DE4213487C1 - Use of a copper-aluminum-zinc alloy as a corrosion-resistant material - Google Patents

Use of a copper-aluminum-zinc alloy as a corrosion-resistant material

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Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Kupfer-Aluminium- Zink-Legierung als korrosionsbeständiger Werkstoff für Rohre in der Installations- und Sanitärtechnik und auf dem Trinkwassersektor.The invention relates to the use of a copper-aluminum Zinc alloy as corrosion resistant material for pipes in the installation and sanitary engineering and in the drinking water sector.

Werkstoffe, die für den obigen Verwendungszweck eingesetzt werden, müssen vielfachen Anforderungen hinsichtlich ihrer Korrosionsbeständigkeit genügen. Die Mehrzahl der Schadensfälle wird durch gleichmäßige Flächenkorrosion oder Lochfraß ausgelöst. Durch unsachgemäße Montage kann es außerdem zu Korrosionsangriffen im Bereich von Lötstellen und Verbindungen kommen.Materials used for the above purpose must have multiple requirements regarding their Corrosion resistance suffice. The majority of claims is triggered by uniform surface corrosion or pitting. Incorrect installation can also lead to corrosion attacks come in the area of solder joints and connections.

Rohre für den genannten Einsatzzweck werden verbreitet aus sauerstofffreiem Kupfer (SF-Cu) hergestellt. Durch spezielle Herstellungsverfahren kann auf der Rohrinnenfläche eine oxidische Schutzschicht erzeugt werden. Eine Alternative ist ein legierter Werkstoff, bei dem sich unter Einsatzbedingungen von selbst eine oxidische, schützende Deckschicht bildet.Pipes for the specified purpose are being spread oxygen-free copper (SF-Cu). By special Manufacturing process can be an oxidic on the pipe inner surface Protective layer are generated. An alternative is an alloyed one Material in which under use conditions by itself forms oxidic, protective cover layer.

Für den genannten Einsatzzweck ist weiterhin beispielsweise eine Cu-Mg-Al/Si-Legierung (DE-PS 30 43 833) vorgeschlagen worden, welche jedoch die gestellten Anforderungen auch nur teilweise erfüllen konnte.For the purpose mentioned is still, for example, a Cu-Mg-Al / Si alloy (DE-PS 30 43 833) has been proposed, which, however, only partially meets the requirements could fulfill.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen korrosionsbeständigen Werkstoff anzugeben, für den keine Lochfraßgefährdung besteht und bei dem die Kupfer-Löslichkeit und der Massenabtrag herabgesetzt werden. The invention is therefore based on the object, a corrosion resistant Specify material for which no pitting risk and where the copper solubility and the mass removal be lowered.  

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verwendung einer Kupfer-Aluminium-Zink-Legierung gelöst, die aus 0,1-1,0% Aluminium, 0,1-1,0% Zink, Rest Kupfer und üblichen Verunreinigungen besteht (die Prozentangaben beziehen sich dabei auf das Gewicht).The object is achieved by the use of a Copper-aluminum-zinc alloy dissolved from 0.1-1.0% Aluminum, 0.1-1.0% zinc, balance copper and usual impurities exists (the percentages refer to the Mass).

Die Zusammensetzung einer Kupferlegierung der genannten Art ist zwar beispielsweise aus der GB-PS 1 152 481 bekannt, dort findet sich jedoch kein Hinweis auf den beanspruchten Verwendungszweck.The composition of a copper alloy of the type mentioned is Although, for example, from GB-PS 1 152 481 known there However, no indication of the claimed use.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Kupferlegierung mit 0,1-0,5% Aluminium und 0,1-0,5% Zink verwendet. Weiterhin empfiehlt es sich, eine Kupferlegierung zu verwenden, die zusätzlich ein oder mehrere der Elemente Silizium, Magnesium, Eisen, Zinn, Niob bis zu einem Maximalgehalt von insgesamt 1,5% enthält. Vorzugsweise werden Kupferlegierungen mit den Zusammensetzungen nach den Ansprüchen 4 bis 7 verwendet.According to a preferred embodiment of the invention is a Copper alloy with 0.1-0.5% aluminum and 0.1-0.5% zinc used. Furthermore, it is recommended to use a copper alloy use, in addition, one or more of the elements silicon, Magnesium, iron, tin, niobium up to a maximum content of contains a total of 1.5%. Preferably, copper alloys used with the compositions according to claims 4 to 7.

Weiterhin ist es vorteilhaft, der Legierung maximal 0,04% Phosphor zuzusetzen. Phosphor verbessert dabei die Gießbarkeit und wirkt als Desoxidationsmittel.Furthermore, it is advantageous for the alloy to have a maximum of 0.04% Add phosphorus. Phosphorus improves the castability and acts as a deoxidizer.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert:The invention will be apparent from the following embodiments explained in more detail:

Es wurden Rohre der Abmessung 18×1 mm aus SF-Cu und einer erfindungsgemäßen Legierung mit der Zusammensetzung gemäß der folgenden Tabelle hergestellt:There were tubes of dimension 18 × 1 mm of SF-Cu and a alloy according to the invention having the composition according to the following table produced:

Werkstoffmaterial SF-CuSF-Cu weich, 50-70 HBsoft, 50-70 HB hart, 100-120 HBhard, 100-120 HB CuAl0.3Zn0.3CuAl0.3Zn0.3 weich, 50-70 HBsoft, 50-70 HB hart, 100-120 HBhard, 100-120 HB

Zur Beurteilung des Korrosionsverhaltens wurden an den Rohrmustern Stromdichte-Potential-Kurven (Fig. 1) und der elektro- chemische Polarisationswiderstand (Rp) bzw. Polarisationsleitwert (Rp -1) gemäß Fig. 2a-2c gemessen sowie der Massenabtrag (Fig. 3) ermittelt.To assess the corrosion behavior, current density-potential curves ( FIG. 1) and the electrochemical polarization resistance (R p ) or polarization conductance (R p -1 ) according to FIGS. 2 a - 2 c were measured on the tube patterns and the mass removal ( FIG. 3).

Es zeigen im einzelnenIt show in detail

Fig. 1 die Stromdichte-Potential-Kurve der Legierung CuAl0.3Zn0.3 im Vergleich zu SF-Cu. Bezugselektrode: gesättigte Kalomelelektrode; Fig. 1, the current density-potential curve of the alloy CuAl0.3Zn0.3 compared to SF-Cu. Reference electrode: saturated calomel electrode;

Fig. 2a bis 2c den Polarisationsleitwert Rp -1 als Funktion der Versuchsdauer. FIGS. 2a to 2c the Polarisationsleitwert R p -1 as a function of test time.

(a) SF-Cu, Zustand weich, 50-70 HB bzw. hart, 100-120 HB,(a) SF-Cu, soft state, 50-70 HB or hard, 100-120 HB,

(b) CuAl0.3Zn0.3, Zustand weich, 50-70 HB,(b) CuAl0.3 Zn0.3, soft state, 50-70 HB,

(c) CuAl0.3Zn0.3, Zustand hart, 100-120 HB;(c) CuAl 0.3 Zn 0.3, state hard, 100-120 HB;

Fig. 3 den auf die Fläche bezogenen Gewichtsverlust nach einer Zeit von 1000 h. Fig. 3 shows the area-related weight loss after a period of 1000 h.

In Fig. 1 sind die Stromdichte-Potential-Kurven der Legierung CuAl0.3Zn0.3 und SF-Cu im Vergleich dargestellt. Es ist zu erkennen, daß die zulegierten Elemente den Bereich der Korrosionsbeständigkeit deutlich erweitern. Die Passivstromdichte ist gegenüber SF-Cu verringert, was für die bessere Deckschichtqualität spricht. Die Durchbruchpotentiale sind zu positiveren Potentialen hin verschoben.In Fig. 1, the current density-potential curves of the alloy CuAl0.3Zn0.3 and SF-Cu are shown in comparison. It can be seen that the alloyed elements significantly expand the range of corrosion resistance. The passive current density is reduced compared to SF-Cu, which speaks for the better cover layer quality. The breakthrough potentials have shifted to more positive potentials.

Der Polarisationswiderstand Rp bzw. der Kehrwert, der Polarisationsleitwert Rp -1, ist ein Maß für die Korrosionsgeschwindigkeit. Je geringer der Polarisationsleitwert, desto größer ist die Beständigkeit gegen gleichmäßige Korrosion. Die Fig. 2a bis c vergleichen den Polarisationsleitwert des Werkstoffes CuAl0.3Zn0.3 in verschiedenen Zuständen (weich/hart) mit demjenigen von SF-Cu. Unlegiertes Cu zeigt nicht nur ein schlechteres Verhalten, sondern auch eine beträchtliche Streuung.The polarization resistance R p or the reciprocal, the polarization conductance R p -1 , is a measure of the corrosion rate. The lower the polarization conductivity, the greater the resistance to uniform corrosion. FIGS . 2a to c compare the polarization conductance of the material CuAl0.3Zn0.3 in various states (soft / hard) with that of SF-Cu. Unalloyed Cu shows not only a worse behavior, but also a considerable dispersion.

Der Massenverlust ist gegenüber SF-Cu entsprechend Fig. 3 erheblich reduziert.The mass loss is considerably reduced compared to SF-Cu according to FIG. 3.

In allen Fällen zeigt die erfindungsgemäß verwendete Kupfer-Aluminium- Zink-Legierung ein deutlich besseres Verhalten als SF-Cu. Es wird nicht nur die Deckschichtqualität verbessert, sondern auch die Bildungsgeschwindigkeit beeinflußt und vor allem der Potentialbereich der Korrosionsbeständigkeit ausgedehnt. Durch diese Ausbildung der Passivschicht wird die Cu-Löslichkeit deutlich herabgesetzt.In all cases, the copper-aluminum Zinc alloy performs significantly better than SF-Cu. It will not only improves the topcoat quality, but also the Educational speed affects and above all the potential range the corrosion resistance extended. Through this Formation of the passive layer, the Cu solubility is clear reduced.

Es ist weiterhin als entscheidender Vorteil anzusehen, daß durch die Kombination der Zwangskomponenten Al und Zn der pH-Wert-Bereich für die Bildung von Deckschichten erweitert wird. Während Al gemäß dem Pourbaix-Diagramm fähig ist, auch in sauren Medien Reaktionsprodukte zu bilden und somit zum Aufbau einer wirksamen Schutzschicht beizutragen, gilt entsprechendes für Zn in alkalischen Medien. Beide Zusätze stabilisieren sich wechselseitig und sind in der Lage, gemeinsam im System Cu-Al-Zn einen verhältnismäßig weiten pH-Wert-Bereich abzudecken. Somit sind die erfindungsgemäß zu verwendenden Werkstoffe nicht nur in neutralen Wässern einsetzbar. Gewisse pH-Wert-Schwankungen wirken sich nicht negativ auf das Korrosionsverhalten aus.It is also to be regarded as a decisive advantage that by the combination of the compulsory components Al and Zn the pH range is extended for the formation of cover layers. While Al according to the Pourbaix diagram, even in acidic media Form reaction products and thus to build an effective To contribute protective layer, the same applies to Zn in alkaline Media. Both additives stabilize each other and are able to work together in the system Cu-Al-Zn a relatively cover wide pH range. Thus, the invention materials to be used not only in neutral waters used. Certain pH fluctuations do not affect negative on the corrosion behavior.

Verschiebt sich das Durchbruchpotential außerdem so weit in positive Richtung, daß es sich nicht mehr im Bereich des freien Korrosionspotentials befindet, so liegt ein zusätzlicher Schutz gegen Elementbildung wie z. B. Kontakt- oder Belüftungselemente vor. Zudem konnte bei den überprüften Rohrmustern keine Lochfraßgefährdung festgestellt werden.The breakthrough potential also shifts so far into positive direction, that it is no longer in the field of free Corrosion potential is located, so there is an additional protection against element formation such. B. contact or ventilation elements in front. In addition, no pitting risk could be found in the examined tube samples be determined.

Claims (8)

1. Verwendung einer Kupfer-Aluminium-Zink-Legierung, bestehend aus 0,1 bis 1,0% Aluminium; 0,1 bis 1,0% Zink; Rest Kupfer und üblichen Verunreinigungen, als korrosionsbeständiger Werkstoff für Rohre in der Installations- und Sanitärtechnik und auf dem Trinkwassersektor.1. Use of a copper-aluminum-zinc alloy, consisting out 0.1 to 1.0% aluminum; 0.1 to 1.0% zinc; Remainder copper and usual impurities, as a corrosion-resistant material for pipes in the installation and sanitary engineering and in the drinking water sector. 2. Verwendung einer Kupferlegierung nach Anspruch 1 mit 0,1 bis 0,5% Aluminium; 0,1 bis 0,5% Zink für den Zweck nach Anspruch 1.2. Use of a copper alloy according to claim 1 with 0.1 to 0.5% aluminum; 0.1 to 0.5% zinc for the purpose according to claim 1. 3. Verwendung einer Kupferlegierung nach Anspruch 1 oder 2, die zusätzlich ein oder mehrere der Elemente Silizium, Zinn, Niob bis zu einem Maximalgehalt von insgesamt 1,5% enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.3. Use of a copper alloy according to claim 1 or 2, the additional one or more of the elements silicon, Tin, niobium up to a maximum content of contains 1.5% for the purpose of claim 1. 4. Verwendung einer Kupferlegierung nach Anspruch 3 mit maximal 0,5% Silizium für den Zweck nach Anspruch 1. 4. Use of a copper alloy according to claim 3 with maximum 0.5% silicon for the purpose of claim 1.   5. Verwendung einer Kupferlegierung nach Anspruch 3 mit maximal 0,5% Zinn für den Zweck nach Anspruch 1.5. Use of a copper alloy according to claim 3 with maximum 0.5% tin for the purpose of claim 1. 6. Verwendung einer Kupferlegierung nach Anspruch 3 mit maximal 0,1% Niob für den Zweck nach Anspruch 1.6. Use of a copper alloy according to claim 3 with maximum 0.1% niobium for the purpose of claim 1. 7. Verwendung einer Kupferlegierung nach Anspruch 6 mit maximal 0,05% Niob für den Zweck nach Anspruch 1.7. Use of a copper alloy according to claim 6 with a maximum 0.05% niobium for the purpose of claim 1. 8. Verwendung einer Kupferlegierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 mit maximal 0,04% Phosphor für den Zweck nach Anspruch 1.8. Use of a copper alloy according to one or more of claims 1 to 7 with a maximum of 0.04% phosphorus for the Purpose according to claim 1.
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