Samenstelling en opbouw

Samenstelling en opbouw van de bronslegering

Brons is een volgens DIN 50930-6 / DIN EN 1982 genormeerd appendage- en installatiemateriaal, dat door zijn veelzijdige toepassingsmogelijkheden met name geschikt is voor de sanitaire installatietechniek, bijvoorbeeld voor afsluiters, veiligheidscomponenten en regelaars, als fittingmateriaal voor leidingcomponenten of als basismateriaal voor waterinstallaties, filterinstallaties en zuiveringsinstallaties.



Drinkwatertoepassing

Brons = CuSn5Zn5Pb2 Elementen volgens DIN 50930-6 geschikt voor drinkwater
Koper Cu Rest
Tin Sn Geen info
Zink Zn Geen info
Lood Pb max. 3,0 %
Nikkel Ni max. 0,6 %
Antimoon Sb max. 0,1 %
Verontreinigingen Telkens max. 0,02 %
Samenvatting van de elementen volgens DIN 50930-6*  

* DIN 50930-6 vermeldt alleen een aanwijzing over de beïnvloeding van
het drinkwater door de migratie van metaalionen. De norm doet geen
uitspraken over de corrosiebestendigheid van het materiaal.

Machinebouwtoepassing

Brons = CuSn5Zn5Pb5-C Elementen volgens DIN EN 1982
Koper Cu 83,0 - 87,0 %
Tin Sn 4,0 - 6,0 %
Zink Zn 4,0 - 6,0 %
Lood Pb 4,0 - 6,0 %
Nikkel Ni 0,0 - 2,0 %
Antimoon Sb 0,0 - 0,25 %
Brons volgens DIN EN 1982  

De legeringelementen gaan met uitzondering van het lood allemaal op in de alfa-fase van het mengkristal. Dat houdt in dat zij – met uitzondering van het lood - metallografisch niet meer als individuele elementen herkenbaar zijn.

Het element lood scheidt zich aan het einde van de verstarring bij de korrelgrenzen en bij de door de volumecontractie ontstaande holle ruimtes uit en af. Het is aanwezig in de vorm van kleine, grijze bolvormige insluitingen in de roodachtige alfa-basismassa – nikkel, tin en zink zijn volledig in het koper opgelost.

Binnen deze legering – zoals ook bij alle andere loodhoudende koperlegeringen – heeft lood in essentie de functie van een spaanbreker, zie afb. 2. Dit is een van de belangrijkste voorwaarden voor een voordelige industriële verwerking van deze materialen. Zij moeten liefst zo snel mogelijk en machinaal verspaand kunnen worden, omdat de prijs van een materiaal steeds minder afhankelijk is van de inkoopkosten dan van de verwerkings- en bewerkingskosten.

De onder b) afgebeelde spaanders belemmeren een geautomatiseerde bewerking van de materialen. Zij wikkelen zich rond de bewerkingsgereedschappen en vereisen daardoor een frequente, handmatige ingreep door de machineoperator. De onder a) weergegeven korte spaanders vallen zonder problemen van het bewerkingspunt af en kunnen geautomatiseerd uit de machine afgevoerd worden. Het lood heeft geen verdere functies in de legering.

a) korte spaanders
b) lange spaanders

Nikkel wordt aan de legering toegevoegd om het lood bij grotere wanddikteverschillen gelijkmatig en fijn te verdelen. Dit schept de voorwaarde voor de mogelijkheid om de mechanische karakteristieken van de legering volgens DIN EN 1982 zonder grote giettechnische inspanningen veilig te stellen. Omvangrijk, wetenschappelijk gestaafd onderzoek over de totale invloed van nikkel op de bovenstaande legering, is ons op dit moment niet bekend. Er bestaat op dit punt dus nog behoefte aan onderzoek en dit zal door de bedrijfstak verricht worden.

Brons laat zich op grond van zijn verstarringskarakteristieken en legeringsamenstelling alleen met zand- en strenggiettechniek gieten. Dit vergt weliswaar grote inspanningen, maar staat een gietvorm toe die al dicht tegen de uiteindelijke vorm van de component aanzit en daarom slechts een weinig kostenintensieve bewerking vereist. Dit is een duidelijk verschil met componenten uit gesmede of geperste basisvormen. Het argument van de betere drukdichtheid van gesneden of geperste componenten kan gepareerd worden met 100% drukdichtheidcontroles bij gegoten componenten.

De stromingstechnische gunstigere vorm (zie afb. 3) spreekt in haar geluidsontwikkeling en functionaliteit vóór een gegoten component, wanneer deze vergeleken wordt met de scherpere randen en mechanisch bewerkte binnencontouren en geleidingen bij MS-componenten.

 

c)
d)
Gegoten constructie Verspaningsconstructie
Ronde vormen Scherpe randen
Geringere bewerking Hoger verspaningsvolume
Minder stromingsverliezen Ongunstige stroming
Minder geluidsontwikkeling Wervelingen

Componenten uit brons

De hoogwaardigheid van het koper in combinatie met de hygiëne van het tin, de betere bewerkbaarheid van het lood en het geringe gehalte van het onedele zink hebben ertoe geleid dat brons in veel aspecten van het dagelijkse leven aanwezig is. De nauwe verwantschap met het traditionele brons kenmerkt de eigenschappen van deze als meerstoffenbrons aangeduide legering. Deze is corrosiebestendig tegenover in het drinkwater vaak voorkomende corrosievormen, zoals ontzinken en spanningscorrosie. Daaruit resulteren ook de veelzijdige toepassingsmogelijkheden. Vanwege deze uitstekende materiaaleigenschappen kan brons gebruikt worden voor toepassingen die variëren van drinkwater en agressief zeewater tot proceswaters.

Ook producten van de petrochemie, verven en lakken, alsmede gassen en vloeibare gassen worden door componenten van dit materiaal gevoed. Daarbij laat het materiaal bedrijfstemperaturen van – 176 °C tot + 225 °C toe. Dit ligt aan het feit dat brons zelfs bij zo lage temperaturen vrijwel geen meetbare verbrossing vertoont. Daarom wordt dit materiaal ook bij voorkeur ingezet als appendagemateriaal voor vloeibare gassen. Zelfs kritische, vloeibare gassen zoals zuurstof, stikstof etc. worden bij ca. -176 °C veilig via appendages van brons geleid, verdeeld en afgesloten.