WO2022096276A1 - Messinglegierung - Google Patents
Messinglegierung Download PDFInfo
- Publication number
- WO2022096276A1 WO2022096276A1 PCT/EP2021/079200 EP2021079200W WO2022096276A1 WO 2022096276 A1 WO2022096276 A1 WO 2022096276A1 EP 2021079200 W EP2021079200 W EP 2021079200W WO 2022096276 A1 WO2022096276 A1 WO 2022096276A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- content
- weight
- brass alloy
- alloy
- brass
- Prior art date
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 95
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 95
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 69
- 239000010951 brass Substances 0.000 title claims abstract description 69
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 17
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 14
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 10
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 6
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 6
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 5
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 4
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 3
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 3
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 2
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 2
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 2
- 206010011906 Death Diseases 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- FBMUYWXYWIZLNE-UHFFFAOYSA-N nickel phosphide Chemical compound [Ni]=P#[Ni] FBMUYWXYWIZLNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
- C22C9/04—Alloys based on copper with zinc as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/08—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Adornments (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Messinglegierung aus 54 bis 64 Gewichtsprozent Cu und 36 bis 46 Gewichtsprozent Zn, wobei vorgeschlagen wird, dass die Messinglegierung einen Fe-Gehalt von 0,001 bis 0,03 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 0,001 bis 0,015 Gewichtsprozent und einen Ni-Gehalt von 0,01 bis 0,5 Gewichtsprozent und einen P-Gehalt von 0,002 bis 0,03 Gewichtsprozent und/oder einen Mn-Gehalt von 0,002 bis 0,03 Gewichtsprozent aufweist.
Description
Messinglegierung
Die Erfindung betrifft eine Messinglegierung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 sowie ein korrespondierendes Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 16.
Entsprechende Messinglegierungen werden als Halbfertigprodukte häufig in Bändern, Drahtform, Stangen, Blechen oder Platten hergestellt und anschließend zu Endprodukten weiterverarbeitet . Die Weiterverarbeitung erfolgt vielfach durch Anwendung von Zerspanungsvorgängen.
Bei der Zerspanung von Messing hat es sich in der Vergangenheit als vorteilhaft erwiesen, der Legierung Blei (Pb) in einem Umfang von bis zu vier Gewichtsprozent zuzusetzen. Das Blei hat eine positive Wirkung als Spanbrecher, verlängert die Werkzeugstandzeiten und vermindert die Zerspanungskräfte. Wichtige Materialparameter, wie Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit, werden durch einen Bleizusatz nicht negativ beeinflusst .
Trotz der positiven Eigenschaften des Bleis gibt es Bestrebungen, unter anderem gestützt durch die EG-Richtlinie 2011/65/EU (RoHS II) und deren Vorläufer 2002/95/EG (RoHS I) , Richtlinie 2000/53/EG über Altfahrzeuge und Richtlinie 2002/96/EG über Elektro- und Elektronik-Altgeräte, das Blei als Zerspanungselement in Messing zu ersetzen.
Bei der Herstellung von Messinglegierungen wird angestrebt, sowohl eine gute Zerspanbarkeit als auch eine gute Verformbar-
keit zu erreichen . Eine gleichzeitige optimale Erfüllung bei der Anforderungen erweist sich als schwierig, da in der Regel alle Maßnahmen, die eine gewünschte Eigenschaf t positiv unterstützen, zu einer Verschlechterung der zweiten Eigenschaf t führen . Ein Kompromiss wird typischerweise derart gewählt , dass eine hohe Festigkeit bei gleichzeitig ausreichendem Formänderungsvermögen vorgegeben wird .
Neben einem Anteil einer spröden Phase (ß- Phase) ist ein möglichst feinkörniges Gefüge der Messinglegierung eine weitere Grundlage für eine gute Zerspanbarkeit der Legierung .
Aus der Druckschrif t DE 10 2015 212 937 Al ist es ferner bekannt , der Legierung statt des Bleis Indium ( In) zuzusetzen, was aber den Nachteil hat , dass dadurch die Herstellungskosten erhöht werden, da Indium ein vergleichsweise seltenes und damit teures Element ist .
Aufgabe der vorliegenden Erf indung ist es daher , eine Messinglegierung mit einem möglichst feinkörnigen Gefüge zu schaf fen, welche eine gute Zerspanbarkeit , hinreichende mechanische Eigenschaf ten aufweist und einen möglichst geringen Verschleiß an den eingesetzten Zerspanungswerkzeugen bewirkt .
Erf indungsgemäß wird zur Lösung der Aufgabe eine Messinglegierung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen . Weitere bevorzugte Aus führungs formen der Erf indung sind den Unteransprüchen, den Figuren und der zugehörigen Beschreibung zu ent nehmen .
Gemäß dem Grundgedanken der Erf indung wird nach Anspruch 1 vorgeschlagen, dass die Legierung
-einen Fe-Gehalt von 0 , 001 bis 0 , 03 Gewichtsprozent , Vorzugs -
weise von 0,001 bis 0,015 Gewichtsprozent und -einen Ni-Gehalt von 0,01 bis 0,5 Gewichtsprozent und -einen P-Gehalt von 0,002 bis 0,03 Gewichtsprozent und/oder einen Mn-Gehalt von 0,002 bis 0,03 Gewichtsprozent aufweist .
Dabei sind in der Messinglegierung selbstverständlich neben diesen zur Feinkornbildung vorgesehenen Bestandteilen auch noch nicht zu vermeidende Verunreinigungen oder weitere Bestandteile vorhanden, welche anderen Funktionen dienen aber nicht nachteilig für die zu erzielenden Eigenschaften hinsichtlich der Feinkornbildung sind. Diese nicht zu vermeidenden Verunreinigungen oder weiteren Bestandteile in der Messin- glegierung können auch als Reste bezeichnet werden.
Grundsätzlich unterstützt der Fe (Eisen) -Gehalt die Feinkornbildung in dem Gefüge und ist demnach von Vorteil für die Zerspanbarkeit. So weist eine aus der DE 10 2015 212 937 Al bekannten Legierung einen Fe-Gehalt von 0,2 bis 0,5 Gewichtsprozent auf .
Die vorliegende Erfindung geht demgegenüber einen diesem Grundsatz zuwiderlaufenden Weg, indem mit einem Fe-Gehalt von 0,001 bis 0,03 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 0,001 bis 0,015 Gewichtsprozent bewusst ein erheblich geringerer Anteil von Eisen in der Legierung vorgesehen ist . Die Feinkornbildung wird in diesem Fall durch den vorgeschlagenen Ni (Nickel) - Gehalt in Verbindung mit dem vorgesehen P (Phosphor) -Gehalt und/oder Mn (Mangan) -Gehalt erreicht. Nickel bildet in Verbindung mit dem Phosphor und/oder dem Mangan hier einen hervorragenden Feinkornbildner z.B. in der Ausbildung von Nickelphos- phiden, welche das Eisen in der Funktion als Feinkornbildner der Messinglegierung ersetzen. Darüber hinaus schafft die Erfindung den Vorteil einer Messinglegierung mit erheblich ge-
ringeren ferromagnetischen Eigenschaf ten, so dass die Messinglegierung auch gezielt in Anwendungs fällen, wie z . B . in sehr hochwertigen Uhren, vorgesehen werden kann, in denen diese bewusst möglichst keine oder nur sehr geringe ferromagnetische Eigenschaf ten aufweisen soll . Ferner kann die vorgeschlagene Messinglegierung auch vorteilhaf t in Schreibgeräten angewandt werden, da der Fe-Gehalt in der Messinglegierung grundsätzlich nachteilig bei einem Kontakt mit Tinte ist und zu ungewollten Reaktionen zwischen der Tinte und dem Eisen führt , welche durch die Reduzierung des Fe-Gehaltes folglich auch verringert werden . Da der Fe-Gehalt zwar erheblich reduziert aber bewusst nicht vollständig auf Null reduziert ist , wird durch den noch vorhandenen aber sehr geringen Restanteil von Eisen die Bil dung von Eisenphosphiden ermöglicht , welche ihrerseits die Kornfeinung in der Messinglegierung begünstigen .
Ferner weist die durch die erf indungsgemäße Lösung geschaf fene kostengünstige Kornfeinung der Messinglegierung den Vorteil auf , dass feinkörnige Strukturen auch in Bauteilen mit größeren Querschnitten kostengünstig realisiert werden können . Dadurch kann auch bei Bauteilen mit großen Querschnitten und Oberf lächen eine qualitativ hochwertige Oberf lächengüte durch entsprechende Bearbeitungsverfahren erzielt werden . Dies liegt daran, dass bei der Bearbeitung des feinkörnigen Gefüges z . B . durch Polieren mit Diamantschleif paste immer nur Körner mit einem vergleichsweise kleinen Durchmesser aus der Oberf läche herausgelöst werden . Bei einem grobkörnigeren Gefüge wären die durch das Herauslösen der gröberen also größeren Körner ent stehenden Unebenheiten in der Oberf läche erheblich größer . Da die vorgeschlagene Messinglegierung aufgrund der kostengünsti geren Kornfeinung grundsätzlich kostengünstiger ist , können damit auch große Bauteile mit großen Querschnitten und Ober-
flächen wirtschaftlich mit einer hohen Oberflächengüte hergestellt werden.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Messinglegierung ist neben der verbesserten Oberflächengüte in der verbesserten Kaltumformbarkeit der Messinglegierung z.B. beim Crimpen durch eine verbesserte Homogenität des Gefüges zu sehen.
Dabei kann die erfindungsgemäße Messinglegierung bevorzugt gegossen und ohne ein nachfolgendes oder zwischengeschaltetes Rekristallisationsglühen warmumgeformt und anschließend ggf . kaltumgeformt werden. Die finale Mikrostruktur stellt sich dabei in dem Warmumformprozess ein, und die gezielte Ausscheidungsbildung findet bevorzugt während des Auf heizens im Warmumformprozess statt .
Die bewusst gewollte Kornfeinung in dem Gefüge der Messinglegierung kann weiter begünstigt werden, indem die Legierung einen Sn (Zinn) -Gehalt von 0,01 bis 0,5 Gewichtsprozent, einen Pb (Blei) -Gehalt von 0,002 bis 0,1 bevorzugt bis 0,05 Gewichtsprozent, einen Si- (Silizium) Gehalt von 0,0001 bis 0,2 Gewichtsprozent oder einen In ( Indium) -Gehalt von 0,0001 bis 0,5 Gewichtsprozent aufweist .
Gemäß einer Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass die Legierung einen B (Bor) -Gehalt von 0,001 bis 0,03 Gewichtsprozent auf weist, um die Kornfeinung zu begünstigen.
Es wird weiterhin gemäß einer Weiterentwicklung vorgeschlagen, dass die Legierung einen Zr (Zirconium) -Gehalt von 0,002 bis 0,04 Gewichtsprozent aufweist, um die Kornfeinung in dem Gefüge zu begünstigen.
Gemäß einer Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass die Legierung einen Ca (Calcium) -Gehalt von 0,001 bis 0,02 Gewichtsprozent auf weist, um in Kornfeinung in dem Gefüge zu verbessern .
Zudem wird gemäß einer Weiterentwicklung vorgeschlagen, dass die Legierung einen Gr (Chrom) -Gehalt von 0,001 bis 0,02 Gewichtsprozent aufweist, was zur Begünstigung der Kornfeinung dient .
Insbesondere eine Legierung, die zwei der vier folgenden Elemente mit den folgenden Gehalten auf weist, kann zu einer guten Kornfeinung führen: B (Bor) -Gehalt von 0,001 bis 0,03 Gewichtsprozent; Zr (Zirconium) -Gehalt von 0,002 bis 0,04 Gewichtsprozent; Ca (Calcium) -Gehalt von 0,001 bis 0,02 Gewichtsprozent; Cr (Chrom) -Gehalt von 0,001 bis 0,02 Gewichtsprozent. Die Kombination zwei dieser Legierungsbestandteile ist zur Kornfeinung besonders vorteilhaft, da gute Ergebnisse erreicht werden können und zwei der vier Elemente zur Vereinfachung weggelassen werden können. Weiterhin kann auch eine Legierung, die drei der vier genannten Elemente mit den genannten Gehalten auf weist, zu einem guten Ergebnis bezüglich der Kornfeinung führen.
Ferner kann eine Legierung, die einen B (Bor) -Gehalt von 0,001 bis 0,03 Gewichtsprozent, einen Zr (Zirconium) -Gehalt von 0,002 bis 0,04 Gewichtsprozent, einen Ca (Calcium) -Gehalt von 0,001 bis 0,02 Gewichtsprozent und einen Cr (Chrom) -Gehalt von 0,001 bis 0,02 Gewichtsprozent aufweist, sich durch eine gute Kornfeinung auszeichnen. Die Kombination dieser vier Legierungsbestandteile ist zur Kornfeinung vorteilhaft.
Die erfindungsgemäße Legierung ermöglicht darüber hinaus eine stabile, homogene Mikrostruktur des gesamten Halbzeuges, was bei Messinglegierungen ohne kornfeinende Anteile aufgrund von Temperaturverlusten bzw. -unterschieden im jeweiligen Warmumformprozess (z.B. Warmwalzen, Pressen) nicht gegeben ist.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Messinglegierung eine a- Phase und eine ß-Phase in einer Gefügestruktur mit mindestens 40 % und maximal 60 % a- Phasenanteil aufweist. Dabei liegen die a- und ß- Phase bevorzugt in einer globolitischen Kornform vor, wodurch die Verformbarkeit der Legierung bei einer gleichzeitig guten Zerspanbarkeit verwirklicht werden kann. Die a-Phase ermöglicht dabei eine gute Verformbarkeit während die sprödere ß-Phase durch einen begünstigten Spanbruch die gleichzeitig bessere Zerspanbarkeit ermöglicht.
Dabei kann die Messinglegierung in der a- Phase bevorzugt eine Nanohärte von mindestens 1,0 GPa bei einer Last von 50 mN auf- weisen und in der ß- Phase eine Nanohärte von mindestens 1,5 GPa bei einer Last von 50 mN aufweisen.
Besonders gute Gefügeeigenschaften hinsichtlich der beiden Anforderungen der Verformbarkeit und der Zerspanbarkeit der Legierung können dann erreicht werden, wenn die Gefügestruktur eine monomodale Korngrößenverteilung aufweist, die Standardabweichung der Korngrößendurchmesser von dem Mittelwert maximal 10 bis 50 /zm beträgt, und/oder er Mittelwert der Korngrößendurchmesser kleiner als 50 /zm bevorzugt kleiner als 25 /zm ist.
Besonders stabile und homogene Gefügeeigenschaften (wie Härte, Festigkeit, Dehnung, Streckgrenze, damit direkter Einfluss auf die Eigenschaften wie Gleichmäßigkeit der Zerspanbarkeit, Verformbarkeit, etc.) über die Länge des Halbzeuges können
dadurch erreicht werden, indem sich das Gefüge in Bezug auf die spez . Aderlänge um max . 10 % ausgehend vom Beginn der Warmumformung bis zum Ende der Warmumformung verändert . Diese verbesserte Homogenität des Gefüges hat den Vorteil , dass kei ne bzw . geringere Abweichungen der einzustellenden Prozessparameter und Werkzeugeinstellungen bei einer nachfolgenden Bearbeitung erforderlich sind . Solche Bearbeitungen können z . B . weitere Warm- oder Kaltumformprozesse , spanende Bearbeitungen oder dergleichen sein .
Erf indungsgemäß wird zur Lösung der Aufgabe weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Messinglegierung mit den Merkmalen des Anspruchs 16 vorgeschlagen . Es vorgeschlagen, dass die Messinglegierung warm umgeformt wird, und dass sich das Gefüge in Bezug auf die spez . Aderlänge um max . 10 % ausgehend von dem Zustand zu Beginn der Warmumformung bis zu dem Zustand zum Ende der Warmumformung verändert .
Die Figuren illustrieren vorteilhaf te Ausführungsbeispiele . In den Figuren 1 bis 4 ist j eweils ein Schlif fbild (Längsschlif f ) einer Messinglegierung mit einem reduzierten Fe-Anteil mit und ohne Zugabe von Phosphor dargestellt . Dabei geben die Fig . 1 und 2 den Gefügezustand direkt zu Beginn des Warmumformverfahrens (hier : indirektes Pressen) wieder , während die Fig . 3 und 4 den Gefügezustand am Ende des Pressverfahrens , nach einem prozessbedingten Temperaturabfall wiedergeben .
In der Figur 1 ist ein Schlif fbild einer CuZn42 Messinglegierung mit einem Nickelanteil von 0 , 1 bis 0 , 5 Gewichtsprozent und einem erf indungsgemäß reduzierten Fe-Anteil aber ohne ei nen Phosphoranteil zu Beginn eines Pressvorganges zu erkennen . Das Gefüge weist erkennbar eine vergleichsweise grobe und inhomogene Gefügestruktur auf , welche darauf zurückzuführen ist ,
dass der Anteil an Fe , welches als Feinkornbildner wirkt , reduziert wurde .
In der Figur 2 ist ein Schlif fbild einer Messinglegierung mit einem Anteil an Phosphor von 0 , 002 bis 0 , 03 Gewichtsprozent und einer ansonsten identischen Zusammensetzung wie die Mes singlegierung der Figur 1 zu erkennen . Der Anteil an Phosphor bewirkt die Bildung von Nickelphosphiden, welche hier als Feinkornbildner in der Messinglegierung wirken . Dadurch kann eine Messinglegierung mit einem reduzierten Fe-Anteil aber mit einer dennoch feinkörnigen Gefügestruktur verwirklicht werden .
In den Figuren 3 und 4 sind dieselben Messinglegierungen zum Ende eines Pressvorganges zu erkennen . Das in der Figur 3 gezeigte Schlif fbild der Messinglegierung aus der Figur 1 zeigt , dass die während des Pressvorganges insbesondere in einer Anfangsphase des Pressvorganges eingebrachte Temperatur der durch den Pressvorgang bewirkten Warmumformung zu einer weiter vergröberten Gefügestruktur mit einer nadelförmigen Ausbildung der a- Phase kommt , welche in eine Matrix aus einer ß- Phase eingebettet ist .
Das in der Figur 4 gezeigte Schlif fbild der Messinglegierung aus der Figur 2 zeigt , dass durch den Phosphorgehalt ein erheblich feinkörnigeres Gefüge erreicht werden kann . Dies ist unter anderem dadurch bedingt , dass der Phosphorgehalt im Warmumformprozess aufgrund der Nickelphosphidbildung als Fremdkeim während des dynamischen Rekristallisationsvorganges fungiert , was in einer feinkörnigeren Gefügeausbildung resul tiert , was anhand eines Vergleiches der Figur 4 mit der Figur 3 zu erkennen ist . Wie anhand eines Vergleiches der Figuren 2 und 4 zu erkennen ist , fällt die prozesstechnische Veränderung der Gefügestruktur aufgrund des Phosphorgehaltes deutlich ge-
ringer aus , als dies bei der Legierung ohne den Phosphorgehalt nach den Figuren 1 und 3 der Fall ist , und es kann ein deut lich höherer Grad der Gefügehomogenität erreicht werden . Dieser Ef fekt ist auf den erf indungsgemäßen Anteil an Phosphor zurückzuführen . Denselben Ef fekt wie die Zugabe von Phosphor hätte eine Zugabe von Mangan innerhalb der vorgeschlagenen Grenzen des Gewichtsanteil von 0 , 002 bis 0 , 03 Gewichtsprozent .
Selbstverständlich kann die feinkörnige Gefügestruktur auch dadurch erreicht werden, indem sowohl Phosphor als auch Mangan innerhalb der vorgeschlagenen Gewichtsanteile zugegeben werden .
Insgesamt können dadurch Bänder durch Warmwalzen und Drähte oder Stangen durch Extrudieren ( Pressen) aus Messinglegierungen mit einer feinkörnigen Gefügestruktur hergestellt werden, ohne dass diese nachfolgend noch einer Gefügenachbehandlung wie z . B . Rekristallisationsglühen unterzogen werden müssen . Dies kann a) einen wirtschaf tlichen Vorteil haben und b) zu einer verbesserten Gefügehomogenität von großen Querschnitten genutzt werden, welche anlagenbedingt nicht geglüht werden können .
Da die feine Gefügestruktur allein durch die Reduzierung des Fe-Anteils und durch die ersatzweise als Feinkornbildner zugegebenen Anteile von Phosphor bzw . Mangan erreicht wird, ist die Messinglegierung sehr kostengünstig herzustellen und erfüllt aufgrund des nicht erforderlichen bzw . sehr geringen Bleianteils auch die Anforderungen der EU-Richtlinie .
Dabei kann die Messinglegierung in der a- Phase bevorzugt eine Nanohärte von mindestens 1 , 0 GPa bei einer Last von 50 mN auf - weisen und in der ß - Phase eine Nanohärte von mindestens 1 , 5
GPa bei einer Last von 50 mN aufweisen. Die Nanohärte wird dabei mittels eines Berkovich-Eindringkörpers gemessen. Die vorgeschlagene Nanohärte hat den Vorteil, dass sie die Voraussetzung für eine besonders hohe Oberflächengüte nach entsprechenden Weiterverarbeitungsvorgängen (z.B. Polieren) schafft. Diese hohe Oberflächengüte und Nanohärte wird durch die erfindungsgemäße Zusammensetzung der vorgeschlagene Messinglegierung erzielt und ist auf die besonders feinkörnige Gefügestruktur zurückzuführen.
In den Figuren 5 und 6 ist das Gefüge einer erfindungsgemäßen Messinglegierung nochmals vor dem Pressen und nach dem Pressen im Querschliff zu erkennen.
Das in der Figur 5 zu erkennende Gefüge der erfindungsgemäßen Messinglegierung vor dem Pressen zeichnet sich durch folgende Kenngrößen aus: kleinster Korngrößendurchmesser 1,5 /zm, größer Korngrößendurchmesser 83,9 /zm, Mittelwert des Korngrößendurchmessers 24,0 /zm und Standardabweichung der Korngrößendurchmesser von dem Mittelwert 14,3 /zm. Nach dem Pressen weist dieselbe Messinglegierung das in der Figur 6 gezeigte Gefüge mit den folgenden Kenngrößen auf : kleinster Korngrößendurchmesser 1,4 /zm, größter Korngrößendurchmesser 104,5 /zm, Mittelwert des Korngrößendurchmessers 19,1 /zm und Standardabweichung der Korngrößendurchmesser von dem Mittelwert 12,6 /zm.
Das Gefüge weist damit bereits vor dem Pressen eine sehr homogene und feinkörnige Gefügestruktur auf, was anhand der niedrigen, gemittelten Korngröße von 24,0 /zm und der vergleichsweise niedrigen Standardabweichung von 14,3 /zm zu erkennen ist. Diese homogene feine Gefügestruktur wird durch den Temperaturabfall während des Pressens also während der Warmumformung weiter verfeinert, was anhand des weiter reduzierten Mit-
telwertes des Korngrößendurchmessers von 19,1 /zm und der weiter reduzierten Standardabweichung von 12,6 /zm zu erkennen ist . Im Gegensatz dazu führt der Pressvorgang bei einer herkömmlichen Messinglegierung zu einer erheblichen Vergröberung des Gefüges was anhand der Figur 7 (Querschliff) zu erkennen ist. Das Gefüge der herkömmlichen Messinglegierung weist nach dem Pressen folgende Kenngrößen auf : kleinster Korngrößendurchmes- ser 9,7 /zm, größter Korngrößendurchmesser 1159,2 /zm, Mittelwert der Korngrößendurchmesser 387,8 /zm, und Standardabweichung der Korngrößendurchmesser von dem Mittelwert 224,6 /zm.
Die Messungen der Figuren 5, 6 und 7 beziehen sich auf diesel- be Fläche eines Gefügeschliffes (Querschliff) .
Claims
1. Messinglegierung aus 54 bis 64 Gewichtsprozent Cu und 36 bis 46 Gewichtsprozent Zn, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung -einen Fe-Gehalt von 0,001 bis 0,03 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 0,001 bis 0,015 Gewichtsprozent und -einen Ni-Gehalt von 0,01 bis 0,5 Gewichtsprozent und -einen P-Gehalt von 0,002 bis 0,03 Gewichtsprozent und/oder einen Mn-Gehalt von 0,002 bis 0,03 Gewichtsprozent aufweist.
2. Messinglegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
-die Legierung einen Sn-Gehalt von 0,01 bis 0,5 Gewichtsprozent aufweist.
3. Messinglegierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
-die Legierung einen Pb-Gehalt von 0,002 bis 0,1 bevorzugt bis 0,05 Gewichtsprozent aufweist .
4. Messinglegierung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
-die Legierung einen Si-Gehalt von 0,0001 bis 0,2 Gewichtsprozent aufweist.
5. Messinglegierung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
-die Legierung einen In-Gehalt von 0,0001 bis 0,5 Gewichtsprozent aufweist.
Messinglegierung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
-die Legierung einen B-Gehalt von 0,001 bis 0,03 Gewichtsprozent aufweist. Messinglegierung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
-die Legierung einen Zr-Gehalt von 0,002 bis 0,04 Gewichtsprozent aufweist. Messinglegierung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
-die Legierung einen Ca-Gehalt von 0,001 bis 0,02 Gewichtsprozent aufweist. Messinglegierung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
-die Legierung einen Cr-Gehalt von 0,001 bis 0,02 Gewichtsprozent aufweist. Messinglegierung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
-die Messinglegierung eine a-Phase und eineß-Phase in einer Gefügestruktur mit mindesten 40 % und maximal 60 % a- Phasenanteil aufweist . Messinglegierung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass
-die Messinglegierung in der a- Phase eine Nanohärte von mindestens 1,0 GPa bei einer Last von 50 mN aufweist. Messinglegierung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass
15
-die Messinglegierung in der ß - Phase eine Nanohärte von mindestens 1 , 5 GPa bei einer Last von 50 mN aufweist . Messinglegierung nach einem der Ansprüche 10 bis 12 , dadurch gekennzeichnet , dass
-die Gefügestruktur eine monomodale Korngrößenverteilung aufweist . Messinglegierung nach Anspruch 13 , dadurch gekennzeichnet , dass
-die Standardabweichung der Korngrößendurchmesser von dem Mittelwert maximal 10 bis 50 /zm beträgt . Messinglegierung nach einem der Ansprüche 13 oder 14 , dadurch gekennzeichnet , dass
-der Mittelwert der Korngrößendurchmesser kleiner als 50 /zm bevorzugt kleiner als 25 /zm ist . Verfahren zur Herstellung einer Messinglegierung nach ei nem der Ansprüche 1 bis 15 , dadurch gekennzeichnet , dass -die Messinglegierung warm umgeformt wird, und
-dass sich das Gefüge in Bezug auf die spez . Aderlänge um max . 10 % ausgehend von dem Zustand zu Beginn der Warmumformung bis zu dem Zustand zum Ende der Warmumformung verändert .
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102020128955.3A DE102020128955A1 (de) | 2020-11-03 | 2020-11-03 | Messinglegierung |
| DE102020128955.3 | 2020-11-03 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2022096276A1 true WO2022096276A1 (de) | 2022-05-12 |
Family
ID=78500600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2021/079200 WO2022096276A1 (de) | 2020-11-03 | 2021-10-21 | Messinglegierung |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102020128955A1 (de) |
| WO (1) | WO2022096276A1 (de) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102477498A (zh) * | 2010-11-26 | 2012-05-30 | 摩登岛股份有限公司 | 易切削的环保黄铜合金 |
| CN103266238A (zh) * | 2013-05-24 | 2013-08-28 | 芜湖楚江合金铜材有限公司 | 一种高锌铜合金切割母线及其加工方法 |
| US20160215366A1 (en) * | 2015-01-28 | 2016-07-28 | Toto Ltd. | Brass having improved castability and corrosion resistance |
| DE102015212937A1 (de) | 2015-07-10 | 2017-01-12 | Aurubis Stolberg Gmbh & Co. Kg | Messinglegierung |
| CN111235427A (zh) * | 2020-01-15 | 2020-06-05 | 宁波博威合金材料股份有限公司 | 一种易切削黄铜合金及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62274036A (ja) | 1986-05-23 | 1987-11-28 | Nippon Mining Co Ltd | 耐磨耗性及び耐食性に優れた銅合金 |
| JPS63130738A (ja) | 1986-11-20 | 1988-06-02 | Nippon Mining Co Ltd | 快削銅合金 |
| DE10301552B3 (de) | 2003-01-16 | 2004-06-24 | Rehau Ag + Co. | Korrosionsbeständige Messinglegierung für Trinkwasserformteile |
| US20050039827A1 (en) | 2003-08-20 | 2005-02-24 | Yoshinori Yamagishi | Copper alloy having excellent corrosion cracking resistance and dezincing resistance, and method for producing same |
| DE102009038657A1 (de) | 2009-08-18 | 2011-02-24 | Aurubis Stolberg Gmbh & Co. Kg | Messinglegierung |
| JP5604549B2 (ja) | 2013-03-18 | 2014-10-08 | 三菱マテリアル株式会社 | 電子・電気機器用銅合金、電子・電気機器用銅合金薄板、電子・電気機器用導電部品及び端子 |
| DE202018100075U1 (de) | 2018-01-09 | 2019-04-10 | Otto Fuchs - Kommanditgesellschaft - | Kupfer-Zink-Legierung |
-
2020
- 2020-11-03 DE DE102020128955.3A patent/DE102020128955A1/de active Pending
-
2021
- 2021-10-21 WO PCT/EP2021/079200 patent/WO2022096276A1/de active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102477498A (zh) * | 2010-11-26 | 2012-05-30 | 摩登岛股份有限公司 | 易切削的环保黄铜合金 |
| CN103266238A (zh) * | 2013-05-24 | 2013-08-28 | 芜湖楚江合金铜材有限公司 | 一种高锌铜合金切割母线及其加工方法 |
| US20160215366A1 (en) * | 2015-01-28 | 2016-07-28 | Toto Ltd. | Brass having improved castability and corrosion resistance |
| DE102015212937A1 (de) | 2015-07-10 | 2017-01-12 | Aurubis Stolberg Gmbh & Co. Kg | Messinglegierung |
| CN111235427A (zh) * | 2020-01-15 | 2020-06-05 | 宁波博威合金材料股份有限公司 | 一种易切削黄铜合金及其制备方法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102020128955A1 (de) | 2022-05-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE112010003614B4 (de) | Hochfeste Schraube | |
| EP1452613B1 (de) | Bleifreie Kupferlegierung und deren Verwendung | |
| DE602004011136T2 (de) | Schnellarbeitsstahl und Verfahren zu seiner Herstellung | |
| EP1888798B1 (de) | Aluminium-gleitlagerlegierung | |
| EP3320122B1 (de) | Messinglegierung | |
| EP2467507B1 (de) | Messinglegierung | |
| EP3377663B1 (de) | Kupfer-nickel-zink-legierung und deren verwendung | |
| DE1508416A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Stahlteilen | |
| DE102017003106A1 (de) | Kupferlegierungsblechwerkstoff und verfahren zu dessen herstellung | |
| WO2018228640A1 (de) | Monotektische aluminium-gleitlagerlegierung und verfahren zu seiner herstellung und damit hergestelltes gleitlager | |
| EP3198048A1 (de) | Elektrisches verbindungselement | |
| DE10320350B3 (de) | Hochfeste weichmagnetische Eisen-Kobalt-Vanadium-Legierung | |
| DE102013014502A1 (de) | Kupferlegierung | |
| WO2022096276A1 (de) | Messinglegierung | |
| EP0926251A1 (de) | Kupfer-Zinn-Titan-Legierung | |
| EP1748088B1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Halbzeugs oder Bauteils von Fahrwerk- oder Strukturanwendungen im Kraftfahrzeug | |
| EP3075870B1 (de) | Kupfer-zink-legierung, bandförmiger werkstoff aus dieser legierung, verfahren zur herstellung eines halbzeugs aus dieser legierung und gleitelement aus dieser legierung | |
| EP3992320A1 (de) | Bleifreie cu-zn-legierung | |
| EP3992317A1 (de) | Bleifreie cu-zn-basislegierung | |
| EP3992319A1 (de) | Legierungsprodukt hergestellt aus einer bleifreien kupfer-zink-legierung und verfahren für dessen herstellung | |
| DE1938548A1 (de) | Elektroden zum Press- und Druckschweissen,insbesondere fuer das Widerstandsschweissen von Eisenwerkstoffen | |
| DE3439721C2 (de) | Thermomechanisches Verfahren zur Erzeugung einer verbesserten Eigenschaftskombination in Kupfer-Beryllium-Legierungen | |
| DE102022002927B4 (de) | Knetwerkstoff aus einer Kupfer-Zink- Legierung, Halbzeug aus einemKnetwerkstoff und Verfahren zur Herstellung von solchem Halbzeug | |
| DE102021102120A1 (de) | Messinglegierung und Verfahren zum Herstellen eines Halbzeugs aus dieser Messinglegierung | |
| WO2015027976A2 (de) | Kupferlegierung |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 21801846 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 21801846 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |