WO2009062593A1 - Bereitstellung von wasserführenden bauteilen aus messinglegierungen mit verringerter metallionenfreisetzung - Google Patents

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WO2009062593A1
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    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
    • E03B7/00—Water main or service pipe systems
    • E03B7/006—Arrangements or methods for cleaning or refurbishing water conduits
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • C23C22/60—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using alkaline aqueous solutions with pH greater than 8
    • C23C22/62—Treatment of iron or alloys based thereon

Definitions

  • the invention relates to a process for the production or supply of water-bearing components made of brass alloys with reduced metal ion release and the corresponding components themselves.
  • Components made of brass alloys are used for very different purposes. Particularly important are those applications in which these components come in contact with water as intended, especially with drinking water. These are in the broadest sense the areas of sanitary technology, water and drinking water production and water treatment.
  • brass alloys are used for the production of water-bearing or water-storing components. Conventional production methods for such components include, for example, drawing, turning, hot pressing (forging) or casting. The corresponding components are then, for example, pipes, valves, fittings and the like.
  • brass alloys In principle, a wide variety of brass alloys can be used for the purposes mentioned. These alloys are known in the art. Particularly noteworthy here are the lead-containing brass alloys, in which case the lead is generally added for better mechanical workability of the components produced therefrom.
  • Such coatings are preferably applied to the so-called decorative surfaces, ie those (outer) surfaces which are accessible to the user of the component, for example the sanitary fitting.
  • the coatings mentioned have either a technical function, eg. B. corrosion protection, or a decorative function, eg. Gloss, or both.
  • the best known example of such coatings is the so-called chrome plating, ie the application of a, usually final, chromium layer on the component. This chromium layer is usually applied by electroplating, wherein below the chromium layer, various other coatings can be located, which usually conclude with a nickel layer.
  • coatings are to be applied only to the decorative surfaces of the component, it is usually unavoidable that such coatings (partially) also deposit in the water-bearing (inner) surfaces of the component. It is said here that these layers “scatter" into the water-carrying parts of the component and their surfaces, and from such interspersed layers, for example, are the nickel ions mentioned above, which can be detected in the water flowing through the component.
  • the object of the invention is to provide a novel method for reducing the release of metal ions from water-bearing components which are manufactured from brass alloys.
  • this method should be easily incorporated into existing production or coating processes for such components, in particular for sanitary fittings.
  • an already completely coated, preferably chrome-plated component should be able to be treated by such a new method.
  • This object is achieved by the method with the features of claim 1 and by the component having the features of claim 13.
  • Preferred embodiments of this method or this component are shown in the dependent claims 2 to 12 or 14 and 15. A new use of a copper oxide layer in the context of the invention claims claim 16.
  • the aforementioned method for producing or providing water-conducting components, which are made of brass alloys and have reduced metal ion release in use, according to the invention is designed such that at least on the surfaces of the components in contact with water in use at least partially a copper oxide layer is formed , This copper oxide layer prevents metal ions from the underlying surfaces from entering the water present in or traversing the device.
  • the components are already chrome-plated on their decorative surfaces when carrying out the method.
  • these may be galvanically applied chromium layers.
  • This procedure has the particular advantage that the method steps according to the invention can be easily integrated into an already existing process sequence.
  • the method according to the invention is designed such that the surfaces of the component which come into contact with water during use are partially provided with a nickel layer.
  • a nickel layer is preferably a galvanically applied nickel layer.
  • the surfaces of the components coated according to the invention are the (inner) exposed brass surfaces. These are those inner surfaces where the original brass material from which the component is made is substantially unchanged, d. H. For example, it is not provided with any coating, for example an interspersed nickel layer. According to the invention, these exposed brass surfaces are then preferably provided completely with the copper oxide layer so that no or essentially no metal ions (copper, zinc, lead and optionally further alloy constituents) can be released from them.
  • At least one oxidizing agent or at least one solution having an oxidizing constituent can be used according to the invention.
  • Such solutions are known in the art.
  • the solution with oxidizing constituent used according to the invention may preferably be an alkaline solution, ie a solution with a pH> 9. In particular, it is a strongly alkaline solution with a pH> 11. It is likewise preferred according to the invention if the oxidizing agent is a halogen compound. Such halogen compounds are generally known to those skilled Oxidationsmit- tel. Accordingly, the halogen compound is, in particular, a so-called halide, preferably an alkali metal halide. These are known to be the corresponding salts of the halogenated acid (HCIO2).
  • an alkaline or strongly alkaline sodium chlorite solution is used in the process according to the invention for the formation of the copper oxide layer.
  • This can be prepared, for example, by introducing sodium hydroxide into an aqueous sodium chlorite solution.
  • concentration ranges for all reagents used according to the invention can be varied within wide limits and can be freely determined by the person skilled in the art, depending on the brass alloy used and the field of application of the component.
  • halogenites in particular chlorites
  • the corresponding salts in particular alkali metal salts
  • the alkalinity of the alkaline or strongly alkaline solution prepared therefrom is then achieved by adding a suitable, for example, solid base, such as sodium hydroxide, for example by adding sodium hydroxide platelets in appropriate concentration to the sodium chlorite solution.
  • a suitable, for example, solid base such as sodium hydroxide
  • sodium hydroxide platelets for example by adding sodium hydroxide platelets in appropriate concentration to the sodium chlorite solution.
  • such a solution according to the invention with oxidizing constituent consists of 10-30% by weight of chlorite, in particular sodium chlorite, 20-40% by weight of hydroxide, in particular sodium hydroxide, and the remainder water.
  • this is CuO (copper (II) oxide).
  • this is a black, resistant layer which forms closed on the corresponding surface and is firmly anchored on this surface.
  • a restriction to the form CuO should not be made. It can not be ruled out that additional Cu 2 O (copper (I) oxide) is additionally formed.
  • the treatment time during which the corresponding reagents are in contact with the corresponding surfaces for forming the copper oxide layer, is basically not critical in the invention.
  • the corresponding periods should usually not exceed several hours.
  • elevated temperatures usually up to 80 0 C, worked.
  • a preferred temperature is, for example, about 70 ° C. to about 80 ° C.
  • typical process times are between a few, for example 5 minutes and a few hours, in particular between 5 minutes and 30 minutes.
  • the layer thicknesses of the copper oxide layer obtained, depending on the treatment, are generally less than 50 .mu.m, whereby higher layer thicknesses can also easily be achieved.
  • the layer thicknesses are less than 25 .mu.m, wherein in particular layer thicknesses between 0.05 .mu.m and 5 .mu.m are more preferred.
  • the inventive method is limited according to claim to water-bearing components made of brass alloys, it is also possible in principle to carry out the method steps according to the invention with copper or copper alloys.
  • components of brass alloys are preferred.
  • this brass alloy may be a leaded brass alloy.
  • the lead contents of such brass alloys are below 10%, preferably below 5%.
  • lead-containing brass alloys CuZn 37 Pb or CuZn 39 Pb 3 .
  • the process according to the invention can be further varied by selecting the oxidizing agent used or the corresponding oxidizing constituent solution.
  • a copper oxide layer is formed, but in addition a Entnickeln and / or a Entzinken takes place.
  • Such dezincing causes the corresponding surfaces in contact with water when used to deplete the surface of zinc and, accordingly, may therefore release less zinc ions into the water / drinking water.
  • Detangling is similarly the removal of nickel layers from the surfaces of the component in contact with water when in use.
  • such nickel layers can be formed by so-called littering in a decorative coating of the outer surfaces, for example a chrome plating.
  • the dezincing and / or the Entnickeln in the process according to the invention can not be realized by additional process steps, but by using an oxidizing agent for the production of the copper oxide layer, which simultaneously causes a deinking and / or a Entnickeln.
  • the invention also comprises a component of a brass alloy, preferably of a lead-containing brass alloy, in which at least partially a copper oxide layer is provided on the surfaces in contact with water when in use.
  • the layer thickness of the copper oxide layer present on the component is preferably less than 50 ⁇ m, in particular less than 25 ⁇ m. Particularly noteworthy are layer thicknesses of the copper oxide layer between 0.05 microns and 5 microns.
  • the component according to the invention is a sanitary object, in particular a water-bearing sanitary object.
  • sanitary fitting d. H. around a mixer or the like.
  • the advantages of the method according to the invention and of the component according to the invention are already evident from the previous embodiments.
  • the copper oxide layer formed on the surfaces of the components in contact with water upon use prevents metal ions from being released from the copper oxide layer itself and from the underlying surface areas.
  • These metal ions are primarily the copper ions and zinc ions which are absolutely necessary in the brass and the ions of the optionally present further alloying metals, in particular lead ions.
  • a further advantage is that the method steps according to the invention are already carried out on a layer coated with additional coatings. seen component, in particular on an already chrome-plated component, can be performed.
  • the method according to the invention can be installed and integrated in already existing process sequences, for example a so-called electroplating, in a simple manner.
  • the surface of the other sample was treated for 10 minutes in a 80 ° C., strongly alkaline sodium chlorite solution.
  • 250 g of sodium chlorite (NaCIO 2 ) and 300 g (sodium hydroxide (NaOH)) were contained per liter of aqueous solution. After this treatment, a copper oxide layer resulted on this surface.
  • the method according to the invention is capable of significantly reducing the metal ion release in water-carrying components through the formed copper oxide layer.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung bzw. zur Bereitstellung von wasserführenden Bauteilen aus Messinglegierungen wie Armaturen und dergleichen, die bei Gebrauch eine verringerte Metallionenfreisetzung aufweisen, wird zumindest auf den bei Gebrauch mit Wasser in Kontakt tretenden Oberflächen der Bauteile mindestens teilweise eine Kupferoxidschicht ausgebildet. Das Verfahren kann insbesondere auch in den Fällen durchgeführt werden, in denen die entsprechenden Bauteile an ihren dekorativen Oberflächen bei Durchführung des Verfahrens bereits verchromt sind.

Description

Beschreibung
Bereitstellung von wasserführenden Bauteilen aus Messinglegierungen mit verringerter Metallionenfreisetzung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung oder zur Bereitstellung von wasserführenden Bauteilen aus Messinglegierungen mit verringerter Metallionenfreisetzung und die entsprechenden Bauteile selbst.
Bauteile aus Messinglegierungen werden für ganz unterschiedliche Einsatzzwecke verwendet. Besonders wichtig sind diejenigen Anwendungen, bei denen diese Bauteile bestimmungsgemäß mit Wasser, insbesondere auch mit Trinkwasser, in Berührung kommen. Dies sind im wei- testen Sinne die Gebiete der Sanitärtechnik, der Wasser- und Trinkwassergewinnung sowie der Wasseraufbereitung. Dort werden Messinglegierungen zur Herstellung von wasserführenden oder wasserspeichernden Bauteilen eingesetzt. Übliche Herstellungsverfahren für solche Bauteile sind beispielsweise das Ziehen, Drehen, Warmpressen (Schmie- den) oder Gießen. Bei den entsprechenden Bauteilen handelt es sich dann beispielsweise um Rohre, Ventile, Armaturen und dergleichen.
Grundsätzlich können für die genannten Zwecke die unterschiedlichsten Messinglegierungen eingesetzt werden. Diese Legierungen sind dem Fachmann bekannt. Besonders hervorzuheben sind dabei auch die bleihaltigen Messinglegierungen, wobei hier das Blei in der Regel zur besseren mechanischen Bearbeitbarkeit der daraus gefertigten Bauteile zugesetzt wird.
Bei allen Bauteilen aus Messinglegierungen, die mit Wasser in Berührung kommen, und insbesondere wasserführend sind, muß berücksichtigt werden, daß aus diesen Bauteilen oder aus Beschichtungen, die auf diesen Bauteilen aufgebracht sind, bei Gebrauch Metallionen an das Wasser abgegeben werden. Im Falle der Messinglegierungen sind dies zum einen Kupferionen und Zinkionen, die im Messing ja regelmäßig enthalten sind. Hinzu kommen die häufig als Legierungsbestandteil enthaltenen Bleiionen. Weiter können Nickelionen an das Wasser abgege- ben werden, wobei diese Nickelionen in der Regel aus Beschichtungen stammen, die bei der Weiterverarbeitung der Messingteile, insbesondere galvanisch aufgebracht werden. Bekanntlich werden Bauteile aus Messinglegierungen, insbesondere auf dem Gebiet der Sanitärtechnik, mit Beschichtungen, insbesondere metallischen Beschichtungen, versehen. Solche Beschichtungen werden vorzugsweise auf die sogenannten dekorativen Oberflächen aufgebracht, d. h. diejenigen (äußeren) Oberflächen, die dem Benutzer des Bauteils, beispielsweise der Sanitärarmatur, zugänglich sind. Die genannten Beschichtungen haben dabei entweder eine technische Funktion, z. B. Korrosionsschutz, oder eine dekorative Funktion, z. B. Glanz, oder beides. Bekanntestes Beispiel für solche Beschichtungen ist die sogenannte Verchromung, d. h. das Aufbringen einer, meist abschließenden, Chromschicht auf das Bauteil. Diese Chromschicht wird in der Regel galvanisch aufgebracht, wobei sich unterhalb der Chromschicht unterschiedliche weitere Beschichtungen befinden können, die üblicherweise mit einer Nickelschicht abschließen. Obwohl die genannten Beschichtungen nur auf die dekorativen Oberflächen des Bauteils aufgebracht werden sollen, läßt es sich in der Regel nicht vermeiden, daß sich solche Beschichtungen (teilweise) auch in den wasserführenden (inneren) Oberflächen des Bauteils abscheiden. Man spricht hier davon, daß diese Schichten in die wasserführenden Teile des Bauteils und deren Oberflächen „einstreuen". Aus solchen eingestreuten Schichten stammen dann beispielsweise die oben erwähnten Nickelionen, die sich im Wasser, das das Bauteil durchströmt, nachweisen lassen.
Die Freisetzung von Metallionen, insbesondere der erwähnten Kupfer-, Zink- und Bleiionen, in das Wasser, das mit dem Bauteil bei Gebrauch bestimmungsgemäß in Berührung kommt, insbesondere das Bauteil durchströmt, wird jedoch immer weniger toleriert. Dies gilt insbesondere für den Trinkwasserbereich. So bestehen entweder bereits Grenzwerte für solche Metallionen bei einer Produktzulassung, oder es ist mit der Einführung entsprechender Grenzwerte zu rechnen. So gibt es bei- spielsweise für den Trinkwasserbereich bei Messinglegierungen in den USA bereits den sogenannten NSF61 -Standard, der Grenzwerte definiert.
Um die entsprechenden Grenzwerte einzuhalten, werden deshalb be- reits verschiedene Beschichtungsverfahren vorgeschlagen, um einen Übertritt der entsprechenden Metallionen in das Wasser, insbesondere Trinkwasser, zu verhindern. So werden Bauteile beispielsweise chemisch verkupfert oder chemisch verzinnt. Diese Vorgehensweise hat allerdings den Nachteil, daß immer das gesamte Bauteil mit den ent- sprechenden Schichten versehen wird. Deshalb müssen solche Schichten beispielsweise bei Sanitärarmaturen an deren dekorativen Oberflächen (Sichtbereich) wieder entfernt werden, beispielsweise durch Abschleifen oder Abpolieren. Dies ist verständlicherweise sehr aufwendig. Hinzu kommt, daß erst nach diesen zusätzlichen Beschichtungsverfah- ren und Polierverfahren das Messingteil dann galvanisch weiterbeschichtet werden kann, beispielsweise durch das übliche Vernickeln und anschließende Verchromen.
Die Erfindung stellt sich dementsprechend die Aufgabe, ein neues Ver- fahren zur Verringerung der Metallionenfreisetzung aus wasserführenden Bauteilen, die aus Messinglegierungen gefertigt sind, bereitzustellen. Insbesondere soll dieses Verfahren in einfacher Weise in bestehende Produktions- oder Beschichtungsverfahren für solche Bauteile, insbesondere für Sanitärarmaturen, eingegliedert werden können. Idealer- weise soll ein bereits weitgehend fertig beschichtetes, vorzugsweise verchromtes Bauteil durch ein solches neues Verfahren behandelt werden können. Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch das Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Bevorzugte Ausführungen dieses Verfahrens bzw. dieses Bauteils sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 12 bzw. 14 und 15 dargestellt. Eine neue Verwendung einer Kupferoxidschicht im Zusammenhang mit der Erfindung beansprucht Anspruch 16.
Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht.
Das eingangs genannte Verfahren zur Herstellung oder Bereitstellung von wasserführenden Bauteilen, die aus Messinglegierungen gefertigt sind und bei Gebrauch eine verringerte Metallionenfreisetzung aufweisen, ist erfindungsgemäß derart ausgestaltet, daß zumindest auf den bei Gebrauch mit Wasser in Kontakt tretenden Oberflächen der Bauteile mindestens teilweise eine Kupferoxidschicht ausgebildet wird. Diese Kupferoxidschicht verhindert, daß Metallionen aus den darunterliegenden Oberflächen in das Wasser, das im Bauteil vorhanden ist oder dieses durchströmt, übertreten können. Die erfindungsgemäßen Vorteile werden im folgenden noch näher erläutert. Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Bauteile an ihren dekorativen Oberflächen bei Durchführung des Verfahrens bereits verchromt. Insbesondere kann es sich dabei um galvanisch aufgebrachte Chromschichten handeln. Diese Vorgehensweise hat den besonderen Vorteil, daß die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte leicht in eine bereits bestehende Verfahrensabfolge integriert werden können. Außerdem ist keine zusätzliche Behandlung der dekorativen Oberflächen, wie beispielsweise ein Abschleifen oder Abpolieren, notwendig.
In Weiterbildung ist das erfindungsgemäße Verfahren so ausgestaltet, daß die bei Gebrauch mit Wasser in Kontakt tretenden Oberflächen des Bauteils teilweise mit einer Nickelschicht versehen sind. Auch hier han- delt es sich vorzugsweise um eine galvanisch aufgebrachte Nickelschicht.
Derartige Ausführungsformen stehen mit den einleitend gemachten Erläuterungen im Zusammenhang. Wie dort geschildert, werden beim Auf- bringen von Schichten auf die dekorativen Oberflächen des Messingteils, diese Schichten, beispielsweise Nickelschichten, in die wasserführenden Teile des Bauteils „eingestreut". In der Regel wird es sich also hier um solche Nickelschichten handeln, die sich (teilweise) auf den mit Wasser in Kontakt tretenden Oberflächen des Bauteils befinden.
Vorzugsweise handelt es sich bei den erfindungsgemäß beschichteten Oberflächen der Bauteile, die bei Gebrauch mit Wasser in Kontakt treten, um die (inneren) freiliegenden Messingoberflächen. Dies sind diejenigen inneren Oberflächen, bei denen das Ursprungsmaterial Messing, aus dem das Bauteil gefertigt ist, im wesentlichen unverändert, d. h. beispielsweise nicht mit irgendeiner Beschichtung, beispielsweise einer eingestreuten Nickelschicht, versehen ist. Diese freiliegenden Messingoberflächen sind dann erfindungsgemäß vorzugsweise vollständig mit der Kupferoxidschicht versehen, so daß aus ihnen keine oder im we- sentlichen keine Metallionen (Kupfer, Zink, Blei und gegebenenfalls weitere Legierungsbestandteile) freigesetzt werden können.
Zur Ausbildung der Kupferoxidschicht kann erfindungsgemäß mindestens ein Oxidationsmittel oder mindestens eine Lösung mit einem oxidie- renden Bestandteil eingesetzt werden. Derartige Lösungen sind dem Fachmann bekannt.
Bei der erfindungsgemäß eingesetzten Lösung mit oxidierendem Bestandteil kann es sich vorzugsweise um eine alkalische Lösung, d. h. um eine Lösung mit einem pH-Wert > 9 handeln. Insbesondere handelt es sich um eine stark alkalische Lösung mit einem pH-Wert > 11. Es ist erfindungsgemäß ebenfalls bevorzugt, wenn es sich bei dem Oxi- dationsmittel um eine Halogenverbindung handelt. Derartige Halogenverbindungen sind in der Regel dem Fachmann bekannte Oxidationsmit- tel. Dementsprechend handelt es sich bei der Halogenverbindung insbe- sondere um ein sogenanntes Halogenit, vorzugsweise um ein Alkaliha- logenit. Hier handelt es sich bekanntlich um die entsprechenden Salze der halogenigen Säure (HCIO2).
Mit besonderem Vorteil wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ausbildung der Kupferoxidschicht eine alkalische oder stark alkalische Natriumchloritlösung eingesetzt. Diese läßt sich beispielsweise durch Einbringen von Natriumhydroxid in eine wäßrige Natriumchloritlösung herstellen.
Die Konzentrationsbereiche für alle erfindungsgemäß verwendeten Reagenzien sind innerhalb weiter Grenzen variierbar und können vom Fachmann je nach verwendeter Messinglegierung und je nach Einsatzgebiet des Bauteils in entsprechender Weise frei festgelegt werden. Sofern, wie oben ausgeführt, Halogenite, insbesondere Chlorite, verwendet werden, so können die entsprechenden Salze, insbesondere Alkalisalze, vorzugsweise in Form 10 %iger bis 30 %iger (jeweils Gew.-%) Lösungen bereitgestellt werden. Die Alkalizität der daraus hergestellten alkalischen oder stark alkalischen Lösung wird dann durch Zugabe einer geeigneten, beispielsweise festen Base, wie Natriumhydroxid, erreicht, indem beispielsweise Natriumhydroxid-Plättchen in entsprechender Konzentration zu der Natriumchloritlösung zugegeben werden. Dementsprechend besteht eine solche erfindungsgemäß verwendbare Lösung mit oxidierendem Bestandteil aus 10-30 Gew.-% Chlorit, insbesondere Natriumchlorit, 20-40 Gew.-% Hydroxid, insbesondere Natrium- hydroxid, und dem Rest Wasser.
Bezüglich der erhaltenen Kupferoxidschicht wird davon ausgegangen, daß es sich hier um CuO (Kupfer(ll)-Oxid) handelt. Wie im Zusammen- hang mit dem Beispiel erläutert wird, handelt es sich hierbei um eine schwarze, beständige Schicht, die sich geschlossen auf der entsprechenden Oberfläche ausbildet und fest auf dieser Oberfläche verankert ist. Eine Beschränkung auf die Form CuO soll jedoch nicht gemacht werden. Es ist nicht auszuschließen, daß zusätzlich teilweise Cu2O (Kup- fer(l)-Oxid) gebildet wird.
Die Behandlungszeit, innerhalb derer die entsprechenden Reagenzien mit den entsprechenden Oberflächen zur Ausbildung der Kupferoxidschicht in Kontakt sind, ist bei der Erfindung grundsätzlich nicht kritisch. Um die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte sinnvoll in bereits bestehende Verfahren zu integrieren, sollten die entsprechenden Zeiträume üblicherweise mehrere Stunden nicht überschreiten. Dementsprechend wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bei erhöhten Temperaturen, in der Regel bis zu 80 0C, gearbeitet. Eine bevorzugte Temperatur liegt beispielsweise bei ca. 70 0C bis ca. 80 0C. Dann liegen übliche Verfahrensdauern zwischen wenigen, beispielsweise 5 Minuten und wenigen Stunden, insbesondere zwischen 5 Minuten und 30 Minuten.
Die je nach Behandlung erhaltenen Schichtdicken der Kupferoxidschicht betragen in der Regel weniger als 50 μm, wobei höhere Schichtdicken ohne weiteres auch erreicht werden können. Vorzugsweise betragen die Schichtdicken weniger als 25 μm, wobei insbesondere Schichtdicken zwischen 0,05 μm und 5 μm weiter bevorzugt sind.
Obwohl das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch auf wasserführende Bauteile aus Messinglegierungen beschränkt ist, ist es grundsätzlich auch möglich, die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte mit Kupfer oder Kupferlegierungen durchzuführen. Bevorzugt sind allerdings, wie der Hauptanspruch zum Ausdruck bringt, Bauteile aus Messinglegierungen. Bei bevorzugten Ausführungsformen kann es sich bei dieser Messinglegierung um eine bleihaltige Messinglegierung handeln. Vorzugsweise liegen die Bleianteile solcher Messinglegierungen unterhalb von 10 %, vorzugsweise unterhalb von 5 %. In diesem Zusammenhang soll er- wähnt werden, daß auf dem Gebiet der Sanitärtechnik in den USA bleihaltige Messinglegierungen mit einem Bleianteil von ca. 7 % verwendet werden. Für Europa seien als bevorzugte bleihaltige Messinglegierungen CuZn37Pb oder CuZn39Pb3 erwähnt.
Im übrigen sei angemerkt, daß das erfindungsgemäße Verfahren durch Auswahl des verwendeten Oxidationsmittels bzw. der entsprechenden Lösung mit oxidierendem Bestandteil weiter variiert werden kann. So ist es grundsätzlich denkbar, weitere Verfahrensschritte zu integrieren, bei denen nicht nur auf den freiliegenden Messingoberflächen eine Kupfer- oxidschicht ausgebildet wird, sondern zusätzlich ein Entnickeln und/oder ein Entzinken stattfindet. Ein solches Entzinken bewirkt, daß die entsprechenden bei Gebrauch des Bauteils mit Wasser in Kontakt tretenden Oberflächen an Zink verarmen und dementsprechend bereits deshalb weniger Zinkionen in das Wasser/Trinkwasser austreten können. Ein Entnickeln ist in entsprechender Weise die Entfernung von Nickelschichten von den bei Gebrauch mit Wasser in Kontakt tretenden Oberflächen des Bauteils. Wie eingangs erwähnt, können solche Nickelschichten durch das sogenannte Einstreuen bei einer dekorativen Be- schichtung der Außenoberflächen, beispielsweise einem Verchromen, entstehen.
Idealerweise kann das Entzinken und/oder das Entnickeln beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht durch zusätzliche Verfahrensschritte realisiert werden, sondern durch Verwendung eines Oxidationsmittels für die Herstellung der Kupferoxidschicht, welches gleichzeitig eine Entzin- kung und/oder ein Entnickeln bewirkt. Zusätzlich zu dem geschilderten erfindungsgemäßen Verfahren umfaßt die Erfindung auch ein Bauteil aus einer Messinglegierung, vorzugsweise aus einer bleihaltigen Messinglegierung, bei dem auf den bei Gebrauch mit Wasser in Kontakt tretenden Oberflächen mindestens teilweise eine Kupferoxidschicht vorgesehen ist. Auf die vorherigen Ausführungsformen zum erfindungsgemäßen Verfahren wird hiermit ausdrücklich verwiesen und Bezug genommen. Die dort geschilderten Merkmale sollen, soweit übertragbar, ausdrücklich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Bauteil Gültigkeit besitzen.
In Übereinstimmung mit den vorherigen Ausführungen beträgt die Schichtdicke der auf dem Bauteil vorhandenen Kupferoxidschicht vorzugsweise weniger als 50 μm, insbesondere weniger als 25 μm. Besonders hervorzuheben sind Schichtdicken der Kupferoxidschicht zwischen 0,05 μm und 5 μm.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Bauteil um einen Sanitärgegenstand, insbesondere einen wasserführenden Sanitärgegenstand. Vorzugsweise handelt es sich um eine sogenannte Sani- tärarmatur, d. h. um einen Mischer oder dergleichen.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Bauteils ergeben sich bereits aus den bisherigen Ausführungen. Die Kupferoxidschicht, die auf den bei Gebrauch mit Wasser in Kontakt tretenden Oberflächen der Bauteile ausgebildet wird bzw. ausgebildet ist, verhindert, daß Metallionen aus der Kupferoxidschicht selbst und aus den darunterliegenden Oberflächenbereichen freigesetzt werden. Bei diesen Metallionen handelt es sich in erster Linie um die im Messing zwingend vorhandenen Kupferionen und Zinkionen und die Ionen der gegebenenfalls vorhandenen weiteren Legierungsmetalle, insbesondere um Bleiionen.
Als weiterer Vorteil ist hervorzuheben, daß die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte bereits auf einem mit zusätzlichen Beschichtungen ver- sehenen Bauteil, insbesondere auf einem bereits verchromten Bauteil, durchgeführt werden können. Damit kann das erfindungsgemäße Verfahren in einfacher Weise in bereits bestehende Verfahrensabläufe, beispielsweise einer sogenannten Galvanik, eingebaut und integriert wer- den.
Die geschilderten und weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Beispielen und den Zeichnungen in Verbindung mit den Unteransprüchen. Dabei können die einzelnen Merkmale für sich allein oder in Kombination miteinander verwirklicht sein.
Beispiel 1
Zunächst wurden zwei Proben aus Messing, nämlich aus einer Messinglegierung CuZn37 bereitgestellt. Eine dieser Proben wurde zum Vergleich unbehandelt gelassen.
Die Oberfläche der anderen Probe wurde über einen Zeitraum von 10 Minuten in einer 80 0C heißen, stark alkalischen Natriumchloritlösung behandelt. Pro Liter wäßrige Lösung waren dabei 250 gr Natriumchlorit (NaCIO2) und 300 gr (Natriumhydroxid (NaOH)) enthalten. Nach dieser Behandlung ergab sich auf dieser Oberfläche eine Kupferoxidschicht.
Durch eine spektroskopische Untersuchung wurde festgestellt, daß sich auf der Oberfläche der behandelten Probe eine Kupferoxidschicht aus- gebildet hat. Bei der erhaltenen braunroten bis tiefschwarzen Oxidati- onsschicht, die eine sehr gute Haftung auf dem Grundmaterial Messing besaß, handelt es sich hauptsächlich um CuO (Kupfer(ll)-Oxid). Beispiel 2
Es wurden insgesamt 6 Exemplare einer bereits in einer Galvanikanlage verchromten Sanitärarmatur (Einhebelmischer) bereitgestellt. Wie bereits erläutert, ist bei solchen Armaturen eine Nickelschicht unterhalb der abschließenden Chromschicht aufgebracht, wobei diese Nickelschicht prozeßbedingt auch in die (inneren) wasserführenden Teile der Armatur einstreut.
Drei dieser 6 Armaturen wurden nicht weiter behandelt und dienten als Vergleichsarmaturen.
Die drei anderen Armaturen wurden über einen Zeitraum von 10 Minu- ten einer 80 0C heißen, stark alkalischen Natriumchloritlösung ausgesetzt (Eintauchen unter Bewegung der Armaturen), wobei die Zusammensetzung der Lösung derjenigen aus Beispiel 1 entsprach. Durch diese Behandlung wurden diese drei Armaturen erfindungsgemäß behandelt, und zwar wurde auf den mit Wasser in Kontakt tretenden Oberflä- chen (inneren Oberflächen) der Armaturen, nämlich den dort freiliegenden Messingoberflächen, eine Kupferoxidschicht ausgebildet.
Um die Metallionenfreisetzung bei den drei unbehandelten Armaturen und bei den drei behandelten Armaturen zu vergleichen, wurden alle 6 Armaturen mit voll entsalztem Wasser gefüllt, mit geeigneten Stopfen verschlossen und dann einige Stunden stehengelassen. Anschließend wurden die Armaturen entleert und wieder mit voll entsalztem Wasser befüllt und wieder einige Stunden stehengelassen. Dies wurde über einen Zeitraum von insgesamt 19 Tagen wiederholt. Die bei den Entlee- rungen erhaltenen Wasserproben wurden spektroskopisch, z. B. mit Hilfe einer ICP-OES-Anlage (Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry) untersucht, und zwar auf die Ionen von Kupfer und Blei. Bei der Untersuchung wurde festgestellt, daß sich die Freisetzung von Blei in den behandelten Armaturen gegenüber den nicht behandelten Armaturen deutlich reduzierte. Auch die Kupferfreisetzung ist bei den behandelten Armaturen gegenüber den nicht behandelten Armaturen deutlich reduziert, wobei der in den USA geltende Grenzwert für die Kupferfreisetzung (130 μg/l) unterschritten wurde.
Damit ist anhand der Beispiele deutlich nachgewiesen, daß das erfindungsgemäße Verfahren in der Lage ist, durch die ausgebildete Kupfer- oxidschicht, die Metallionenfreisetzung in wasserführenden Bauteilen deutlich zu reduzieren.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung oder Bereitstellung von wasserführenden Bauteilen aus Messinglegierungen wie Armaturen und dergleichen, die bei Gebrauch eine verringerte Metallionenfreisetzung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest auf den bei Gebrauch mit Wasser in Kontakt tretenden Oberflächen der Bauteile mindestens teilweise eine Kupferoxidschicht ausgebildet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile an ihren dekorativen Oberflächen bei Durchführung des Verfahrens bereits verchromt, vorzugsweise galvanisch verchromt, sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bei Gebrauch mit Wasser in Kontakt tretenden Oberflächen des Bauteils teilweise mit einer Nickelschicht, vorzugsweise mit einer galvanisch aufgebrachten Nickelschicht versehen sind.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bei Gebrauch mit Wasser in Kontakt tretenden, freiliegenden Messingoberflächen mindestens teilweise, vorzugsweise vollständig mit der Kupferoxidschicht beschichtet werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung der Kupferoxidschicht mindestens ein Oxidationsmittel oder mindestens eine Lösung mit einem oxidierenden Bestandteil eingesetzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Lösung um eine alkalische Lösung handelt.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Oxidationsmittel um eine Halogenverbindung handelt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Halogenverbindung um ein Halogenit, vorzugsweise ein Alkalihalogenit, handelt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung der Kupferoxidschicht eine alkalische Natriumchloritlö- sung eingesetzt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferoxidschicht eine Schichtdicke von weniger als 50 μm, insbesondere von weniger als 25 μm, vorzugsweise eine Schichtdicke zwischen 0,05 μm und 5 μm, besitzt.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Messinglegierung um eine bleihaltige Messinglegierung handelt.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der bleihaltigen Messinglegierung um CuZn37Pb oder CuZn39Pb3 handelt.
13. Bauteil aus einer Messinglegierung, vorzugsweise einer bleihaltigen Messinglegierung, dadurch gekennzeichnet, daß es auf den bei Gebrauch mit Wasser in Kontakt tretenden Oberflächen mindestens teilweise mit einer Kupferoxidschicht versehen ist.
14. Bauteil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferoxidschicht eine Schichtdicke von weniger als 50 μm, insbe- sondere von weniger als 25 μm, vorzugsweise eine Schichtdicke zwischen 0,05 μm und 5 μm, besitzt.
15. Bauteil nach Ansprüche 13 oder Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um einen wasserführenden Sanitärgegenstand, insbesondere um eine Sanitärarmatur, handelt.
16. Verwendung einer Kupferoxidschicht auf einer Oberfläche aus einer Messinglegierung, insbesondere einer bleihaltigen Messing- legierung, zur Verringerung der Metallionenfreisetzung aus dieser Oberfläche, insbesondere zur Verringerung der Freisetzung von Kupfer-, Zink- und/oder Blei-Ionen.
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