CuSn6. CuSn6. Inhalt. 6. Werkstoffbezeichnungen Allgemeine Informationen Chemische Zusammensetzung... 2

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1 Inhalt 1. Allgemeine Informationen Chemische Zusammensetzung Physikalische Eigenschaften Dichte Solidus- und Liquidustemperatur Längenausdehnungskoeffizient Spezifische Wärmekapazität Wärmeleitfähigkeit Spezifische elektrische Leitfähigkeit Spezifischer elektrischer Widerstand koeffizient des elektr. Widerstands Elastizitätsmodul Spezifische magnetische Suszeptibilität Kristallstruktur / Gefüge Mechanische Eigenschaften Festigkeitswerte bei Raumtemperatur Tieftemperaturverhalten Hochtemperaturverhalten Dauerschwingfestigkeit Federeigenschaften Normen Bänder und Bleche Rohre Stangen Drähte Werkstoffbezeichnungen Bearbeitbarkeit Umformen und Glühen Spanbarkeit Verbindungstechniken Oberflächenbehandlung Korrosionsbeständigkeit Anwendungen Liefernachweis Literatur Index Stand 2005 CuSn6 Hinweis: Durch Klicken auf die Überschriften können Sie direkt zu den entsprechenden Inhalten springen. Werkstoff-Datenblätter I 1

2 1. Allgemeine Informationen Werkstoff-Bezeichnung: CuSn6 Werkstoff-Nr.: CW452K (ehem.: ) CuSn6 zeichnet sich durch eine besonders günstige Kombination von Kaltumformbarkeit, Festigkeit und Härte aus. Sie ist verschleißfest, hat eine sehr e Korrosionsbeständigkeit und lässt sich löten. Aufgrund hoher Festigkeit und er Federeigenschaften bei er Bearbeitbarkeit wird CuSn6 für Federn [1] aller Art sowie für Bourdonrohre und Metallschläuche eingesetzt. Außerdem findet sie in der Papier-, Zellstoff-, Textil- und chemischen Industrie sowie im Schiff-, Maschinen- und Apparatebau Anwendung. 3.3 Längenausdehnungskoeffizient Längenausdehnungskoeffizient C K von 20 bis ,0 von 20 bis ,5 von 20 bis ,2 von 20 bis ,8 3.4 Spezifische Wärmekapazität Spezifische Wärmekapazität C J/(g K) 20 0, Wärmeleitfähigkeit 2. Chemische Zusammensetzung - nach DIN EN - Legierungsbestandteile Massenanteil in % Cu Sn P Rest 5,5 bis 7,0 0,01 bis 0,4 Zulässige Beimengungen bis Massenanteil in % Ni Zn Fe Pb Sonstige zusammen 0,2 0,2 0,1 0,02 0,2 Wärmeleitfähigkeit C W/(m K) Spezifische elektrische Leitfähigkeit Spez. elektr. Leitfähigkeit C MS/m 20 9, ,8 Anmerkung: 1 MS/m entspricht 1 m/(ω mm 2 ). 3. Physikalische Eigenschaften 3.1 Dichte Dichte C g/cm , Spezifischer elektrischer Widerstand Spez. elektr. Widerstand C (Ω mm 2 )/m 20 0, , Solidus- und Liquidustemperatur Solidustemperatur Liquidustemperatur C C koeffizient des elektr. Widerstands koeffizient des elektr. Widerstands C K ,00065 Gültig von 0 bis 100 C. 2 I Deutsches Kupferinstitut

3 3.9 Elastizitätsmodul Elastizitätsmodul Zustand C kn/mm kaltumgeformt geglüht 3.10 Spezifische magnetische Suszeptibilität - bei 20 C - CuSn6 ist diamagnetisch, solange kein Eisen in ausgeschiedener Form vorhanden ist. Die Suszeptibilität liegt bei -0, cm 3 /g. Nach DIN EN ist ein Eisengehalt von max. 0,1 % zulässig. Die Suszeptibilität beträgt bei 0,09 % Fe cm 3 /g. Anmerkung: Χ = χ/ρ (Massensuszeptibilität) 3.11 Kristallstruktur / Gefüge CuSn6 weist ein einheitliches Gefüge, bestehend aus α-mischkristallen, eine homogene Lösung von Zinn in Kupfer in festem Zustand, auf und kristallisiert in einem kubisch-flächenzentrierten Gitter. Das Gefüge enthält außerdem geringe Phosphormengen in homogen verteilter Form. 4. Mechanische Eigenschaften 4.1 Festigkeitswerte bei Raumtemperatur Bänder und Bleche - nach DIN EN Zustand Dicke Zugfestigkeit 0,2 %-Dehngrenze Bruchdehnung Härte (Nennmaß) für Dicken bis 2,5 mm über 2,5 mm R m R p0,2 A 50mm A HV mm N/mm 2 N/mm 2 % % von bis min. max. min. min. min. max. R350 0, (max. 300) H080 0, R420 0, (min. 260) H125 0, R500 0, (min. 450) H160 0, R560 0, (min. 500) H180 0, R640 0, (min. 600) H200 0, R720 0, (min. 690) H220 0, Anmerkung 1: Die Zahlen in Klammern sind keine Anforderungen dieser Norm, sondern sie sind nur zur Information angegeben. Anmerkung 2: 1 N/mm 2 entspricht 1 MPa. Werkstoff-Datenblätter I 3

4 4.1.2 Federbänder - nach DIN EN Zustand Zugfestigkeit 0,2 %-Dehngrenze Bruchdehnung Härte von 0,1 bis 0,25 mm für Dicken über 0,25 bis 1,0 mm R m R p0,2 A 50mm A HV N/mm 2 N/mm 2 % % min. max. min. max. min. min. min. max. R H Y (460) R H Y (550) B (160) (190) R H Y (620) B (180) (210) R H Y (700) R H Y Anmerkung 1: Die Zahlen in Klammern sind keine Anforderungen dieser Norm, sondern sie sind nur zur Information angegeben. Anmerkung 2: 1 N/mm 2 entspricht 1 MPa Rohre - nach DIN EN Zustand Wanddicke Zugfestigkeit 0,2 %-Dehngrenze Bruchdehnung t R m R p0,2 A HV HB mm N/mm 2 N/mm 2 % max. min. min. max. min. min. max. min. max. M Härte R H R H R H R H Anmerkung: 1 N/mm 2 entspricht 1 MPa. 4 I Deutsches Kupferinstitut

5 4.1.4 Stangen - nach DIN EN Zustand Durchmesser, Schlüsselweite Zugfestigkeit 0,2 %- Dehngrenze Bruchdehnung 1) Härte (Nennmaß) R m R p0,2 A 100 A 11,3 A HB HV mm N/mm 2 N/mm 2 % % % von bis min. ungefähr min. min. min. min. max. min. max. R (230) H R (250) H R (350) H R (500) (4) H ) Die Proben müssen DIN EN entsprechen, außer dass eine Messlänge von 200 mm nicht zulässig ist. Anmerkung 1: Die Zahlen in Klammern sind keine Anforderungen dieser Norm, sondern sie sind nur zur Information angegeben. Anmerkung 2: 1 N/mm 2 entspricht 1 MPa Profile und Rechteckstangen - nach DIN EN ,2 %- Dehngrenze Zustand Querschnittsmaß Zugfestigkeit Bruchdehnung (Nennmaß) R m R p0,2 A HB HV Profile Rechteckstangen, Dicke mm N/mm 2 N/mm 2 % 1) von bis min. ungefähr ungefähr min. min. M alle Maße alle Maße wie gefertigt Härte R (360) (10) - - H R (200) (30) - - H ) Die mechanischen Eigenschaften der Profile sind von der Form und den Maßen des Profils abhängig und zwischen Käufer und Lieferant zu vereinbaren. Anmerkung 1: Die Zahlen in Klammern sind keine Anforderungen dieser Norm, sondern sie sind nur zur Information angegeben. Anmerkung 2: 1 N/mm 2 entspricht 1 MPa. Werkstoff-Datenblätter I 5

6 4.1.6 Drähte - nach DIN EN Zustand Durchmesser 1) Zugfestigkeit 0,2 %- Dehngrenze Bruchdehnung 2) (Nennmaß) R m R p0,2 A 100 A 11,3 A HV mm N/mm 2 N/mm 2 % % % Härte min. max. ungefähr min. min. min. min. max. M alle Maße wie gefertigt Frühere Zustandsbezeichnung 3) R380 von 0,1 bis 0, (170) (50) R370 über 0,5 bis 1, (170) R360 über 1,5 bis 4, (160) H085 von 1,5 bis 4, R340 über 4,0 bis 20, (150) H080 über 4,0 bis 20, weich R480 von 0,1 bis 0, (320) (10) R460 über 0,5 bis 1, (310) (14) R430 über 1,5 bis 4, (290) (20) H125 von 1,0 bis 4, R420 über 4,0 bis 20, (280) - (25) (30) - - H120 über 4,0 bis 20, R590 von 0,1 bis 0, (460) (5) R560 über 0,5 bis 1, (430) (6) R530 über 1,5 bis 4, (410) H165 von 1,5 bis 4, R510 über 4,0 bis 8, (390) H160 über 4,0 bis 8, halb-hart R700 von 0,1 bis 0, (610) R670 über 0,5 bis 1, (580) R630 über 1,5 bis 4, (550) H190 von 1,5 bis 4, R600 über 4,0 bis 8, (520) - (6) H185 über 4,0 bis 8, R830 von 0,1 bis 0, (810) R790 über 0,5 bis 1, (770) R740 über 1,5 bis 4, (730) H215 von 1,5 bis 4, hart R980 von 0,1 bis 0, (960) R980 über 0,5 bis 1, (930) R900 über 1,5 bis 4, (890) H245 von 1,5 bis 4, viertelhart dreiviertelhart federhart 1) oder gleichgroße Querschnittsfläche für vierkantige Drähte. 2) Der Zugvergleich muss nach DIN EN an einer gleichachsigen Probe durchgeführt werden. 3) nur zur Information. Anmerkung 1: Die Zahlen in Klammern sind keine Anforderungen dieser Norm, sondern sie sind nur zur Information angegeben. Anmerkung 2: 1 N/mm 2 entspricht 1 MPa Strangpressprofile Strangpressprofile aus CuSn6 sind nach DIN EN nicht genormt Schmiedestücke Schmiedestücke aus CuSn6 sind nach DIN EN nicht genormt. 6 I Deutsches Kupferinstitut

7 4.2 Tieftemperaturverhalten Festigkeitswerte Quelle: [2, 3] Quelle: [2] Zeitstandwerte Kerbschlagzähigkeit - Tieftemperatur - Hierzu ist nur folgende Angabe vorhanden. Kerbschlagzähigkeit bei 20 C: 80 Nm/cm Hochtemperaturverhalten Warmfestigkeit Quelle: [2] Quelle Bild 1 und 2: [4] Werkstoff-Datenblätter I 7

8 4.3.3 Kerbschlagzähigkeit - Hochtemperatur - Hierzu sind keine Angaben vorhanden. 4.4 Dauerschwingfestigkeit Bänder und Bleche 4.5 Federeigenschaften Federbiegegrenze - nach DIN EN Zustand Federbiegegrenze N/mm² min. R420 - H125 - Y360 - R500 - H160 - Y460 - B R560 - H180 - Y530 - B R640 - H200 - Y610 - Quelle: [5] Für Bänder (1 mm dick) sind außerdem folgende Angaben vorhanden [2]: R720 - H220 - Y690 - Anmerkung: 1 N/mm 2 entspricht 1 MPa. Dauerschwingfestigkeit Zustand (10 8 Lastwechsel) N/mm² 191 kaltgewalzt, hart 206 kaltgewalzt, federhart Anmerkung: 1 N/mm 2 entspricht 1 MPa Stangen Form Stangen (1 bis 5 mm Ø) Zahl der Lastwechsel Dauerschwingfestigkeit N/mm² 25 % kaltumgeformt ca bis 206 hartgezogen Quelle: [2] Anmerkung: 1 N/mm 2 entspricht 1 MPa. 8 I Deutsches Kupferinstitut

9 4.5.2 Biegeverhalten - nach DIN EN Stangen Zustand Mindestbiegeradius für Biegekante parallel zur Walzrichtung für Dicken bis 0,25 mm über 0,25 mm senkrecht zur Walzrichtung für Dicken bis 0,25 mm über 0,25 mm DIN EN Kupfer und Kupferlegierungen - Stangen zur allgemeinen Verwendung DIN EN Kupfer und Kupferlegierungen - Profile und Rechteckstangen zur allgemeinen Verwendung R H125 0 x t 0 x t 0 x t 0 x t Y R H160 0 x t 1 x t 0 x t 0 x t Y B350 0 x t 1 x t 0 x t 0 x t 5.4 Drähte DIN EN Kupfer und Kupferlegierungen - Drähte zur allgemeinen Verwendung R H180 1 x t 2 x t 0 x t 0 x t Y B370 1 x t 2 x t 0 x t 0 x t R H200 2 x t 3 x t 0 x t 1 x t Y R H Y Werkstoffbezeichnungen Vergleich der Werkstoffbezeichnungen in verschiedenen Ländern (einschließlich ISO) *) Land Bezeichnung der Normung Europa EN CuSn6 CW452K USA ASTM (UNS) C51900 Japan JIS C5191 Internationale Normung ISO CuSn6 Werkstoffbezeichnung / -nummer 5. Normen 5.1 Bänder und Bleche DIN EN 1652 Kupfer und Kupferlegierungen - Platten, Bleche, Bänder, Streifen und Ronden zur allgemeinen Verwendung DIN EN 1654 Kupfer und Kupferlegierungen - Bänder für Federn und Steckverbinder DIN EN Kupfer und Kupferlegierungen - Feuerverzinnte Bänder WI: Kupfer und Kupferlegierungen - Elektrolytisch verzinnte Bänder Vormalige nationale Bezeichnungen Deutschland DIN CuSn Frankreich NF CuSn6P Großbritannien BS PB103 Italien UNI CuSn7 Schweden SS CuSn6, 5428 Schweiz SNV CuSn7 Spanien UNE CuSn6P C-7140 *) Die Toleranzbereiche der Zusammensetzung der in außereuropäischen Ländern genormten Legierungen sind nicht in allen Fällen gleich mit der Festlegung nach DIN EN. 5.2 Rohre DIN EN Kupfer und Kupferlegierungen - Nahtlose Rundrohre zur allgemeinen Verwendung Werkstoff-Datenblätter I 9

10 7. Bearbeitbarkeit 7.1 Umformen und Glühen Umformen Kaltumformung Kaltumformgrad zwischen den max. 70 % Glühungen Warmumformung bereich begrenzt 750 bis 850 C Glühen Weichglühen, Temp-Bereich 450 bis 700 C Entspannungsglühen, Temp-Bereich 200 bis 350 C CuSn6 weist aufgrund der einheitlichen Gefügeausbildung (α-mischkristall) eine e Kaltumformbarkeit auf. Daher ist die Legierung für die spanlose Umformung durch Walzen, Ziehen, Bördeln, Biegen, Kanten und Tiefziehen geeignet. 7.3 Verbindungstechniken Schweißen Gasschweißen mittel Lichtbogenhandschweißen mittel WIG-Schweißen MIG-Schweißen Widerstandsschweißen Elektronenstrahlschweißen Löten Weichlöten sehr Hartlöten Kleben geeignet 7.4 Oberflächenbehandlung 7.2 Spanbarkeit mechanisch elektrolytisch / chemisch Polieren Zerspanbarkeitsindex: 20 (CuZn39Pb3 = 100) (Die angegebenen Zahlen sind keine festen Messwerte, sondern stellen relative Einstufungen dar. Angaben anderer Quellen können daher geringfügig nach oben oder unten abweichen.) Bei der groben Unterteilung der Kupferwerkstoffe hinsichtlich ihrer Spanbarkeit in drei Hauptgruppen wird CuSn6 der Gruppe III (mäßige bis schwere Spanbarkeit) zugeordnet. Für eine weitere Abstufung innerhalb dieser Gruppe ist der Festigkeitszustand maßgebend, so hat CuSn6 im Zustand R550 eine relativ bessere Spanbarkeit als im Zustand R340, allerdings ist dies mit einem erhöhten Werkzeugverschleiß verbunden. Die Spanform ist ungünstig, es treten je nach Spanungsparameter lange Bandspäne und sogenannte Aufbauschneiden auf. Siehe dazu auch [6]. 8. Korrosionsbeständigkeit Galvanisierbarkeit sehr Eignung für Tauchverzinnung sehr CuSn6 besitzt eine e Beständigkeit gegenüber Seewasser, verschiedene Agenzien und Industrieatmosphäre [7] und ist sehr anlaufbeständig. Diese Legierung ist gegen Spannungsrisskorrosion als weitgehend unempfindlich einzustufen. Ferner ist CuSn6 auch gegen lochfraßähnliche Angriffe weitgehend immun. Selbst bei Seewasserangriff überwiegt der allgemeine gleichmäßige Abtrag gegenüber einem örtlichen Angriff. 10 I Deutsches Kupferinstitut

11 9. Anwendungen Federn für Kontakte und Endkontakte Steckverbinder, Steckerleisten Relaisfedern stromführende Federn für Schaltelemente und Klemmen für Leuchtstoffröhrenhalter Klemmanschlüsse für Radio, TV und Video Blattfedern, Spiralfedern Drahtbürsten, Bourdonrohre und Membranen Metallschläuche und gewellte Rohre Zahnräder, Buchsen Pumpenteile, Uhrenteile Schweißdrähte und -elektroden Teile in der Papier-, Zellstoff-, Textil- und chemischen Industrie sowie im Schiff-, Maschinen- und Apparatebau in Form von Bändern, Blechen, Rohren, Drahtgeweben, z.b. für Fourdriniersiebe 10. Liefernachweis Nachweise von Herstellern und Händlern für Halbzeug aus CuSn6 können der Quelle [8] entnommen werden. 11. Literatur [1] Bänder und Drähte aus Kupferwerkstoffen für Bauelemente der Elektrotechnik und der Elektronik (DKI- Informationsdruck i.20). Deutsches Kupferinstitut, Berlin/Düsseldorf. [2] Copper Data Sheet No. G2, CuSn4, Deutsches Kupferinstitut, [3] Kupferwerkstoffe, Wieland-Werke AG, Ulm, [4] Legierungen des Kupfers mit Zinn, Nickel, Blei und anderen Metallen. Deutsches Kupferinstitut, Düsseldorf, 1970, vergriffen. [5] Steeb, J., Stüer, H. und Dürrschnabel, W.: Neuer Federwerkstoff auf Kupferbasis mit hoher Festigkeit und hoher elektrischer Leitfähigkeit. Metall 36, 1982, 11, S [6] Richtwerte für die spanende Bearbeitung von Kupfer und Kupferlegierungen (DKI-Informationsdruck i.18). Deutsches Kupferinstitut, Berlin/Düsseldorf. [7] Kupfer - Zinn - Knetlegierungen (Zinnbronzen) (DKI - Informationsdruck i. 15). Deutsches Kupferinstitut, Berlin/Düsseldorf. [8] Werkstoff-Datenblätter I 11

12 12. Index Allgemeine Informationen 2 Anwendungen 11 Biegeverhalten 9 Chemische Zusammensetzung 2 Dauerschwingfestigkeit Bänder und Bleche 8 Stangen 8 Dichte 2 Elastizitätsmodul 3 Elektronenstrahlschweißen 10 Entspannungsglühen 10 Federeigenschaften Biegeverhalten 9 Federbiegegrenze 8 Festigkeitswerte Bänder und Bleche 3 bei tiefen en 7 Drähte 6 Federbänder 4 Profile und Rechteckstangen 5 Rohre 4 Schmiedestücke 6 Stangen 5 Strangpressprofile 6 Galvanisierbarkeit 10 Gasschweißen 10 Gefüge 3 Hartlöten 10 Kaltumformung 10 Kerbschlagzähigkeit 7, 8 Kleben 10 Korrosionsbeständigkeit 10 Kristallstruktur 3 Längenausdehnungskoeffizient 2 Lichtbogenhandschweißen 10 Liefernachweis 11 Liquidustemperatur 2 Literatur 11 Löten 10 MIG-Schweißen 10 Normen Bänder und Bleche 9 Drähte 9 Rohre 9 Stangen 9 Oberflächenbehandlung 10 Polieren 10 Schweißen 10 Solidustemperatur 2 Spanbarkeit 10 Spez. elektrische Leitfähigkeit 2 Spez. elektrischer Widerstand 2 Spez. magnetische Suszeptibilität 3 Spez. Wärmekapazität 2 Tauchverzinnung 10 koeffizient des elektr. Widerstands 2 Verzinnung 10 Wärmeleitfähigkeit 2 Warmfestigkeit 7 Warmumformung 10 Weichglühen 10 Weichlöten 10 Werkstoffbezeichnungen 9 Widerstandsschweißen 10 WIG-Schweißen 10 Zeitstandwerte 7 12 I Deutsches Kupferinstitut