Kupferlegierungen KC1 und K41

Rotes Gold

Die Wieland-Werke gehören zu den weltweit führenden Herstellern von Halbfabrikaten aus Kupfer und Kupfer- legierungen. Das Unternehmen fertigt ein breites Spektrum an Produkten aus dem „roten Gold“ – insbesondere für den Einsatz in Elektronik und Elektrotechnik sowie in Fahrzeugbau, Bauwesen und Klimatechnik. Großen Wert legt das 1820 gegründete Traditionshaus auf die stete Neu- und Weiter- entwicklung der Werkstoff-Palette. Dadurch erschließt es kontinuierlich neue Anwendungsfelder für Kupferwerkstoffe.

Bleifrei und korrosionsbeständig: Verchromte Armatur aus dem Sondermessing Ecobrass.

Kupferlegierungen lassen sich äußerst wirtschaftlich be- und verarbeiten und zeichnen sich durch eine Reihe ganz spezifischer Gebrauchseigenschaften aus. Die hohe Wirtschaftlichkeit resultiert vor allem aus dem geschlossenen Stoffkreislauf, über den sich der Werkstoff zu 100 Prozent wiederverwerten lässt. Unterschiedliche Umformverfahren führen auf kurzem Weg vom Rohstoff zum Halbfabrikat oder Fertigprodukt.

Kupferlegierungen sind vor allem in Anwendungsbereichen bedeutend, in denen es um die Kombination von Eigenschaften geht, die andere Werkstoffe nicht bieten können. Das betrifft beispielsweise Einsatzgebiete, in denen neben der elektrischen Leitfähigkeit die mechanische Stabilität oder die gute Zerspanbarkeit des Werkstoffes eine Rolle spielt. Während Reinkupfer eine hervorragende elektrische Leitfähigkeit besitzt, aber schlecht zerspanbar ist, zeichnen sich Kupfer-Zink-Legierungen (Messinge) durch gute Zerspanbarkeit aus – nicht aber durch gute elektrische Leitfähigkeit. Diese Lücke schließen Hochleistungs-Kupferlegierungen wie die Wiconnec-Werkstoffe von Wieland. Die Werkstoff-Familie besteht aus den Kupferlegierungen KC1 und K41 sowie B44 und B93. Sie verbindet gute Festigkeitseigenschaften, Temperatur- und Relaxationsbeständigkeit sowie Leitfähigkeit mit einer guten bis sehr guten Zerspanbarkeit. Durch einen Bleigehalt von 1 bis < 4 Prozent weisen die Werkstoffe beim Zerspanen auf Drehautomaten einen guten Spanbruch auf. Die beiden Kupferwerkstoffe KC1 und K41 etwa haben mit 70 Prozent einen recht hohen Zerspanungsindex. Erreicht wird dieser Wert durch die Zugabe von einem Prozent Blei in die Kupfermatrix – das ist ausreichend für eine gute Zerspanbarkeit, ohne jedoch die elektrische Leitfähigkeit allzu sehr zu beeinträchtigen.

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Zudem sind die beiden niedrig legierten Kupferwerkstoffe korrosionsbeständig. KC1 kommt etwa bei der Herstellung von Steckverbindern in der für Photovoltaik zum Einsatz.Die hochleitfähige, gut zerspanbare Kupferlegierung K41 ist durch die Zusammensetzung seiner Legierung ausscheidungshärtend. Durch den Nickel- und Phosphor-Anteil sowie die daraus resultierende Nickelphosphid-Ausscheidung erreicht der Werkstoff gegenüber KC1 eine höhere Festigkeit und Relaxationsbeständigkeit. Diese Eigenschaften werden durch einen Glühvorgang erreicht. Bei der so genannten Ausscheidungsglühung verbinden sich die Nickel- mit Phosphor-Partikeln. Das Nickel-Phosphid bildet dabei eine neue Phase außerhalb des Kupfergefüges, wodurch der Stromfluss bei elektrischen Anwendungen weniger beeinträchtigt wird. Aus K41 werden unter anderem Steckverbinder für Anwendungen hergestellt, bei denen das Material hochfest sein muss und die Durchleitung hoher Ströme von mehreren Ampere ermöglicht. Ein Anwendungsbeispiel dafür sind Steckverbindungen für Schweißroboter. Hier kommt auch das gute Federverhalten der Legierung zum Tragen: Während Steckverbinder-Buchsen aus kaltverfestigten Legierungen im Laufe der Zeit aufgeweitet werden und an Spannung verlieren, bewahren aus K41 hergestellte Elemente ihre Form und Federeigenschaften langfristig.

Messing goes bleifrei

In Bezug auf den Einsatz von Blei erfüllen alle vier Werkstoffe der Wiconnec-Gruppe die Vorgaben der ROHS-Richtlinie. Gerade die immer strengeren Gesetze (ROHS, Trinkwasser-Richtlinie) schränken aber die Verwendung von Blei immer mehr ein. Deshalb und mit Blick auf künftige Marktanforderungen hat Wieland mit dem Sondermessing Ecobrass eine Legierung entwickelt, die dem Anspruch nach einem bleifreien und gut zu verarbeitenden Werkstoff Rechnung trägt. Sie ist hochfest, gut zerspanbar und korrosionsbeständig. Durch ihre hohe Festigkeit bei zugleich hoher Dehnbarkeit erlaubt sie eine Kalt- und Warmumformung. Der Werkstoff eignet sich für zahlreiche Anwendungen, unter anderem in der Elektronik-, Elektrotechnik- und Sanitär-Industrie. ms

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