(19)
(11)EP 3 260 561 B1

(12)EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT

(45)Hinweis auf die Patenterteilung:
24.06.2020  Patentblatt  2020/26

(21)Anmeldenummer: 17001201.7

(22)Anmeldetag:  03.07.2014
(51)Internationale Patentklassifikation (IPC): 
C22C 9/04(2006.01)
C22C 1/06(2006.01)

(54)

KORNFEINUNG VON KUPFER-ZINK-SILICIUM-GUSSLEGIERUNGEN MIT EISEN UND BOR

GRAIN REFINEMENT OF COPPER ZINC SILICON CASTING ALLOYS WITH IRON AND BORON

AFFINEMENT DE GRAINS D'ALLIAGES DE COULÉE CUIVRE/ZINC/SILICIUM À L'AIDE DE FER ET DE BORE


(84)Benannte Vertragsstaaten:
AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

(30)Priorität: 24.07.2013 DE 102013012288

(43)Veröffentlichungstag der Anmeldung:
27.12.2017  Patentblatt  2017/52

(62)Anmeldenummer der früheren Anmeldung nach Art. 76 EPÜ:
14735475.7 / 3024956

(73)Patentinhaber: Wieland-Werke AG
89079 Ulm (DE)

(72)Erfinder:
  • Scharf, Michael
    D-89165 Dietenheim (DE)
  • Aufrecht, Jochen
    D-71106 Magstadt (DE)


(56)Entgegenhaltungen: : 
WO-A1-2009/047919
US-A1- 2009 263 272
CN-A- 103 114 220
  
  • ERNST BRUNHUBER: 1 January 1959 (1959-01-01), SCHMELZ- UND LEGIERUNGSTECHNIK VON KUPFERWERKSTOFFEN, GIESSEREI-VERL, DE, PAGE(S) 74 - 79, XP009512503, * the whole document *
  
Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen).


Beschreibung


[0001] Die Erfindung betrifft die Kornfeinung von Kupfer-Zink-Silicium-Gusslegierungen, bei welchen zur Kornfeinung Bor und Eisen sowie optional Nickel zugegeben sind.

[0002] Es ist bekannt, dass Formteile aus Kupferlegierungen als Gussteile hergestellt werden. Beispiele für solche Formteile sind Armaturen, Bögen, T-Stücke für medienführende Leitungssysteme, Komponenten für Pumpen und Ventile sowie Konstruktionsteile im Maschinen- und Anlagenbau und im Fahrzeugbau. Unter anderem werden hierfür siliciumhaltige Messinge als Werkstoff verwendet.

[0003] Um die mechanische Stabilität des Formteils zu gewährleisten, ist ein Werkstoff erforderlich, der bereits im Gusszustand ein homogenes Gefüge aufweist. Inhomogenitäten im Gefüge müssen durch kostspielige Sicherheitszuschläge berücksichtigt werden oder sie können zum Versagen des Bauteils führen. Bei Knetwerkstoffen wird die Homogenität des Gefüges durch Umformung erzielt. Um ein homogenes Gefüge ohne Umformschritte zu erreichen, muss der Werkstoff bereits im Gusszustand ein feinkörniges Gefüge aufweisen. Nach dem Gießen wird das Formteil in viele Fällen durch Zerspanen, Schleifen oder Polieren, beispielsweise von Dichtflächen, nachbearbeitet. Hierfür muss der Werkstoff frei von Lunkern und Hartpartikeln sein. Ferner wirkt sich ein grobes dendritisches Gefüge negativ auf die Korrosionsbeständigkeit des Werkstoffs aus.

[0004] Bei der Herstellung von Gussteilen wird der Werkstoff üblicherweise zweimal aufgeschmolzen und abgegossen: Beim ersten Aufschmelzen wird die Legierungszusammensetzung grob eingestellt. Die Legierung wird zu Gussblöcken gegossen. Zur Herstellung der Gussteile werden die Gussblöcke eingeschmolzen und die Legierung zu Formteilen vergossen. Eine Änderung der Legierungszusammensetzung während dieses zweiten Aufschmelz-und Abgussvorgangs ist unerwünscht, aber aufgrund des Abbrands mancher Elemente, wie Zn, Zr oder P, unvermeidlich. Für die Qualität des Produkts ist der Gusszustand nach dem zweiten Abguss entscheidend.

[0005] Es ist bekannt, dass bei Kupferlegierungen durch die Zugabe von bestimmten Elementen ein feinkörniges Gussgefüge eingestellt werden kann. In EP 1 777 305 A1 wird vorgeschlagen, einer Kupfer-Zink-Silicium-Legierung 0,0005 bis 0,04 % Zirkon zur Kornfeinung zuzugeben. Nachteilhaft an Zirkon ist jedoch sein Abbrand während des Schmelzens und Gießens. Bei der Herstellung von Gussteilen ist es folglich schwierig, den angestrebten Zirkongehalt im fertigen Bauteil sicher zu stellen.

[0006] In EP 1 817 438 B1 wird vorgeschlagen, einer Kupfer-Zink-Silicium-Legierung 0,05 bis 2 Gew.-% Mangan zuzugeben, um die Gefügestruktur zu verbessern. Ferner wird vorgeschlagen, der Legierung zusätzlich 0,01 bis 0,05 Gew.-% Zirkon als Kornfeinungsmittel zuzugeben. Dies steht im Einklang zu Untersuchungen, die zeigen, dass der Zusatz von Mangan ohne Zirkon keine Kornfeinung bewirkt.

[0007] Bor als Kornfeinungsmittel für Kupferlegierungen zu verwenden, ist bekannt. So wird in DE 10 2005 024 037 A1 vorgeschlagen, einer Kupfer-Zink-Silicium-Legierung 0,00001 bis 0,5 % Bor zuzugeben. Der Nachweis der kornfeinenden Wirkung von geringen Mengen an Bor erfolgt anhand von Legierungen mit ungefähr 76 % Kupfer, 21 % Zink und 3 % Silicium.

[0008] Der Druckschrift ,Kornfeinung von Kupferlegierungen' von F. Romankiewicz et al., Metall, 48. Jahrgang, Nr. 11/94, Seiten 865 bis 871 ist die Feststellung zu entnehmen, dass die Kornfeinung von Siliciummessing mit Borzusatz zwecklos ist. Diese Feststellung basiert auf Untersuchungen, die am Werkstoff CuZn16Si4 mit Borzusätzen von 0 bis 0,06 Gew.-% durchgeführt wurden.

[0009] Die Druckschrift CN 103114220 A offenbart eine Cu-Zn-Si-Legierung, die 0,11 - 0,2 % Fe und 0,001 bis 0,01 % B, Ag und/oder Ti enthält.

[0010] In der US 2009/0263272 A1 sind Kupfer-Zink-Wismut-Legierungen beschreiben, die Silicium und Bor enthalten. Ferner können die Legierungen geringe Mengen an Eisen als unvermeidbare Verunreinigung enthalten.

[0011] Der Fachmann erhält aus dem Stand der Technik nur unbefriedigende Hinweise, wie bei Kupfer-Zink-Silicium-Legierung ein feinkörniges Gussgefüge eingestellt werden kann. Zirkon ist aufgrund seines Abbrands nur sehr schwierig einsetzbar. Bor bewirkt eine Kornfeinung für Zinkgehalte von ungefähr 21 Gew.-%, nicht jedoch für Zinkgehalte von ungefähr 16 Gew.-%. Deshalb wäre ein Kornfeinungsmittel wünschenswert, das weitgehend unabhängig vom Zinkgehalt seine Wirkung entfaltet. Insbesondere soll es für Kupfergehalte größer 80 Gew.-% eine Kornfeinung bewirken.

[0012] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, verbesserte Kornfeinungsmittel für Kupfer-Zink-Silicium-Gusslegierungen anzugeben. Insbesondere soll eine Kornfeinung des Gussgefüges weitgehend unabhängig vom Zink- beziehungsweise Kupfergehalt erreicht werden können. Mangels Alternativen sind Kornfeinungsmittel für Kupfergehalte größer 80 Gew.-% besonders erstrebenswert.

[0013] Die Erfindung wird bezüglich der Verwendung von Bor und Eisen als Kornfeinungsmittel durch die Merkmale des Anspruchs 1 und bezüglich der Verwendung von Bor, Eisen und Nickel als Kornfeinungsmittel durch die Merkmale des Anspruchs 4 wiedergegeben. Die weiteren rückbezogenen Ansprüche betreffen vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung.

[0014] Die Lehre schließt eine Kupfer-Zink-Gusslegierung mit folgender Zusammensetzung [in Gew.-%] ein:
Cu 70,0 bis 97,0 %,
Si 2,0 bis 4,5%,
B 0,002 bis 0,03 %,
Fe 0,01 bis 1,0%,
wahlweise noch bis 2,0 % Sn,
wahlweise noch bis 0,4 % Ni,
wahlweise noch bis 0,2 % P,
wahlweise noch bis 0,25 % Pb,
wahlweise jeweils noch bis zu 0,15 % As oder Sb,
Rest Zn sowie unvermeidbare Verunreinigungen. Dabei beträgt das Verhältnis aus Borgehalt und der Summe aus Eisen- und Nickelgehalt mindestens 0,025 und höchstens 0,12.

[0015] Durch die gleichzeitige Zugabe von Bor und Eisen zu einer siliciumhaltigen Kupfer-Zink-Legierung tritt eine Kornfeinung des Gussgefüges ein, wenn Borgehalt und Eisengehalt in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen. Eisen kann dabei teilweise durch Nickel ersetzt werden. Das Verhältnis aus Borgehalt und der Summe aus Eisen- und Nickelgehalt beträgt mindestens 0,025 und höchstens 0,12. Die jeweiligen Elementgehalte sind dabei als Gewichtsanteile an der Gesamtlegierung definiert. Stehen Borgehalt und die Summe aus Eisen- und Nickelgehalt in der genannten Relation zu einander, können sich Eisenboride beziehungsweise Nickelboride oder Eisen-Nickel-Mischboride bilden. Diese Boride führen zur Ausbildung eines feinen Korns im Gussgefüge des Werkstoffs. Wahlweise kann die Legierung in geringen Mengen Antimon und/oder Arsen enthalten. Diese beiden Elemente verringern die Neigung des Werkstoffs zur Entzinkung.

[0016] In bevorzugter Ausgestaltung kann das Verhältnis aus Borgehalt und der Summe aus Eisen- und Nickelgehalt mindestens 0,05 und höchstens 0,075 betragen. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass sich bei Wahl der Legierungszusammensetzung gemäß dieser Spezifikation bereits nach dem ersten Abguss ein feinkörniges Gefüge einstellt. Auch nach dem zweiten Abguss ist das Gefüge immer feinkörnig. Diese vorteilhafte Auswahl der Legierungszusammensetzung gewährleistet also besonders zuverlässig die Ausbildung eines feinkörnigen Gussgefüges und aus der Feinkörnigkeit der Gussblöcke lässt sich bereits eine Aussage über die Qualität der Formteile ableiten. Diese bevorzugte Auswahl des Borgehalts und der Summe aus Eisen- und Nickelgehalt stellt stöchiometrisch besonders günstige Bedingungen für die Ausbildung von Boriden dar.

[0017] In bevorzugter Ausgestaltung kann der Borgehalt mindestens 0,01 Gew.-% und höchstens 0,025 Gew.-% betragen. Bei Borgehalten von mindestens 0,005 Gew.-%, bevorzugt mindestens 0,01 Gew.-%, können sich in Verbindung mit Eisen und gegebenenfalls Nickel Boride besonders rasch ausbilden. Bei einem Borgehalt größer als 0,025 Gew.-% kann es zur Bildung von unerwünschten großen Boriden kommen.

[0018] Der Eisengehalt der Legierung beträgt mindestens 0,1 Gew.-% und höchstens 0,5 Gew.-%. Diese Auswahl des Eisengehalts stellt stöchiometrisch besonders günstige Bedingungen für die Ausbildung von Boriden in geeigneter Häufigkeit und Größe dar. Insbesondere bei Kombination dieses bevorzugten Eisengehalts mit einem Borgehalt, der nicht weniger als 0,01 Gew.-% und nicht mehr als 0,025 Gew.-% beträgt, stellt sich bereits beim ersten Abguss der Legierung ein feinkörniges Gefüge ein. Wahlweise kann die Legierung in geringen Mengen Antimon und/oder Arsen enthalten. Diese beiden Elemente verringern die Neigung des Werkstoffs zur Entzinkung.

[0019] In bevorzugter Ausgestaltung kann das Verhältnis aus Borgehalt und der Summe aus Eisen- und Nickelgehalt mindestens 0,05 und höchstens 0,075 betragen. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass sich bei Wahl der Legierungszusammensetzung gemäß dieser Spezifikation bereits nach dem ersten Abguss ein feinkörniges Gefüge einstellt. Auch nach dem zweiten Abguss ist das Gefüge immer feinkörnig. Diese vorteilhafte Auswahl der Legierungszusammensetzung gewährleistet also besonders zuverlässig die Ausbildung eines feinkörnigen Gussgefüges und aus der Feinkörnigkeit der Gussblöcke lässt sich bereits eine Aussage über die Qualität der Formteile ableiten. Diese bevorzugte Auswahl des Borgehalts und der Summe aus Eisen- und Nickelgehalt stellt stöchiometrisch besonders günstige Bedingungen für die Ausbildung von Boriden dar.

[0020] In bevorzugter Ausgestaltung kann der Borgehalt mindestens 0,01 Gew.-% und höchstens 0,025 Gew.-% betragen. Bei Borgehalten von mindestens 0,005 Gew.-%, bevorzugt mindestens 0,01 Gew.-%, können sich in Verbindung mit Eisen und gegebenenfalls Nickel Boride besonders rasch ausbilden. Bei einem Borgehalt größer als 0,025 Gew.-% kann es zur Bildung von unerwünschten großen Boriden kommen.

[0021] Der Eisengehalt beträgt mindestens 0,1 Gew.-% und höchstens 0,5 Gew.-%. Diese Auswahl des Eisengehalts stellt stöchiometrisch besonders günstige Bedingungen für die Ausbildung von Boriden in geeigneter Häufigkeit und Größe dar. Insbesondere bei Kombination dieses Eisengehalts mit einem Borgehalt, der nicht weniger als 0,01 Gew.-% und nicht mehr als 0,025 Gew.-% beträgt, stellt sich bereits beim ersten Abguss der Legierung ein feinkörniges Gefüge ein.

[0022] In bevorzugter Ausgestaltung kann der Nickelgehalt höchstens 0,3 Gew.-% betragen. Hinsichtlich der Bildung der Boride kann Nickel das Eisen zumindest teilweise ersetzen. In besonders bevorzugter Ausgestaltung kann die Summe aus Eisen- und Nickelgehalt mindestens 0,1 Gew.-% und höchstens 0,5 Gew.-% betragen. Ferner kann es vorteilhaft sein, den Eisengehalt der Legierung größer als den Nickelgehalt zu wählen. Durch den Eisenanteil wird die Bildung von Boriden initiiert und somit der Kornfeinungseffekt eingeleitet.

[0023] Vorteilhafterweise kann der Kupfergehalt der Legierung mehr als 80 Gew-%, bevorzugt mindestens 81 Gew.-% betragen. Kupfergehalte größer 80 Gew-% machen die Legierung besonders korrosionsbeständig und damit geeignet für den Einsatz in fluidführenden Leitungssystemen, wie beispielsweise Trinkwasserleitungen. Der Siliciumgehalt beträgt bei diesem Kupfergehalt typischerweise mindestens 3 Gew.-% und höchstens 4 Gew.-%. Der Zinkgehalt liegt dann unter 16 Gew.-%, und beträgt bevorzugt mindestens 8 Gew.-% und höchstens 15 Gew.-%.

[0024] Die Erfindung umfasst die Verwendung von Bor und Eisen wie in Anspruch 1 definiert in Kombination als Kornfeinungsmittel in Kupfer-Zink-Silicium-Gusslegierungen. Das Verhältnis aus Borgehalt der Legierung [in Gew.-%] und Eisengehalt der Legierung [in Gew.-%] beträgt dabei mindestens 0,025 und höchstens 0,12. Die Kupfer-Zink-Silicium-Gusslegierung kann dabei folgende Zusammensetzung [in Gew.-%] aufweisen:
Cu 70,0 bis 97,0 %,
Si 2,0 bis 4,5 %,
B 0,002 bis 0,03 %,
Fe 0,1 bis 0,5 %,
wahlweise noch bis 2,0 % Sn,
wahlweise noch bis 0,2 % P,
wahlweise noch bis 0,25 % Pb,
wahlweise jeweils noch bis zu 0,15 % As oder Sb,
Rest Zn sowie unvermeidbare Verunreinigungen.

[0025] Durch die Zugabe von Bor und Eisen im oben genannten Verhältnis der Gehalte kann bei einer Kupfer-Zink-Silicium-Legierung eine Kornfeinung des Gussgefüges eintreten. Bevorzugt beträgt der Borgehalt dabei höchstens 0,025 Gew.-%. Der Eisengehalt der Legierung beträgt dabei mindestens 0,1 Gew.-% und höchstens 0,5 Gew.-%.

[0026] Der Aspekt der erfindungsgemäßen Verwendung von Bor und Eisen zur Kornfeinung von Kupfer-Zink-Silicium-Gusslegierungen schließt alle vorstehend beschriebenen, bevorzugten Ausführungsformen einer siliciumhaltigen Kupfer-Zink-Gusslegierung ein.

[0027] Die Erfindung umfasst ferner die Verwendung von Bor, Eisen und Nickel wie in Anspruch 4 definiert in Kombination als Kornfeinungsmittel in Kupfer-Zink-Silicium-Legierungen. Das Verhältnis aus Borgehalt der Legierung [in Gew.-%] und der Summe aus Eisen- und Nickelgehalt der Legierung [in Gew.-%] beträgt dabei mindestens 0,025 und höchstens 0,12. Die Kupfer-Zink-Silicium-Gusslegierung kann dabei folgende Zusammensetzung [in Gew.-%] aufweisen:
Cu 70,0 bis 97,0 %,
Si 2,0 bis 4,5 %,
B 0,002 bis 0,03 %,
Fe 0,1 bis 0,5 %,
Ni 0,01 bis 0,4 %
wahlweise noch bis 2,0 % Sn,
wahlweise noch bis 0,2 % P,
wahlweise noch bis 0,25 % Pb,
wahlweise jeweils noch bis zu 0,15 % As oder Sb,
Rest Zn sowie unvermeidbare Verunreinigungen.

[0028] Durch die Zugabe von Bor, Eisen und Nickel im oben genannten Verhältnis der Gehalte kann bei einer Kupfer-Zink-Silicium-Legierung eine Kornfeinung des Gussgefüges eintreten. Bevorzugt beträgt der Borgehalt dabei mindestens 0,005 Gew.-% und höchstens 0,025 Gew.-%. Der Eisengehalt der Legierung beträgt dabei mindestens 0,1 Gew.-% und höchstens 0,5 Gew.-%. Bevorzugt beträgt der Nickelgehalt dabei mindestens 0,05 Gew.-% und höchstens 0,3 Gew.-%.

[0029] Der Aspekt der erfindungsgemäßen Verwendung von Bor, Eisen und Nickel zur Kornfeinung von Kupfer-Zink-Silicium-Legierungen schließt alle vorstehend beschriebenen, bevorzugten Ausführungsformen einer siliciumhaltigen Kupfer-Zink-Legierung ein.

[0030] Die Erfindung wird anhand der in Tabelle 1 aufgeführten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

[0031] Tabelle 1 zeigt von 18 Versuchslegierungen die Zusammensetzung in Gew.-%. In der vorletzten Spalte der Tabelle ist das Verhältnis aus Borgehalt und der Summe aus Eisen- und Nickelgehalt angegeben. Die Legierungen wurden erschmolzen und abgegossen. Die einzelnen Abgüsse wurden wieder eingeschmolzen und ein zweites Mal abgegossen. Die Proben wurden metallographisch charakterisiert. In der letzten Spalte der Tabelle ist angegeben, ob das Gefüge nach dem zweiten Abguss grobkörnig oder feinkörnig war.

[0032] Proben 1 bis 3 enthalten kein Bor. Das Gussgefüge ist immer grobkörnig. Probe 4 und Probe 11 enthalten geringe Mengen an Bor. Auch hier ist das Gefüge grobkörnig.

[0033] Proben 5 bis 10 enthalten sowohl Bor (0,01 bis 0,02 Gew.-%) als auch Eisen (0,1 bis 0,3 Gew.-%). Probe 8 enthält zusätzlich 0,4 Gew.-% Zinn. Für die Proben 5 bis 10 ist nach dem zweiten Abguss immer ein feinkörniges Gussgefüge zu beobachten. Der Quotient aus Borgehalt und Eisengehalt liegt bei diesen Proben zwischen 0,03 und 0,11. Die Zugabe von Zinn hat keinen Einfluss auf die Bildung des feinkörnigen Gussgefüges.
Tabelle 1: Versuchslegierungen mit Zusammensetzung in Gew.-%. Die mit (*) gekennzeichneten Proben sind Vergleichsbeispiele.
ProbeCuSiZnPFeNiMnBSnB/(Fe+Ni)Gefüge
1 (*) 86 3,75 10,2 0,08 0,011 0 0 0 0 0,0000 grob
2 (*) 86 3,75 10,2 0,08 0,007 0 0 0 0 0,0000 grob
3 (*) 86 3,75 10,2 0,03 0,009 0 0 0 0 0,0000 grob
4 (*) 86 3,75 10,0 0,08 0,18 0 0 0,0012 0 0,0067 grob
5 86 3,8 9,9 0,03 0,22 0 0 0,012 0 0,0545 fein
6 86 3,8 10,0 0,03 0,18 0 0 0,019 0 0,1056 fein
7 86 3,8 9,9 0,03 0,30 0 0 0,019 0 0,0633 fein
8 86 3,8 9,6 0,03 0,20 0 0 0,012 0,4 0,0600 fein
9 86 3,8 10,0 0,03 0,12 0 0 0,012 0 0,1000 fein
10 86 3,75 9,9 0,03 0,28 0 0 0,01 0 0,0357 fein
11 (*) 86 3,75 10,0 0,03 0,03 0,08 0 0,001 0,12 0,0091 grob
12 86 3,8 9,9 0,03 0,11 0,09 0 0,005 0,1 0,0250 fein
13 (*) 86 3,8 9,6 0,03 0,19 0,18 0 0,006 0,2 0,0162 grob
14 86 3,8 9,7 0,03 0,20 0,18 0 0,013 0,1 0,0342 fein
15 86 3,8 9,8 0,03 0,11 0,09 0 0,012 0,2 0,0600 fein
16 86 3,8 9,9 0,00 0,11 0,09 0 0,006 0,1 0,0300 fein
17 86 3,8 9,6 0,00 0,2 0,18 0 0,013 0,2 0,0342 fein
18 (*) 86 3,75 10,1 0,08 0,007 0 0,078 0 0 0,0000 grob


[0034] Bei den Proben 12 bis 17 ist ein Teil des Eisens durch Nickel ersetzt. Der Borgehalt variiert von 0,005 bis 0,013 Gew.-%. Der Eisengehalt liegt zwischen 0,1 und 0,2 Gew.-%, der Nickelgehalt zwischen 0,08 und 0,18 Gew.-%. Ferner variiert der Zinngehalt von 0,1 bis 0,2 Gew.-%. Mit Ausnahme von Probe 13 zeigen alle Proben nach dem zweiten Abguss ein feinkörniges Gefüge. Bei diesen Proben liegt der Quotient aus Borgehalt und der Summe aus Eisen- und Nickelgehalt zwischen 0,025 und 0,06. Bei Probe 13 liegt dieser Quotient bei 0,016. Die Probe 13 enthält in der Summe zu viel Eisen und Nickel bezogen auf den Borgehalt von 0,006 Gew.-%. Der Zinngehalt hat keinen Einfluss auf die Bildung des feinen Gussgefüges.

[0035] Es ist hervorzuheben, dass die Proben 5, 7, 8 und 15 im Unterschied zu den anderen Proben bereits nach dem ersten Abguss ein feinkörniges Gefüge aufweisen. Diese Proben sind dadurch gekennzeichnet, dass der Quotient aus Borgehalt und der Summe aus Eisen- und Nickelgehalt zwischen 0,05 und 0,065 liegt. Wählt man die Legierungszusammensetzung so, dass der genannte Quotient genau in diesem Fenster liegt, dann ist die Bildung von Eisenboriden beziehungsweise Nickelboriden oder Eisen-Nickel-Mischboriden besonders begünstigt. Eisenboride mit der stöchiometrischen Formel Fe3B würden genau diesem Gewichtsverhältnis aus Bor und Eisen entsprechen.

[0036] Anhand von Probe 18 wurde in Form einer Stichprobe der Einfluss von Mangan auf das Gussgefüge untersucht. Probe 18 enthält kein Bor, dafür ungefähr 0,08 Gew.-% Mangan. Die manganhaltige Probe zeigt immer ein grobkörniges Gussgefüge.


Ansprüche

1. Verwendung von Bor und Eisen in Kombination als Kornfeinungsmittel in Kupfer-Zink-Silicium-Gusslegierungen, dadurch gekennzeichnet,
dass der Eisengehalt der Legierungen mindestens 0,1 Gew.-% und höchstens 0,5 Gew.-% beträgt, dass der Borgehalt der Legierungen mindestens 0,005 Gew.-% beträgt und dass das Verhältnis aus Borgehalt der Legierung [in Gew.-%] und Eisengehalt der Legierung [in Gew.-%] mindestens 0,025 und höchstens 0,12 beträgt.
 
2. Verwendung von Bor und Eisen in Kombination als Kornfeinungsmittel in Kupfer-Zink-Silicium-Gusslegierungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis aus Borgehalt der Legierung [in Gew.-%] und Eisengehalt der Legierung [in Gew.-%] mindestens 0,05 beträgt.
 
3. Verwendung von Bor und Eisen in Kombination als Kornfeinungsmittel in Kupfer-Zink-Silicium-Gusslegierungen nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Borgehalt der Legierungen höchstens 0,025 Gew.-% beträgt.
 
4. Verwendung von Bor, Eisen und Nickel in Kombination als Kornfeinungsmittel in Kupfer-Zink-Silicium-Gusslegierungen, dadurch gekennzeichnet,
dass der Eisengehalt der Legierungen mindestens 0,1 Gew.-% und höchstens 0,5 Gew.-% beträgt und dass das Verhältnis aus Borgehalt der Legierung [in Gew.-%] und der Summe aus Eisen- und Nickelgehalt der Legierung [in Gew.-%] mindestens 0,025 und höchstens 0,12 beträgt.
 
5. Verwendung von Bor, Eisen und Nickel in Kombination als Kornfeinungsmittel in Kupfer-Zink-Silicium-Gusslegierungen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Borgehalt der Legierungen mindestens 0,005 Gew.-% und höchstens 0,025 Gew.-% beträgt.
 


Claims

1. Use of boron and iron in combination as a grain refining agent in copper/zinc/silicon cast alloys, characterised in that the iron content of the alloys is at least 0.1% by weight and a maximum of 0.5% by weight, in that the boron content of the alloys is at least 0.005% by weight and in that the ratio of boron content of the alloy [in % by weight] and iron content of the alloy [in % by weight] is at least 0.025 and a maximum of 0.12.
 
2. Use of boron and iron in combination as a grain refining agent in copper/zinc/silicon cast alloys according to claim 1, characterised in that the ratio of boron content of the alloy [in % by weight] and iron content of the alloy [in % by weight] is at least 0.05%.
 
3. Use of boron and iron in combination as a grain refining agent in copper/zinc/.silicon cast alloys according to claim 1 or claim 2, characterised in that the boron content of the alloys is a maximum of 0.025% by weight.
 
4. Use of boron, iron and nickel in combination as a grain refining agent in copper/zinc/silicon cast alloys, characterised in that
the iron content of the alloys is at least 0.1% by weight and a maximum of 0.5% by weight and in that the ratio of boron content of the alloy [in % by weight] and the sum of the iron and nickel content of the alloy [in % by weight] is at least 0.025 and a maximum of 0.12.
 
5. Use of boron, iron and nickel in combination as a grain refining agent in copper/zinc/silicon cast alloys according to claim 4, characterised in that the boron content of the alloys is at least 0.005% by weight and a maximum of 0.025% by weight.
 


Revendications

1. Utilisation du bore et du fer en combinaison comme agent d'affinage des grains dans des alliages de fonderie cuivre-zinc-silicium, caractérisée en ce que la teneur en fer des alliages est d'au moins 0,1 % en poids et d'au plus 0,5 % en poids, en ce que la teneur en bore des alliages est d'au moins 0,005 % en poids et en ce que le rapport de la teneur en bore de l'alliage [en % en poids] et de la teneur en fer de l'alliage [en % en poids] est d'au moins 0,025 et d'au plus 0,12.
 
2. Utilisation du bore et du fer en combinaison comme agent d'affinage des grains dans des alliages de fonderie cuivre-zinc-silicium selon la revendication 1, caractérisée en ce que le rapport de la teneur en bore de l'alliage [en % en poids] et de la teneur en fer de l'alliage [en % en poids] est d'au moins 0,05.
 
3. Utilisation du bore et du fer en combinaison comme agent d'affinage des grains dans des alliages de fonderie cuivre-zinc-silicium selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que la teneur en bore des alliages est d'au plus 0,025 % en poids.
 
4. Utilisation du bore, du fer et du nickel en combinaison comme agent d'affinage des grains dans des alliages de fonderie cuivre-zinc-silicium, caractérisée en ce que la teneur en fer des alliages est d'au moins 0,1 % en poids et d'au plus 0,5 % en poids et en ce que le rapport de la teneur en bore de l'alliage [en % en poids] et de la somme de la teneur en fer et de la teneur en nickel de l'alliage [en % en poids] est d'au moins 0,025 et d'au plus 0,12.
 
5. Utilisation du bore, du fer et du nickel en combinaison comme agent d'affinage des grains dans des alliages de fonderie cuivre-zinc-silicium selon la revendication 4, caractérisée en ce que la teneur en bore des alliages est d'au moins 0,005 % en poids et d'au plus 0,025 % en poids.
 






Angeführte Verweise

IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE



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In der Beschreibung aufgeführte Patentdokumente




In der Beschreibung aufgeführte Nicht-Patentliteratur