Materialgruppen: Metall > Nichteisenmetalle > Schwermetalle > Buntmetalle. Andere Bezeichnungen/Synonyme: CW509L /

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1 CuZn40 Materialgruppen: Metall > Nichteisenmetalle > Schwermetalle > Buntmetalle Materialbeschrieb Die bleifreie Kupfer-Zink-Legierung CuZn40 (bleifreies Messing) setzt sich aus ca. 60% Kupfer und 40% Zink zusammen. Kupfer ist das älteste Gebrauchsmetall und wurde bereits vor mehr als 7000 Jahren verwendet. Zwischen 3000 und 1000 v. Chr. kamen Kupfer-Zink-Legierungen in Gebrauch. Heute begegnen sie uns fast überall im täglichen Leben. Sie stellen die bedeutendste Legierungsgruppe innerhalb der Kupferwerkstoffe dar. Das Buntmetall CuZn40 ist von goldgelber Farbe. Es neigt zu Spannungsrisskorrosion. Gegenüber ländlicher Atmosphäre ist es gut, gegenüber industrieller und Meeresatmosphäre mittelmässig beständig. Weiter weist das Material gegenüber hoher Luftfeuchtigkeit bei erhöhter Temperatur, Süss- und Salzwasser sowie Salzspray und schwefelhaltigen Stoffen eine schlechte Beständigkeit auf. CuZn40 lässt sich gut durch Warmumformung bearbeiten und eignet sich gut zum Drücken, Tiefziehen und Prägen. Bei spanabhebender Bearbeitung bilden sich Kurzspäne, was zu einer guten Zerspanbarkeit führt. CuZn40 lässt sich gut weichlöten, hingegen nur mit mittelmässigem Ergebnis hartlöten und schweissen. Auch kann die Legierung mit gutem Ergebnis galvanisch behandelt und poliert werden. CuZn40 wird in der Schmuckherstellung und für Beschläge verwendet sowie aufgrund seiner Bakterienresistenz für Türklinken und Griffe in öffentlichen Gebäuden und Verkehrsmitteln. Ebenfalls kommt es in Trinkwasserversorgungssystemen sowie für Kaffee- und Teemaschinen zur Anwendung. Andere Bezeichnungen/Synonyme: CW509L / Handelsnamen: CuZn40 Chemische Formel: 59,0 61,0% Kupfer, Restanteil Zink Hintergrund MATERIAL ARCHIV / 5

2 Recycling: Messing kann ohne Qualitätseinbussen beliebig oft rezykliert werden. Die Wiederverwertung schont nicht nur Rohstoffe, sondern hilft auch Energie zu sparen. Zum einen entfällt beim Recycling der Energieaufwand, der mit dem Abbau der Primärrohstoffe, ihrer Aufbereitung und ihrem Transport zu den Verarbeitungsstätten verbunden ist, und zum anderen beträgt der Energieeinsatz für das Einschmelzen des Altmaterials nur einen Bruchteil dessen, was für die Metallgewinnung aus Konzentraten erforderlich ist. Herstellung Herkunft, geografische Region: Australien, Brasilien, Mozambique, Thailand, Portugal, Nigeria, Zaire, Kanada Gewinnung: Für Kupfer-Zink-Legierungen werden Kupfer und Zink aus den reinen Metallen gewonnen. Fertigung: Für das Erschmelzen der Legierungen werden Reinmetalle, Recyclingmaterialien und fertigungsbedingte Neuschrotte eingesetzt. Das Schmelzen erfolgt in elektrisch beheizten Induktionsöfen. Von dort wird die Schmelze in die Giessöfen überführt. Kupfer und Zink vermischen sich in der Schmelze optimal und bleiben auch beim Erstarren gleichmässig ineinander verteilt. Eigenschaften Beimischungen, Art: Cu 59,0 61,0%, Zn Restanteil, (Pb < 0,01) Gefüge/Mikrostruktur: kubisch raumzentriert Erscheinung Farbe: Gelbtöne gelbgold Haptik: hart, kalt, trocken Beständigkeit Die Beständigkeit von CuZn40 gegenüber Chlor und Essig ist sehr gering. Ebenso ist das Material gegenüber hoher Luftfeuchtigkeit bei erhöhter Temperatur sowie Süss- und Salzwasser kaum beständig. Witterungsbeständigkeit: beständig Die Beständigkeit von CuZn40 ist gegenüber industrieller und Meeresatmosphäre mittelmässig, gegenüber ländlicher Atmosphäre hingegen gut. Weiter ist die Legierung gegen Spannungsrisskorrosion empfindlich. Das Risiko zur Kontaktkorrosion besteht, wenn CuZn40 mit einem Material MATERIAL ARCHIV / 5

3 niedrigeren Potenzials in Berührung kommt, z. B. bei Stahl mit einem geringeren Chromanteil als 13%. Mechanische Eigenschaften Bruchdehnung [εb]: 3.00 bis % Dichte [ρ]: kg/m 3 Elastizitätsmodul: N/mm 2 Streckspannung/Elastizitätsgrenze [ft]: bis N/mm 2 Vickershärte geglüht: bis HV Zugfestigkeit [ft]: bis N/mm 2 Thermische Eigenschaften Längenausdehnungskoeffizient: 2.10 x /K Schmelzpunkt/-bereich [T_SM]: bis C Wärmeleitfähigkeit/-zahl [λ]: W/mK Quellen der Kennwerte Alloy Swissmetal Swiseco, CuZn40 (2009). Dornach: Swissmetal Holding AG. Bearbeitung Lieferformen: Stangen, Rohre, Bleche und Bänder in kleineren und mittleren Dimensionen Formen und Generieren: biegen, drehen, drücken, hämmern, prägen, pressen, rotationsformen, schleifen, schmieden, spanabhebend, spanlos bearbeiten, tiefziehen, umformen (biege-, druck-, zug- und zugdruckumformen), walzen, ziehen CuZn40 eignet sich sehr gut zur Warmumformung, lässt sich aber nur bedingt kaltumformen. Fügen und Verbinden: kleben, laserschweissen, löten, nieten, pressverbinden, punktschweissen, schnappverbinden, schrauben, schweissen Kupfer-Zink-Legierungen lassen sich nicht nur untereinander, sondern auch mit anderen Metallen oder nichtmetallischen Werkstoffen durch Einpressen und Kleben verbinden. CuZn40 kann gut weichgelötet werden, hingegen ist Hartlöten und Schweissen nur erschwert möglich. MATERIAL ARCHIV / 5

4 Oberflächenbearbeitung: aufrauen, elektropolieren, gravieren, laserbeschriften, polieren, prägen, sandstrahlen, schleifen CuZn40 lässt sich gut mechanisch polieren sowie chemisch und elektrochemisch glänzen. Oberflächenbehandlung: beizen, beschichten, lackieren, polieren Galvanische Überzüge bzw. Behandlungen sind bei CuZn40 mit gutem Ergebnis durchführbar. Die wichtigsten Überzugsmetalle für Kupfer-Zink-Werkstoffe sind Nickel und Chrom. Die natürliche Eigenfarbe von Kupfer-Zink-Legierungen bleibt lange erhalten, wenn die Oberfläche farblos lackiert ist. Trennen und Subtrahieren: bohren, drehen, feilen, fräsen, lasern, sägen, spanabhebend bearbeiten, spanlos formen, stanzen, wasserstrahlschneiden CuZn40 bildet einen kurzen Span und eignet sich daher besonders zur Bearbeitung auf Automaten. Die Abnutzung der Werkzeuge ist bei diesem Material geringer als bei Stahl. Veredelung: Kupfer-Zink-Legierungen lassen sich chemisch färben, wovon insbesondere das Kunsthandwerk Gebrauch macht. CuZn40 erfordert zur Vermeidung von Spannungsrisskorrosion spannungsarmes Glühen bei C. Angelassen wird bei C. Durch Wärmebehandlung lassen sich Eigenschaften wie Biegbarkeit, Relaxation, Härte, Zugfestigkeit und Dehnung verbessern. Anwendung Anwendungsgebiete: Kunstgewerbliches Schaffen, Mikromechanik, Bijouterie, Uhrenindustrie, Bauwesen, Innenausbau, allgemeiner Maschinen- und Apparatebau Anwendungsbeispiele: Nieten, Warmpressteile, Kodensatorböden, Uhrengehäuse, Beschlag- und Schlossteile Sammlungen Muster in folgenden Sammlungen: HKB Bern Fellerstrasse, HSLU T+A Campus Horw Standort in der Sammlung ETH Zürich Baubibliothek: NHC 10 HKB Bern Fellerstrasse: KuR MATERIAL ARCHIV / 5

5 Bezugsquelle Bezugsquelle Sammlungsmuster: Swissmetal Industries AG, Weidenstrasse 50, CH-4143 Dornach, Tel.: , Fax: Quellennachweis Verwendete Quellen: Moeller, Elvira (2008). Handbuch Konstruktionswerkstoffe. München: Carl Hanser Verlag. Kupfer-Zink-Legierungen. Messing und Sondermessing (2007). Düsseldorf: Deutsches Kupferinstitut. Auskunfts- und Beratungsstelle für die Verwendung von Kupfer und Kupferlegierungen. Recycling von Kupferwerkstoffen (2011). Düsseldorf: Deutsches Kupferinstitut. Auskunfts- und Beratungsstelle für die Verwendung von Kupfer und Kupferlegierungen. Swissmetal Produktsortiment (2008). Dornach: Swissmetal Holding AG. Vom Erz zum Metall (1970). Bern: Metallverband AG. Verwendung des Kupfers und seiner Legierungen (1970). Bern: Metallverband AG. Die Herstellung von Halbfabrikaten aus Nichteisenmetallen (1970). Bern: Metallverband AG. Weiterverarbeitung des NE-Metall-Halbzeugs (1970). Bern: Metallverband AG. Eigenschaften der Halbfabrikate (1970). Bern: Metallverband AG. Alloy Swissmetal Swiseco. CuZn40 (2009). Dornach: Swissmetal Holding AG. Normierung / Werkstoffnummer: Swiseco von Swissmetal Expertin / Experte: Rudolf Vetsch Material-Archiv-Signatur: MET_NEM_SCH_BUN_KUP_SM1 Text verfasst von: ZHdK, OB JB, 2011 Stand: (Online-Schaltung: ) Permalink: materialarchiv.ch/detail/1393 MATERIAL ARCHIV / 5