EP0568094B1 - Nickel free non-ferrous heavy metal alloy and its use - Google Patents

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EP0568094B1
EP0568094B1 EP93107068A EP93107068A EP0568094B1 EP 0568094 B1 EP0568094 B1 EP 0568094B1 EP 93107068 A EP93107068 A EP 93107068A EP 93107068 A EP93107068 A EP 93107068A EP 0568094 B1 EP0568094 B1 EP 0568094B1
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EP
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spectacle frame
nickel
copper
alloy
parts
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EP93107068A
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Detlef Lunebach
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DEUTSCHE NICKEL AG
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DEUTSCHE NICKEL AG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C9/00Alloys based on copper
    • C22C9/05Alloys based on copper with manganese as the next major constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C9/00Alloys based on copper
    • C22C9/01Alloys based on copper with aluminium as the next major constituent

Definitions

  • the invention relates essentially to nickel-free non-ferrous metal alloys and their use as a material for jewelry and metal objects which come into contact with human skin during normal use, in particular spectacle frames and parts of spectacle frames.
  • Nickel-containing materials are used to manufacture eye wires and other parts for eyeglass frames. Examples are the non-ferrous metal alloys listed in Table 1 with corresponding material numbers according to DIN and compositions: Table 1: Non-ferrous metal alloys according to DIN Material number. alloy DIN 2.0730 CuNi 12 Zn 24 17663 2.0740 CuNi 18 Zn 20 17663 2.0842 CuNi 44 Mn 1 17664 2.4110 NiMn 2 17741 2.4360 NiCu 30 Fe 17743 2.4361 LC-NiCu 30 Fe 17743 2.4870 NiCr 10 17742/73
  • the invention is therefore based on the object of providing a material for jewelry and metal objects which come into contact with human skin in normal use and in which the problem of possible allergic reactions does not occur.
  • a nickel-free or essentially nickel-free non-ferrous metal alloy with the following composition in percent by weight: Mn more than 5.0 to 15.00% Al 4.0 to 7.50% Fe 1.0 to 2.80% B 0.0005 to 0.01% Si 0.0 to 0.30% Ni 0.0 to 0.09% C. 0.0 to 0.08% S 0.0 to 0.03% P 0.0 to ⁇ 0.01% and copper with remnants of melting-related impurities.
  • the alloy can be produced by conventional metallurgical processes.
  • the material and objects made from it e.g. Glasses and parts of glasses do not cause a nickel allergic reaction if they come into contact with human skin for a long time.
  • This essential condition is met according to the invention by the non-ferrous metal alloy according to claim 1, which is free of nickel up to a maximum of 0.09%.
  • Table 2 shows the nickel emissions of alloys according to the invention determined in the corrosion test.
  • the alloy according to the invention can be used as a material for the production of jewelry and metal objects which are in contact with the skin under normal use. Examples include earrings and ear studs, necklaces, bracelets and chains, anklets, finger rings, hair clips, watch bottoms, watch straps, chains and clasps, buttons, clasps, rivets, zippers and metal pendants.
  • the alloy according to the invention is also advantageous for coins.
  • the non-ferrous metal alloy according to the invention is suitable for spectacle frames and parts of spectacle frames.
  • Materials for eyeglass frames or parts thereof are solidified by cold forming during manufacture. This requires good cold formability. This requirement is met according to the invention in that a homogeneous, in particular single-phase, copper mixed crystal alloy is used due to its chemical composition. Examples of alloys according to the invention are listed in Table 2.
  • the individual parts are connected to one another in the manufacture of eyeglass frames. Such individual parts are connected, inter alia, by means of welding, preferably resistance welding, but also by other methods which introduce very small amounts of heat into the parts to be connected.
  • the connection can also be carried out by soldering, preferably hard, resistance or high-frequency soldering.
  • the connections can also be glued.
  • the spectacle frames or spectacle frame parts are subjected to various surface treatments and / or provided with coatings with nickel-free metallic and non-metallic substances.
  • a coating serves to improve the protection of the alloy from atmospheric corrosion and / or to improve the appearance; on the other hand, the coating is not used to protect human skin from nickel-allergic reactions.
  • the surface treatment includes to name polishing and electroplating.
  • the alloys according to the invention meet the requirement of galvanizing and polishing ability.
  • Manganese additives in the alloys which can be used according to the invention increase the strength properties by solid-solution strengthening both at room temperature and at higher temperatures. Furthermore, they improve the aforementioned cold formability, in particular the homogeneous alpha copper alloys. Manganese additives noticeably improve the weldability.
  • connection work in particular various soldering and welding processes, can be carried out and so the strength achieved by cold working is largely retained even after this connection work.
  • the metallurgical explanation of only a slight reduction in strength in the heat-affected area of a soldering of cold-worked non-ferrous non-ferrous alloys according to the invention lies in the small temperature difference, ie only a small thermal activation as the driving force of the primary recrystallization, between the working temperature of the soldering process and the high recrystallization temperature of the alloy used.
  • the silicon content is limited according to claim 1 to a maximum of 0.3%, since a higher content in the alloy according to the invention with 5.0 to 15.0% manganese, 4.0 to 7.5% aluminum and 1.0 to 2.8 % Iron lead to excretions and thus no homogeneous alpha-copper mixed crystal would be present. Furthermore, the necessary very good weldability is worsened by higher silicon contents over 0.3%.
  • the sulfur content is limited to a maximum of 0.03%, while the phosphorus content should be less than 0.01%, since higher contents in mixed copper-crystal alloys lead to hot brittleness and, in particular, significantly impair the required weldability.
  • boron in contents of 0.0005 to 0.01% to homogeneous alpha-copper mixed crystal alloys has an advantageous effect in a noticeable improvement in the hot deformability or reduction in the hot brittleness. Furthermore, boron promotes fine grain, which in turn has a positive effect on the cold-forming ability. A limitation to a maximum of 0.010% is intended to avoid the occurrence of undesirable boron deposits.
  • the nickel release of the alloys according to the invention is below the required limit of 0.5 ⁇ g per cm 2 and per week and is significantly lower than the nickel release of the comparison alloy.
  • Table 2 Chemical composition of the test alloys 1 to 4 and the comparative alloy 5 in percent by weight and their nickel release determined in the corrosion test in ⁇ g per cm 2 and per week: alloy 1 2nd 3rd 4th 5 Mn 5.3 9.2 9.8 14.6 1.1 Al 7.2 6.0 6.1 4.9 0.4 Fe 2.4 1.8 2.1 1.2 2.1 Si 0.07 0.15 0.01 0.05 0.10 Ni 0.14 0.02 0.03 0.01 rest C.

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Abstract

Non-ferrous heavy-metal alloy, nickel-free apart from, at most, 0.09% as a result of smelting, having a composition in per cent by weight of: Mn: more than 5.0 up to 15.00% Al: from 4.0 to 7.50% Fe: from 1.0 to 2.80% B: from 0.0005 to 0.01% Si: from 0.0 to 0.30% Ni: from 0.0 to 0.09% C: from 0.0 to 0.08% S: from 0.0 to 0.03% P: from 0.0 to <0.01% the remainder being copper with impurities due to smelting. Such a copper mixed-crystal alloy is particularly suitable as a material for jewellery and metal objects which, in normal use, are in contact with the skin, especially for spectacle frames and parts of spectacle frames and coins. The alloys according to the invention do not trigger any nickel-caused allergies.

Description

Die Erfindung betrifft im wesentlichen nickelfreie Buntmetallegierungen und ihre Verwendung als Werkstoff für Schmuck- und Metallgegenstände, die bei normaler Anwendung mit menschlicher Haut in Berührung kommen, insbesondere Brillengestelle und Teile von Brillengestellen.The invention relates essentially to nickel-free non-ferrous metal alloys and their use as a material for jewelry and metal objects which come into contact with human skin during normal use, in particular spectacle frames and parts of spectacle frames.

Zur Herstellung von Augenranddrähten und anderen Teilen für Brillengestelle werden nickelhaltige Werkstoffe verwendet. Als Beispiele sind die in Tabelle 1 aufgeführten Buntmetallegierungen mit entsprechenden Werkstoffnummern gemäß DIN und Zusammensetzungen zu nennen: Tabelle 1: Buntmetallegierungen gemäß DIN Werkstoffnr. Legierung DIN 2.0730 CuNi 12 Zn 24 17663 2.0740 CuNi 18 Zn 20 17663 2.0842 CuNi 44 Mn 1 17664 2.4110 NiMn 2 17741 2.4360 NiCu 30 Fe 17743 2.4361 LC-NiCu 30 Fe 17743 2.4870 NiCr 10 17742/73 Nickel-containing materials are used to manufacture eye wires and other parts for eyeglass frames. Examples are the non-ferrous metal alloys listed in Table 1 with corresponding material numbers according to DIN and compositions: Table 1: Non-ferrous metal alloys according to DIN Material number. alloy DIN 2.0730 CuNi 12 Zn 24 17663 2.0740 CuNi 18 Zn 20 17663 2.0842 CuNi 44 Mn 1 17664 2.4110 NiMn 2 17741 2.4360 NiCu 30 Fe 17743 2.4361 LC-NiCu 30 Fe 17743 2.4870 NiCr 10 17742/73

Bei der Verwendung solcher Legierungen kann bedingt durch den Nickelgehalt eine allergische Reaktion bei einem längeren Hautkontakt auftreten. Ähnliche Probleme können entstehen, wenn solche nickelhaltigen Legierungen zur Herstellung von Schmuck- oder Metallgegenständen verwendet werden und diese üblicherweise in engem Hautkontakt getragen werden.When using such alloys, an allergic reaction to prolonged skin contact can occur due to the nickel content. Similar problems can arise if such nickel-containing alloys are used to manufacture jewelry or metal objects and these are usually worn in close contact with the skin.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Werkstoff für Schmuck- und Metallgegenstände, die bei normaler Anwendung mit menschlicher Haut in Berührung kommen, zur Verfügung zu stellen, bei dem das Problem möglicher allergischer Reaktionen nicht auftritt.The invention is therefore based on the object of providing a material for jewelry and metal objects which come into contact with human skin in normal use and in which the problem of possible allergic reactions does not occur.

Damit verbunden ist die Aufgabe, Buntmetallegierungen für Brillengestelle und Teile von Brillengestellen zur Verfügung zu stellen, die neben der Hautverträglichkeit eine hohe Stabilität und Festigkeit aufweisen.Associated with this is the task of providing non-ferrous metal alloys for eyeglass frames and parts of eyeglass frames which, in addition to being tolerated by the skin, have high stability and strength.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine nickelfreie oder im wesentlichen nickelfreie Buntmetallegierung mit der folgenden Zusammensetzung in Gewichtsprozent gelöst: Mn mehr als 5,0 bis 15,00% Al 4,0 bis 7,50% Fe 1,0 bis 2,80% B 0,0005 bis 0,01% Si 0,0 bis 0,30% Ni 0,0 bis 0,09% C 0,0 bis 0,08% S 0,0 bis 0,03% P 0,0 bis <0,01% und Kupfer mit erschmelzungsbedingten Verunreinigungen als Rest.This object is achieved according to the invention by a nickel-free or essentially nickel-free non-ferrous metal alloy with the following composition in percent by weight: Mn more than 5.0 to 15.00% Al 4.0 to 7.50% Fe 1.0 to 2.80% B 0.0005 to 0.01% Si 0.0 to 0.30% Ni 0.0 to 0.09% C. 0.0 to 0.08% S 0.0 to 0.03% P 0.0 to <0.01% and copper with remnants of melting-related impurities.

Die Legierung läßt sich nach üblichen metallurgischen Verfahren herstellen.The alloy can be produced by conventional metallurgical processes.

Der Werkstoff und daraus gefertigte Gegenstände, z.B. Brillen und Brillenteile, rufen bei längerem Kontakt mit menschlicher Haut keine Nickel-allergische Reaktion hervor. Diese wesentliche Bedingung wird erfindungsgemäß durch die Buntmetallegierung gemäß Anspruch 1 erfüllt, die bis auf maximal 0.09 % frei von Nickel ist. In Tabelle 2 sind die im Korrosionsversuch ermittelten Nickelabgaben von erfindungsgemäßen Legierungen angegeben.The material and objects made from it, e.g. Glasses and parts of glasses do not cause a nickel allergic reaction if they come into contact with human skin for a long time. This essential condition is met according to the invention by the non-ferrous metal alloy according to claim 1, which is free of nickel up to a maximum of 0.09%. Table 2 shows the nickel emissions of alloys according to the invention determined in the corrosion test.

Die erfindungsgemäße Legierung läßt sich als Werkstoff zur Herstellung von Schmuck- und Metallgegenständen einsetzen, die bei normaler Anwendung in Kontakt mit der Haut stehen. Beispiele hierfür sind Ohrschmuck und Ohrenstecker, Halsschmuck, Armbänder und -ketten, Fußketten, Fingerringe, Haarspangen, Böden von Armbanduhren, Uhrarmbänder, -ketten und -spangen, Knöpfe, Spangen, Nieten, Reißverschlüsse und Metallanhänger. Vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Legierung auch für Münzen. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Buntmetallegierung für Brillengestelle und Teile von Brillengestellen geeignet.The alloy according to the invention can be used as a material for the production of jewelry and metal objects which are in contact with the skin under normal use. Examples include earrings and ear studs, necklaces, bracelets and chains, anklets, finger rings, hair clips, watch bottoms, watch straps, chains and clasps, buttons, clasps, rivets, zippers and metal pendants. The alloy according to the invention is also advantageous for coins. In particular, the non-ferrous metal alloy according to the invention is suitable for spectacle frames and parts of spectacle frames.

Werkstoffe für Brillengestelle oder Teile davon werden bei der Herstellung durch Kaltverformung verfestigt. Dies bedingt eine gute Kaltumformbarkeit. Diese Forderung wird erfindungsgemäß dadurch erfüllt, daß eine aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung homogene, insbesondere einphasige Kupfermischkristallegierung verwendet wird. Beispiele von erfindungsgemäßen Legierungen sind in Tabelle 2 aufgelistet.Materials for eyeglass frames or parts thereof are solidified by cold forming during manufacture. This requires good cold formability. This requirement is met according to the invention in that a homogeneous, in particular single-phase, copper mixed crystal alloy is used due to its chemical composition. Examples of alloys according to the invention are listed in Table 2.

Bei der Herstellung von Brillengestellen werden die einzelnen Teile miteinander verbunden. Die Verbindung solcher Einzelteile erfolgt u.a. mittels Schweißen, vorzugsweise Widerstandsschweißen, aber auch durch andere Verfahren, die sehr geringe Wärmemengen in die zu verbindenden Teile einleiten. Das Verbinden kann auch durch Löten, vorzugsweise Hart-, Widerstands- oder Hochfrequenzlöten erfolgen. Die Verbindungen können auch verklebt sein.The individual parts are connected to one another in the manufacture of eyeglass frames. Such individual parts are connected, inter alia, by means of welding, preferably resistance welding, but also by other methods which introduce very small amounts of heat into the parts to be connected. The connection can also be carried out by soldering, preferably hard, resistance or high-frequency soldering. The connections can also be glued.

Von großer Bedeutung für die Funktionserfüllung von Brillengestellen oder Brillenteilen ist deren Stabilität bzw. Steifigkeit. Diese wird üblicherweise durch die Verwendung von durch Umformung verfestigten, vorzugsweise kaltverfestigten Werkstoffen erreicht. Diese Kaltverfestigung muß zwingend auch nach einer der vorstehend beschriebenen Verbindungsarbeiten erhalten bleiben und darf auch punktuell nur wenig abfallen, damit die Gesamtstabilität des Brillengestells erreicht wird.Of great importance for the functional fulfillment of eyeglass frames or eyeglass parts is their stability or rigidity. This is usually achieved through the use of materials that are hardened by forming, preferably work hardened. This work hardening must be maintained even after one of the connection work described above and may only drop slightly at certain points so that the overall stability of the eyeglass frame is achieved.

Überraschenderweise zeigt sich, daß diese wesentliche Forderung durch die erfindungsgemäßen Brillengestelle und Teile von Brillengestellen gemäß Anspruch 2, und insbesondere gemäß Anspruch 3 aus einer homogenen, einphasigen Buntmetallegierung erfüllt wird. Diese Erscheinung ist von entscheidender Bedeutung, da eine homogene, einphasige Buntmetallegierung aufgrund fehlender Ausscheidungsmöglichkeiten keiner festigkeitssteigernden Aushärtebehandlung unterzogen werden kann.Surprisingly, it turns out that this essential requirement is met by the eyeglass frames according to the invention and parts of eyeglass frames according to claim 2, and in particular according to claim 3, from a homogeneous, single-phase non-ferrous metal alloy. This phenomenon is of crucial importance, since a homogeneous, single-phase non-ferrous metal alloy cannot be subjected to a strengthening hardening treatment due to the lack of separation options.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung der homogenen, einphasigen, im wesentlichen nickelfreien Legierung gemäß Anspruch 1 bis 3 ergibt sich zudem, bedingt durch den Wegfall einer Wärmebehandlung, ein wirtschaftlicher Vorteil bei der Herstellung von Brillengestellen und Teilen davon im Vergleich mit zwei- oder mehrphasigen Buntmetallegierungen. Diese müssen nämlich im Anschluß an Verbindungsarbeiten, bedingt durch starken Festigkeitsabfall im Verbindungsbereich, noch einer teuren Aushärteglühbehandlung zur Erzielung einer für die Gesamtstabilität der Brille notwendigen Festigkeit unterzogen werden.The use according to the invention of the homogeneous, single-phase, essentially nickel-free alloy according to claims 1 to 3 also results in an economic advantage in the manufacture of spectacle frames and parts thereof in comparison with two-phase or multiphase non-ferrous metal alloys, due to the elimination of heat treatment. This is because, following connection work, due to a sharp drop in strength in the connection area, these must be subjected to an expensive hardening annealing treatment in order to achieve the strength required for the overall stability of the glasses.

Überraschend zeigte sich, daß die erfindungsgemäße Verwendung die wirtschaftliche Herstellung aller metallischen Teile eines Brillengestells und deren Verbindung aus einer einzigen Buntmetallegierung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 ermöglicht.Surprisingly, it was found that the use according to the invention is the economical production of all metallic parts of an eyeglass frame and their connection from a single one Non-ferrous metal alloy according to one of claims 1 to 3 enables.

Bei der Fertigung werden die Brillengestelle oder Brillengestellteile verschiedenen Oberfächenbehandlungen unterzogen und/oder mit Beschichtungen mit nickelfreien metallischen und nicht-metallischen Stoffen versehen. Eine solche Beschichtung dient zu verbessertem Schutz der Legierung vor atmosphärischer Korrosion und/oder zur Verbesserung des Erscheinungsbildes; dagegen dient die Beschichtung nicht zum Schutz der menschlichen Haut vor nickel-allergischen Reaktionen. Als Oberflächenbehandlung sind u.a. das Polieren und das Galvanisieren zu nennen. Die erfindungsgemäßen Legierungen erfüllen die Forderung der Galvanisier- und Polierfähigkeit.During manufacture, the spectacle frames or spectacle frame parts are subjected to various surface treatments and / or provided with coatings with nickel-free metallic and non-metallic substances. Such a coating serves to improve the protection of the alloy from atmospheric corrosion and / or to improve the appearance; on the other hand, the coating is not used to protect human skin from nickel-allergic reactions. The surface treatment includes to name polishing and electroplating. The alloys according to the invention meet the requirement of galvanizing and polishing ability.

Im folgenden sind Erläuterungen zur Begrenzung des Gehalts der einzelnen Legierungselemente gemäß Anspruch 1 bis 3 gegeben:The following are explanations for limiting the content of the individual alloy elements according to claims 1 to 3:

Reines Kupfer kann durch Kaltverformung nicht auf eine für die Brillengestell- oder Brillenteilefertigung notwendige Festigkeit gebracht werden. Ferner ist die Korrosionsbeständigkeit für die genannte Verwendung als nicht ausreichend zu bezeichnen.Pure copper cannot be brought to the strength required for the manufacture of spectacle frames or spectacle parts by cold working. Furthermore, the corrosion resistance for the use mentioned is not sufficient.

Zusätze von Aluminium bewirken eine wesentliche Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit sowie eine Steigerung der Festigkeit und Härte durch Mischkristallverfestigung. Eine merkliche Verbesserung dieser Eigenschaften wird aber erst durch Zusätze oberhalb von ca. 4 % erreicht. Dagegen darf ein Gehalt von 7,5 % Al im Kupfer in Abhängigkeit von weiteren Zusatzelementen nicht überschritten werden, um in allen Temperaturbereichen bis zum Erreichen der Solidustemperatur ein einphasiges homogenes Gefüge zu gewährleisten. Oberhalb von 7,5 % Al erfolgt ein deutlicher und für den erfindungsgemäßen Verwendungszweck unerwünschter Dehnungsabfall.Additions of aluminum bring about a significant improvement in corrosion resistance and an increase in strength and hardness through solid solution strengthening. A noticeable improvement in these properties is only achieved with additions above approx. 4%. On the other hand, a content of 7.5% Al in the copper, depending on additional elements, must not be exceeded in order to ensure a single-phase, homogeneous structure in all temperature ranges until the solidus temperature is reached. Above 7.5% Al there is a clear decrease in elongation which is undesirable for the purpose of the invention.

Zusätze von Eisen bewirken neben einer Erhöhung der Zugfestigkeit durch Mischkristallverfestigung eine starke Kornfeinung des Gefüges, welche sich positiv auf die Kaltumformeigenschaften auswirkt. Eine merkliche Verbesserung dieser Eigenschaften wird erst durch Zusätze oberhalb von ca. 1 % erreicht, während ein Gehalt von 2,8 % Fe zur Gewährleistung eines einphasigen, homogenen Gefüges nicht überschritten werden darf.In addition to increasing the tensile strength through solid solution strengthening, additions of iron result in a strong grain refinement of the structure, which has a positive effect on the cold-forming properties. A noticeable improvement in these properties can only be achieved with additions above approx. 1%, while a content of 2.8% Fe to ensure a single-phase, homogeneous structure must not be exceeded.

Manganzusätze bewirken in den erfindungsgemäß verwendbaren Legierungen eine Steigerung der Festigkeitseigenschaften durch Mischkristallverfestigung sowohl bei Raumtemperatur als auch bei höheren Temperaturen. Weiterhin verbessern sie die bereits erwähnte notwendige Kaltumformbarkeit, insbesondere der homogenen alpha-Kupferlegierungen. Durch Mangan-Zusätze wird die Schweißeignung merklich verbessert.Manganese additives in the alloys which can be used according to the invention increase the strength properties by solid-solution strengthening both at room temperature and at higher temperatures. Furthermore, they improve the aforementioned cold formability, in particular the homogeneous alpha copper alloys. Manganese additives noticeably improve the weldability.

Von entscheidender Bedeutung für die erfindungsgemäßen Legierungen ist die Erscheinung, daß sich durch die Einlagerung von Manganatomen im homogenen, einphasigen alpha-Kupfergitter die Rekristallisationstemperatur gegenüber manganfreiem Kupfer stark erhöht und somit ein träges Rekristallisationsverhalten erreicht wird.Of decisive importance for the alloys according to the invention is the fact that the incorporation of manganese atoms in the homogeneous, single-phase alpha-copper lattice greatly increases the recrystallization temperature compared to manganese-free copper and thus achieves an inert recrystallization behavior.

Diese wesentliche Erscheinung wird bei der Verwendung der Legierung zur Fertigung von Brillen- oder Brillenteilen ausgenutzt, so daß Verbindungsarbeiten, insbesondere diverse Löt- und Schweißverfahren, durchgeführt werden können und so die durch Kaltverformung erreichte Festigkeit auch nach eben diesen Verbindungsarbeiten weitgehend erhalten bleibt. Die metallkundliche Erklärung einer nur geringen Festigkeitsverminderung im Wärmeeinflußbereich einer Lötung von kaltverfestigten erfindungsgemäßen Buntmetallegierungen liegt in der geringen Temperaturdifferenz, d.h. einer nur geringen thermischen Aktivierung als treibender Kraft der primären Rekristallisation, zwischen der Arbeitstemperatur des Lötverfahrens und der hohen Rekristallisationstemperatur der verwendeten Legierung.This essential phenomenon is used in the use of the alloy for the manufacture of spectacles or spectacle parts, so that connection work, in particular various soldering and welding processes, can be carried out and so the strength achieved by cold working is largely retained even after this connection work. The metallurgical explanation of only a slight reduction in strength in the heat-affected area of a soldering of cold-worked non-ferrous non-ferrous alloys according to the invention lies in the small temperature difference, ie only a small thermal activation as the driving force of the primary recrystallization, between the working temperature of the soldering process and the high recrystallization temperature of the alloy used.

Die Begrenzung des Mangangehalts auf mehr als 5 bis 15% ergibt sich daraus, daß die vorstehend beschriebene Erscheinung mit steigenden Mn-Gehalten erst oberhalb von 5 % wirksam wird, während hingegen Mn-Gehalte über 15 % keinen nennenswerten Beitrag mehr liefern, sondern eine deutliche Absenkung der ebenfalls wesentlichen Dehnungseigenschaften bewirken. Bei der Begründung für die Begrenzung des Mangangehaltes auf maximal 15 % muß auch die Wechselwirkung mit Aluminium berücksichtigt werden. Steigende Mangangehalte verringern die Löslichkeit von Aluminium im homogenen alpha-Kupfermischkristall, welcher, wie bereits vorstehend beschrieben, erfindungsgemäß zwingend notwendig ist. Abgesenkte Aluminiumgehalte aber verschlechtern bekanntlich die Festigkeits- und Korrosionseigenschaften. Somit ergibt sich vorteilhaft ein Streubereich mit für die Brillen- und Brillenteilefertigung günstigen Werkstoff- und Verarbeitungseigenschaften, welcher für die Wechselwirkung zwischen Mangan- und Aluminiumgehalten durch folgende Beziehungen beschrieben wird: %Al <= - 0,2 x %Mn + 8,5

Figure imgb0001
%Al >= - 0,2 x %Mn + 7
Figure imgb0002
The limitation of the manganese content to more than 5 to 15% results from the fact that the phenomenon described above only becomes effective with increasing Mn contents above 5%, whereas Mn contents above 15% no longer make any noteworthy contribution, but a significant one Reduce the essential stretch properties. When justifying the limitation of the manganese content to a maximum of 15%, the interaction with aluminum must also be taken into account. Increasing manganese contents reduce the solubility of aluminum in the homogeneous alpha-copper mixed crystal, which, as already described above, is imperative according to the invention. Lowered aluminum contents are known to degrade the strength and corrosion properties. This advantageously results in a scattering range with material and processing properties favorable for the manufacture of spectacles and spectacle parts, which is described for the interaction between manganese and aluminum contents by the following relationships: % Al <= - 0.2 x% Mn + 8.5
Figure imgb0001
% Al> = - 0.2 x% Mn + 7
Figure imgb0002

Der Siliziumgehalt wird gemäß Anspruch 1 auf maximal 0,3 % begrenzt, da ein höherer Gehalt in der erfindungsgemäßen Legierung mit 5,0 bis 15,0 % Mangan, 4,0 bis 7,5 % Aluminium und 1,0 bis 2,8 % Eisen zu Ausscheidungen führen und somit kein homogener alpha-Kupfermischkristall vorliegen würde. Ferner wird durch höhere Siliziumgehalte über 0,3 % die notwendige sehr gute Schweißeignung verschlechtert.The silicon content is limited according to claim 1 to a maximum of 0.3%, since a higher content in the alloy according to the invention with 5.0 to 15.0% manganese, 4.0 to 7.5% aluminum and 1.0 to 2.8 % Iron lead to excretions and thus no homogeneous alpha-copper mixed crystal would be present. Furthermore, the necessary very good weldability is worsened by higher silicon contents over 0.3%.

Die Schwefelgehalt wird auf maximal 0,03% begrenzt, während der Phosphorgehalt weniger als 0,01% betragen sollte, da höhere Gehalte in Kupfermischkristallegierungen zu Warmbrüchigkeit führen und insbesondere die geforderte gute Schweißeignung wesentlich verschlechtern.The sulfur content is limited to a maximum of 0.03%, while the phosphorus content should be less than 0.01%, since higher contents in mixed copper-crystal alloys lead to hot brittleness and, in particular, significantly impair the required weldability.

Eine Zugabe von Bor in Gehalten von 0,0005 bis 0,01 % zu homogenen alpha-Kupfermischkristallegierungen wirkt sich vorteilhaft in einer merklichen Verbesserung der Warmverformbarkeit bzw. Reduzierung der Warmbrüchigkeit aus. Ferner fördert Bor die Feinkörnigkeit, was sich wiederum positiv auf die Kaltverformungsfähigkeit auswirkt. Eine Begrenzung auf maximal 0,010 % soll das Auftreten von unerwünschten Borausscheidungen vermeiden.An addition of boron in contents of 0.0005 to 0.01% to homogeneous alpha-copper mixed crystal alloys has an advantageous effect in a noticeable improvement in the hot deformability or reduction in the hot brittleness. Furthermore, boron promotes fine grain, which in turn has a positive effect on the cold-forming ability. A limitation to a maximum of 0.010% is intended to avoid the occurrence of undesirable boron deposits.

KorrosionsversuchCorrosion test

Nach der dänischen Rechtsverordnung Nr.472 vom 27. Juni 1989 rufen Werkstoffe und daraus gefertigte Gegenstände dann keine Nickel-allergische Reaktion hervor, wenn sie während eines Korrosionsversuches in einer Prüflösung aus künstlichem Schweiß, bestehend aus: Natriumchlorid 0,5 Gew.-% Milchsäure 0,1 Gew.-% Harnstoff 0,1 Gew.-% Wasser ad 100 Gew.-% pH-Wert 6,5 (mit 2,5 Gew.% Ammoniakwasser eingestellt) nicht mehr als 0.5 µg Nickel pro cm2 und pro Woche abgeben. Diese Forderung gilt für den verwendeten Werkstoff und die daraus gefertigten Gegenstände im unbeschichteten und im beschichteten Zustand.According to Danish Legislative Decree No. 472 of June 27, 1989, materials and articles made from them do not cause a nickel allergic reaction if, during a corrosion test, they are made of artificial sweat in a test solution consisting of: Sodium chloride 0.5% by weight Lactic acid 0.1% by weight urea 0.1% by weight water ad 100% by weight PH value 6.5 (adjusted with 2.5% by weight ammonia water) do not release more than 0.5 µg nickel per cm 2 and per week. This requirement applies to the material used and the objects made from it in the uncoated and in the coated state.

Vier erfindungsgemäße Buntmetallegierungen (1 bis 4) und eine üblicherweise für Brillengestelle verwendete nickelhaltige Vergleichslegierung (5) mit den in Tabelle 2 angegebenen Zusammensetzungen wurden dem Korrosionsversuch gemäß der dänischen Rechtsverordnung Nr.472 unterzogen. Die Werte für die ermittelte Nickelabgabe sind in Tabelle 2 wiedergegeben.Four non-ferrous metal alloys (1 to 4) according to the invention and a nickel-containing comparison alloy (5) with the compositions given in Table 2, which is usually used for spectacle frames, were subjected to the corrosion test in accordance with Danish Legislative Decree No. 472. The values for the determined nickel release are shown in Table 2.

Die Nickelabgabe der erfindungsgemäßen Legierungen liegt unter dem geforderten Grenzwert von 0,5 µg pro cm2 und pro Woche und ist deutlich geringer als die Nickelabgabe der Vergleichslegierung. Tabelle 2: Chemische Zusammensetzung der Versuchslegierungen 1 bis 4 und der Vergleichslegierung 5 in Gewichtsprozent und deren im Korrosionsversuch ermittelte Nickelabgabe in µg pro cm2 und pro Woche: Legierung 1 2 3 4 5 Mn 5,3 9,2 9,8 14,6 1,1 Al 7,2 6,0 6,1 4,9 0,4 Fe 2,4 1,8 2,1 1,2 2,1 Si 0,07 0,15 0,01 0,05 0,10 Ni 0,14 0,02 0,03 0,01 Rest C 0,027 0,008 0,003 0,049 0,08 S 0,009 0,001 0,002 0,006 0,006 P 0,01 0,02 0,01 0,02 0,02 B 0,001 0,004 0,002 0,009 - Cu Rest Rest Rest Rest 32,5 Ni-Abgabe 0,48 0,18 0,11 0,15 85,4 The nickel release of the alloys according to the invention is below the required limit of 0.5 µg per cm 2 and per week and is significantly lower than the nickel release of the comparison alloy. Table 2: Chemical composition of the test alloys 1 to 4 and the comparative alloy 5 in percent by weight and their nickel release determined in the corrosion test in µg per cm 2 and per week: alloy 1 2nd 3rd 4th 5 Mn 5.3 9.2 9.8 14.6 1.1 Al 7.2 6.0 6.1 4.9 0.4 Fe 2.4 1.8 2.1 1.2 2.1 Si 0.07 0.15 0.01 0.05 0.10 Ni 0.14 0.02 0.03 0.01 rest C. 0.027 0.008 0.003 0.049 0.08 S 0.009 0.001 0.002 0.006 0.006 P 0.01 0.02 0.01 0.02 0.02 B 0.001 0.004 0.002 0.009 - Cu rest rest rest rest 32.5 Ni levy 0.48 0.18 0.11 0.15 85.4

Claims (6)

  1. Homogeneous, single-phase α-copper mixed crystal alloy, characterised by the following composition in weight per cent: Mn more than 5.0 to 15.00 % Al 4.0 to 7.50 % Fe 1.0 to 2.80 % B 0.0005 to 0.01 % Si 0.0 to 0.30 % Ni 0.0 to 0.09 % C 0.0 to 0.08 % S 0.0 to 0.03 % P 0.0 to <0.01 %
    and copper with impurities due to smelting as the remainder.
  2. Spectacle frame or spectacle frame part, characterised in that it is made from a homogeneous, single-phase α-copper mixed crystal alloy with the following composition in weight per cent: Mn more than 5.0 to 15.00 % Al 4.0 to 7.50 % Fe 1.0 to 2.80 % B 0.0005 to 0.01 % Si 0.0 to 0.30 % Ni 0.0 to 0.09 % C 0.0 to 0.08 % S 0.0 to 0.03 % P 0.0 to <0.01 %
    and copper with impurities due to smelting as the remainder.
  3. Spectacle frame or spectacle frame part according to claim 2, characterised in that the relationships: %Al <= - 0.2 x %Mn + 8.5
    Figure imgb0005
    %Al >= - 0.2 x %Mn + 7
    Figure imgb0006
    are fulfilled for the material used.
  4. Spectacle frame or spectacle frame part according to one of claims 2 to 3, characterised in that the material parts used are joined to one another by welding, soldering and/or bonding.
  5. Spectacle frame or spectacle frame part according to one of claims 2 to 4, characterised in that they are coated with nickel-free, metallic and non-metallic materials.
  6. Use of an alloy according to claim 1 for producing jewellery and metal objects, particularly spectacle frames and spectacle frame parts as well as coins.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4314243C1 (en) * 1993-04-30 1994-04-07 Wieland Werke Ag Nickel@-free copper@-aluminium@ alloy containing manganese@ and iron@ - used for making glasses, jewellery and cutlery, etc which produce no skin allergies
KR19990084182A (en) * 1999-09-16 1999-12-06 정형화 Manufacturing method of new material for eyeglass frames
FR2843128A1 (en) * 2002-07-30 2004-02-06 Clal Msx COPPER ALLOY, NICKEL FREE, COPPER TYPE, MANGANESE, SILICON
IT201700005383A1 (en) * 2017-01-19 2018-07-19 Metal Sil Car Snc Di S Faletti & C METAL ALLOY
CN111971405B (en) * 2018-06-20 2021-11-12 古河电气工业株式会社 Resistor material for resistor, method for producing same, and resistor
IT202000001843A1 (en) * 2020-01-30 2021-07-30 Metal Sil Car Snc Di S Faletti & C METALLIC ALLOY AND RELATED LOST WAX CASTING PROCESS

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB727021A (en) * 1951-07-24 1955-03-30 Stone & Company Charlton Ltd J Improvements relating to copper-base alloys
GB835478A (en) * 1957-10-15 1960-05-18 Stone & Company Charlton Ltd J Improvements relating to copper-base alloys
GB922399A (en) * 1960-01-25 1963-04-03 Stone & Company Propellers Ltd Improvements relating to copper-base alloys
ES295606A1 (en) * 1963-02-13 1964-04-01 Lips Nv Improvements introduced in the manufacture of copper-based alloys (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)
DE1558817B2 (en) * 1966-09-14 1975-02-27 Vereinigte Deutsche Metallwerke Ag, 6000 Frankfurt Use of a copper alloy
US3901692A (en) * 1969-08-29 1975-08-26 Tsuneaki Mikawa Corrosion resistant copper alloy and the method of forming the alloy
GB1301518A (en) * 1970-06-05 1972-12-29
DD155701A3 (en) * 1980-01-03 1982-06-30 Peter Ruddeck MANGAN ALUMINUM MULTIPORT BRONZE FOR UM AND TOOL TOOLS
JPS62278032A (en) * 1986-05-27 1987-12-02 ヤマハ株式会社 Decorative material
ES2011202A6 (en) * 1988-06-13 1989-12-16 Negri Davide Antiallergic compound for application to articles of costume jewellery
DE3822141C1 (en) * 1988-06-30 1989-05-24 Heidi 8000 Muenchen De Stroh
NL9000019A (en) * 1990-01-04 1991-08-01 Boliden Ldm Nederland Bv COPPER-MANGAN-ALUMINUM ALLOYS WITH IMPROVED PROPERTIES.

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