Messing, hart. Materialbeschrieb. Hintergrund. CuZn36Pb3. Materialgruppen: Metall > Nichteisenmetalle > Schwermetalle > Buntmetalle

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1 CuZn36Pb3 Materialgruppen: Metall > Nichteisenmetalle > Schwermetalle > Buntmetalle Materialbeschrieb Das bleihaltige Hartmessing CuZn36Pb3 ist eine Kupfer-Zink-Blei-Legierung, von der Swissmetal die drei Varianten 61A, 61T und 61D unterscheidet; 61T enthält mehr Kupfer als 61A, 61D ist unmagnetisch. 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. CuZn36Pb3 zeichnet sich durch eine ausgezeichnete spanende Bearbeitbarkeit aus, neigt jedoch zu Spannungsrisskorrosion. Die Legierung ist gegenüber ländlicher Atmosphäre gut, gegenüber industrieller und Meeresatmosphäre hingegen nur mittelmässig beständig. Weiter weist sie gegenüber hoher Luftfeuchtigkeit bei erhöhter Temperatur, Süss- und Salzwasserwasser sowie Essig und Chlor eine schlechte Beständigkeit auf. CuZn36Pb3 kann hervorragend spanabhebend bearbeitet werden, was auf die sehr gute Kurzspanbildung zurückzuführen ist. Hinzu kommt eine gute Warmund eine mittelmässige Kaltumformbarkeit. 61T enthält mehr Kupfer als 61A, entsprechend besser ist die Kaltumformbarkeit. CuZn36Pb3 wird in der Feinmechanik, Optik, Uhren- und Elektroindustrie eingesetzt. Handelsnamen: Chemische Formel: CuZn36Pb3 61A: 60,3-61,2% Kupfer, 2,9-3,5% Blei, Restanteil Zink. 61T: 61,0-61,9% Kupfer, 2,7-3,25% Blei, Restanteil Zink. 61D: 61-62% Kupfer, 2,8-3,4% Blei, bis 0,0007% Eisen, bis 0,04% Nickel, Restanteil Zink Hintergrund MATERIAL ARCHIV / 5

2 Recycling: Die elektrolytische Raffination ermöglicht die restlose Entfernung unedler und edler Verunreinigungen aus Kupfer. Deshalb lassen sich Kupfer und seine Legierungen aus Altmaterialien ohne Qualitätseinbussen beliebig oft rezyklieren und es gibt keine Qualitätsunterschiede zwischen Neumetall oder aus Altmetall hergestelltem Kupfer. Die Wiederverwertung von Kupfer schont zudem nicht nur die Rohstoffe, sondern hilft auch, Energie zu sparen. Zum einen entfällt der Energieaufwand, der mit dem Erzabbau, der Aufbereitung und dem 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: CuZn36Pb3 wird aus 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: Gefüge/Mikrostruktur: 61A: Cu 60,3 61,2%, Pb 2,9 3,5%, Zn Restanteil. 61T: Cu 61,0 61,9%, Pb 2,7 3,25%, Zn Restanteil. 61D: Cu 61-62%, Pb 2,8-3,4, Fe bis 0,0007, Ni bis 0,04, Zn Restanteil kubisch raumzentriert Erscheinung Farbe: Gelbtöne gelb Haptik: hart, kalt, trocken Beständigkeit Die Beständigkeit von CuZn36Pb3 gegenüber Chlor und Essig ist sehr gering, ebenso ist das Material gegenüber Süss- und Salzwasser kaum beständig. MATERIAL ARCHIV / 5

3 Witterungsbeständigkeit: beständig Gegenüber hoher Luftfeuchtigkeit bei erhöhter Temperatur sowie industrieller und Meeresatmosphäre ist die Beständig mittelmässig, gegenüber ländlicher Atmosphäre hingegen gut. CuZn36Pb3 ist gegen Spannungskorrosion empfindlich. Das Risiko zur Kontaktkorrosion besteht, wenn die Legierung mit einem Material niedrigen Potenzials in Berührung kommt, z. B. bei Stahl mit einem geringeren Chromanteil als 13%. Mechanische Eigenschaften Dichte [ρ]: Elastizitätsmodul: kg/m N/mm 2 Thermische Eigenschaften Längenausdehnungskoeffizient: 2.00 x /K Spezifische Wärme [c]: KJ/KG*K Schmelzpunkt/-bereich [T_SM]: bis C Wärmeleitfähigkeit/-zahl [λ]: W/mK Quellen der Kennwerte Alloy Swissmetal Swiseco, CuZn36Pb3 (2003). Dornach: Swissmetal Holding AG. Bearbeitung Lieferformen: Draht, Rundprofile, Stangen von mm Durchmesser Formen und Generieren: biegen, drehen, drücken, hämmern, prägen, pressen, rotationsformen, schleifen, schmieden, spanabhebend, spanlos bearbeiten, tiefziehen, umformen (biege-, druck-, zug- und zugdruckumformen), walzen, ziehen CuZn36Pb3 eignet sich gut zur Warm-, aber nur mittelmässig zur Kaltumformung. 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. CuZn36Pb3 kann gut durch Weichlöten und Schweissen, mittelmässig durch Hartlöten verbunden werden. MATERIAL ARCHIV / 5

4 Oberflächenbearbeitung: aufrauen, elektropolieren, gravieren, laserbeschriften, polieren, prägen, sandstrahlen, schleifen CuZn36Pb3 lässt sich gut mechanisch polieren. Oberflächenbehandlung: beizen, beschichten, lackieren, polieren Galvanische Überzüge bzw. Behandlungen sind bei CuZn36Pb3 mit gutem Ergebnis durchführbar. Die wichtigsten Überzugsmetalle für Kupfer-Zink-Werkstoffe sind Nickel und Chrom. Die natürliche Eigenfarbe von Kupferlegierungen bleibt lange erhalten, wenn die Oberfläche farblos lackiert ist. Trennen und Subtrahieren: bohren, drehen, feilen, fräsen, lasern, sägen, spanabhebend bearbeiten, spanlos formen, stanzen, wasserstrahlschneiden CuZn36Pb3 bildet einen kurzen Span und lässt sich dadurch besonders gut bearbeiten. CuZn36Pb3 erfordert zur Vermeidung von Spannungsrisskorrosion spannungsarmes Glühen bei 250 C. Angelassen wir bei 500 C. Durch Wärmebehandlung lassen sich Eigenschaften wie Biegbarkeit, Relaxation, Härte, Zugfestigkeit und Dehnung verbessern. Anwendung Anwendungsgebiete: Feinmechanik, Optik, Uhrenindustrie, Elektroindustrie, allgemeiner Maschinenbau Anwendungsbeispiele: Handläufe, Treppenschienen, Schrauben, Automatendrehteile, Apparate- und Instrumententeile Sammlungen Standort in der Sammlung ETH Zürich Baubibliothek: NHC 23 Bezugsquelle Bezugsquelle Sammlungsmuster: Swissmetal Industries AG, Weidenstrasse 50, CH-4143 Dornach, Tel.: , Fax.: Quellennachweis MATERIAL ARCHIV / 5

5 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, CuZn36Pb3 (2003). Dornach: Swissmetal Holding AG. Normierung / Werkstoffnummer: Swiseco von Swissmetal Expertin / Experte: Rudolf Vetsch Material-Archiv-Signatur: MET_NEM_SCH_BUN_KUP_SM2 Text verfasst von: ZHdK, OB JB, 2011 Stand: (Online-Schaltung: ) Permalink: materialarchiv.ch/detail/1394 MATERIAL ARCHIV / 5