EP2290114A1 - Wasserführendes Bauteil - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein wasserführendes Bauteil mit einem mittels Gießen hergestellten Grundkörper. Erfindungsgemäß hat der Grundkörper folgende Zusammensetzung (in Gew.-%): 4,0 ‰¤ Sn ‰¤ 6,0 % 4,0 ‰¤ Zn ‰¤ 6,0 % Pb < 0,1 %, Ni < 0,1 %, P < 0,04 %, Fe < 0,3 %, S < 0,04 %, Sb < 0,1 % und als Rest Kupfer und unvermeidbare Verunreinigungen.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein wasserführendes Bauteil mit einem mittels Gießen hergestellten Grundkörper. Als wasserführendes Bauteil im Sinne der vorliegenden Erfindung wird insbesondere ein Armaturen-, Fitting-, oder Pumpengehäuse angesehen. Wasserführende Bauteile können aber auch Rohre sein. Als wasserführendes Bauteil im Sinne der vorliegenden Erfindung wird grundsätzlich jedes Gussteil angesehen, welches Wasser führt und mit diesem in Kontakt kommt.
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Weiterbildung dieses wasserführenden Bauteils, welches als Gussteil aus einer Kupferlegierung hergestellt ist.
• Kupferlegierungen werden seit jeher als Rotguss-Legierungen zur Herstellung von wasserführenden Bauteilen eingesetzt. Übliche Vertreter sind Bronze-Guss-Legierungen gemäß DIN EN 1982. Beispielhaft soll hier die Rotguss-Legierung CuSn5Zn5Pb5 mit jeweils zwischen 4 bis 6 Gew.-% Zinn, Zink und Blei bei einem Gehalt von bis zu 2,0 Gew.-% Nickel und bis zu 0,1 Gew.-% Phosphor sowie als Beimengungen bis zu 0,3 Gew.-% Eisen und bis zu 0,25 Gew.-% Antimon genannt werden. Dieser Werkstoff zeichnet sich zwar durch eine gute Gießbarkeit sowie Korrosionsbeständigkeit auch gegenüber Meerwasser aus. Hinsichtlich der Abgabe von Metallionen in das Wasser muss dieser Werkstoff indes vor dem Hintergrund der künftig zu erwartenden Grenzwerte als nicht zufriedenstellend angesehen werden. Hier wird insbesondere die hohe Bleiabgabe von CuSn5Zn5Pb5 bemängelt.
• Im Hinblick auf die mit Blei einhergehende Problematik bei wasserführenden Bauteilen schreibt die DIN 50 930 T6 in ihrer aktuell gültigen Fassung einen Anteil von bis zu 3,0 Gew.-% Blei vor. Nach dieser neuen Norm soll die dort spezifizierte CuSn5Zn5Pb2-b-Gusslegierung zwischen 84 und 88 Gew.-% Kupfer, nicht mehr als 0,6 Gew.-% Nickel, nicht mehr als 0,04 Gew.-% Phosphor, nicht mehr als 6,0 Gew.-% Zinn und nicht mehr als 6,0 Gew.-% Zink enthalten. Zinn und Zink sind mit jeweils mindestens 4 Gew.-% in der Legierung enthalten. Wegen der Zerspanbarkeit der mit der Legierung hergestellten Gussteile wird der Fachmann indes einen gewissen Bleianteil, der nicht wesentlich unter der genannten Obergrenze von 3,0 Gew.-% liegt, in der Legierung vorsehen.
• Mit der EP 1 045 041 ist bereits eine bleifreie Kupferlegierung vorgeschlagen worden, die eine zufriedenstellende Zerspanbarkeit aufweisen soll und welche bis zu 79 Gew.-% Kupfer, zwischen 2 und 4 Gew.-% Silizium und als Rest Zink aufweist. Diese Legierung kommt speziell zur Herstellung von Armaturen, Fittings und dergleichen Teile für wasserführende Rohrleitungssysteme in Frage. Die Legierung verhält sich indes insbesondere im Hinblick auf die Korrosionsbeständigkeit nicht wie Rotguss und kann folglich diesen nicht substituieren.
• Die GB-1 443 090 offenbart eine im Hinblick auf Entzinkung verbesserte Kupferlegierung mit zwischen 80 und 90 Gew.-% Kupfer, zwischen 6,3 und 17,5 Gew.-% Zink und zwischen 2,8 und 4,75 Gew.-% Silizium als wesentliche Legierungsbestandteile mit zwischen 0,03 und 0,05 Gew.-% Arsen. Zur Verbesserung der Korrosionseigenschaften wird nach dem Lösungsvorschlag der GB-1 443 090 eine Wärmebehandlung der gegossenen Teile vorgeschlagen. Bei dieser Wärmebehandlung werden die gegossenen Teile bei Temperaturen zwischen 600°C und 750°C über die Dauer von 5 bis 10 Tagen geglüht und nachfolgend abgeschreckt. Diese Wärmebehandlung wird mit dem Ziel durchgeführt, die im Hinblick auf die Korrosion zu bevorzugende α- und ξ-Phase zu erhalten. Durch das Abschrecken soll insbesondere die Ausbildung von Phasen vermieden werden, deren Korrosionswiderstand gering ist, so der p- und x-Phase.
• Aus der GB-1 385 411 ist eine Kupferlegierung bekannt, die bis zu 10 Gew.-% Aluminium und bis zu 5 Gew.-% Eisen hat und die zur Herstellung von wasserführenden Bauteilen von Wasserinstallationen zum Einsatz kommt. Diese Legierung zeigt indes ein unzureichendes Korrosionsverhalten und insbesondere eine zu hohe Migration von Metallionen in das Wasser.
• Aus der EP 798 298 ist eine Kupfer-Legierung bekannt, die neben Silizium, Zink und Mangan als notwendige Elemente Aluminium sowie Zinn und als Rest Kupfer sowie unvermeidbare Verunreinigung enthalten soll.
• Eine weitere, ebenfalls Mangan als notwendige Legierungskomponente bekannte Legierung, ist aus der EP 1 817 438 bekannt.
• Weitere Kupfer-Legierungen sind aus der CH 148 195 , der US 2004/0234412 , der DE 585 002 , der DE 43 24 008 sowie der WO 94/24325 bekannt.
• Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein wasserführendes Bauteil anzugeben, das eine geringe Migrationsneigung von Blei und Nickel in das zu führende Wasser hat. Darüber hinaus will die Erfindung ein wasserführendes Bauteil aus einer entsprechenden Legierung angeben, welches im Hinblick auf das zu führende Wasser eine hinreichende Dichtigkeit aufweist.
• Zur Lösung dieses Problems wird mit der vorliegenden Erfindung ein wasserführendes Bauteil mit den Merkmalen von Anspruch 1 angegeben.
• Das erfindungsgemäße Bauteil besteht aus einer Legierung mit einem Bleigehalt und einem Nickelgehalt von jeweils unter 0,1 Gew.-%. Als einzige wesentliche Legierungsbestandteile sind neben Kupfer Zinn und Zink in der Legierung enthalten. Diese drei Komponenten bilden wenigstens 99,75 Gew.-% der Gesamtlegierung.
• Danach wird mit der vorliegenden Erfindung eine hochreine Kupfer-Zinn-Zink-Legierung vorgeschlagen, die hinsichtlich ihrer Migrationseigenschaften wegen des Fehlens von Blei und Nickel optimiert ist. Die Anteile dieser beiden Elemente liegen jeweils unterhalb eines Anteils von 0,1 Gew.-%. Die übrigen Elemente P, Fe, S und Sb sind mit den in Anspruch 1 genannten Obergrenzen beschränkt. Der Eisengehalt kann mit 0,3 Gew.-% relativ hoch sein. Alle anderen Bestandteile liegen unterhalb eines Grenzwertes, der als Grenzwert für eine Verunreinigung angesehen werden kann. Vorzugsweise wird die Obergrenze für den Blei- bzw. den Nickelgehalt auf 0,05 Gew.-% festgelegt. Besonders bevorzugt sind Blei und Nickel, jeweils mit nicht mehr als 0,02 Gew.-% in der Legierung enthalten.
• Die unvermeidbaren Verunreinigungen innerhalb der Legierung sind vorzugsweise auf insgesamt 0,25 Gew.-% beschränkt. Dabei ist jedes einzelne als unvermeidbare Verunreinigung in der Legierung enthaltene Element mit weniger als 0,02 Gew.-% hierin enthalten.

Claims (3)

1. Wasserführendes Bauteil mit einem mittels Gießen hergestellten Grundkörper, bestehend aus folgender Legierung (in Gew.-%): $$4,0\le \mathrm{Sn}\le 6,0\%$$

   

   $$4,0\le \mathrm{Zn}\le 6,0\%$$

   

   $$\mathrm{Pb}<0,1\%,\mathrm{Ni}<0,1\%,\mathrm{P}<0,04\%,$$

   

   $$\mathrm{Fe}<0,3\%,\mathrm{S}<0,04\%,\mathrm{Sb}<0,1\%$$

   

   und als Rest Kupfer und unvermeidbare Verunreinigungen.
2. Ein wasserführendes Bauteil nach Anspruch 1 ,dadurch gekennzeichnet, dass die unvermeidbaren Verunreinigungen mit nicht mehr als insgesamt 0,25 Gew.-% enthalten sind.
3. Ein wasserführendes Bauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes als unvermeidbare Verunreinigung enthaltenes Element mit < 0,02 Gew.-% enthalten ist.