Informationsdruck i. 25 - über Kupfer

2. Eigenschaften von Kupfer-Zinn- undKupfer-Zinn-Zink-GusslegierungenDie Eigenschaften der zinnhaltigenKupfer-Gusslegierungen werdenprimär vom Zinngehalt und erst inzweiter Linie vom Zusatz weitererLegierungselemente bestimmt. DurchVariation der Zusätze können dieseLegierungen diversen BearbeitungsundAnwendungsmöglichkeiten angepasstwerden, dadurch ergeben sichviele Möglichkeiten für den industriellenEinsatz. Diese Legierungen besitzeneine gute Korrosionsbeständigkeit, dieim Allgemeinen mit steigendem Zinngehalt(max. bis 20 %) zunimmt.2.1 Physikalische EigenschaftenIn der Ausklapp-Tabelle sind einigewichtige physikalische Eigenschaftender genormten zinnhaltigen Kupfer-Gusslegierungen zusammengestellt.Die lachsrote Farbe des Kupfers ändertsich mit steigendem Zinngehalt überBraunrot und Gelbrot bis zu rötlichgelben,gelben und grünlich-gelbenTönen. Legierungen mit ca. 20% Zinnim Bereich der ε-Phase sind silberweißund haben im polierten Zustand einhohes Reflexionsvermögen. HöhereNickelzusätze verleihen silberweißeTöne.Die Dichte der binären Kupfer-Zinn-Gusslegierungen wird durch den Zinnzusatznur wenig beeinflusst, das giltauch für Zinkzusätze. Durch Bleigehaltewird die Dichte entsprechenddem spezifischen Gewicht des Bleiserhöht.Die Dämpfung nimmt mit zunehmendemAnteil der δ-Phase ab. So habenLegierungen z. B. mit 20 % Zinn, diesog. Glockenbronzen, nur eine geringeDämpfung. Mit zunehmenden Bleigehaltensteigt die Dämpfung, dies wirktsich bei bleihaltigen Lagerwerkstoffengünstig aus.2.1.1 Elektrische EigenschaftenDie Abhängigkeit der elektrischenLeitfähigkeit vom Zinngehalt ist inBild 8 angegeben.Demnach setzen steigende Zinngehalte(bis zu ca. 32%) die elektrische Leitfähigkeitder binären Kupfer-Zinn-Gusslegierungen soweit herab, dass siebei einem Zinnzusatz von 5 % beica. 10 MS/m liegt. Phosphorgehaltebewirken eine weitere Verminderungder elektrischen Leitfähigkeit, wie sieBild 8: Elektrische Leitfähigkeit der Kupfer-Zinn-Gusslegierungen bei Raumtemperatur inAbhängigkeit vom Zinngehalt (DKI 4514)Bild 9: Elektrische Leitfähigkeit binärerKupfer-Zinn-Legierungen mit verschiedenenPhosphorgehalten bei 20 und 200°C inAbhängigkeit vom Zinngehalt (DKI 2548)CuSn5Zn5Pb5-CCuSn12-CBild 10: Einfluss des Phosphorgehaltes auf dieelektrische Leitfähikgkeit von CuSn12-C undCuSn5Zn5Pb5-C (DKI 2549)Bild 9 zeigt. Die Kurven für Kupfer-Zinn-Legierungen mit 0,05 % und0,40 % Phosphor verdeutlichen, wiestark Phosphor die Leitfähigkeit beeinträchtigt.Aus dem gleichen Bild istauch der geringe Einfluss der Temperaturersichtlich, danach ist die elektrischeLeitfähigkeit bei 200°C etwasniedriger als bei 20°C.Den vermindernden Einfluss des Phosphorsauf die elektrische Leitfähigkeitzeigt an den Legierungen CuSn12-C undCuSn5Zn5Pb5-C auch Bild 10. Weitereim Mischkristall lösliche Zusätze, wiez. B. Zink oder Nickel, setzen die elektrischeLeitfähigkeit ebenfalls herab.2.1.2 Thermische EigenschaftenDie Wärmeleitfähigkeit der binärenKupfer-Zinn-Gusslegierungen nimmtmit dem steigenden Zinngehalt ab, sieist in Abhängigkeit vom Zinngehalt für20 und 200°C in Bild 11 dargestellt.Während bei reinem Kupfer dieWärmeleitfähigkeit nahezu von derTemperatur unabhängig ist, zeigtBild 11, dass die Wärmeleitfähigkeitvon Kupfer-Zinn-Gusslegierungen– wie auch von anderen Legierungen –mit zunehmenden Temperaturenansteigt. Diese Tatsache wird inBild 12 am Beispiel der LegierungCuSn5Zn5Pb5-C wiedergegeben.Der Längenausdehnungskoeffizientsteigt mit zunehmendem Zinngehaltleicht an (s. Ausklapp-Tabelle).Bild 11: Wärmeleitfähigkeit von binärenKupfer-Zinn-Legierungen bei 20 und 200°Cin Abhängigkeit vom Zinngehalt (DKI 2583)10 | Deutsches Kupferinstitut