DE4325217C2 - Verwendung einer Kupferlegierung für Reißverschlüsse - Google Patents

Description

Bisher sind für metallische Reißverschlüsse im wesentlichen Legierungen aus Neusilber verwendet worden. Legierungen die­ ses Typs besitzen neben der gewünschten "weißen" Farbe eine gute Umformbarkeit und eine hohe Spannungsrißkorrosionsbe­ ständigkeit. Letztere ist vor allem deswegen erforderlich, weil derartige Reißverschlüsse zusammen mit dem entsprechen­ den Kleidungsstück häufig gewaschen oder gereinigt werden müssen. Es sind definierte Tests zur Prüfung dieser Span­ nungsrißkorrosionsbeständigkeit an den fertigen Reißver­ schlüssen vorgeschrieben, welche eine vorgegebene Zahl von Waschvorgängen mit einer bestimmten Waschlauge beinhalten.

Aufgrund der in der Bevölkerung immer häufiger auftretenden Allergie gegen Nickel ist der Ersatz von Neusilber als Legie­ rung für Reißverschlüsse erforderlich geworden.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, eine nickel­ freie Legierung weißer Farbe für die Herstellung von Reißver­ schlüssen zu schaffen.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird eine Legierung aus Cu (Rest) Mn 13-19%, Zn 16-22%, Al 0,2-2% (alles Ge­ wichtsprozente) mit mindestens 95% α-Phase im Gefüge vorge­ schlagen, wobei der Anteil von Zn immer höher als der von Mn ist, zur Verwendung als Halbzeug für die Herstellung von Reißverschlüssen.

Aus der Literatur, z. B. DIES, "Kupfer und Kupferlegierungen in der Technik", Springer-Verlag 1967, Seite 749 ff. sind be­ reits Legierungen aus Kupfer, Mangan, Zink bekannt, die eine gute Umformbarkeit und weiße Farbe besitzen. Bei diesen Le­ gierungen liegt der Mangangehalt deutlich höher als der von Zink. Legierungen dieses Typs besitzen jedoch nicht die er­ forderliche Spannungsrißkorrosionsbeständigkeit, wie sie für Reißverschlüsse erforderlich sind. Aus solchen Legierungen hergestellte Reißverschlüsse sind bereits nach mehrmaligem Waschen durch Brüche der einzelnen Krampen unbrauchbar.

Es wurde in der Vergangenheit auch bereits eine Legierung der Zusammensetzung Cu 60, Mn 20, Zn 19, Al 1 beschrieben und nach ihrem Erfinder Bonomi-Legierung genannt. Diese Legierung hat in der Praxis jedoch nie Bedeutung erlangt, weil sie äu­ ßerst schlecht kalt verformbar ist, sich insbesondere sehr schlecht walzen und ziehen läßt. Die Legierung ist aufgrund des hohen Summengehalts von Mangan und Zink sehr spröde und bricht bei der Verarbeitung.

Nach US 37 64 306 ist eine Kupferlegierung mit besserer Festigkeit, Duktilität und einem silberähnlichen Aussehen bekannt, die aus 1 bis 1,5% Aluminium, 17 bis 22% Zink, 17 bis 22% Mangan und 58 bis 60,5% Kupfer besteht. Diese Legierung wird jedoch für Bauelemente im Bereich der Installation, Marine oder im Bauwesen verwendet.

Es hat sich nun gezeigt, daß eine Legierung der vorbeschrie­ benen Zusammensetzung für den vorgesehenen Verwendungszweck, nämlich die Herstellung von Reißverschlüssen, sehr gut ge­ eignet ist. Durch den im Vergleich zu den vorbeschriebenen Legierungen niedrigeren Gehalt von Mangan gegenüber Zink und das im wesentlichen reine α-Gefüge ergibt sich eine gute Ver­ arbeitbarkeit; der Zusatz an Aluminium ist entscheidend für die gute Spannungsrißkorrosionsbeständigkeit der Legierung, die ihre Verwendbarkeit für Reißverschlüsse erst möglich macht. Werden die Gehalte an Mangan unter die angegebene Grenze gesenkt, so ergeben sich keine "weißen" Legierungen mehr. Höhere Gehalte an Mangan als angegeben verursachen Pro­ bleme beim Gießen der Legierung und verringern die gute Um­ formbarkeit. Auch niedrigere Gehalte an Zink als angegeben, führen zu Schmelz- und Gießproblemen, während höhere Zinkgehalte als angegeben, die Umformbarkeit verschlechtern. Werden die Aluminiumgehalte unter die angegebene Grenze gedrückt, so nimmt die Spannungsrißkorrosionsbeständigkeit deutlich ab. Ein wirksamer Korrosionsschutz ist dann nicht mehr gegeben. Andererseits wirken sich zu hohe Alumini­ umgehalte wiederum sehr negativ auf die Umformbarkeit der Le­ gierung aus.

Die überraschende Wirksamkeit von Aluminium bezüglich der Spannungsrißkorrosionsbeständigkeit wird darauf zurückge­ führt, daß sich eine Al₂O₃-Schutzschicht bildet, die dem An­ griff von Wasch- und Reinigungsflüssigkeiten standhält.

Die Eignung von Aluminium als Korrosionsschutz ist an sich bekannt. Die Eignung, Spannungsrißkorrosion zu vermeiden, ist bisher hingegen nicht bekannt gewesen und muß als überra­ schend bezeichnet werden.

Eine wichtige Voraussetzung für eine wirtschaftliche Her­ stellung der angegebenen Legierung besteht darin, daß diese im wesentlichen reines α-Gefüge aufweist. Dadurch wird die gute und einfache Verarbeitbarkeit entscheidend in positiver Richtung beeinflußt. Im wesentlichen reines α-Gefüge bedeutet im gegebenen Zusammenhang mindestens 97% α-Gefüge.

Weiterbildungen der Erfindung für den vorgesehenen Verwen­ dungszweck bestehen darin, daß die Legierung aus Cu (Rest), Mn 13-16%, Zn 18-20%, Al 0,5-1,5% besteht.

Bei einem Ausführungsbeispiel besteht die Legierung aus Cu (Rest), Mn 15%, Zn 19%, Al 1%, wobei reines α-Gefüge vorliegt.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel besteht die Legierung aus Cu (Rest), Mn 15%, Zn 21%, Al 1%.

Schließlich besteht bei einem noch anderen Ausführungsbei­ spiel die Legierung aus Cu (Rest), Mn 13%, Zn 21%, Al 2%.

Die Herstellung der Legierung ist unproblematisch und ent­ spricht den üblichen Verfahren bei der Herstellung von Mes­ singen. Ein Herstellungsverfahren für Draht könnte grundsätz­ lich die nachfolgenden Schritte aufweisen:
1 Erschmelzen bei 1000-1200°C
2 Blockguß in Rundformat, z. B. 220 mm O
3 Warmstrangpressen bei 650-800°C
4 Kaltwalzen im Profil (Vierkant)
5 Weichglühen bei 600-700°C während 3 Stunden
6 Kaltwalzen und Ziehen
7 Weichglühen bei 500-700°C während 4 Stunden
8 Fertigziehen im Kaltzustand.

Zwischen den Arbeitsschritten 3 und 4 kann zur Homogenisie­ rung und Walzbarkeit der Legierung eine weitere Glühung bei 600-700°C eingeschaltet werden. Die Arbeitsschritte 6 und 7, nämlich Kaltwalzen und Weichglühen können mehrfach wieder­ holt werden. Die Abkühlgeschwindigkeit nach dem Weichglühen ist unkritisch, sie wird aber vorzugsweise eher langsam sein. Anstelle des Arbeitsschrittes 2 kann auch ein Vergießen auf Draht mit einem Durchmesser von 15-25 mm erfolgen. Das vor­ beschriebene Fertigungsverfahren ergibt ein Halbzeug mit ei­ ner Härte von 110-130 HB. Das Halbzeug läßt sich gut stan­ zen, tief ziehen und biegen.

Eine Legierung der Zusammensetzung Cu (Rest), Mn 15%, Zn 19 %, Al 1%, wurde z. B. wie folgt hergestellt:
1 Erschmelzen im Induktionsofen bei 1100°C
2 Vergießen auf Blöcke 220 mm ⌀
3 Sägen der Blöcke
4 Strangpressen bei 720°C auf 19 mm ⌀
5 Abwalzen an Bühler-Walzgerüst um 80% auf Vierkant­ profil
6 Glühen bei 660°C für 3 Stunden
7 Abwalzen am Bühler-Walzgerüst um 53%
8 Glühen bei 660°C für 3 Stunden
9 Ziehen und Kaltwalzen um 80% auf Flachdraht
10 Glühen bei 580°C für 4 Stunden
11 Fertigziehen an 4,4×0,95 mm.

Mit dem Arbeitsschritt 10, nämlich dem Glühen bei 580°C wird die gewünschte Festigkeit des Halbzeugs eingestellt. Durch eine Variation der Temperatur kann die Festigkeit geändert werden. Der letzte Arbeitsschritt beinhaltet im wesentlichen eine Kalibrierung.

Claims (5)

1. Verwendung einer Legierung bestehend aus 13 bis 19% Magan, 16 bis 22% Zink, 0,2 bis 2% Aluminium und Kupfer als Rest mit mindestens 97% α-Phase im Gefüge, wobei der Anteil von Zink immer höher als der von Magan ist, als Halbzeug für die Herstellung von Reißverschlüssen.

2. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 1 mit 13 bis 16% Mangan, 18 bis 20% Zink, 0,5 bis 1,5% Aluminium für den Zweck nach Anspruch 1.

3. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 1 mit 15% Mangan, 19% Zink, 1% Aluminium für den Zweck nach Anspruch 1.

4. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 1 mit 15% Mangan, 21% Zink, 1% Aluminium für den Zweck nach Anspruch 1.

5. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 1 mit 13% Mangan, 21% Zink, 2% Aluminium für den Zweck nach Anspruch 1.