| | | | |
Messing
Korrosionsbeständigkeit
Eine der herausragenden Eigenschaften von Messing ist seine Korrosionsbeständigkeit
gegen Wasser, Dampf, verschiedene Salzlösungen und viele organische Flüssigkeiten.
Korrosion ist meist elektrochemisch bedingt und ergibt sich
daraus, dass "unedle" Metalle danach streben, in eine stabile oxidierte Form überzugehen.
Kupfer als das edelste unter den Gebrauchsmetallen ist ausgesprochen korrosionsbeständig ein
Merkmal, das auch für die Kupfer-Zink-Legierung Messing zutrifft.
In bestimmten, äußerst seltenen Fällen kann eine selektive Korrosion auftreten die so genannte Entzinkung.
Voraussetzung für diesen Vorgang ist ein stark chloridhaltiges, in der Regel weiches Wasser.
In einem derartigen Medium, das in Deutschland als Trinkwasser sehr selten verteilt wird,
können sich Kupfer und Zink auflösen.
In der Folge wird das Zink weggeführt, das Kupfer dagegen als
schwammartige Masse wieder abgeschieden.
Die Werkstoffanalyse zeigt, dass die kupferreiche -Phase im Messing
korrosionsbeständiger als die zinkreichere -Phase ist, die im heterogenen
Gefüge bevorzugt angegriffen wird.
Spezielle Legierungselemente ("Inhibitoren") und eine entsprechende Wärmebehandlung verhindern,
dass dieser Vorgang stattfinden kann.
Entzinkungsbeständige Messinge werden als gütegesicherte Produkte geliefert und sind breit am Markt verfügbar.
Unter ungünstigen Bedingungen kann es zur Spannungsrisskorrosion kommen.
Dabei treten plötzlich Risse am Bauteil auf, ohne dass es vorher erkennbare Anzeichen gibt. Damit es zu
einem derart seltenen Schaden kommt, müssen jedoch drei Bedingungen gleichzeitig eintreten:
Der Werkstoff muss eine bestimmte Legierungszusammensetzung haben, unter deutlicher Zugspannung stehen
und einem spezifischen Korrosionsmedium ausgesetzt sein
meist Ammoniak oder ammoniakalische Verbindungen im Zusammenspiel mit Wasser oder Wasserdampf.
Durch entsprechende Wärmebehandlungen lassen sich Eigenspannungen
im Werkstück abbauen, ohne die Festigkeitseigenschaften wesentlich zu beeinträchtigen.
Wenn äußere Spannungen,
z.B. bei der Montage, aufgebracht werden, ist es sinnvoll, die Bruchdehnung
der Messinglegierung anzuheben. Auch
dies lässt sich durch eine gezielte Glühbehandlung erreichen.
Am günstigsten ist die Wärmebehandlung am Fertigbauteil. So lassen sich alle bei der Fertigung aufgebrachten
Eigenspannungen abbauen.
Die bei einer Montage typischerweise aufgebrachten Zugspannungen sind dann unproblematisch.
Fehlt eine der drei Bedingungen, kann Spannungsrisskorrosion nicht auftreten.
Galvanische Schichten können die Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion unter Umständen verbessern,
garantieren jedoch keinen absoluten Schutz.
In der Installationspraxis helfen sie jedoch nicht, da diese Schichten zum Beispiel durch Verformungen während
der Montage aufreißen können.
Mit standardisierten Prüfverfahren lässt sich kontrollieren, ob Bauteile beständig gegen Spannungsrisskorrosion sind.
Für derartige Prüfverfahren gibt es klare Richtlinien.
Entscheidend ist, möglichst das einbaufertige Bauteil zu prüfen.
Die heute üblicherweise verwendeten Verfahren sind in DIN 50916 beschrieben.
Dabei werden Proben oder Bauteile den Dämpfen einer Ammoniaklösung in einem Becherglas ausgesetzt
und nach einer vorgegebenen Zeit auf Risse untersucht.
Ausgewählte Kupfer-Zink-Legierungen
Unter den zahlreichen Messingsorten ragen einige Knetlegierungen heraus, die an dieser Stelle etwas detaillierter
vorgestellt werden sollen.
Das Anwendungsspektrum für Dreh- und Warmpressteile ist breit gefächert.
An vorderster Stelle sind Abnehmer für Wasser-, Heizungs- und Gasarmaturen zu nennen.
CuZn40Pb2
Dieser Werkstoff ist das
"klassische Schmiedemessing". Der
Werkstoff zeichnet sich dadurch aus,
dass er sehr gut warmformbar und sehr
gut spanbar ist. Die Legierung wird für
Warmpress- und Drehteile in der Sanitärinstallation eingesetzt. Typische Produkte sind Fittings sowie Anschlussstücke für Gasboiler
CuZn39Pb3: Diese Legierung ist bei spanabhebenden Arbeiten unübertroffen
quasi das Maß jeder Zerspanung. Sie
ist in Trink- und Brauchwasser gut korrosionsbeständig und lässt sich optimal Warmformen.
Der Werkstoff eignet sich im Sanitärbereich besonders für Auslaufarmaturen.
Dieser Werkstoff ist entzinkungsbeständig und überzeugt durch
seine optimale Kombination aus guter
Spanbarkeit, Kalt- und Warmformbarkeit.
Seine gute Korrosionsbeständigkeit zeigt sich besonders in kritischem
Wasser sowie im Seewasser. Hauptsächlich wird er für Industrie- und
Haushaltsarmaturen verwendet sowie
für Rohrverbinder und Fittings.
Die Entzinkungsbeständigkeit des Werkstoffs
wird nach ISO 6509 überprüft.
Der Werkstoff ist auch für Anwendungen im Seewasser zugelassen (Lloyds Register of
Shipping; für so genannte "through-hull fitings", die durch einen Schiffsrumpf hindurchgehen).
CuZn37
Dieser Werkstoff ist in Deutschland die wirtschaftlich wichtigste Legierung für die
Kaltumformung, da er ein
einheitliches, homogenes Gefüge
aufweist. Für spanabhebende Arbeiten
ist er dagegen weniger geeignet, lässt
sich jedoch gut Löten und Schweißen.
Die Legierung wird vielfach für Sanitärzubehör wie Ablaufarmaturen,
Duschstangen und Accessoires eingesetzt.
CuZn38Pb2
Diese Legierung kommt
immer dann zum Zuge, wenn zusätzlich gerändelt und gebördelt werden
muss. Sie vereint optimales Zerspanen
und gute Kaltumformbarkeit.
Genormt und bewährt
Alle Messing-Bauteile deutscher Armaturen- und Fittinghersteller, die die
Forderung der DIN 50930-6 erfüllen,
können in allen Trinkwässern eingesetzt werden. Diese Legierungen nach
DIN 50930-6 erfüllen gleichzeitig die Anforderungen der EN-Normen. Messing
ist und bleibt damit der Werkstoff mit
bewährten und genormten Legierungen
für Armaturen, Rohre und Verbindungsteile in der Trinkwasserinstallation. Sie
bieten zusammen mit den über Jahrzehnte gewonnenen Praxiserfahrungen
ein Höchstmaß an Sicherheit, auf die
Verarbeiter und Installateure heute
und morgen zurückgreifen können.
Das Schmieden
Warmformmessinge eignen sich besonders zum Gesenkschmieden. Es ist
ein endabmessungsnahes Fertigungsverfahren, bei dem Halbzeug durch
Schlag oder Druck spanlos umgeformt
wird. Schmiedeteile zeichnen sich
gegenüber gegossenen Teilen durch ein
dichtes und feines Gefüge und eine
bessere Oberfläche aus. Es lassen sich
komplizierte und feingliedrige Formen herstellen. Wegen der teuren
Gesenke ist das Schmieden oder
Warmpressen jedoch nur bei großen
Stückzahlen wirtschaftlich. Aufgrund
der optimalen Kombination aus Warm-
formbarkeit und Spanbarkeit werden
besonders die Legierungen CuZn40Pb2,
CuZn39Pb3 und CuZn36Pb2As zum
Schmieden eingesetzt. Zahlreiche
Armaturen und Fittings sind Schmiedeteile.
Die Zerspanung
Messingprodukte für die Bereiche
Trinkwasser, Heizung und Gas sind
häufig spanabhebend zu bearbeiten.
Entscheidend für eine gute Zerspanbarkeit ist ein möglichst kurzer,
spritziger Span. Durch eine abgestimmte
Zusammensetzung der Grundlegierung
lässt sich die Kurzbrüchigkeit der
Späne erhöhen. Spanabhebende
Arbeiten wie das Drehen werden
dadurch begünstigt.
Die Wärmebehandlung
Mit einer Glühbehandlung können
Festigkeit und Korngröße des Messing-Werkstoffs beeinflusst werden.
Darüber hinaus lassen sich auf diese
Weise eventuell vorhandene innere
Spannungen aus der Herstellung oder
Verarbeitung abbauen, die z.B. aus
der Zerspanung resultieren bzw. durch
ungleichmäßiges Abkühlen nach dem
Schmieden oder nach dem Hartlöten
auftreten können. Spannungsrisskorrosion kann so vermieden werden.
Außerdem lässt sich durch eine Wärmebehandlung das Gefüge für entzinkungsbeständiges Messing einstellen.
Die Fügeverfahren
Die in der Sanitärtechnik gängigen
Fügeverfahren umfassen das Löten,
Schrauben und Klemmen. (Messing
selbst wird nicht geklemmt, sondern
gelangt für Klemmringverbindungen
in der Kupferrohr-Installation zur
Anwendung.)
Die beschriebenen Kupfer-Zink-Legierungen lassen sich gut bis sehr gut
weichlöten (Lote nach EN 29453, Flussmittel nach EN 29454-1). Bestehen
Ansprüche an höhere Festigkeiten und
können diese nicht über konstruktive
Elemente herbeigeführt werden, empfiehlt es sich hartzulöten (Lote nach
EN 1044, Flussmittel nach EN 1045)7).
Unter den mechanischen Fügetechniken kommt vor allem das Schrauben
in Betracht. Beim Schrauben ist darauf
zu achten, keine zu hohen Eigenspannungen aufzubringen: Oft sind Risse an
Gewindeanschlüssen für Rohrverbindungen auf zu festes Anziehen der
Verschraubung zurückzuführen.
Der erforderliche Kraftaufwand lässt
sich anschaulich am Beispiel einer
Hahnverlängerung erläutern.
Um Bauteilschäden bei der Montage zu vermeiden,
sind sie mit einem Innensechskantschlüssel einzuschrauben.
So lässt sich die Montage ohne größeren Kraftaufwand mit ausreichendem
Einschraubmoment durchführen. Bei
Langgewinden ist auf die maximal
mögliche Einschraublänge zu achten.
Weiterhin gilt es, Gewindedichtmittel
sparsam zu verwenden. Beim Einsatz
von Hanf müssen die Gewindespitzen
noch erkennbar sein, bei anderen
Dichtstoffen sind die jeweiligen Verarbeitungshinweise der Hersteller zu
beachten. Dichtmittel müssen das
DVGW-Zeichen führen, damit sie den
KTW-Bestimmungen genügen. Damit
sind sie für die am Bau verwendeten
Metalle unkritisch.
Bei Silikon-Dichtstoffen sollten chemisch neutral vernetzende Produkte
eingesetzt werden; solche auf Acetat-Basis (essigsauer) sind dagegen nicht geeignet
Messing
hygienisch
und ökologisch
vorteilhaft
Kupfer und Zink sind lebenswichtige
Spurenelemente, die als Mineralstoffe
zu einer gesunden Entwicklung des
Menschen beitragen. Kupfer stärkt das
Immunsystem, ist notwendig für die
Aufnahme von Eisen und Vitamin C und
an vielen natürlichen Stoffwechselvorgängen beteiligt. Zink ist Bestandteil
von zahlreichen Enzymen des Organismus. Es ist unter anderem, ähnlich wie
Kupfer, für die Wundheilung und das
Wachstum unverzichtbar. Da diese Spurenelemente vom Körper nicht
längerfristig gespeichert werden, muss der
Mensch Kupfer und Zink regelmäßig mit
der Nahrung zu sich nehmen. Beide
Stoffe sind als natürliche Elemente im
Boden enthalten.
Messing als Kupfer-Zink-Legierung dient
zwar nicht dem Stoffwechsel, ist aber ein
Naturwerkstoff, von dem generell keine
Gefahren für die menschliche Gesundheit
ausgehen. Im Gegenteil: Messing verfügt
über hygienische Eigenschaften, die bewirken, dass sich Krankheitskeime auf
dem Werkstoff nicht ausbreiten können.
Sofern genormte Werkstoffe gemäß den
Anforderungen der DIN 50930-6 verwen-
det werden, ist sichergestellt, dass die entsprechenden Legierungen die Grenzwerte
der Weltgesundheitsorganisation WHO und
der Trinkwasserverordnung einhalten.
Nachhaltigkeit und Recycling
Messing ist ein Werkstoff, der den Anforderungen an ein nachhaltiges
Wirtschaften umfassend gerecht wird. Er
steht für einen schonenden Umgang
mit Ressourcen und für die Schließung
von Stoffkreisläufen. Messingprodukte
werden nach ihrer Nutzung in den Wert-
und Werkstoffkreislauf zurückgeführt,
erneut eingeschmolzen und zu neuen,
hochwertigen Produkten verarbeitet.
Qualitätseinbußen finden bei der Wiederverwertung von Messing nicht statt
auch nicht nach vielfachen Recyclingdurchläufen.
Obendrein zeichnen sich Messingprodukte
durch ihre Langlebigkeit aus. Unabhängig
davon, ob es sich um ,,kundennahe"
Haushaltsarmaturen und Fittings, Türgriffe und Treppengeländer handelt oder
um industrielle Anwendungen etwa im
Maschinen- und Apparatebau: Messingprodukte verrichten ihren Dienst viele
Jahre und Jahrzehnte. Auch dies ist Ausdruck von Nachhaltigkeit.
Messing und Sanitär:
Zwei Begriffe, eine Sache
Jährlich werden in Europa über
1,5 Millionen Tonnen Knetmessing verarbeitet. Knapp die Hälfte ist für die
Sanitär- und Heizungstechnik bestimmt.
Messingprodukte bewähren sich Jahr für Jahr in millionenfachem Einsatz als
Rohre, Fittings, Armaturen und Rohrverbinder.
Allein 20Millionen Hahnverlängerungen kommen jährlich zum Einsatz.
Nicht zu vergessen ist das Gussmessing, das im Sanitärbereich verwandt wird.
Messing-Komponenten für die Hausinstallation zeichnen sich insgesamt
gesehen durch hohe Qualität aus; sie sind zuverlässig, sicher, gesundheitlich
unbedenklich und weisen zudem ein
besonders gutes Preis-/Leistungsverhältnis auf. Diese Eigenschaften haben
Messing hier zum überlegenen Werkstoff gemacht.
| | | Dienstag, 07 September 2010 22:25:13 |
|
