DE2040031B2 - Kupfer-zinklegierung fuer druckdichte gusstuecke - Google Patents

Description

Es wird die Priorität der schwedischen Patentanmeldung Nr. II 421 69 vom 18. August 1969 in Anspruch genommen. ^a5

Die Erfindung betrifft eine Kupfer-Zinklegierung zur Fertigung druckdichter Gußstücke, die durch verschiedene Gieß- und Preßverfahren herstellbar sind.

Es ist eine große Anzahl verschiedener Kupfer-Zinl.11 !gierungen bekannt. An diese Legierungen werden insichtlich einer oder mehrerer der folgenden Eiger schäften, wie beispielsweise hohe Festigkeit, gute Korrosionsbeständigkeit, gute Verschleißfestigkeit, Beständigkeit gegen Entzinkung sowie gute Bearbeitungsfähigiieit mit spanabhebendem Werkzeug entsprechende Ansprüche gestellt.

Außer einer Anzahl Standardlegierungen sind auch mehrere Speziallegierungen entwickelt worden, wobei aber jede dieser verschiedenen Legierungen nur einige der oben aufgezählten Eigenschaften aufweisen. Kennzeichnend für die verschiedenen bekannten Kupfer-Zinklegierungen ist auch, daß sie sich mehr oder weniger nur für ein oder höchstens zwei Herstellungs- und Bearbeitungsmethoden eignen. Die Hersteller verschiedener Messingteile sind aus diesem Grunde bisher ge- +5 zwungen gewesen, verschiedene für jede einzelne Gießart geeignete Legierungen für Spritzguß, Kokillenguß, Druckguß, Sandguß und zum Warmpressen auf Lager zu halten. Dies führt sowohl aus lagerungs- als auch herstellungstechnischen Gründen zu Komplikationen, und unrationeller Arbeitsweise.

Insbesondere ist eine Kupfer-Zinklegierung bekannt (deutsche Patentschrift 6 86 321), die aus folgenden Komponenten besteht:

Cu, % 57,5 bis 67,7 (Mußkomponente);
Pb, % bis zu 12 (Wahlkomponente);
Al, % bis zu 7,5 (Wahlkomponente;)
Si, % bis zu 5 (Wahlkomponente);
Sn, % 0,4 bis 8 (Mußkomponente);
Rest Zn % 30 bis 38 (Mußkomponente).

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Legierungen nach diesem Stand der Technik gehören dem ternären System Kupfer-Zinn-Zink an und eignen sich gut für Lagerteile, sofern ihr Gefüge ganz oder überwiegend nur aus α-Mischkristallen und (a+y)- ^6s Eutektoid besteht. Wesentlich für diese Lagerlegierungen ist ferner, daß ^-Kristallite nicht vorhanden sind, wie das ausrücklich angegeben wird.

Es wird ausdrücklich gefordert, daß auch Legierungen mit den genannten Wahlkomponenten, die das kennzeichnende Gefüge nicht besitzen, von der Verwendung ausgeschlossen sind.

Die- Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eins Legierung zu schaffen, die sämtliche der weiiter oben angegebenen vorteilhaften Eigenschaften in sich vereint und die sich durch die Merkmale auszeichnet: Ausgezeichnete Gießeigenschaft und daher für Spritzguß, Kokillenguß, Sandguß und Warmpressung von verwickelten Gußstücken mit unterschiedlichen Wandstärken; gute chemische Beständigkeit, insbesondere gegen Seewasser und Witterungseinflüsse; hohe Abnutzungsbeständigkeit; gute Widerstandsfähiigkeit gegen Korrosions- und Kavitationsangriffe.

Nach der Erfindung ist eine Kupfer-Ziflklegierung für druckdichte Gußstücke dadurch gekennzeichnet, daß sie aus

Kupfer 63%

Blei 2%

Nickel 0,5%

Mangan 0,5%

Aluminium 0,3%

Silizium 0,7%

Zinn 0,5%

Antimon 0,05 %

Rest Zink besteht.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß eine Legierung mit den angegebenen Bestandteilen im Gegensatz zu dem diskutierten Stand der Technik eine (!+/^-Legierung ist, die sich für die hier gestellten Forderungen besonders gut eignet und die ganz andere Eigenschaften aufweist, als die Legierung, die aus a- und (α ;-}')-Mischkristallen bestehen soll. Wo bei der zuletzt genannten bekannten Legierung das Auftreten von /i-Kristallen verboten ist, sollen sie nach der Erfindung gerade vorhanden sein, dagegen soll nach der Erfindung keine y-Struktur vorliegen. Auf Grund der unterschiedlichen geforderten Strukturen unterscheidet sich eine Legierung nach der Erfindung wesentlich von der genannten Legierung nach dem Stand der Technik und diese Legierungen haben auch völlig voneinander verschiedene Eigenschaften. Durch die Einhaltung genauer enger Grenzen ist erstmalig eine Legierung geschaffen worden, welche alle die besonderen Legierungen ersetzt, die bisher für jeden besonderen einzelnen Zweck eingesetzt werden mußten. Dies trifft für eine Legierung nach dem Stand der Technik mit einem Gefüge aus α- und (a+y)-MischkristalIen nicht zu, denn diese Legierung ist — wie angegeben — ausschließlich für Lagerteile gut geeignet. Die entscheidenden Unterschiede sind durch die Auswahl der Mußkomponenten nach der Erfindung bedingt. Da die nach dem Stand der Technik erhaltene Legierung an sich beinahe eine beliebige Zusammensetzung aufweisen kann, so zum Beispiel 25 % anderer Legierungsbestandteile als Kupfer, Zinn und Zink, kann die Prozentzahl der drei Mußkomponenten entsprechend der Erfindung überhaupt nicht erreicht werden. Es kann daher bei der Legierung nach dem oben angegebenen Stand der Technik nur auf den besonderer» Verwendungszweck und die geforderte Struktur der Legierung zurückgegriffen werden, damit eine spezielle Legierung für Lagerteile zu erreichen ist.

Bisher wurde es für unmöglich gehalten, eine Legierung zu schaffen, die sich für alle der oben angegebenen vorkommenden Gießmethoden eignet. Das geht auch

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aus der großen Anzahl der verschiedenen auf dem Verwendung eines üblich empfohlenen Kokillenmes-Markt befindlichen Kupferlegierungen hervor. Die sings zu einem Ausschuß von etwa 50% in Folge unHersteller von Messing-Einzelteilen haben auch die dichter Einzelteile führte, während es sich bei VerForderung gestellt, daß die aus Messing gefertigten Wendung der erfindungsgemäßen Legierung zeigte. Erzeugnisse bis zu einem Druck von etwa 20 kg/cm² 5 daß der Ausschuß auf Grund undichter Gußwaren bis druckdicht sein sollen. Bisher herrschte jedoch ailge- unter 7% herabsank. Dieses sehr gute Ergebnis ist mein die Auffassung, daß derartige Legierungen keines- zurückzuführen auf die gute Gießbarkeit der Legierung, wegs Aluminium enthalten dürfen, wenn druckdichte wodurch die Gefahr der Lufteinschließung und des Gußstücke herzustellen sind. Es ist weiterhin bekannt, Auftretens von Oberflächenschäden weitgehend ausdaß bereits so geringe Anteile Aluminium, wie z. B. m geschlossen werden konnte.

0,6% bei Kokillenguß ein Schäumen verursachen. Die Legierung gemäß der vorliegenden Erfindung Allerdings ist auch bekannt, daß geringe Anteile kann auf Grund ihrer oben beschriebenen Eigenschaf-Aluminium in Kupferlegierungen zu besserer Gießbar- ten und der Möglichkeit, Gußstücke aus dieser Legiekeit führen, aber andererseits wird in der Fachwelt rung durch verschiedene Gieß- und Bearbeitungsverbehauptet, daß Aluminium und Silizium aus techiio- 15 fahren herzustellen, zur Fertigung sämtlicher einem logischen Gründen nicht gleichzeitig in ein und der- Armatursystem zugehörigen Einzelteile verwendet selben Legierung vorhanden sein dürfen. Da aber SiIi- werden. Hierdurch werden noch weitere Vorteile gezium in diesem Zusammenhang sehr wertvolle Eigen- wonnen indem die Gefahr einer galvanischen Korroschaften besitzt, will man von diesem Stoff nicht ab- sion zwischen den verschiedenen Einzelheiten beseitigt sehen. 20 ist. Da nur eine einzige Legierung auf Lager gehalten zu In der Praxis hat sich erwiesen, daß die Legierung werden braucht, ist es auch möglich die Herstellungsnach der Erfindung trotz ihres Gehaltes an Aluminium kosten wesentlich herabzusetzen. Durch die Möglich- und Silizium den Forderungen auf Druckdichtigkeit keit, nur eine einzige Legierung zu verwenden, wird nachkommt und sich überraschenderweise für sämtliche verhindert, daß aus verschiedenen Legierungen begewöhnlich vorkommenden und weiter oben erwähn- =5 stehende Armaturenteile verwechselt werden, was bisten Gießmethoden eignet, sowie außerdem besonders her ein Problem war, da es für einen Nichtfachmann gute weitere Eigenschaften besitzt, wobei hohe Festig- schwierig, um nicht zu sagen, unmöglich war, zu bekeit und Korrosionsbeständigkeit sowohl gegen Ero- urteilen, aus welchem Material und durch welches sionskorrosion als auch Entzinken beibehalten bzw. Verfahren ein gewisses Armaturenteil hergestellt ist.
sogar verbessert werden konnten. Durchgeführte Proben 3° DurcJ; verschiedene Herstellungsverfahren erhaltene an 14 mm starken Probestäben hergestellt nach der Abfälle (Schrot, Späne usw.) werden gewöhnlich umerfindungsgemäßen Legierung haben zu folgenden, geschmolzen, und es ist hierbei erwünscht, daß die sehr guten Endergebnissen geführt: Abfälle verschiedener Zusammensetzung bei der Um-

schmelzung nicht miteinander vermischt werden, da

0,2%-Dehngrenze 19 kp/mm² 35 es schwierig sein kann, der Schmelze die erwünschte

Zugfestigkeit 37,4 kp/mm² Zusammensetzung zu erteilen. Aus diesem Grunde war

Bruchdehnung bei 70 mm man bisher zu kostspieligem Hantieren der Abfälle

Meßlänge 12,6% gezwungen. Durch die Erfindung ist eine Legierung

Brucheinschnürung 15%. geschaffen, weiche sich für die meisten vorkommenden

40 Herstellungsverfahren eignet, wodurch das Problem

Es wurde bei Kokillenguß eines schwierigen Arma- mit der differenzierten Abfallhantierung ausgeschaltet

turteiles in Massenfabrikation festgestelit, daß es bei ist.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Kupfer-Zinklegierung fur druckdichte Gußstücke, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus

   Kupfer 63%

   Blei 2%

   Nickel 0,5%

   Mangan 0,5 %

   Aluminium 0,3 %

   Silizium 0,7 %

   Zinn 0,5%

   Antimon 0,05%

   Rest Zink besteht.

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