, Nickel .und Mangan, die insgesamt in einer Menge bis zu etwa 1,5 Gew.^ vorhanden sein können - Kupfer in einer Menge von wenigstens etwa 60 Gew.$. Solche Legierungen besitzen eine bestmögliche Kombination an physikalischen, mechanischen und/oder metallurgischen Eigenschaften. Diese Legierungen

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haben beispielsweise eine transversale, endgültige Zugfestigkeit (U.T.S.) von wenigstens etwa 7OOO kg/cm^in dem zu 60$ kalt verarbeitetem Zustand und eine transversale Zugfestigkeit

' ρ

von wenigstens etwa 3500 kg/cm nach dem Entspannungsglühen bei etwa 45O⁰G während etwa einer Stunde.

Die nachfolgenden Beispiele erläutern die vorliegende Erfindung. In diesen Beispielen wurde eine Reihe' von Gußstücken bezw. Formungen mit einem unterschiedlichen Kupfer- und Zinkgehalt hergestellt. KupferbeSchickungen wurden geschmolzen und die anderen Legierungsbestandteile den entsprechenden Beschickungen als Grundlegierungen, z.B. Kupfer-Titan, Kupfer-Beryllium und Kupfer-Chrom, zugegeben. Die Legierungszusätze können jedoch der Schmelze auch in ihrer elementaren Form zugegeben werden. Abschließend wurde der Schmelze Zink zugegeben, und die Legierungen bei 1050⁰C in eine Graphitform gegossen. Die Zusammensetzungen dieser Legierungen sind in der nachfolgenden Tabelle I angegeben; die Zahlenwerte sind Gew.%.

Tabelle I

Legierung Kupfer Zink Beryllium Titan Chrom

69,8	30	0,081
59,8	40	0,08
79,7	20	0,073
89,6	10	0,071

0,	12	0	,016
o,	11	0	,019
o,	11	-
o,	11	0	,016

enthält auch 0,021 i» Magnesium (Neb en element)

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■* 11 -

Die so erhaltenen Platten wurden gehäutet, "bei etwa 600 C ungefähr 30 Minuten vorerhitzt und auf eine Zwischendicke von etwa 2,5 mm heiß verarbeitet. Nach dem Ent spannungaglühen oder Tempern (Anlassen) bei etwa 45O⁰C während etwa einer Stunde wurden die Legierungen kalt gewalzt (bis zu einer "spring hardness"), d.h. zu einer Dickenverrainderung ("reduction") von 60$.

Die nachfolgende Tabelle II enthält die Ergebnisse der mechanischen Prüfung nach etwa 60$iger Kaltverarbeitung (Federhärte) und nach dem Entspannungsglühen bei verschiedenen Temperaturen und verschiedener Dauer, in Stunden ausgedrückt. Außerdem enthält die Tabelle II Prüfungsergebnisse zur Bestimmung der Leitfähigkeit entsprechend dem International 'Annealed Copper Stand (I.A.C.S.)_f

	Bedin gungen	Tabelle II	(IH)	Abs.Zug festigkeit (kg/cm 2)	Quer dehnung	Härte (Rock well B)	Leit fähig keit #I.A.C.
Legie rung	Federhärte		4 Std.	9170	3	97	26
A	FH + 34O⁰C,	1 Std.	9030	1	100	26
A	FH + 450"⁰C,	1 Std.	8400	5	93 .	27
A	FH + 50O⁰C,	1 Std.	5810	20	80	27
A	FH + 55O⁰C,		5180	25	73	27
A	FH ■	4 Std.	9590	3	98	30,5
B	FH + 34O⁰C,	1 Std.	6440	20	-	30
B	FH + 45O⁰C,	1 Std.	5880	28	70	28
B	FH + 55O⁰C,		5320	30	—	28
B	FH	4 Std.	9800	3	96	30
G	FH + 34O⁰C,	1 Stdi	7700	3	-	30
C	FH + 45O⁰C,	1 Std.	4270	36	93	31
C	FK + 55O⁰Q,	00982	3850	44	-	31
C		3/01 Si - 1

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Tabelle II (Forts.)

Legierung

Bedingungen

Abs.Zug- Quer- Härte Leitfestigkeit Dehnung (Rock- fähigkeit ^-⁷TiT) % well B) % I.A.G-.

D FH 7490

D FH + 45O⁰G, 1 Std. 6825

2 5

84 79

30,5 34

Zum Vergleich werden in Tabelle III die entsprechenden Eigenschaften einer üblichen Messinglegierung (70:30), die nominell etwa 7O70 Kupfer, etwa 30$ Zink und weniger als 0,05$ Neben elemente, einschließlich Verunreinigungen enthält, dargestellt, wenn eine solche Legierung der gleichen Behandlung unterzogen wird, wie die Legierungen A, B, G und D.

Tabelle III

Bedingungen

Absolute Zugfestigkeit in kg/cm2

Quer- Härte Leitfähigdehnung (Rock- keit well B) % I.A.CS,

Federhärte 7210

FH + 34O⁰C, 4 Std. 4200 FH + 45O⁰C, 1 Std. 3920

26 28 28

Nach dem Entspannungsglühen bei 550 C während etwa einer Stunde war die übliche Messinglegierung (70:30) völlig weich.

Vergleicht man die Legierung A mit dem üblichen 70:30 Messing gemäß Tabelle III, so ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen Legierungen die wesentlich besseren Zugeigenschaften besitzen, und zwar insbesondere nach dem Entspannungsglühen; hieraus ergibt sich die gute Verwendbarkeit der erfindungsgemäßen Legierungen bei hohen Temperaturen. Tatsächlich zeigte die 'Legierung A (die erfindungsgemäß hergestellt wurde und Mengen an Kupfer und Zink enthielt, die mit den in üblichem Messing

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vorhandenen Mengen vergleichbar waren) eine mohr als 100$ höhere Zugfestigkeit nach dem Entspannungsglühen bei 45O⁰O als die der gleichen Behandlung unterzogene herkömmliche _fMessinglegierung. In anderen Worten wurde somit die Festigkeit von herkömmlichen Messing durch die Zugabe bestimmter Mengen Beryllium und Titan mehr als verdoppelt. Außerdem ist die Leitfähigkeit der erfindungsgemäßen Kupfer-Zink-Legierungen mit höherer Festigkeit ähnlich wie die der üblichen 70:30-Messinglegierung.

Die erfindungsgemäßen Legierungen ermöglichen aufgrund ihrer hohen Festigkeit selbst nach dem Entspannungsglühen bei relativ hoher Temperatur eine größere Anwendungsmöglichkeit von Kupfer-Zink-Legierungen in der Bauindustrie, die größere Ansprüche an die Festigkeit stellt, sowie auf Gebieten, bei denen sie hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Aufgrund dieser Eigenschaften können die erfindungsgemäßen Legierungen bei Hochdruck-Radiatoren und für andere Anwendungsgebiete, bei denen hohe Festigkeit und die Anwendung von Iöfcmitteln erforderlich ist, verwendet werden. In diesem Zusammenhang darf nicht übersehen werden, daß die Widerstandsfähigkeit der Legierungen gegen ein Weichwerden während dem Entspannungs-r· glühen bei erhöhten Temperaturen die Verwendung von billigeren und festeren Lötraitteln gegenüber den bisher verwendeten (die zuviel Zinn enthielten) ermöglicht, um die Kupfer-Zink-Legierungen mit gleich- oder verschiedenartigen Metallen zu verbinden. Außerdem ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Legierungen für elektrische Anwendungszwecke in keiner Weise begrenzt, insbesondere wenn man sie mit der üblichen 70:30 -Messinglegierung vergleicht, da die Leitfähigkeit der erfindungsgemäßen Legierungen den erwähnten herkömmlichen Messinglegierungen entspricht. Die Verwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Legierungen werden außerdem aufgrund der niedrigen Kosten in Verbindung mit der beachtlich hohen Festigkeit weiter stark erhöht. Diese niedrigen Kosten sind

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direkt auf den niedrigen Gehalt an Legierungobestand teilen, die zur Erzielung der hohen Festigkeit erforderlich sind, zurückzuführen. Tatsächlich können hohe Festigkeiten mit liegierungszusätzen von etwa 0,13$ erzielt werden, die sich aus etwa 0,05$ Beryllium und etwa 0,08$ Titan zusammensetzen.

Obgleich die vorliegende Erfindung anhand der vorzugsweisen Ausführungsformen beschrieben wurde, können im Rahmen der Erfindung jedoch auch weitere Veränderungen vorgenommen werden. So ist es zum Beispiel vorteilhaft, hochreines Kupfer zu verwenden, z.B. sauerstofffreies Kupfer, sowie Zink hoher Reinheit, insbesondere dann, wenn eine hohe elektrische Leitfähigkeit erwünscht ist.

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Claims

Patentansprüche

1. Kupfer-Zink-Legierung, dadurch gekennzeichnet, daß sie 0,05 bie 0,085 Gew.% Beryllium, 0,08 bis 0,5 Gew.# Titan, Ms zu 0,5 Gew.# Chrom, "bis zu 10 Gew.# Aluminium,. 10 "bis 45 Gew.# Zink, wobei der Gehalt an Aluminium und Zink insgesamt 10 bis 45 Gew.$ beträgt, weniger als 0,1 Gew.# Lithium,als zufällig vorhandene Elemente im wesentlichen bis zu 0,5 Gew. # Silizium , bis zu 1,5 Gew.# Eisen, bis zu 0,05 Gew.# Phosphor, bis zu 0,5 Gew.^ Magnesium, bis zu 1 Gew.i» Zinn, bis zu 0,5 Gew.in Zirkon, bis zu 2 Gew.$> Mangan, bis zu 0,5 Gew.% Blei, bis zu 1 Gew.# Nickel, bis zu 1 Gew.# Kobalt, wobei der Gehalt an diesen zufällig vorhandenen Elementen unter 3 # liegt und als Rest Kupfer in einer Menge von wenigstens 54,5 # enthält.

2. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie bis zu 0,2 Gew.% Titan, bis zu 0,1 Gew.^ Chrom und bis zu 7 Gew.% Aluminium enthält.

3. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie bis zu 0,12 Gew.# Titan, bis zu 0,1 Gew.# Chrom und bis zu 5 Gew.^ Aluminium enthält«.

4· Legierung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie 0,015 bis 0,02 Gew.$ Chrom, bis zu 5 Gew.# Aluminium, 15 bis 40 Gew.% Zink, wobei der Gehalt an Aluminium und Zink insgesamt 15 bis 40 Gew.% beträgt und als Rest, neben den anderen zufällig vorhandenen Elementen, Kupfer in einer Menge von wenigstens 60 $ enthält.

5· Legierung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie etwa 89,6 Gew.^ Kupfer, etwa 10 Gew.^ Zink, etwa 0,071 Gew. 1» Beryllium, etwa 0,11 Gew. ^ Titan

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Neue Unterlagen (Art 7 § Χ Abs. 2 Nr. Χ Sate 3 daa%td«vng«e3. v. 4,S. '.

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und etwa 0,016 Gew. % ,Chrom enthält.

6. Legierung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie etwa 79,7 Gew.# Kupfer, etwa 20 Gew.jG Zink, etwa 0,073 Gew.# Beryllium und etwa 0,11 Gew.# Titan enthält. .

7. Legierung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie* etwa 69,8 Gew.^ Kupfer, etwa 30 Gew.% Zink, etwa 0,081 Gew.# Beryllium, etwa 0,12 Gew.# Titan, etwa 0,021 Gew.# Magnesium und etwa 0,016 Gew.56 Chrom enthält.

8. Legierung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie etwa 59,8 Gew.^ Kupfer, etwa 40 Gew.# Zink,

• etwa 0,08 Gew.% Beryllium, etwa 0,11 Gew.£ Titan und etwa 0,019 Gew. 56 Chrom enthält.

Der Patentanwalt

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