Die Geheimnisse der Messinglegierungen: 15 wenig bekannte Geheimnisse

Definition und Eigenschaften von einfachem Messing sowie der Einfluss unterschiedlicher Zinkgehalte auf die Eigenschaften von Messing.

Einfaches Messing, auch als gewöhnliches Messing bekannt, ist eine binäre Legierung aus Kupfer und Zink. Im Allgemeinen weisen einfache Messingsorten mit höherem Zinkgehalt eine höhere Festigkeit, aber eine relativ geringe Plastizität auf. In industriellen Anwendungen liegt der Zinkgehalt von Messing üblicherweise bei maximal 45 %, da ein zu hoher Zinkgehalt die Legierung spröde macht und die Leistungsfähigkeit beeinträchtigt. Durch Variation des Zinkgehalts lassen sich Messingsorten mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften herstellen. Beispielsweise ist Messing mit einem Zinkgehalt von über 46 % bis 50 % aufgrund seiner Härte und Sprödigkeit nicht druckverarbeitbar.

Mehrkomponenten-Legierungsfusion aus speziellem Messing, wodurch Leistungsveränderungen durch verschiedene Elemente hervorgerufen werden.

Um die Eigenschaften von Messing zu verbessern, führten Ingenieure weitere Legierungselemente ein, wodurch Spezialmessing entstand. Zu diesen gängigen Legierungselementen zählen Silizium, Aluminium, Zinn, Blei, Mangan, Eisen und Nickel.

• Aluminium: Die Zugabe von Aluminium kann die Streckgrenze und Korrosionsbeständigkeit von Messing verbessern, verringert jedoch dessen Plastizität geringfügig. Messing mit einem Aluminiumgehalt von maximal 4 % weist hervorragende Eigenschaften auf und eignet sich für die Weiterverarbeitung und den Guss.
• Zinn: Die Zugabe von 1 % Zinn kann die Beständigkeit von Messing gegenüber Meerwasser und Meeresatmosphäre deutlich verbessern, daher wird es auch als „Marinemessing“ bezeichnet; Zinn kann auch die Schneidleistung von Messing verbessern.
• Blei: Der Hauptzweck der Zugabe von Blei zu Messing besteht darin, die Schneidleistung und die Verschleißfestigkeit zu verbessern; Blei hat nur geringen Einfluss auf die Festigkeit von Messing.
• Mangan: Manganmessing weist gute mechanische Eigenschaften, thermische Stabilität und Korrosionsbeständigkeit auf. Durch die Zugabe von Aluminium lassen sich seine Eigenschaften weiter verbessern und ein Guss mit glatter Oberfläche erzielen.
• Silizium: Silizium kann die mechanischen Eigenschaften, die Verschleißfestigkeit und die Korrosionsbeständigkeit von Messing deutlich verbessern. Siliziummessing besitzt gute Gießeigenschaften und lässt sich schweißen und schneiden. Es wird hauptsächlich zur Herstellung von Schiffs- und Chemieanlagenteilen verwendet.
• Eisen: Durch die Zugabe von Eisen und einer kleinen Menge Mangan zu Messing lässt sich die Rekristallisationstemperatur von Messing erhöhen und das Korn verfeinern, die mechanischen Eigenschaften verbessern und Messing eine hohe Zähigkeit, Verschleißfestigkeit und ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit in der Atmosphäre und im Meerwasser verleihen. Daher kann eisenhaltiges Messing zur Herstellung von Teilen verwendet werden, die Reibung und Korrosion durch Meerwasser ausgesetzt sind.
• Nickel: Nickel erhöht die Rekristallisationstemperatur von Messing, verfeinert dessen Kornstruktur, verbessert die mechanischen Eigenschaften und die Korrosionsbeständigkeit und reduziert die Neigung zu Spannungsrisskorrosion. Nickelmessing besitzt gute Wärmebehandlungseigenschaften und findet breite Anwendung im Schiffbau und in der Motorenindustrie.

Vielschichtige Diversität der Kupfer- und Zinkzusammensetzung in unterschiedlichen Anteilen.

Gewöhnliches Messing ist kein einheitlicher Werkstoff, sondern eine Legierung aus Kupfer und Zink in unterschiedlichen Anteilen, was ihm vielfältige Eigenschaften verleiht. Durch die Kombination von Kupfer und Zink in verschiedenen Verhältnissen zeigt gewöhnliches Messing unterschiedliche Leistungseigenschaften und ist zu einem unverzichtbaren Werkstoff im Maschinenbau geworden.

Eigenschaften und geeignete Verarbeitungsverfahren von einphasigem und zweiphasigem Messing.

Bei einem Zinkgehalt von unter 39 % weist die Messinglegierung eine einphasige Struktur auf und wird als einphasiges Messing bezeichnet. Dieses Messing zeichnet sich durch hervorragende Plastizität aus und eignet sich für die Warm- und Kaltumformung. Liegt der Zinkgehalt über 39 %, besteht die Legierung aus einer einphasigen Struktur und einer Kupfer-Zink-Mischkristallphase; man spricht dann von zweiphasigem Messing. Zweiphasiges Messing ist weniger plastisch, weist aber eine höhere Zugfestigkeit auf und eignet sich daher ebenfalls für die Warmumformung. Ingenieure können die passende Messingsorte für ihre spezifischen Anforderungen auswählen.

Code-Darstellung von gewöhnlichem Messing.

Gängiges Messing wird in der Form „H + Zahl“ angegeben, wobei das „H“ für Messing und die folgende Zahl für den Massenanteil des Kupfers steht. Beispielsweise bezeichnet H68 Messing mit 68 % Kupfer und 32 % Zink. Bei Gussmessing wird üblicherweise der Buchstabe „Z“ vor die Bezeichnung gesetzt, z. B. ZH62. Diese einfache und übersichtliche Nomenklatur hilft Ingenieuren, die benötigten Werkstoffe schnell zu identifizieren.

Anwendungsdifferenzierung von Kalt- und Warmumformung.

Im Maschinenbau spielt Messing eine Schlüsselrolle in verschiedenen Bearbeitungsprozessen. Normalerweise eignet sich einphasiges Messing für die Kaltumformung, während zweiphasiges Messing für die Warmumformung geeignet ist. Diese Unterscheidung spiegelt die Vielseitigkeit von Messing wider und gewährleistet die Auswahl und Anwendung des Materials für unterschiedliche technische Anforderungen.

Ein breites Anwendungsspektrum.

Die Vielfalt und die hervorragenden Eigenschaften von Messing machen es für ein breites Anwendungsspektrum in verschiedenen Bereichen geeignet. In der Elektrotechnik wird es zur Herstellung von effizienten Drähten, Kabeln und Leiterplatten verwendet und gewährleistet so die zuverlässige Übertragung elektrischer Signale. Darüber hinaus spielt Messing eine wichtige Rolle in der Fertigungsindustrie und wird zu einer Vielzahl von Teilen und Steckverbindern verarbeitet. Von der Automobilindustrie bis zum Baugewerbe ist Messing unverzichtbar.

Leistungsvorteile wie Preis, hohe Festigkeit und Härte, gute Plastizität usw.

Die Messinglegierung H59 gehört zur Messingfamilie und ist preisgünstig, was einen ihrer größten Vorteile darstellt. Sie zeichnet sich durch hohe Festigkeit und Härte aus, widersteht starken äußeren Kräften, ist gut formbar und lässt sich auch im warmen Zustand gut verarbeiten. Dadurch findet H59-Messing vielfältige Anwendung in der industriellen Fertigung, bei Hardware-Zubehör und anderen Bereichen. Beispielsweise spielt H59-Messing seine besonderen Eigenschaften bei der Herstellung von Maschinenteilen, Schweißteilen und verschiedenen Kupferprodukten aus.

Mangelnde Korrosionsbeständigkeit und unzureichende Hebemethoden.

Die Korrosionsbeständigkeit von H59-Messing ist durchschnittlich und liegt etwas unter der einiger moderner Legierungen. Durch geeignete Oberflächenbehandlungsmaßnahmen lässt sich die Korrosionsbeständigkeit jedoch deutlich verbessern. Verfahren wie Verzinken, Vernickeln oder das Aufbringen von Korrosionsschutzbeschichtungen machen H59-Messing für ein breiteres Anwendungsspektrum geeignet. Obwohl die Korrosionsbeständigkeit nicht seine größte Stärke ist, stellt H59-Messing aufgrund seines günstigen Preises in vielen nicht extrem korrosiven Umgebungen eine wirtschaftliche Wahl dar.

Im Gegensatz dazu steht Messing H62.

Messing H59 und Messing H62 weisen viele Gemeinsamkeiten in ihren Eigenschaften auf, wie z. B. gute Bearbeitbarkeit und eine gewisse Korrosionsbeständigkeit. Es bestehen jedoch auch signifikante Unterschiede. Messing H62 enthält im Allgemeinen einen höheren Kupferanteil, was in mancher Hinsicht zu einer besseren elektrischen und thermischen Leitfähigkeit führt, jedoch die Festigkeit und Härte leicht verringern kann. Chemisch betrachtet liegt der Kupferanteil von Messing H59 zwischen 57,0 % und 60,0 %, der Zinkanteil ist höher. Der durchschnittliche Kupferanteil von Messing H62 beträgt bis zu 62 %, der Zinkanteil ist höher. Aufgrund seiner hohen Festigkeit und Härte wird Messing H59 häufig für Maschinenteile, Schweißteile und dekorative Kupferprodukte verwendet. Messing H62 hingegen findet aufgrund seiner guten Plastizität und Zähigkeit breite Anwendung in Teilen, die gebogen werden müssen, wie z. B. Wasserrohrverbindungen und Heizkörper. Die Verarbeitung von Messing H59 umfasst Gießen, Schneiden, Schweißen, Warm- und Kaltpressen. Obwohl H62-Messing ebenfalls über diese guten Techniken verfügt, ist die Wahrscheinlichkeit höher, dass es beim Heißpressen zu Heißversprödung kommt, und die Verarbeitungstemperatur muss streng kontrolliert werden.

Gute mechanische Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit.

Die Messinglegierungen H90 und H96 zeichnen sich durch hervorragende mechanische Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit aus. H90-Messing besitzt einen hohen Kupfergehalt, eine gute elektrische und thermische Leitfähigkeit und wird häufig für die Herstellung von elektrischen Kontakten, Isoliermaterialien und leitfähigen Bauteilen verwendet. Es bietet ausgezeichnete mechanische Eigenschaften und eine gute Verarbeitbarkeit unter Druck, eine etwas höhere Festigkeit, gute Oberflächenbehandlungsmöglichkeiten, kann vergoldet und emailliert werden und ist das Hauptmaterial für Patronenhülsen. H90-Messing ist hervorragend mechanisch belastbar und korrosionsbeständig, verträgt Warm- und Kaltpressung und lässt sich einfach verzinnen. Es wird hauptsächlich für Heizkörperrohre und Kühlrippen verwendet. H96-Messing hat einen hohen Zinkgehalt, ist gut verarbeitbar und verschleißfest und wird häufig für die Herstellung von Maschinenteilen, Ventilen, Rohren und Schrauben eingesetzt. H96-Messing besitzt ausgezeichnete mechanische Eigenschaften: Zugfestigkeit ≥ 340 MPa, Streckgrenze ≥ 180 MPa, Bruchdehnung ≥ 30 % und Härte 75–100 HB. Gleichzeitig weist H96-Messing gute physikalische Eigenschaften auf, wie z. B. eine gute elektrische und thermische Leitfähigkeit (ca. 28 % IACS, ca. 120 W/m·K). Darüber hinaus ist H96-Messing korrosionsbeständig, insbesondere in atmosphärischen und Süßwasserumgebungen. H90- und H96-Messing sind gut formbar und lassen sich durch Schmieden, Kaltziehen, Walzen und andere Verfahren zu Bauteilen in verschiedenen Formen verarbeiten. Sie eignen sich für die komplexe und präzise Bearbeitung. Auch in feuchten, sauren oder alkalischen Umgebungen sind sie dauerhaft stabil und widerstehen hohen Temperaturen, Verschleiß und Ermüdung. Dadurch eignen sie sich für eine Vielzahl anspruchsvoller Einsatzumgebungen.

Verschiedene Anwendungsgebiete: H90 wird häufig im Elektrobereich eingesetzt, H96 im Maschinenbau usw.

Messing H90 wird aufgrund seiner guten elektrischen und thermischen Leitfähigkeit häufig in der Elektrotechnik eingesetzt. Beispiele hierfür sind die Herstellung von elektrischen Kontakten, Isoliermaterialien und leitfähigen Bauteilen. Messing H96 findet aufgrund seiner guten Verarbeitbarkeit und Verschleißfestigkeit häufig Verwendung im Maschinenbau. Stangen aus Messing H96 werden aufgrund ihrer hohen Festigkeit und Duktilität häufig zur Herstellung von Maschinenteilen, Zahnrädern, Schrauben und anderen verschleißfesten Teilen verwendet. Rohre aus Messing H96 werden aufgrund ihrer guten elektrischen Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit in Klimaanlagen, Kühlschränken und anderen Kälteanlagen, aber auch im Schiffbau und in der chemischen Industrie eingesetzt. Bänder aus Messing H96 werden häufig zur Herstellung von elektronischen Bauteilen, Steckverbindern und Zierteilen verwendet. Platten aus Messing H96 finden Verwendung in der Herstellung von Instrumenten, Zierplatten und verschiedenen Maschinenteilen.

Detaillierte Zusammensetzung, einschließlich des Gehalts an Kupfer, Zink und einer geringen Menge an Verunreinigungen.

Die Hauptbestandteile von H96-Messing sind Kupfer (Cu) und Zink (Zn), wobei der Kupfergehalt 95,0 % bis 97,0 % und der Zinkgehalt 2,0 % bis 4,0 % beträgt. Es enthält außerdem geringe Mengen an Verunreinigungen wie Blei (Pb), Eisen (Fe), Aluminium (Al) usw., deren Gehalt im Allgemeinen unter 0,1 % liegt.

Mechanische Eigenschaften, physikalische Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeitsparameter.

Hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften weist H96-Messing hervorragende Merkmale auf. Die Zugfestigkeit beträgt ≥ 340 MPa, die Streckgrenze ≥ 180 MPa, die Bruchdehnung ≥ 30 % und die Härte 75–100 HB. H96-Messing besitzt zudem eine gute elektrische und thermische Leitfähigkeit mit einer Wärmeleitfähigkeit von ca. 28 % IACS und einer Wärmeleitfähigkeit von ca. 120 W/m·K. Es bietet eine gute Korrosionsbeständigkeit, insbesondere in atmosphärischen und Süßwasserumgebungen.

Anwendung verschiedener Formen in unterschiedlichen Branchen.

• Stangen aus Messinglegierung H96 werden aufgrund ihrer hohen Festigkeit und Duktilität häufig zur Herstellung von Maschinenteilen, Zahnrädern, Schrauben und anderen verschleißfesten Bauteilen eingesetzt. Der Standarddurchmesser liegt üblicherweise zwischen 3 mm und 100 mm, die Länge ist auf Anfrage erhältlich.
• Rohre aus der Messinglegierung H96 werden aufgrund ihrer guten elektrischen Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit häufig in Rohrleitungssystemen für Klimaanlagen, Kühlschränke und andere Kälteanlagen eingesetzt, finden aber auch im Schiffbau und in der chemischen Industrie Verwendung. Standarddurchmesser reichen von 6 mm bis 200 mm.
• H96-Messinglegierungsbänder werden häufig zur Herstellung von elektronischen Bauteilen, Steckverbindern und Zierteilen verwendet. Die Standarddicke reicht von 0,1 mm bis 3 mm, die Breite kann kundenspezifisch angepasst werden.
• Platten aus der Messinglegierung H96 werden zur Herstellung von Instrumenten, Zierplatten und verschiedenen Maschinenteilen verwendet. Die Standarddicke reicht von 0,2 mm bis 10 mm, Breite und Länge können kundenspezifisch angepasst werden.

Messinglegierungen besitzen einen hohen ökologischen Wert, vor allem aufgrund ihrer Recyclingfähigkeit. Als Legierungsmaterial kann Messing nach Gebrauch recycelt werden, wodurch Ressourcenverschwendung reduziert und die Umweltbelastung verringert wird.

Das Recycling und die Wiederverwendung von Messingabfällen entsprechen nicht nur dem Umweltschutzgedanken der modernen Gesellschaft, sondern leisten auch einen wichtigen Beitrag zur nachhaltigen Entwicklung. Messingabfälle können verschiedene Aufbereitungsprozesse durchlaufen, wie z. B. Sammlung und Sortierung, Reinigung, Zerkleinerung, Trennverfahren und Einschmelzen, um so die Wertstoffe wiederzuverwerten.

In der Sammel- und Sortierphase werden messinghaltige Abfälle wie alte Maschinenteile und Elektronikgeräte gesammelt und verschiedene Messinglegierungen identifiziert. Durch eine Reinigungsbehandlung werden Schmutz, Fett und andere Verunreinigungen von der Messingoberfläche entfernt und das Material für die Weiterverarbeitung vorbereitet. Das Messingmaterial wird zerkleinert, um die Trennung und Handhabung zu erleichtern. Mithilfe geeigneter Trennverfahren wie Magnetscheidung, Flotation und Spektralanalyse wird das Messingmaterial von anderen Verunreinigungen und anderen Metallen getrennt. Abschließend wird das Messingmaterial zum Schmelzen bei hohen Temperaturen transportiert, um Verunreinigungen zu entfernen und die recycelte Messinglegierung zu gewinnen.

Für das zurückgewonnene Messinglegierungsmaterial sind zudem Zusammensetzungsanalysen und Qualitätsprüfungen erforderlich, um sicherzustellen, dass es die Wiederverwendungsstandards erfüllt. Je nach Marktnachfrage können diese recycelten Messinglegierungen zur Herstellung neuer Messingprodukte wiederverwendet werden. Dadurch entsteht ein geschlossener Kreislauf, der die Abhängigkeit von natürlichen Ressourcen weiter reduziert.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Recyclingfähigkeit von Messinglegierungen ihnen eine wichtige Rolle im Umweltschutz einbringt und somit zum Aufbau einer nachhaltigen Gesellschaft beiträgt.

Mit dem kontinuierlichen Fortschritt von Wissenschaft und Technik und der ständigen Weiterentwicklung verschiedener Industrien werden sich die Leistungs- und Anwendungsbereiche von Messinglegierungen weiter ausdehnen und neue Möglichkeiten für die Zukunft eröffnen.

Technologisch gesehen wird die Leistungsfähigkeit von Messinglegierungen durch die kontinuierliche Weiterentwicklung der Materialforschung und -entwicklung weiter verbessert. Beispielsweise lassen sich durch die Zugabe verschiedener Legierungselemente Festigkeit, Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und andere Eigenschaften von Messing optimieren, um den Anforderungen eines breiteren Anwendungsbereichs gerecht zu werden. Gleichzeitig werden die Verbesserung der Produktionsprozesse und die Entwicklung intelligenter Fertigungsmethoden die Produktionseffizienz und Produktqualität von Messinglegierungen steigern und die Produktionskosten senken.

Im Anwendungsbereich wird die Nachfrage nach hochfesten, verschleißfesten Messinglegierungen mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Automobil-, Maschinenbau-, Elektronik- und anderer Branchen weiter steigen. Beispielsweise wird in der Automobilindustrie der Einsatz hochfester, verschleißfester Messinglegierungen im Bereich der Fahrzeugteile aufgrund der steigenden Nachfrage nach Leichtbaufahrzeugen sowie Energieeinsparung und Emissionsreduzierung weiter zunehmen. Auch in der Elektronikindustrie wird die Nachfrage nach Messinglegierungen mit guter elektrischer und thermischer Leitfähigkeit aufgrund des beschleunigten Austauschs elektronischer Geräte weiter steigen.

Mit der Verschärfung der Umweltschutzrichtlinien und den steigenden Anforderungen der Verbraucher an den Umweltschutz wird der Produktionsprozess von Messinglegierungen künftig verstärkt auf Umweltschutz und Energieeinsparung ausgerichtet sein. So werden beispielsweise der Einsatz sauberer Energie, die Reduzierung von Abfallemissionen und andere umweltfreundliche Produktionstechnologien zu wichtigen Entwicklungstrends in der Messinglegierungsindustrie der Zukunft.

Kurz gesagt, die Zukunft von Messinglegierungen ist vielversprechend, und die kontinuierliche Erweiterung der Leistungs- und Anwendungsbereiche wird neue Chancen und Herausforderungen für verschiedene Branchen mit sich bringen.