DE202019101597U1

DE202019101597U1 - Cu-Zn alloy

Info

Publication number: DE202019101597U1
Application number: DE202019101597.7U
Authority: DE
Original assignee: Otto Fuchs KG
Current assignee: Otto Fuchs KG
Priority date: 2019-03-20
Filing date: 2019-03-20
Publication date: 2019-04-23
Anticipated expiration: 2029-03-21
Also published as: EP3899073A1; WO2020187758A1; EP3899073B1

Abstract

Verwendung einer Cu-Zn-Legierung mit folgender Zusammensetzung (Angaben in Gew.-%):Cu: 80-85,Si: 2,0-6,0,Al: 0,5-2,0,Fe: max. 0,8,Ni: max. 0,5,Sn: max. 0,5,Mn: max. 0,1,Pb: max. 0,3,Rest Zn sowie unvermeidbare Verunreinigungen zum Herstellen eines kavitationsbeständigen Produktes.Use of a Cu-Zn alloy having the following composition (in% by weight): Cu: 80-85, Si: 2.0-6.0, Al: 0.5-2.0, Fe: max. 0.8, Ni: max. 0.5, Sn: max. 0.5, Mn: max. 0.1, Pb: max. 0.3, balance Zn and unavoidable impurities to make a cavitation resistant product.

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Cu-Zn-Legierung.The invention relates to the use of a Cu-Zn alloy.

Bei vielen Anwendungsfällen einer Cu-Zn-Legierung werden neben Cu und Zn weitere Legierungselemente in diese eingebracht, um bestimmte Legierungseigenschaften erzielen zu können. Derartige Legierungen werden auch als Sondermessinglegierungen angesprochen. Das Einsatzgebiet von Sondermessinglegierungen ist sehr umfangreich. Eingesetzt werden derartige Messinglegierungen beispielsweise zum Herstellen von in Ölumgebungen, wie beispielsweise Getrieben eingesetzten Bauteilen, auch solche, die in thermisch anspruchsvoller Umgebung eingesetzt werden, wie beispielsweise als Ventilführung bei einem Verbrennungsmotor. Bekannt ist aus DE 10 2014 101 346 A1 eine Messinglegierung, die in besonderer Weise an die Anforderungen eines in einer Ölumgebung eingesetzten Bauteils, ausgelegt ist. Konkret ist in diesem Stand der Technik ein Synchronring als derartiges Bauteil beschrieben. Die Ölumgebung, in der sich der Synchronring befindet, kann sich in Abhängigkeit von dem Öl und insbesondere dessen Additiven ändern, was Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften und die thermische Belastbarkeit haben kann. Begründet liegt dieses darin, dass in Abhängigkeit von den im Öl befindlichen Additiven diese einen unterschiedlichen Einfluss auf die Korrosionsbeständigkeit des Synchronrings als beispielhaftes Sondermessinglegierungsprodukt haben.In many applications of a Cu-Zn alloy other alloying elements are introduced in addition to Cu and Zn in order to achieve certain alloy properties can. Such alloys are also addressed as special brass alloys. The field of application of special brass alloys is very extensive. Such brass alloys are used, for example, for producing components used in oil environments, such as transmissions, even those used in thermally demanding environments, such as, for example, as a valve guide in an internal combustion engine. It is known DE 10 2014 101 346 A1 a brass alloy which is particularly adapted to the requirements of a component used in an oil environment. Specifically, in this prior art, a synchronizer ring is described as such a component. The oil environment in which the synchronizer ring is located may change depending on the oil and in particular its additives, which may affect the mechanical properties and the thermal capacity. This is based on the fact that, depending on the additives contained in the oil, these have a different influence on the corrosion resistance of the synchronizer ring as an exemplary special brass alloy product.

Neben einer Beständigkeit gegen Korrosion und wie im Falle der DE 10 2014 101 346 A1 auch gegenüber unterschiedlichen Ölumgebungen ist in aller Regel gefordert, dass ein solches Sondermessinglegierungsprodukt auch bestimmte mechanische Festigkeitswerte aufweist. Bei anderen Anwendungen wird anstelle oder auch zusätzlich eine Entzinkungsbeständigkeit gefordert. Auch spielt die Möglichkeit einer spanenden Bearbeitung eines solchen Messinglegierungsproduktes oftmals eine entscheidende Rolle.In addition to a resistance to corrosion and as in the case of DE 10 2014 101 346 A1 Even with respect to different oil environments, it is generally required that such a special brass alloy product also has certain mechanical strength values. In other applications, dezincification resistance is required instead of or in addition. Also, the possibility of machining such a brass alloy product often plays a crucial role.

Derartige Messinglegierungsprodukte werden auch in Umgebungen eingesetzt, in denen eine Kavitationsbeständigkeit gefordert wird. Kavitation tritt an solchen Messinglegierungsteilen ein, an deren Oberfläche Fluide vorbeiströmen, wie beispielsweise bei Schiffsschrauben, Pumpen, wie etwa Kreiselpumpen oder Zahlradpumpen oder dergleichen ein. Die Kavitation an der Oberfläche macht sich in Form von kurzzeitigen, sehr starken Druckstößen bemerkbar, die zu einer sogenannten Kavitationserosion (Kavitationsfraß) führen. Die dauerhafte Beanspruchung führt dazu, dass in Folge der Kavitation aus der Oberfläche Partikel herausbrechen, was zu einer Beschädigung und damit zu einer Schwächung oder gar einer vollständigen Zerstörung des Bauteils führen kann. Aus diesem Grunde werden Bauteile, die möglichst kavitationsbeständig sein sollen, aus speziellen Messinglegierungen hergestellt. Die derzeit als besonders kavitationsbeständig angesehene Cu-Zn-Legierung ist die Legierung CuZn16Si4-C. Hierbei handelt es sich um eine Gusslegierung. Eine vergleichbare Kavitationsbeständigkeit (Kavitationserosionsresistenz) bieten Aluminiumbronzen (CuAl10Ni5Fe5). Die Kavitationsbeständigkeit der CuZn16Si4-C-Legierung ist in „Entwicklung einer kavitationserosionsresistenten pseudoelastischen CuZnSi-Legierung“, veröffentlicht in der Zeitschrift METALL, 72. Jahrgang, Ausgabe 11/2018, beschrieben.Such brass alloy products are also used in environments where cavitation resistance is required. Cavitation occurs at such brass alloy parts, at the surface of which fluids flow past, such as in marine propellers, pumps, such as centrifugal pumps or metering pumps, or the like. The cavitation on the surface is noticeable in the form of short-term, very strong pressure surges, which lead to a so-called cavitation erosion (cavitation). The permanent stress causes particles to break out of the surface as a result of cavitation, which can lead to damage and thus to weakening or even complete destruction of the component. For this reason, components that should be as cavitation resistant as possible, made of special brass alloys. The currently considered to be particularly cavitation resistant Cu-Zn alloy is the alloy CuZn16Si4-C. This is a cast alloy. A comparable cavitation resistance (cavitation erosion resistance) offer aluminum bronzes (CuAl10Ni5Fe5). The cavitation resistance of the CuZn16Si4-C alloy is described in "Development of a cavitation-erosion-resistant pseudoelastic CuZnSi alloy" published in the journal METAL, Volume 72, Issue 11/2018.

Um die Kavitationserosionsbeständigkeit von Silizium-Messinglegierungen weiter zu verbessern, wird gemäß dieser Veröffentlichung versucht, eine bei Raumtemperatur pseudoelastische, feinkörnige Legierung bereit zu stellen. Eine besonders gute Kavitationserosionsresistenz konnte mit der Legierung CuZn35Si1 nachgewiesen werden. Allerdings genügt diese Legierung bzw. das daraus hergestellte Produkt nicht den üblicherweise an ein solches Produkt gestellten Temperaturanforderungen.In order to further improve the cavitation erosion resistance of silicon brass alloys, this publication seeks to provide a pseudoelastic fine grained alloy at room temperature. A particularly good cavitation erosion resistance could be detected with the alloy CuZn35Si1. However, this alloy or the product made therefrom does not satisfy the temperature requirements usually imposed on such a product.

Die Werkstoffanforderungen an ein kavitationserosionsbeständiges Produkt sind hochkomplex. Einerseits soll die Messinglegierung eine gewisse Verformbarkeit aufweisen, damit bei dem Kavitationsangriff das Material verschoben werden kann. Allerdings darf dieses nicht herausbrechen. Andererseits darf sich die Messinglegierung nicht zu schnell an Hindernissen aufbauen, weil sonst Material von der Oberfläche hervorsteht und beim nächsten Kavitationsangriff entfernt werden kann, was zu einem Masseverlust führt. Die Unterschiedlichkeit der vorbeschriebenen und als kavitationsbeständig angesehenen Messinglegierungen zeigt, wie schwierig das Auffinden von kavitationserosionsbeständigen Messinglegierungen ist. Noch schwieriger ist es, solche Messinglegierungen aufzufinden, deren Kavitationserosionsbeständigkeit gegenüber herkömmlichen sogar noch verbessert ist.The material requirements for a cavitation-erosion-resistant product are highly complex. On the one hand, the brass alloy should have a certain deformability so that the material can be displaced during the cavitation attack. However, this may not break out. On the other hand, the brass alloy must not build up too fast on obstacles, because otherwise material from the surface protrudes and can be removed at the next cavitation attack, resulting in a loss of mass. The variability of the above-described brass alloys regarded as cavitation resistant shows how difficult it is to find cavitation-erosion-resistant brass alloys. It is even more difficult to find such brass alloys whose cavitation erosion resistance is even better than conventional ones.

Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zu Grunde, eine Messinglegierung vorzuschlagen, die gegenüber der Legierung CuZn16Si4-C eine verbesserte Kavitationserosionsbeständigkeit aufweist und die den an ein solches Werkstück gestellten Temperaturanforderungen genügt, vor allem ohne dass zu diesem Zweck ein aufwendiges bzw. kompliziertes Herstellungsverfahren bemüht werden müsste. Zudem soll sich die Legierung als Knetlegierung eignen, damit aus der Legierung auch Produkte hergestellt werden können, die sich mit einer Gusslegierung nicht oder nicht den gewünschten Anforderungen genügen.Based on this discussed prior art, the invention is therefore based on the object to propose a brass alloy, which has an improved cavitation erosion resistance compared to the alloy CuZn16Si4-C and which satisfies the temperature requirements imposed on such a workpiece, especially without for this purpose elaborate or complicated manufacturing process would have to be endeavored. In addition, the alloy should be suitable as a wrought alloy, so that from the alloy also products can be produced which do not meet with a cast alloy or not meet the desired requirements.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die Verwendung einer Cu-Zn-Legierung mit folgender Zusammensetzung (Angaben in Gew.-%):

Cu: 80-85,
Si: 2,0 - 6,0,
Al: 0,5-2,0,
Fe: max. 0,8,
Ni: max. 0,5,
Sn: max. 0,5,
Mn: max. 0,1,
Pb: max. 0,3,
Rest Zn sowie unvermeidbare Verunreinigungen

zum Herstellen eines kavitationsbeständigen Produktes.This object is achieved according to the invention by the use of a Cu-Zn alloy having the following composition (data in% by weight):

Cu: 80-85,
Si: 2.0-6.0,
Al: 0.5-2.0,
Fe: max. 0.8
Ni: max. 0.5
Sn: max. 0.5
Mn: max. 0.1
Pb: max. 0.3
Rest Zn as well as unavoidable impurities

for producing a cavitation-resistant product.

Vor dem Hintergrund der Erkenntnisse aus dem Stand der Technik war es für die am Zustandekommen der Erfindung beteiligten Personen überaus überraschend, dass die prinzipiell aus DE 10 2014 101 346 A1 vorbekannte Legierung eine sogar gegenüber der CuZn16Si4-C deutlich verbesserte Kavitationsbeständigkeit aufweist. Unerwartet war dieses Ergebnis deswegen, da die Entwicklung ausgehend von CuZn16Si4-C zum Bereitstellen kavitationsbeständiger Legierungen den Cu-Anteil signifikant reduziert und dementsprechend den Zn-Anteil signifikant angehoben hat, wie das Beispiel CuZn35Si1 als Weiterentwicklung der CuZn16Si4-C-Legierung deutlich macht. Die erfindungsgemäße kavitationsbeständige Legierung verfügt vielmehr über einen gegenüber CuZn16Si4-C etwas höheren Cu-Gehalt und setzt auf das Element Aluminium als Legierungsbestandteil. Aluminium wirkt bekanntermaßen in einer Cu-Zn-Legierung festigkeitssteigernd. Daher war nicht zu erwarten, dass diese Legierung die für erforderlich gehaltenen pseudoelastischen Eigenschaften aufweist, durch die diese besondere Kavitationsbeständigkeit dieser Legierung begründet ist. Hingegen ist in Bezug auf die Legierung CuZn16Si4-C, die einen Ni-Gehalt von bis zu 1,0 Gew.-% aufweisen kann, der zugelassene Ni-Gehalt bei der erfindungsgemäßen Legierung zum Herstellen des kavitationsbeständigen Produktes nur bei 0,5 Gew.-%.Against the background of the findings of the prior art, it was extremely surprising for the people involved in the realization of the invention that the principle of DE 10 2014 101 346 A1 previously known alloy has even compared to the CuZn16Si4-C significantly improved cavitation resistance. This result was unexpected because development from CuZn16Si4-C to provide cavitation-resistant alloys significantly reduced the Cu content and thus significantly increased the Zn content, as the example of CuZn35Si1 shows as a further development of the CuZn16Si4-C alloy. On the contrary, the cavitation-resistant alloy according to the invention has a somewhat higher Cu content than CuZn16Si4-C and uses aluminum as the alloy constituent. Aluminum is known to increase strength in a Cu-Zn alloy. Therefore, this alloy was not expected to have the requisite pseudoelastic properties, which is the reason for this particular cavitation resistance of this alloy. By contrast, with respect to the alloy CuZn16Si4-C, which may have a Ni content of up to 1.0% by weight, the permitted Ni content in the alloy according to the invention for producing the cavitation-resistant product is only 0.5% by weight. -%.

Der Si-Gehalt ist mit 2,0 bis 6,0 Gew.-% angegeben. Eine Erhöhung des Si-Gehaltes führt nicht zu einer weiteren Kavitationsbeständigkeit. In einem Ausführungsbespiel ist vorgesehen, den Si-Gehalt zwischen 3,7 und 6,0 Gew.-% mit vorzusehen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel liegt dieser zwischen 4,7 und 5,3 Gew.-%. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Si-Gehalt zwischen 2,0 und 2,8 Gew.-% beträgt.The Si content is given as 2.0 to 6.0 wt%. An increase in the Si content does not lead to a further cavitation resistance. In one exemplary embodiment, provision is made for the Si content to be between 3.7 and 6.0% by weight. In a further embodiment, this is between 4.7 and 5.3 wt .-%. In a further embodiment, it is provided that the Si content is between 2.0 and 2.8 wt .-%.

Der Aluminiumgehalt beträgt zwischen 0,5 und 2,0 Gew.-%. Vorzugsweise liegt der Al-Gehalt zwischen 0,8 und 1,3 Gew.-%.The aluminum content is between 0.5 and 2.0 wt .-%. Preferably, the Al content is between 0.8 and 1.3 wt .-%.

Die aus DE 10 2014 101 346 A1 vorbekannte Legierung eignet sich als Knetlegierung. Insofern war auch bezüglich dieser Eigenschaft nicht zu erwarten, dass sich vor dem Hintergrund, dass herkömmlich maßgeblich nur Gusslegierungen zum Herstellen von kavitationsbeständigen Produkten oder Bauteilen eingesetzt worden sind. Dadurch ist die Produktvielfalt, die mit der erfindungsgemäßen Legierung hergestellt werden kann, auch bezüglich der möglichen Gefügeeigenschaften deutlich verbessert.From DE 10 2014 101 346 A1 Previously known alloy is suitable as wrought alloy. In this respect, it was also not to be expected with regard to this property that, against the background of the fact that conventionally only casting alloys have been used for producing cavitation-resistant products or components. As a result, the variety of products which can be produced with the alloy according to the invention is also significantly improved with regard to the possible microstructural properties.

Von besonderem Vorteil bei dieser Legierung ist, dass sich die positiven Eigenschaften der Kavitationsbeständigkeit dieser Legierung unmittelbar in einem dem Gießen nachfolgenden Warmumformschritt einstellen, ohne dass eine nachgeschaltete besondere thermische Behandlung zum Einstellen bzw. Herstellen der Kavitationsbeständigkeit erforderlich wäre. Daher kann aus dieser Legierung ein kavitationsbeständiges Produkt mit den an sich üblichen Prozessschritten hergestellt werden.It is of particular advantage with this alloy that the positive properties of the cavitation resistance of this alloy are attained directly in a hot-forming step subsequent to the casting, without the need for a subsequent special thermal treatment for adjusting the cavitation resistance. Therefore, from this alloy, a cavitation-resistant product can be produced with the conventional process steps.

Zudem ist dieses Messinglegierungsprodukt breitbandig schmierstoffverträglich, hat hervorragende mechanische Eigenschaften und ist temperaturbeständig. Auf die diesbezüglichen Ausführungen in DE 10 2014 101 346 A1 derselben Anmelderin wird Bezug genommen, durch welche Bezugnahme die Ausführungen in dem genannten Dokument gleichfalls zum Gegenstand und Offenbarungsgehalt dieser Ausführungen gemacht werden und zählen.In addition, this brass alloy product is broadband lubricant compatible, has excellent mechanical properties and is temperature resistant. On the relevant explanations in DE 10 2014 101 346 A1 The same applicant is referred to, by which reference the Explanations in the cited document are likewise made the subject matter and disclosure of these statements and count.

Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen:

1: ein Masseverlustdiagramm, in dem der Masseverlust einer erfindungsgemäßen Probe sowie von zwei Vergleichsproben aus herkömmlichen Legierungen gegenüber der Zeit der Untersuchung aufgetragen sind,
2a, 2b: rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen einer Aluminiumbronze nach einer 90-minütigen Kavitationsbeaufschlagung,
3a, 3b: rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen einer Aluminiumbronze nach einer 90-minütigen Kavitationsbeaufschlagung, jedoch um 45° gekippt,
4: eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme der erfindungsgemäßen Legierung nach 180 Minuten Kavitationsbeaufschlagung und
5a - 5e: eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme der erfindungsgemäßen Legierung nach 180 Minuten Kavitationsbeaufschlagung, jedoch um 45° gekippt.

The invention is described below with reference to the accompanying figures with reference to an embodiment. Show it:

1 FIG. 2 is a mass loss diagram plotting the mass loss of a sample according to the invention and of two comparative samples of conventional alloys versus the time of the examination. FIG.
2a . 2 B : Scanning electron micrographs of an aluminum bronze after a 90-minute cavitation exposure,
3a . 3b : Scanning electron micrographs of an aluminum bronze after a 90-minute cavitation, but tilted by 45 °,
4 a scanning electron micrograph of the alloy according to the invention after 180 minutes Kavitationsbeaufschlagung and
5a - 5e : A scanning electron micrograph of the alloy according to the invention after 180 minutes cavitation, but tilted by 45 °.

Für Kavitationsuntersuchungen wurden drei Cu-Zn-Legierungen untersucht, und zwar als Vergleichslegierungen die Legierungen CuAl10Fe5Ni5 und CuZn16Si4-C und eine erfindungsgemäße Legierung (Ausführungsbeispiel). Die chemische Zusammensetzung der untersuchten Legierungen ist nachfolgend wiedergegeben (Angaben in Gew.-%): CuAl10Fe5Ni5-C CuZn16Si4-C Ausführungsbeispiel Cu 80,32 79,4 83,7 Si 0,08 4,2 4,9 Al 9,2 0,03 1,0 Fe 4,6 0,04 0,2 Ni 4,7 0,51 0,1 Sn 0,05 0,1 0,1 Mn 1,2 0,12 - Pb - 0,2 - Zn 0,5 Rest Rest For cavitation investigations, three Cu-Zn alloys were investigated, namely as alloys CuAl10Fe5Ni5 and CuZn16Si4-C and an alloy according to the invention (embodiment). The chemical composition of the tested alloys is given below (in% by weight): CuAl10Fe5Ni5-C CuZn16Si4-C embodiment Cu 80.32 79.4 83.7 Si 0.08 4.2 4.9 al 9.2 0.03 1.0 Fe 4.6 0.04 0.2 Ni 4.7 0.51 0.1 sn 0.05 0.1 0.1 Mn 1.2 0.12 - pb - 0.2 - Zn 0.5 rest rest

Bei den beiden Vergleichslegierungen CuAl10Fe5Ni5-C und CuZn16Si4-C handelt es sich um Gusslegierungen. Die Legierung des Ausführungsbeispiels ist hingegen eine Knetlegierung. Es versteht sich, dass die erfindungsgemäße Legierung auch gegossen werden kann, um Gussstücke herzustellen.The two comparative alloys CuAl10Fe5Ni5-C and CuZn16Si4-C are cast alloys. The alloy of the embodiment, however, is a wrought alloy. It is understood that the alloy according to the invention can also be cast to produce castings.

Aus den Legierungen wurden Probenstücke gefertigt, und zwar aus den Vergleichslegierungen durch Gießen derselben in die gewünschte Probenform, während bei dem Ausführungsbeispiel die Probe durch Warmumformen, und zwar Strangpressen hergestellt worden ist. Die Probenstücke haben einen Durchmesser von etwa 15 mm und eine Dicke von etwa 5 mm. Die Proben wurden vor dem Durchführen der Versuche geschliffen und poliert. Die Probenstücke wurden anschließend auf ihre Kavitationserosionsresistenz (Kavitationsbeständigkeit) mit den in ASTM G32-10 definierten Parametern untersucht. Die Proben wurden für die Kavitationserosionsresistenzuntersuchungen in destilliertem Wasser bei 20°C als Prüfmedium der Ultraschalluntersuchung unterzogen. Der Abstand der Sonotrodenspitze zur Probe beträgt 0,5 mm. Die Sonotrodenspitze wurde mit einer Frequenz von 20 kHz und einer Amplitude von 40 µm betrieben. Der durch die Kavitationsbeaufschlagung bei den untersuchten Proben festgestellte Masseverlust ist in dem Diagramm der 1 gezeigt.Specimens were made from the alloys, from the comparative alloys, by casting them into the desired sample shape, while in the embodiment the sample was made by hot working, extrusion molding. The specimens have a diameter of about 15 mm and a thickness of about 5 mm. The samples were ground and polished before conducting the experiments. The specimens were then tested for their cavitation erosion resistance (cavitation resistance) using the parameters defined in ASTM G32-10. The samples were subjected to ultrasound examination for the cavitation erosion resistance examinations in distilled water at 20 ° C. as the test medium. The distance of the sonotrode tip to the sample is 0.5 mm. The sonotrode tip was operated at a frequency of 20 kHz and an amplitude of 40 μm. The loss of mass detected by the exposure to cavitation in the samples examined is shown in the diagram of 1 shown.

Die beiden Vergleichslegierungen zeigen einen weitgehend übereinstimmenden Masseverlust über die Zeit.The two comparative alloys show a largely consistent loss of mass over time.

Während die beiden Vergleichslegierungen bereits eine als besonders gut angesehene Kavitationsbeständigkeit aufweisen, ist die Kavitationsbeständigkeit des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels nochmals signifikant verbessert. Während der Masseverlust bei den Vergleichsproben nach einer Messzeit von 300 Minuten bei etwa 7 mg liegt, liegt dieser bei der untersuchten erfindungsgemäßen Probe bei etwa 2 mg, jedenfalls unterhalb von 2,5 mg. Auch über eine längere Probenzeit gemessen, bleibt der bei der erfindungsgemäßen Probe festgestellte Masseverlust deutlich geringer als derjenige der Vergleichslegierungen. Während bei den Vergleichslegierungen nach einer Probendauer von 600 Minuten der Masseverlust etwa 18 - 18,5 mg beträgt, beträgt dieser bei der untersuchten Probe des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels noch nicht einmal 7,5 mg. Der festgestellte Masseverlust beträgt bei der untersuchten Probe etwa 6,5 mg und ist damit etwa dreimal geringer als derjenige der derzeitig als besonders kavitationsbeständig angesehenen Vergleichslegierungen.While the two comparative alloys already have a cavitation resistance regarded as particularly good, the cavitation resistance of the embodiment according to the invention is significantly improved again. While the mass loss in the comparison samples after a measuring time of 300 minutes is about 7 mg, this is about 2 mg in the investigated sample according to the invention, in any case below 2.5 mg. Even when measured over a longer period of time, the loss of mass found in the sample according to the invention remains significantly lower than that of the comparative alloys. While in the comparison alloys after a sample duration of 600 minutes, the weight loss is about 18-18.5 mg, this is not even 7.5 mg in the examined sample of the embodiment according to the invention. The observed loss of mass in the investigated sample is about 6.5 mg and is thus about three times lower than that of the currently considered to be particularly cavitation resistant comparative alloys.

Dieses Ergebnis war nicht zu erwarten, insbesondere nicht, dass die erfindungsgemäße Legierung hinsichtlich ihrer Kavitationsbeständigkeit nochmals signifikant besser ist als die derzeitig als besonders kavitationsbeständig angesehenen.This result was not to be expected, in particular not that the alloy according to the invention is again significantly better in terms of its cavitation resistance than those currently considered to be particularly cavitation-resistant.

Die Wirkung der Kavitation kann anhand der 2 bis 5 verdeutlicht werden. 2a, 2b zeigen rasterelektronische Aufnahmen der Vergleichslegierung CuAl10Fe5NI5-C nach einer 90-minütigen Kavitationsbeaufschlagung gemäß ASTM G32-10 in unterschiedlichen Maßstäben. Die Oberfläche der Probe ist durch Ausbrechungen gekennzeichnet. Die durch Kavitation bedingten Materialausbrüche verleihen der Oberfläche der Probe ein kraterartiges Aussehen, wie dieses in den 3a, 3b erkennbar ist. Diese rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen zeigen diese Probe bei einer Kippung um 45°. Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen der Vergleichslegierung CuZn16Si4-C sind ganz ähnlich.The effect of cavitation can be determined by the 2 to 5 be clarified. 2a . 2 B show scanning electron micrographs of the comparative alloy CuAl10Fe5NI5-C after a 90-minute cavitation exposure according to ASTM G32-10 at different scales. The surface of the sample is characterized by breakouts. The cavitation-related material eruptions give the surface of the sample a crater-like appearance, as in the 3a . 3b is recognizable. These scanning electron micrographs show this sample at a tilt of 45 °. Scanning electron micrographs of the comparative alloy CuZn16Si4-C are quite similar.

4 zeigt eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels. Die in der Fotografie der 4 kenntlich gemachten Bereiche A - E zeigen diejenigen Ausschnitte, die in den 5a - 5e in einer anderen Darstellung und einem anderen Maßstab gezeigt sind. Ein Vergleich mit den Aufnahmen der 2a, 2b macht deutlich, dass die Oberfläche so gut wie nicht durch Kavitation beeinflusst ist, obwohl die Probendauer doppelt so lang war wie die Probendauer bei der Vergleichsprobe. Die um 45° gekippte rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen der 5a - 5e verdeutlicht dieses. Die Oberfläche der Probe bleibt einheitlich und weist nicht die kraterförmigen Strukturen der Aufnahmen der 3a, 3b der Vergleichsprobe auf. 4 shows a scanning electron micrograph of the embodiment of the invention. The in the photograph of the 4 Marked areas A - E show those excerpts that are in the 5a - 5e shown in a different representation and on a different scale. A comparison with the pictures of the 2a . 2 B makes it clear that the surface is hardly affected by cavitation, although the sample duration was twice as long as the sample time in the comparative sample. The 45 ° tilted scanning electron micrographs of 5a - 5e clarifies this. The surface of the sample remains uniform and does not show the crater-like structures of the images of the 3a . 3b the comparative sample.

Die 5a - 5e verdeutlichen, dass über die gesamte Oberfläche der erfindungsgemäßen Probe nur sehr geringe Kavitationserscheinungen zu erkennen sind, jedenfalls keine, die derjenigen entsprechen, wie diese bislang als besonders kavitationsbeständig angesehen Vergleichslegierungen CuAl10Fe5Ni5-C bzw. CuZn16Si4-C zugeschrieben werden. Die verbesserte Kavitationsbeständigkeit der erfindungsgemäßen Legierung erlaubt den Einsatz von Produkten, die, wenn in kavitationsgefährdeten Umgebungen eingesetzt, eine signifikant längere Standzeit bzw. Lebensdauer haben. Die ansonsten durch Kavitation eintretende und bislang notwendigerweise in Kauf zu nehmenden Schäden werden somit bei einer Verwendung der beanspruchten Legierung zum Herstellen eines kavitationsbeständigen Produktes oder Bauteils drastisch reduziert.The 5a - 5e illustrate that over the entire surface of the sample according to the invention only very small cavitation phenomena are to be recognized, at least none, which correspond to those as previously regarded as particularly cavitation resistant reference alloys CuAl10Fe5Ni5-C or CuZn16Si4-C are attributed. The improved cavitation resistance of the alloy according to the invention allows the use of products which, when used in cavitation-prone environments, have a significantly longer service life. The otherwise occurring by cavitation and hitherto necessarily to be accepted damages are thus drastically reduced when using the claimed alloy for producing a cavitation resistant product or component.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102014101346 A1 [0002, 0003, 0009, 0012, 0014]

Claims

Use of a Cu-Zn alloy having the following composition (in% by weight): Cu: 80-85, Si: 2.0-6.0, Al: 0.5-2.0, Fe: max. 0.8 Ni: max. 0.5 Sn: max. 0.5 Mn: max. 0.1 Pb: max. 0.3 Residual Zn and unavoidable impurities to produce a cavitation resistant product.

Use of a Cu-Zn alloy according to Claim 1 , characterized in that the alloy has the following composition (in wt .-%): Cu: 83-85, Si: 4.7-5.3, Al: 0.9-1.1, Fe: max. 0.3, Ni: max. 0.2, Sn: max. 0.3, Mn: max. 0.05, Pb: max. 0.1.

Use of a Cu-Zn alloy according to Claim 1 or 2 , characterized in that the alloy for producing the product is processed in the manner of a wrought alloy.

Use of a Cu-Zn alloy according to Claim 3 , characterized in that the alloy is hot-formed after a first casting.

Use of a Cu-Zn alloy according to Claim 3 or 4 , characterized in that for the production of the product, the alloy is ureformed by extrusion.

Use of a Cu-Zn alloy according to Claims 5 , characterized in that after the hot forming step, no further thermal treatment is performed on the product.

Special brass alloy product prepared using a Cu-Zn alloy according to any one of Claims 1 to 6 , characterized in that the cavitation resistance of the product is characterized in that in a cavitation resistance test according to ASTM G32-10 in distilled water at 20 ° C as the test medium, a distance of the probe tip to the sample of 0.5 mm, a frequency of 20 kHz and an amplitude of 40 .mu.m for a test period of 300 minutes, a mass loss of 2.5-3.0 mg, in particular for a test duration of 500 minutes, a mass loss of 7 - 8 mg is not exceeded.