EP0711843B1 - Use of a copper-zinc alloy for fresh water installations - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to the use of a copper-zinc alloy for drinking water installations, especially for manufacturing of fittings, connectors and other Objects in short or persistent contact with Drinking water.
- EP-OS 0.506.995 describes a machinable copper-zinc alloy with rare earth additives, especially lanthanum, Cerium, praseodymium, neodymium or mixed metal.
- rare earth additives especially lanthanum, Cerium, praseodymium, neodymium or mixed metal.
- As an essential Lead is included in the material up to alloyed to 3.5%, so that the demand for a clear Reduction of the nonchalance can not be met can.
- the invention is therefore based on the object for the above. Propose a copper alloy to use the one Favorable machining behavior for further processing and contains neither lead nor bismuth as components.
- the object is achieved by the use of a Copper-zinc alloy with the composition specified in claim 1 dissolved.
- Dispersoids act in a similar way to lead as a chip breaker, if they exist as discrete particles. you will be already in the form of powders with the appropriate particle size introduced into the melt.
- the dispersoid must a thermally so stable that it is in the casting process does not decompose or melt, on the other hand thermodynamically stable against reactions with the matrix elements copper and be zinc.
- the dispersoid particles In order to achieve a segregation that is as low as possible to achieve in the melt and the solidified casting structure, the dispersoid particles must be well wettable and you specific weight should correspond approximately to that of the melt.
- the compounds listed in Table 1 meet these criteria.
- the melting point of the dispersoid serves as a measure for assessing its thermal stability.
- the total content of the dispersoids is preferably 0.5 to 3 %.
- the elements yttrium and zirconium form copper and zinc intermetallic compounds with melting points below 980 ° C.
- Zirconium reacts with copper at 1116 ° C to Cu 4 Zr and at about 1050 ° C to Cu 6 Zr.
- the intermetallic phases are then, like the dispersion particles, as discrete particles at the grain boundaries.
- the total content of the elements added is preferably Yttrium and zirconium 0.2 to 2.5%.
- Copper and / or zinc can also have intermetallic phases can be set without involving the matrix elements.
- the phase-forming elements are initially in the melt solved.
- the actual phases are formed from the added ones Elements among themselves, due to their higher educational enthalpies compared to corresponding phases with Copper and / or zinc.
- these phases have an extraordinary thermodynamic Stability, which is also generally characterized by its high Expresses melting temperatures.
- the total content of these is preferably intermetallic Phase-forming elements 0.5 to 3%.
- the intermetallic phases listed in Table 2 essentially meet the criteria mentioned.
- the enthalpies of formation are not known for some compounds, but their suitability can be estimated from their melting temperatures.
- the standard enthalpy of formation of ⁇ -CuZn is about -18 kJ / mol for comparison.
- the total content of all additives is a maximum of 10%.
- Elemental copper and nickel were melted together with a Cu-Al master alloy at 1450 ° C. After the melt had cooled to 1100 ° C., elemental zinc was added. The composition of the melt was CuZn37 (Ni 3 Al) 2. The melt was poured off in a stand mold. The cast structure was then thermoformed with a degree of deformation of 55%, followed by 15% cold forming.
- Fig. 1 shows the casting structure of the material at 500 times magnification.
- the intermetallic Ni 3 Al phase is preferably in finely divided form in the ⁇ mixed crystals.
- Table 3 shows the mechanical characteristics determined in the cold-deformed state (Brinell hardness HB, tensile strength Rm, yield strength Rp 0.2, elongation A10, machining index Zi).
- the material has a machining index of approx. 80 to 90.
- Elemental copper was smelted together with a Cu-Co master alloy. After the addition of elemental zinc, the alloy with the composition CuZn39Co3 according to embodiment 1 was cast and processed.
- the mechanical characteristics of the cold-formed material are also summarized in Table 3 .
- the machining index is approximately 70 to 80.
- Fig. 6 shows a corresponding chip sample (see above conditions). Mechanical characteristics of the materials mentioned in the exemplary embodiments in comparison to commercial materials. Condition: 15% cold formed.
Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Kupfer-Zink-Legierung für Trinkwasserinstallationen, insbesondere zur Herstellung von Armaturen, Verbindungsstücken und sonstigen Gegenständen in kurzzeitigem oder anhaltendem Kontakt mit Trinkwässern.The invention relates to the use of a copper-zinc alloy for drinking water installations, especially for manufacturing of fittings, connectors and other Objects in short or persistent contact with Drinking water.
Zur Herstellung von Trinkwasserinstallationen werden bevorzugt Kupfer-Zink-Legierungen mit Kupfergehalten zwischen 57 und 63 % und Zinkgehalten zwischen 36 und 40 % eingesetzt (die %-Angaben beziehen sich dabei auf das Gewicht). Für die Weiter- und Endbearbeitung dieser Werkstoffe sind ihre Zerspanungseigenschaften von besonderer Bedeutung. Durch das Zulegieren des Elements Blei in Gehalten bis zu typischerweise 3,5 % wird eine hervorragende Zerspanbarkeit erzielt, da Blei praktisch keine Mischbarkeit mit den Matrixelementen Kupfer und Zink aufweist und in Form homogen verteilter, globularer Ausscheidungsteilchen als Spanbrecher wirkt. Die Werkstoffe CuZn36Pb3, CuZn39Pb2 und CuZn39Pb3 stellen Beispiele solcher auch als Automatenmessinge bezeichneter Legierungen dar.Preferred for the production of drinking water installations Copper-zinc alloys with copper contents between 57 and 63% and zinc contents between 36 and 40% (the% figures relate to the weight). For the Further and finishing of these materials are their cutting properties really important. By the Alloying the element lead in levels up to typically 3.5% excellent machinability is achieved since lead has practically no miscibility with the matrix elements Has copper and zinc and in the form of homogeneously distributed, globular excretion particle acts as a chip breaker. The Materials CuZn36Pb3, CuZn39Pb2 and CuZn39Pb3 are examples of such alloys, also known as automatic brasses represents.
Neben den verarbeitungstechnischen Vorteilen wurde jedoch in jüngster Zeit die toxische Wirkung des Elements Blei auf den menschlichen Organismus in zahlreichen medizinischen Untersuchungen eindeutig belegt. Es konnte nachgewiesen werden, daß Blei in beträchtlichen Mengen nicht allein über die Atemwege, sondern auch über die Nahrung und vorzugsweise über Trinkwasser aufgenommen wird. Hiervon sind Säuglinge und Kleinkinder besonders betroffen. Diesem Umstand wurde u.a. durch das Verbot von Pb-haltigen Lotmitteln in Trinkwasserinstallationen Rechnung getragen.In addition to the processing advantages, however recently the toxic effect of lead on the element human organism in numerous medical examinations clearly documented. It could be demonstrated that lead in considerable quantities cannot be obtained from the Respiratory tract, but also through food and preferably is absorbed via drinking water. Of these are infants and toddlers particularly affected. That fact was i.a. by banning Pb-containing solder in drinking water installations Taken into account.
Während die Trinkwasser-Verordnung der Bundesrepublik Deutschland einen Grenzwert von 40 µg Pb pro Liter Trinkwasser festschreibt, empfiehlt die Weltgesundheitsorganisation (WHO) in ihrem überarbeiteten Entwurf für die Richtlinien zur Trinkwasserqualität einen Maximalwert von 10 µg Pb pro Liter. Im Bundesstaat Kalifornien der Vereinigten Staaten von Amerika werden Gesetzesvorlagen diskutiert, die einen Grenzwert von 0,25 µg Pb pro Liter Trinkwasser vorsehen.During the drinking water ordinance of the Federal Republic Germany a limit of 40 µg Pb per liter of drinking water the World Health Organization recommends (WHO) in their revised draft for the guidelines for drinking water quality a maximum value of 10 µg Pb per Liter. In the state of California in the United States America is discussing bills that will Provide a limit of 0.25 µg Pb per liter of drinking water.
Literaturangaben und eigenen Untersuchungen mit synthetischen Prüfwässern zur Folge wird der Grenzwert von 10 µg Pb pro Liter Trinkwasser von den für Armaturen gebräuchlichen Zerspanungsmessingen mit Gehalten zwischen 1,5 und 3 % Pb nicht sicher eingehalten. Kupfer-Zink-Legierungen mit deutlich weniger als 1 % Pb erfüllen zwar einerseits die von der WHO formulierte Forderung, weisen aber andererseits aufgrund der zu geringen Pb-Zugabe nicht mehr die für die Verarbeitung benötigten Zerspanungseigenschaften auf.References and own investigations with synthetic Test water results in the limit of 10 µg Pb per liter of drinking water from those customary for fittings Machining brass with contents between 1.5 and 3% Pb not adhered to safely. Copper-zinc alloys with clear on the one hand, less than 1% Pb fulfills that of WHO formulated the demand, but on the other hand indicate the too little Pb addition no longer that for processing required machining properties.
Zur Reduzierung der Bleilässigkeit bei Pb-haltigen Zerspanungsmessingen wird in der Literatur verschiedentlich ein Verfahren zur Behandlung der betroffenen Gegenstände in einer Natriumacetat-Lösung beschrieben. Das Verfahren beruht auf dem Gedanken der selektiven Auslaugung von Blei und der damit verbundenen Verarmung der oberflächennahen Bereiche des Gegenstandes an Blei. Untersuchungen von Paige und Covino (Corrosion, 48, 12, pp. 1040 bis 1046) belegen allerdings, daß durch die Vorbehandlung in Natriumacetat-Lösung bei keiner der Pb-haltigen Testlegierungen eine merkliche Verringerung der Bleiabgabe gegenüber den unbehandelten Werkstoffen erzielt wird. Im günstigsten Falle können von der Zerspanung herrührende Schmierfilme an der Oberfläche zwar abgetragen werden, ein anhaltender Schutz vor einer weiteren Bleiauslösung aus dem Werkstoff ist jedoch nicht gegeben.In order to reduce the bleeding in Pb-containing cutting brasses, various methods have been described in the literature for treating the affected objects in a sodium acetate solution. The method is based on the idea of selective leaching of lead and the associated depletion of lead in the near-surface areas of the object. However, investigations by Paige and Covino (Corrosion, 48 , 12, pp. 1040 to 1046) prove that the pretreatment in sodium acetate solution does not lead to a noticeable reduction in the lead release compared to the untreated materials with any of the Pb-containing test alloys. In the most favorable case, lubricating films resulting from the machining can be removed from the surface, but there is no lasting protection against further lead release from the material.
Die EP-OS 0.506.995 beschreibt eine zerspanbare Kupfer-Zink-Legierung mit Zusätzen an Seltenen Erden, insbesondere Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym oder Mischmetall. Als wesentlicher Bestandteil des Werkstoffes wird Blei in Gehalten bis zu 3,5 % zulegiert, so daß die Forderung nach einer deutlichen Reduzierung der Bleilässigkeit nicht erfüllt werden kann.EP-OS 0.506.995 describes a machinable copper-zinc alloy with rare earth additives, especially lanthanum, Cerium, praseodymium, neodymium or mixed metal. As an essential Lead is included in the material up to alloyed to 3.5%, so that the demand for a clear Reduction of the nonchalance can not be met can.
Bereits 1934 wurde in der US-PS 1.959.509 der bei Kupferlegierungen die Zerspanbarkeit begünstigende Einfluß des Zulegierens von Wismut in Gehalten zwischen 1 und 6 % aufgezeigt. Die JP-OS 54-135618 beschreibt eine Kupfer-Zink-Legierung mit 58 bis 65 % Cu, deren Zerspanbarkeit auf die Zugabe von 0,5 bis 1,5 % Bi beruht. Bleifreie Kupfer-Zink-Legierungen mit verbesserten Zerspanungseigenschaften und Gehalten an Wismut zwischen 0,5 und 1,5 % bzw. 1,8 und 5 % werden in den US-PSen 5.167.726 und 5.137.685 beschrieben.Already in 1934, US Pat. No. 1,959,509 was used for copper alloys the machinability of alloying of bismuth in levels between 1 and 6%. JP-OS 54-135618 describes a copper-zinc alloy with 58 to 65% Cu, their machinability on the Addition of 0.5 to 1.5% Bi based. Lead-free copper-zinc alloys with improved cutting properties and Bismuth content between 0.5 and 1.5% or 1.8 and 5% are described in U.S. Patents 5,167,726 and 5,137,685.
Die Substitution von Blei durch Wismut erfüllt einerseits die Forderung für Trinkwasserinstallationen nach Pb-armen bzw. Pb-freien Werkstoffen, bringt aber andererseits fertigungstechnische Risiken mit sich.The substitution of lead with bismuth is fulfilled on the one hand the demand for drinking water installations for Pb poor or Pb-free materials, but on the other hand brings manufacturing technology Risks.
So ist hinreichend bekannt, daß bereits geringe Verunreinigungsgehalte an Wismut die Warmumformbarkeit von Kupfer und Kupferwerkstoffen, insbesondere der technisch gebräuchlichen Messinge, Bronzen und Neusilberlegierungen in signifikantem Maße verschlechtern. Diese Erscheinung ist auf Benetzungsreaktionen des flüssigen Wismuts an den Korngrenzen des Werkstoffs und der daraus resultierenden Warmsprödigkeit zurückzuführen.It is well known that even low levels of impurities of bismuth, the hot formability of copper and Copper materials, especially the technically common Brasses, bronzes and nickel silver alloys in significant Dimensions worsen. This phenomenon is due to wetting reactions of liquid bismuth at the grain boundaries of the Material and the resulting warm brittleness attributed.
Von besonderer Bedeutung ist die Tatsache, daß Wismut und Blei aufgrund ihrer Stellung im Periodensystem der Elemente einen hohen chemischen Verwandtschaftsgrad aufweisen. Beide Elemente sind in der Natur häufig miteinander vergesellschaftet. Während die toxische Wirkung von Blei hinreichend erforscht ist, gibt es bislang noch keine eindeutigen Aussagen zur Wirkung von Wismut auf den menschlichen Organismus.Of particular importance is the fact that bismuth and Lead due to its position in the periodic table of the elements have a high degree of chemical kinship. Both In nature, elements are often associated with one another. While the toxic effects of lead are sufficient has been researched, there are still no clear statements on the effect of bismuth on the human organism.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für den o.g. Verwendungszweck eine Kupferlegierung vorzuschlagen, die ein für die Weiterbearbeitung günstiges Zerspanungsverhalten aufweist und weder Blei noch Wismut als Bestandteile enthält.The invention is therefore based on the object for the above. Propose a copper alloy to use the one Favorable machining behavior for further processing and contains neither lead nor bismuth as components.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verwendung einer Kupfer-Zink-Legierung mit der in Anspruch 1 angegebenen Zusammensetzung gelöst. The object is achieved by the use of a Copper-zinc alloy with the composition specified in claim 1 dissolved.
(Die %-Angaben beziehen sich dabei auf das Gewicht.)(The percentages relate to the weight.)
Dispersoide wirken in ähnlicher Weise wie Blei als Spanbrecher, wenn sie als diskrete Teilchen vorliegen. Sie werden in Form von Pulvern mit entsprechender Teilchengröße bereits in die Schmelze eingebracht. Dabei muß das Dispersoid zum einen thermisch so stabil sein, daß es sich beim Gießprozeß nicht zersetzt oder aufschmilzt, zum anderen thermodynamisch stabil gegenüber Reaktionen mit den Matrixelementen Kupfer und Zink sein. Um eine möglichst segregationsarme Verteilung in der Schmelze und dem erstarrten Gußgefüge zu erzielen, müssen die Dispersoidteilchen gut benetzbar sein und ihr spezifisches Gewicht sollte etwa dem der Schmelze entsprechen. Dispersoids act in a similar way to lead as a chip breaker, if they exist as discrete particles. you will be already in the form of powders with the appropriate particle size introduced into the melt. The dispersoid must a thermally so stable that it is in the casting process does not decompose or melt, on the other hand thermodynamically stable against reactions with the matrix elements copper and be zinc. In order to achieve a segregation that is as low as possible to achieve in the melt and the solidified casting structure, the dispersoid particles must be well wettable and you specific weight should correspond approximately to that of the melt.
Die in Tabelle 1 aufgeführten Verbindungen erfüllen diese
Kriterien. Der Schmelzpunkt des Dispersoids dient als Maß
zur Beurteilung seiner thermischen Stabilität.
Vorzugsweise beträgt der Gesamtgehalt der Dispersoide 0,5 bis 3 %.The total content of the dispersoids is preferably 0.5 to 3 %.
Die Zerspanbarkeit einer Kupfer-Zink-Legierung kann durch die Zugabe von Elementen, die mit den Matrixelementen im festen Zustand nicht mischbar sind, aber unter Beteiligung von Kupfer und/oder Zink intermetallische Phasen bilden, verbessert werden. Sie sollten zur Vermeidung von Primärkristallisation aus der Schmelze keine hohen Schmelztemperaturen aufweisen.The machinability of a copper-zinc alloy can be achieved by the addition of elements that match the matrix elements in the solid state are not miscible, but with participation form intermetallic phases of copper and / or zinc, be improved. You should avoid primary crystallization no high melting temperatures from the melt exhibit.
Die Elemente Yttrium und Zirkonium bilden mit Kupfer und Zink intermetallische Verbindungen mit Schmelzpunkten unterhalb von 980 °C. Zirkonium reagiert mit Kupfer bei 1116 °C zu Cu4Zr und bei etwa 1050 °C zu Cu6Zr. Die intermetallischen Phasen liegen dann, ähnlich den Dispersionsteilchen, als diskrete Partikeln an den Korngrenzen vor.The elements yttrium and zirconium form copper and zinc intermetallic compounds with melting points below 980 ° C. Zirconium reacts with copper at 1116 ° C to Cu 4 Zr and at about 1050 ° C to Cu 6 Zr. The intermetallic phases are then, like the dispersion particles, as discrete particles at the grain boundaries.
Vorzugsweise beträgt der Gesamtgehalt der zugesetzten Elemente Yttrium und Zirkonium 0,2 bis 2,5 %.The total content of the elements added is preferably Yttrium and zirconium 0.2 to 2.5%.
Neben intermetallischen Verbindungen von Drittelementen mit Kupfer und/oder Zink können auch intermetallische Phasen ohne Beteiligung der Matrixelemente eingestellt werden. Die phasenbildenden Elemente sind dabei zunächst in der Schmelze gelöst. Die eigentlichen Phasen bilden sich aus den zugesetzten Elementen untereinander, aufgrund ihrer höheren Bildungsenthalpien im Vergleich zu entsprechenden Phasen mit Kupfer und/oder Zink. Als Folge der hohen Bildungsenthalpien besitzen diese Phasen eine außerordentliche thermodynamische Stabilität, die sich im allgemeinen auch durch ihre hohen Schmelztemperaturen ausdrückt. Als Auswahlkriterien für geeignete Drittelementpaarungen müssen daher die vollständige Mischbarkeit beider Komponenten in der Kupfer-Zink-Schmelze, eine wesentlich höhere Bildungsenthalpie der einzustellenden Verbindung als von Verbindungen aus Kupfer und/oder Zink mit den zugesetzten Komponenten sowie ein nur geringer Dichteununterschied zwischen Schmelze und intermetallischer Phase berücksichtigt werden.In addition to intermetallic connections of third elements Copper and / or zinc can also have intermetallic phases can be set without involving the matrix elements. The phase-forming elements are initially in the melt solved. The actual phases are formed from the added ones Elements among themselves, due to their higher educational enthalpies compared to corresponding phases with Copper and / or zinc. As a result of the high educational enthalpies these phases have an extraordinary thermodynamic Stability, which is also generally characterized by its high Expresses melting temperatures. As selection criteria for suitable Third element pairings must therefore be complete Miscibility of both components in the copper-zinc melt, a significantly higher enthalpy of education of those to be employed Compound as of copper and / or zinc the added components and only a slight difference in density between the melt and the intermetallic phase be taken into account.
Vorzugsweise beträgt der Gesamtgehalt der diese intermetallischen Phasen bildenden Elemente 0,5 bis 3 %. The total content of these is preferably intermetallic Phase-forming elements 0.5 to 3%.
Die in Tabelle 2 aufgeführten intermetallischen Phasen erfüllen
im wesentlichen die genannten Kriterien. Von einigen
Verbindungen sind die Bildungsenthalpien nicht bekannt, ihre
Eignung kann jedoch anhand ihrer Schmelztemperaturen abgeschätzt
werden. Die Standardbildungsenthalpie von β-CuZn beträgt
zum Vergleich ca -18 kJ/mol.
Elemente, die sich im festen Zustand in Kupfer und/oder Zink ganz oder teilweise lösen, und deren Löslichkeit mit sinkender Temperatur deutlich abnimmt, führen bei einer geeigneten Wärmebehandlung zu Ausscheidungen aus dem übersättigten Mischkristall. Es kann sich um diskontinuierliche Ausscheidungen an den Korngrenzen und/oder kontinuierliche Ausscheidungen im Matrixvolumen handeln. Zur Verbesserung der Zerspanungseigenschaften weisen Korngrenzenausscheidungen eine höhere Wirksamkeit auf. Durch homogene Keimbildung entstandene Ausscheidungen können jedoch durch eine entsprechende Warm- und Kaltumformung an die Korngrenzen umgelagert werden.Elements that are in the solid state in copper and / or zinc solve completely or partially, and their solubility with decreasing Temperature decreases significantly, lead to a suitable Heat treatment to excretions from the supersaturated Mixed crystal. It can be discontinuous excretions at the grain boundaries and / or continuous excretions act in the matrix volume. To improve the cutting properties have grain boundary excretions higher effectiveness. Created by homogeneous nucleation Excretions can, however, by a corresponding Hot and cold forming can be transferred to the grain boundaries.
Im System Kupfer-Zink-Silber existiert unterhalb von 665 °C ein Dreiphasengleichgewicht zwischen α-CuZn, β-CuZn und einem Ag-reichen Mischkristall, der sich aus dem α- und β-Gefüge mit abnehmender Temperatur ausscheidet. Die Zugabe von Kobalt führt zur diskontinuierlichen Ausscheidung eines Coreichen Mischkristalls, der bei 672 °C die ungefähre Zusammensetzung CoCullZn28 aufweist. Bereits geringe Zusätze an Magnesium führen zur Ausscheidung der Laves-Phase Mg (Cu, Zn)2. Im System Kupfer-Zink-Titan bildet sich bei 950 °C die ternäre Phase Cu2TiZn. Bei Raumtemperatur beträgt die Löslichkeit für Titan in der β-Phase etwa 2 %.In the copper-zinc-silver system there is a three-phase equilibrium between α-CuZn, β-CuZn and an Ag-rich mixed crystal below 665 ° C, which separates out of the α and β structure with decreasing temperature. The addition of cobalt leads to the discontinuous precipitation of a Coreichen mixed crystal, which has the approximate composition CoCullZn28 at 672 ° C. Even small additions of magnesium lead to the elimination of the Laves phase Mg (Cu, Zn) 2 . In the copper-zinc-titanium system, the ternary phase Cu 2 TiZn forms at 950 ° C. At room temperature, the solubility for titanium in the beta phase is about 2%.
Vorzugsweise beträgt der Gesamtgehalt der ausscheidungsbildenden Elemente Aluminium, Kobalt, Magnesium, Titan 1 bis 3 % und der Silber-Gehalt 3 bis 5 %.The total content of the precipitants is preferably Elements aluminum, cobalt, magnesium, titanium 1 to 3% and the silver content 3 to 5%.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung beträgt der Gesamtgehalt aller Zusätze maximal 10 %.According to a particular embodiment of the invention the total content of all additives is a maximum of 10%.
Das Verhältnis des Kupfer-Gehalts zum Zink-Gehalt liegt insbesondere zwischen 1,4 und 1,7.The ratio of the copper content to the zinc content is particularly high between 1.4 and 1.7.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert:The invention is illustrated by the following examples explained in more detail:
Elementares Kupfer und Nickel wurden zusammen mit einer Cu-Al-Vorlegierung bei 1450 °C erschmolzen. Nach dem Abkühlen der Schmelze auf 1100 °C wurde elementares Zink zulegiert. Die Zusammensetzung der Schmelze betrug CuZn37(Ni3Al)2. Der Abguß der Schmelze erfolgte in einer Standkokille. Im Anschluß wurde das Gußgefüge mit einem Umformgrad von 55 % warmgeformt, gefolgt von einer 15%igen Kaltumformung.Elemental copper and nickel were melted together with a Cu-Al master alloy at 1450 ° C. After the melt had cooled to 1100 ° C., elemental zinc was added. The composition of the melt was CuZn37 (Ni 3 Al) 2. The melt was poured off in a stand mold. The cast structure was then thermoformed with a degree of deformation of 55%, followed by 15% cold forming.
Fig. 1 zeigt das Gußgefüge des Werkstoffes bei 500-facher Vergrößerung. Die intermetallische Ni3Al-Phase liegt in fein verteilter Form bevorzugt in den β-Mischkristallen vor. Fig. 1 shows the casting structure of the material at 500 times magnification. The intermetallic Ni 3 Al phase is preferably in finely divided form in the β mixed crystals.
Tabelle 3 gibt die am kaltverformten Zustand ermittelten
mechanischen Kennwerte wieder (Brinellhärte HB, Zugfestigkeit
Rm, Streckgrenze Rp 0,2, Dehnung A10, Zerspanungsindex
Zi).
Der Werkstoff weist einen Zerspanungsindex von ca 80 bis 90
auf. Fig. 2 zeigt eine Makroaufnahme der resultierenden
Drehspäne im Maßstab 1:1 (Schnittgeschwindigkeit vc =
100 m/Min., Vorschub f = 0,1 mm/U, Spantiefe a = 2,5 mm,
Spanwinkel γ = 0°, Freiwinkel α = 8°). Table 3 shows the mechanical characteristics determined in the cold-deformed state (Brinell hardness HB, tensile strength Rm, yield strength Rp 0.2, elongation A10, machining index Zi).
The material has a machining index of approx. 80 to 90. Fig. 2 shows a macro picture of the resulting swarf on a scale of 1: 1 (cutting speed v c = 100 m / min., Feed f = 0.1 mm / rev, depth of cut a = 2.5 mm, rake angle γ = 0 °, clearance angle α = 8 °).
Zum Vergleich ist das Spanbild des Werkstoffes CuZn39Pb3 mit einem Zerspanungsindex von 100 in Fig. 3 und des Werkstoffes CuZn37 mit einem Zerspanungsindex von < 40 in Fig. 4 jeweils bei denselben Bedingungen wiedergegeben.For comparison, the chip diagram of the material CuZn39Pb3 with a machining index of 100 in FIG. 3 and the material CuZn37 with a machining index of <40 in FIG. 4 is shown in each case under the same conditions.
In einer Cu-Zn-Legierung der Zusammensetzung CuZn39 werden 2 Gew.-% Mo2C-Pulver der Körnung < 45 µm eingerührt. Die Weiterverarbeitung erfolgte gemäß dem Ausführungsbeispiel 1. Die mechanischen Kennwerte des kaltverformten Werkstoffs sind in Tabelle 3 aufgeführt. Fig. 5 zeigt eine typische Spanprobe (vgl. obige Bedingungen). Der Zerspanungsindex beträgt ca 70 bis 80. In a Cu-Zn alloy with the composition CuZn39, 2% by weight of Mo 2 C powder with a grain size of <45 µm are stirred in. Further processing was carried out in accordance with embodiment 1. The mechanical characteristics of the cold-formed material are listed in Table 3 . Fig. 5 shows a typical chip test (see above conditions). The cutting index is approx. 70 to 80.
Elementares Kupfer wurde zusammen mit einer Cu-Co-Vorlegierung
erschmolzen. Nach der Zugabe von elementarem Zink wurde
die Legierung der Zusammensetzung CuZn39Co3 gemäß dem Ausführungsbeispiel
1 vergossen und weiterverarbeitet. Die mechanischen
Kennwerte des kaltverformten Werkstoffs sind
ebenfalls in Tabelle 3 zusammengefaßt. Der Zerspanungsindex
beträgt ca 70 bis 80. Fig. 6 zeigt eine entsprechende Spanprobe
(vgl. obige Bedingungen).
Claims (7)
- Use of a lead- and bismuth-free copper-zinc alloy comprising at least one additive from at least one of the following groups a) to d), the remainder being copper and zinc in a ratio of from 1.3 to 2.0:for drinking water installations, especially for the manufacture of fittings and connecting pieces, which are in both brief and sustained contact with drinking water.a) the group comprises the thermally stable dispersoids Cr2Ta, Dy2O3, Er2O3, MoB, Mo2C, NbC, Nd2O3, Sm2O3, WS2, WSi2, Yb2O3, ZrC in a total content of from 0.1 to 5.0% by weight,b) the group comprises the elements yttrium and zirconium in a total content of from 0.1 to 5.0% by weight,c) the group comprises the intermetallic-phase-forming elements lanthanum and nickel in a total content of from 0.1 to 5.0% by weight, with each of which is associated at least one further element from the elements aluminium, niobium, antimony and tin in a total content of from 0.1 to 5.0% by weight,d) the group comprises the precipitate-forming elements silver, cobalt, magnesium, titanium in a total content of from 1.0 to 5.0% by weight,
- Use of a copper-zinc alloy according to claim 1, wherein the total content of the dispersoids is from 0.5 to 3%, for the purpose according to claim 1.
- Use of a copper-zinc alloy according to claim 1 or 2, wherein the total content of the added elements yttrium and zirconium is from 0.2 to 2.5%, for the purpose according to claim 1.
- Use of a copper-zinc alloy according to one or more of claims 1 to 3, wherein the total content of the elements forming intermetallic phases is from 0.5 to 3%, for the purpose according to claim 1.
- Use of a copper-zinc alloy according to one or more of claims 1 to 4, wherein the content of the precipitate-forming elements cobalt, magnesium, titanium is selected from the range of from 1 to 3% and the silver content is selected from the range of from 3 to 5%, in such a manner that the total content of the elements does not exceed 5%, for the purpose according to claim 1.
- Use of a copper-zinc alloy according to one or more of claims 1 to 5, wherein the total content of all the additives is a maximum of 10%, for the purpose according to claim 1.
- Use of a copper-zinc alloy according to one or more of claims 1 to 6, wherein the ratio of the copper content to the zinc content is between 1.4 and 1.7, for the purpose according to claim 1.
Applications Claiming Priority (2)
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| DE4438485 | 1994-10-28 | ||
| DE4438485A DE4438485C2 (en) | 1994-10-28 | 1994-10-28 | Use of a copper-zinc alloy for drinking water installations |
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| EP0711843A2 EP0711843A2 (en) | 1996-05-15 |
| EP0711843A3 EP0711843A3 (en) | 1996-12-11 |
| EP0711843B1 true EP0711843B1 (en) | 1999-05-19 |
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Family Applications (1)
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