DE4314243C1 - Verwendung einer Kupfer-Aluminium-Legierung zur Herstellung von nickelfreien Gebrauchsgegenständen - Google Patents
Verwendung einer Kupfer-Aluminium-Legierung zur Herstellung von nickelfreien GebrauchsgegenständenInfo
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Kupfer-Aluminium-
Legierung mit Mangan und Eisen als weiteren Bestandteilen zur
Herstellung von nickelfreien Gebrauchsgegenständen, die bei Kontakt
mit dem menschlichen Körper
keine allergischen Reaktionen auslösen.
Vorzugsweise werden die Legierungen für Brillenteile, Schmuckgegenstände
und Eßbestecke verwendet.
Unter Brillenteilen sollen dabei insbesondere Brillenbügel, Brillengestelle,
Augenrandprofile und Brillenscharniere verstanden
werden.
Nickelhaltige metallische Gebrauchsgegenstände können bei Hautkontakten
Allergien auslösen. Die Anzahl der Menschen, die unter
sogenannten Nickelallergien zu leiden haben, wächst ständig.
Um nicht erst durch eine im Verfahren aufwendige Beschichtung
Kontaktallergien zu vermeiden, sollen nickelfreie Kupferlegierungen
die herkömmlichen nickelhaltigen Legierungen wie
z. B. Neusilber (wie etwa CuNi18Zn20) substituieren können. Das
gelingt dann, wenn die Eigenschaften der alternativen nickelfreien
Legierungen den Anforderungen, die auch an die nickelhaltigen
Legierungen gestellt werden, entsprechen oder übertroffen
werden können. Von einer guten Brillenlegierung werden
u. a. ausreichend hohe mechanische Festigkeit (Zugfestigkeit <
600 MPa, Härte 180 bis 300 HV), ausreichende Entfestigungstemperatur
(nach Kurzzeitglühungen von 30 Sekunden Dauer bei
650°C mind. Härten von 150 HV), ein ansprechendes Aussehen und
gute Polierbarkeit erwartet. Insbesondere das Entfestigungsverhalten
ist von Interesse, da die Brillenteile nach Verbindungsarbeiten
mit Hartlot immer noch Resthärten von <150 HV aufweisen sollten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für den obengenannten
Verwendungszweck eine Kupfer-Legierung vorzuschlagen,
die bei kostengünstiger Herstellbarkeit und ausreichenden mechanischen
Kenngrößen kein Nickel aufweist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verwendung einer
Kupfer-Aluminium-Legierung mit Mangan und Eisen als weiteren
Bestandteilen gelöst, die aus
4 bis 9% Aluminium,
2 bis 5% Mangan,
1 bis 3% Eisen,
Rest Kupfer und üblichen Verunreinigungen
2 bis 5% Mangan,
1 bis 3% Eisen,
Rest Kupfer und üblichen Verunreinigungen
besteht (die %-Angaben beziehen sich dabei auf das Gewicht).
Aus der DE-PS 757 956 sind zwar Legierungen aus 2 bis 10%
Aluminium, bis zu etwa 8% Mangan, Chrom, Eisen und/oder
Kobalt, allein oder zu mehreren, Rest Kupfer bekannt, diese
Legierungen werden jedoch zur Herstellung von Gegenständen mit
hoher Warmdauerstandfestigkeit, wie z. B. von Rohren für
Vorwärmer auf Schiffen, Turbinenschaufeln, seewassergekühlten
Auspufftöpfen u. dgl. verwendet.
Aus der US 5 104 457 sind Legierungen mit 4,5 bis 12% Aluminium,
0 bis 5% Eisen, 0 bis 12% Mangan und Kupfer als Rest
bekannt, jedoch werden sie zur Herstellung von Köpfen
für Golfschläger verwendet.
Die Legierung läßt sich aus den bekannten α/β-Mehrstoffaluminiumbronzen
CuAl10NiFe (Legierungsbezeichnung nach
DIN 17 665) ableiten, indem Mangan das Element Nickel ersetzt
und Aluminium so reduziert wird, daß für eine Weiterverarbeitung
des gepreßten Halbzeugs nur ein α-phasenhaltiges Gefüge
vorliegt.
Eisen liegt wegen seiner schlechten Löslichkeit als Fe-Teilchen
vor. Die Legierung läßt sich konventionell stranggießen und
warmverpressen. Warmverpreßtes Halbzeug, wie z. B. Drähte, lassen
sich wegen des β-phasenfreien Gefüges, das nach dem
Warmpreßvorgang immer vorliegt, für eine Optikdrahtfertigung
ausreichend gut kaltumformen. Eisen wirkt kornfeinend, so daß
eine für Optikqualität wünschenswerte glatte Oberfläche gezogen
werden kann. Die mittlere Korngröße in bei 700°C rekristallisierten
Drahtabschnitten beträgt 10 µm. Nach einer Anlaßhärtung
bei 300 bis 400°C setzt die Entfestigung zwar bei 500°C ein,
bei 700°C werden aber immer noch Resthärten von HV 10 von 200
registriert, wenn die Glühdauer 30 Sekunden nicht überschreitet.
Mit dieser Kurzzeitglühung sollen die Temperaturverhältnisse
bei den Verbindungsarbeiten mit Hartlot zwischen 620 und
680°C nachgestellt werden. Nach 3stündigen Glühungen bei
750°C werden immer noch Resthärten von 150 gemessen.
Als bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung wird die Verwendung
einer Kupferlegierung entsprechend den Zusammensetzungen
nach den Ansprüchen 2 bis 4 empfohlen. Der Zusatz von Blei gemäß
Anspruch 5 ist für die zerspanende Bearbeitung bei der Herstellung
der Gebrauchsgegenstände unerläßlich.
Die erfindungsgemäßen Legierungen zeichnen sich gegenüber bisher
eingesetzten nickelhaltigen Legierungen, z. B. Neusilber
(CuNi18Zn20) und Monel (NiCu28Fe2), durch eine Reihe erheblicher
Vorteile aus:
- 1. Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Legierungen sind die erfindungsgemäßen Legierungen nickelfrei. Somit können beim Gebrauch von Gegenständen keine Nickelallergien ausgelöst werden.
- 2. Die erfindungsgemäßen Legierungen weisen einen deutlich
niedrigeren statischen Elastizitätsmodul (E-Modul) auf als
die bisher eingesetzten Neusilberlegierungen:
z. B.
CuA17,5Mn3,0Fe2,5: E = 110 GPa
CuNi18Zn20: E = 125 GPaDadurch ertragen die erfindungsgemäßen Legierungen beim Gebrauch der z. B. aus ihnen hergestellten Brillenbügel Biegespannungen besser, da keine oder nur geringe Verformungen zurückbleiben. - 3. Das Entfestigungsverhalten nach kurzen und nach langen Glühzeiten im Temperaturbereich der Verbindungsarbeiten mit Hartlot, also zwischen 620 und 680°C ist gegenüber Neusilber wesentlich verbessert. Diese Legierung kann in ihren Entfestigungseigenschaften auch Monel ersetzen.
- 4. Wegen der geringen spezifischen Dichte von nur 7,71 g/cm³ können bei gleichen Dimensionen um ca. 12% leichtere Gebrauchsgegenstände gefertigt werden als mit herkömmlichen Neusilberlegierungen.
Die Erfindung wird anhand des folgenden Ausführungsbeispiels
näher erläutert:
Aus Cu-Mn-Vorlegierungen, Al und Fe wurden bei 1100°C in einer Standkokille 8″-Bolzen aus CuA17,2Mn2,9Fe2,5 vergossen. Die Gußbolzen wurden im überdrehten Zustand bei 850°C mit einem Verpressungsverhältnis von 50 : 1 im Mehrlochverfahren verpreßt. Über mehrere Zwischenglühungen bei 750°C wurden dann Vierkantdrähte gefertigt. Dabei konnte ein Umformgrad von 64% erreicht werden. Im ziehharten Zustand wurden folgende Kennwerte erreicht:
Aus Cu-Mn-Vorlegierungen, Al und Fe wurden bei 1100°C in einer Standkokille 8″-Bolzen aus CuA17,2Mn2,9Fe2,5 vergossen. Die Gußbolzen wurden im überdrehten Zustand bei 850°C mit einem Verpressungsverhältnis von 50 : 1 im Mehrlochverfahren verpreßt. Über mehrere Zwischenglühungen bei 750°C wurden dann Vierkantdrähte gefertigt. Dabei konnte ein Umformgrad von 64% erreicht werden. Im ziehharten Zustand wurden folgende Kennwerte erreicht:
E-Modul: 106 GPa
Zugfestigkeit Rm: 1026 MPa
Bruchdehnung A₁₀: 5,5%
Härte HV 10: 265
Zugfestigkeit Rm: 1026 MPa
Bruchdehnung A₁₀: 5,5%
Härte HV 10: 265
Claims (6)
1. Verwendung einer Kupfer-Aluminium-Legierung mit Mangan und
Eisen als weiteren Bestandteilen, bestehend aus
4 bis 9% Aluminium,
2 bis 5% Mangan,
1 bis 3% Eisen,
Rest Kupfer und üblichen Verunreinigungen,zur Herstellung von nickelfreien Gebrauchsgegenständen, die bei Kontakt mit dem menschlichen Körper keine allergischen Reaktionen auslösen.
2 bis 5% Mangan,
1 bis 3% Eisen,
Rest Kupfer und üblichen Verunreinigungen,zur Herstellung von nickelfreien Gebrauchsgegenständen, die bei Kontakt mit dem menschlichen Körper keine allergischen Reaktionen auslösen.
2. Verwendung einer Kupferlegierung nach Anspruch 1 mit 6,5
bis 8% Aluminium für den Zweck nach Anspruch 1.
3. Verwendung einer Kupferlegierung nach Anspruch 1 oder 2 mit
2 bis 3,5% Mangan für den Zweck nach Anspruch 1.
4. Verwendung einer Kupferlegierung nach einem oder mehreren
der Ansprüche 1 bis 3 mit 2 bis 2,5% Eisen für den Zweck
nach Anspruch 1.
5. Verwendung einer Kupferlegierung nach einem oder mehreren
der Ansprüche 1 bis 4, die zusätzlich 0,5 bis 1,5% Blei
enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.
6. Verwendung einer Kupferlegierung nach einem oder
mehreren der Ansprüche 1 bis 5 für Brillenteile,
Schmuckgegenstände und Eßbestecke.
Priority Applications (5)
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Citations (2)
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- 1993-04-30 DE DE19934314243 patent/DE4314243C1/de not_active Expired - Fee Related
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- 1994-04-15 DE DE59400623T patent/DE59400623D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1994-04-15 DK DK94105831T patent/DK0622468T3/da active
- 1994-04-15 EP EP19940105831 patent/EP0622468B1/de not_active Expired - Lifetime
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1996
- 1996-10-25 GR GR960402851T patent/GR3021487T3/el unknown
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EP0622468B1 (de) | 1996-09-11 |
EP0622468A1 (de) | 1994-11-02 |
DE59400623D1 (de) | 1996-10-17 |
GR3021487T3 (en) | 1997-01-31 |
DK0622468T3 (de) | 1997-02-24 |
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Legal Events
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