DE202017100202U1

DE202017100202U1 - Kupfererzeugnis

Info

Publication number: DE202017100202U1
Application number: DE202017100202.0U
Authority: DE
Original assignee: KME Germany GmbH
Current assignee: KME Special Products GmbH and Co KG
Priority date: 2017-01-16
Filing date: 2017-01-16
Publication date: 2018-04-17
Anticipated expiration: 2027-01-17

Abstract

Gewalztes Kupfererzeugnisses mit einer durch Walzen hergestellten Oberflächenstruktur, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstruktur mit bloßem Auge gleichmäßig erscheint und durch Walzen stochastisch ausgebildet ist, wobei die maximale Höhe (Sz) der Oberfläche in der Fläche 40 bis 90 µm beträgt, wobei orientierungsunabhängig lokale Taschen der stochastisch ausgebildeten Oberflächenstruktur dazu ausgebildet sind, Flüssigkeiten als Reaktionspartner für Reaktionen bezüglich Oxidation und Patinabildung aufzunehmen, wobei das Kupfererzeugnis aus einer desoxidierten Kupferlegierung hergestellt ist, wobei die Summe der zu Kupfer zulegierten Legierungselemente in einem Bereich von 0,1 bis 0,8 Massen-% liegt, nebst unvermeidbaren Verunreinigungen, wobei maximal 2 Legierungselemente ausgewählt aus folgender Gruppe zulegiert sind: Ag, Al, Fe, Ni, Sn, Zn.

Description

Die Erfindung betrifft ein gewalztes Kupfererzeugnis gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1.
Es ist Stand der Technik, Dächer und Fassaden mit Kupfererzeugnissen zu verkleiden, wobei die Bleche strukturiert sein können. Es sind regelmäßige Strukturen, z.B. runde, eckige oder Mischformen bekannt, ebenso wie streifige Muster und verschiedene sich in eine oder mehrere Richtungen wiederholende Formen, z. B. aus Rechtecken und Kreisen. Daneben sind auch Oberflächen mit unregelmäßigen Narbigkeiten bekannt. Allen gemeinsam ist jedoch eine mit bloßem Auge aus mindesten 1 m Entfernung klar sichtbare optische Struktur, die auch mit bloßem Finger fühlbar ist, weil die Vertiefungen in einer Größenordnung von 0,3 mm bis 2 und teilweise bis 10 mm reichen. Es handelt sich um Makrostrukturen, die für geprägte Werkstoffe aus Aluminium, Stahl oder Kupfer angeboten werden.
Die üblichen walzblanken Strukturen bei Dach und Fassade zeigen mit ihren glatten Oberflächen ein charakteristisches Bewitterungsverhalten, das durch die Makrostruktur im Wesentlichen nicht beeinflusst wird. Es besteht allerdings der Wunsch nach Blechen zur Verwendung an Wand und Fassade, die ein günstiges Bewitterungsverhalten aufweisen, und zwar hinsichtlich einer schnelleren Ausbildung von Bewitterungseffekten und bezüglich der Homogenität der Bewitterung.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Kupfererzeugnis mit günstigerem Bewitterungsverhalten aufzuzeigen.
Diese Aufgabe wird durch ein Kupfererzeugnis mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Es wird vorgeschlagen, Kupferprodukte mit einer stochastischen Oberflächenstruktur mit einer Feinstmikrostruktur zu schaffen, wobei die maximale Höhe der Oberflächenstruktur in der Fläche 40 bis 90 µm, insbesondere 50 bis 80 µm beträgt. Diese Feinstmikrostruktur soll keine optisch hervorgehobenen, geometrischen Effekte erzielen. Makroskopisch ist das zu verbauende Kupferprodukt im Wesentlichen glatt. Die ungerichtete Feinstmikrostruktur, deren Struktur mit bloßem Auge nicht als solche zu erkennen ist, ermöglicht eine intensivere Benetzung mit Wasser. Die Oberfläche trocknet nicht so schnell ab. Das ermöglicht wiederum zeitlich längere Oberflächenreaktionen bei der Bewitterung. Dadurch bildet sich schneller eine bewitterte Oberfläche aus, deren Schicht stabiler ist und besonders gleichmäßig erscheint.
Durch weniger Reflexion der hellen, matt erscheinenden Oberfläche und bei geringerem Glanzgrad wird schon vor der Bewitterung ein gleichmäßiges optisches Erscheinungsbild ohne störende Lichteffekte erreicht im Vergleich zu einem walzblanken Blech
Zudem ergeben sich durch die verwendete Legierung bei identischer Fertigung wie bei walzglatten Blechen etwas höhere Festigkeiten.
Die Walzen für einen kontinuierlichen oder halbkontinuierlichen Fertigungsprozess weisen eine raue Oberfläche auf, die sich als Feinstmikrostruktur in die Oberfläche des Kupferwerkstoffes überträgt. Die raue Oberfläche ist insbesondere durch ein Strahlverfahren hergestellt mit dem Ziel, eine stochastische, ungerichtete negative Feinstmikrostruktur auf der Walzfläche zu erzeugen. Gewalzte Bleche können einseitig oder beidseitig strukturiert sein.
Der verwendete Werkstoff basiert auf einer Cu-DHP Legierung, d.h. auf einem desoxidierten Kupfer, wobei die Summe der zu dem Kupfer legierten Legierungselemente in einem Bereich von 0,1 bis 0,8 Massen-% liegt, nebst unvermeidbaren Verunreinigungen. Es sind maximal 2 Legierungselemente ausgewählt aus folgender Gruppe zulegiert: Ag, Al, Fe, Ni, Sn, Zn.
Die beiden bevorzugt miteinander kombinierten Legierungselemente sind: Ag und Sn, Ag und Ni, Al und Sn, Al und Ni, Al und Fe, Sn und Ni, Ni und Zn oder SN und Zn mit jeweiligen Anteilen in einem Bereich von 0,1 bis 0,4 Massen-% und in der Summe max. 0,8 Massen-%.
Bevorzugt enthält der Werkstoff eines der Legierungselemente Ag, Al, Sn, Ni oder Zn im jeweiligen Bereich von 0,1 bis 0,6 Massen-%.
Das Kupferprodukt besitzt bevorzugt eine Dicke von 0,3 bis 2,0 mm, insbesondere 0,6 bis 1,0 mm. Es besitzt im Vergleich zu reinem Cu-DHP eine um etwa 5% höhere Festigkeit (Dehngrenze und Zugfestigkeit).
Die Feinstruktur der Oberfläche liegt in einem Bereich von Rz= 10 bis 50 µm und ist mit bloßer Hand nicht fühlbar. Die Oberfläche erscheint leicht seidenmatt, und hat einen geringen Glanzgrad mit gebrochener Reflexion gegenüber einem walzblanken Blech.
Die Erfahrung mit natürlich bewitterten Oberflächen hat gezeigt, dass die Bewitterungsvorgänge dann intensiviert werden, wenn erst einmal eine Reaktionsschicht ausgebildet wurde. Ein schneller und gleichmäßiger Start ist wesentlich und genau das wird mit dem erfindungsgemäßen Kupfererzeugnis erreicht.
Die maximale Höhe der Oberfläche in der Fläche beträgt 40 bis 90 µm, wobei orientierungsunabhängig lokale Taschen der stochastisch ausgebildeten Oberflächenstruktur dazu ausgebildet sind, Flüssigkeiten als Reaktionspartner für Reaktionen bezüglich Oxidation und Patinabildung aufzunehmen. Es handelt sich bei den Taschen nicht um Riefen, wie sie bei gebürsteten oder geschliffenen Produkten auftreten. Das Herstellverfahren soll eine mehr oder weniger ausgeprägte Vorzugsorientierung bedingt durch Walzen möglichst vermeiden. Insbesondere wird keine Vorzugsorientierung in Längsrichtung eines Walzbandes angestrebt. Die Oberflächenstruktur soll im Feinstbereich stochastisch sein und makroskopisch betrachtet, d.h. für das menschliche Auge hell und gleichmäßig sein.

1 zeigt in Vergrößerung die Struktur eines 7 × 7 mm großen Bereiches eines Kupfererzeugnisses mit der erfindungsgemäßen stochastischen, d.h. ungerichteten Oberflächenstruktur. 2 zeigt die Lage eines Profilschnittes über eine Länge von 7,03 mm durch eine solche Oberflächenstruktur. 3 zeigt das Rauhprofil aus diesem Profilschnitt über eine Länge von 4,53 mm. Nachfolgend sind die 2D-Rauheitsparameter dieser Messung wiedergegeben gemäß Norm DIN EN ISO 4287:2010-07:

Amplituden-Parameter - Rauheitsprofil
		Kontext	Mean	Std dev	Min	Max
Ra	µm	Gauss-Filter, 2.5 mm	4.78	0.774	2.61	6.99
Rt	µm	Gauss-Filter, 2.5 mm	37.1	6.22	23.8	79.5
Rz	µm	Gauss-Filter, 2.5 mm	33.6	6.33	18.6	65.1
Schrittparameter - Rauheitsprofil
RSm	mm	Gauss-Filter, 2.5 mm	0.274	0.0579	0.150	0.564
Andere 2D-Parameter
		Kontext	Mean	Std dev	Min	Max
Rauheitsprofil-Parameter
Rmax	µm	Gauss-Filter, 2.5 mm	33.6	6.33	18.6	65.1

Die 3D-Rauheitsparameter gemäß Norm DIN EN ISO 25178-2:2012-09 sind: Höhen-Parameter

Sa 5.22	µm	Arithmetische Durchschnitthöhe der Oberfläche
Sq 6.81	µm	Durchschnittliche quadratische Höhe der Oberfläche
Sp 38.7	µm	Maximale Spitzenhöhe der Oberfläche
Sv 46.7	µm	Maximale Muldenhöhe der Oberfläche
Sz 85.4	µm	Maximale Höhe der Oberfläche.

Es ist anhand des Rauheitsprofils dieses Ausführungsbeispiels zu erkennen, dass die Oberflächenstruktur vollkommen unregelmäßig, also stochastisch verteilt ist, wobei sich die Höhenparameter beispielhaft in dem angegebenen Rahmen bewegen, so dass es sich um eine Feinststrukturierung handelt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN ISO 4287:2010-07 [0018]
DIN EN ISO 25178-2:2012-09 [0019]

Claims

Gewalztes Kupfererzeugnisses mit einer durch Walzen hergestellten Oberflächenstruktur, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstruktur mit bloßem Auge gleichmäßig erscheint und durch Walzen stochastisch ausgebildet ist, wobei die maximale Höhe (Sz) der Oberfläche in der Fläche 40 bis 90 µm beträgt, wobei orientierungsunabhängig lokale Taschen der stochastisch ausgebildeten Oberflächenstruktur dazu ausgebildet sind, Flüssigkeiten als Reaktionspartner für Reaktionen bezüglich Oxidation und Patinabildung aufzunehmen, wobei das Kupfererzeugnis aus einer desoxidierten Kupferlegierung hergestellt ist, wobei die Summe der zu Kupfer zulegierten Legierungselemente in einem Bereich von 0,1 bis 0,8 Massen-% liegt, nebst unvermeidbaren Verunreinigungen, wobei maximal 2 Legierungselemente ausgewählt aus folgender Gruppe zulegiert sind: Ag, Al, Fe, Ni, Sn, Zn.
Gewalztes Kupfererzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Höhe (Sz) der Oberfläche in der Fläche 50 bis 80 µm beträgt.
Kupfererzeugnis nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine maximale Muldenhöhe 30 bis 50 µm beträgt.
Kupfererzeugnis einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine maximale Spitzenhöhe 25 bis 40 µm beträgt.
Kupfererzeugnis nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstruktur mit einer Walze hergestellt ist, deren Oberfläche gestrahlt ist.
Kupfererzeugnis nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine der folgenden Kombinationen von Legierungselementen: Ag und Sn, Ag und Ni, Al und Sn, Al und Ni, Al und Fe, Sn und Ni, Ni und Zn oder Sn und Zn mit jeweiligen Anteilen in einem Bereich von 0,1 bis 0,4 Massen-%.
Kupfererzeugnis nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Legierungselemente Ag, Al, Sn, Ni oder Zn mit 0,1 bis 0,6 Massen-% enthalten ist.
Kupfererzeugnis nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Dicke von 0,3 bis 2,0 mm besitzt.
Kupfererzeugnis nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Dicke von 0,6 bis 1,0 mm besitzt.
Kupfererzeugnis nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Rauheit in einem Bereich von Rz = 10 bis 50 µm besitzt.