EP-4124667-B1 - LEAD AND ANTIMONY-FREE BRASS ALLOY

Inventors

• Seuss, Florian
• Feldner, Patrick
• RICKEN, HARTMUT
• DEHNELT, ALEXANDER

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20220713

Claims (5)

1. Lead- and antimony-free brass alloy containing (in wt%) 56 to 66% Cu, 0.1 to 1.5% Mg, less than 0.1% Pb, less than 0.001% Sb, less than 0.15% As, less than 0.15% P, less than 0.1% Al, less than 0.1% Sn, less than 0.005% In, balance Zn and also unavoidable impurities.
2. Lead- and antimony-free brass alloy according to any of the preceding claims, containing 57 to less than 60%, preferably 57.5 to 58.5% Cu.
3. Lead- and antimony-free brass alloy according to any of the preceding claims, containing more than 0.5% Mg.
4. Lead- and antimony-free brass alloy according to any of the preceding claims, containing 0.05 to 0.09% Pb.
5. Lead- and antimony-free brass alloy according to any of the preceding claims, containing 40 to 42.5% Zn.

Description

Die Erfindung betrifft eine Blei- und Antimonfreie Messinglegierung. In der Vergangenheit wurde zur Verbesserung der Zerspanbarkeit von Messinglegierungen Pb in einem Umfang von bis zu 4 Gew.% zugesetzt. Der Zusatz von Pb ist wegen gesetzlicher Vorgaben nicht mehr zulässig. Es wurde gefunden, dass die Zugabe von Pb durch eine Zugabe von Bi ersetzt werden kann. Es hat sich allerdings gezeigt, dass ein Zusatz von Bi zu einer Warmversprödung der Messinglegierung führt. Derartige Messinglegierungen lassen sich nur eingeschränkt warm umformen. Infolgedessen werden solche Messinglegierungen für gepresste Formteile nicht verwendet. Die CN 101 161 836 A; die JP H06 179 932 A; LEE DONG-BOK ET AL: "The effect of small additions of Zr, Cr, Mg, Al, and Si on the oxidation of 6:4 brass", METALS AND MATERIALS INTERNATIONAL, Bd. 8, Nr. 3, 31. Mai 2002 (2002-05-31), Seiten 327-332, XP093005172, Seoul sowie HARUHIKO ATSUMI ET AL: "Fabrication and properties of high-strength extruded brass using elemental mixture of Cu40% Zn alloy powder and Mg particle", MATERIALS CHEMISTRY AND PHYSICS, ELSEVIER SA, SWITZERLAND, TAIWAN, REPUBLIC OF CHINA, Bd. 135, Nr. 2, 6. Mai 2012 (2012-05-06), Seiten 554-562, XP028414791 und ADINEH MORTEZA ET AL: "Microstructure, mechanical properties and machinability of Cu-Zn-Mg and Cu-Zn-Sb brass alloys", MATERIALS SCIENCE AND TECHNOLOGY, Bd. 35, Nr. 12, 19. Juni 2019 (2019-06-19), Seiten 1504-1514, XP093005147 offenbaren jeweils Cu-Zn Legierungen mit einem Gehalt an Cu von 55 bis 66% sowie einem Gehalt an Mg von 0,1 bis 0,5%. Über einen Gehalt an In ist in diesen Dokumenten nichts ausgesagt. Die JP H08 176 707 A offenbart eine Cu-Zn Legierung mit einem Gehalt von In unterhalb der Nachweisgrenze. Über einen Gehalt an As, Al sowie Sn ist in diesem Dokument nichts ausgesagt. In der WO 2020/261603 A1 ist eine Kupferlegierung beschrieben, die mehr als 61,0 % und weniger als 65,0 % Cu, mehr als 1,0 % und weniger als 1, 5 % Si, 0,003 % bis weniger als 0,20 % Pb und mehr als 0,003 % und weniger als 0,19 % P enthält. Der Rest besteht aus Zn und unvermeidbaren Verunreinigungen. Der Gesamtgehalt an Fe, Mn, Co und Cr beträgt weniger als 0,40 % und der Gesamtgehalt an Sn und Al weniger als 0,40 %. Aus der DE 10 2013 107 011 A1 ist ein Verfahren zum Beschichten eines aus einem Cu-Werkstoff erzeugten Cu-Langprodukts mit einer metallischen Schutzschicht bekannt, wobei der Cu-Werkstoff zahlreiche Elemente enthält. Die EP 3 320 122 B1 offenbart eine Messinglegierung, der weder Pb noch Bi zugesetzt ist. Zur Verbesserung der Zerspanbarkeit wird vorgeschlagen, der Messinglegierung 0,005 bis 1,0 Gew.-% In zuzusetzen. Der vorgeschlagene Zusatz an In verbessert zwar die Zerspanbarkeit, allerdings bilden sich beim Zerspanen relativ lange Spiralspäne, welche zu Verstopfungen beim Abtransport und zum Werkzeugbruch führen können. Die EP 2 913 415 A1 offenbart eine weitere Blei- und Wismutfreie Messinglegierung, welche überdies kein Si enthält. Die bekannte Legierung enthält 60 bis 65 Gew.-% Cu sowie 0,01 bis 0,15 Gew.-% Sb. Der Zusatz von Sb führt zu einer Warmversprödung. Alternativ wird in der EP 2 913 415 A1 ein Zusatz von 0,005 bis 0,3 Gew.-% P vorgeschlagen. Der vorgeschlagene Zusatz an P erschwert die Verarbeitung im Stranggießverfahren. Die EP 2 467 507 B1 offenbart eine Bleifreie Messinglegierung, welche Fe, Ni sowie Sn enthält. Aus der EP 2 133 437 B1 ist eine Bleifreie Automaten-Messinglegierung bekannt, welche 0,6 bis 2,5 Gew.-% Mg sowie 0,15 bis 0,4 Gew.-% P enthält. Der Zusatz von P erschwert die Verarbeitung im Stranggießverfahren. Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere eine Blei- und Antimonfreie Messinglegierung mit verbesserter Zerspanbarkeit angegeben werden. Nach einem weiteren Ziel der Erfindung soll die Messinglegierung eine geringe Warmversprödung aufweisen, so dass sie mittels Warmumformung verarbeitet werden kann. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der abhängigen Patentansprüche. Es wird eine Blei- und Antimonfreie Messinglegierung gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung werden unter [%] Gewichtsprozent verstanden. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass durch den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Zusatz von 0,1 bis 1,5% Mg der Gehalt an Pb auf weniger als 0,1% eingestellt werden kann, ohne dass sich beim Zerspanen unerwünschterweise lange Spiralspäne bilden. Die vorgeschlagene Messinglegierung zeichnet sich nicht nur durch einen verbesserten Spanbruch, sondern auch durch eine geringe Warmversprödung aus. Sie kann mittels Warmumformung verarbeitet werden. Erfindungsgemäß wird unter einer "Blei- und Antimonfreien Messinglegierung" eine Legierung verstanden, welche weniger als 0,1% Pb und weniger als 0,001% Sb enthält. Die Legierung enthält weniger als 0,15% As und/oder weniger als 0,15% P und/oder weniger als 0,1