SE1450094A1 - Arsenikfri mässing med förbättrad avzinkningshärdighet och skärbarhet - Google Patents

Abstract

Föreliggande uppfinningen avser en arsenikfri mässinglegering med förbättrad (i) avzinkningshärdighet, (ii) skärbarhet, och (iii) skydd mot intergranulär korngränskorrosion, där nämnda mässinglegeringen innefattar 60,0-65,0 vikt-% Cu, 0,10-1,00 vikt-% Pb, 0,2-0,6 vikt-% P, 0,02-0,06 vikt-% Sb, och resten Zn, och varvid mässinglegeringen kännetecknas av den innefattar < 5 vikt-% (3-fas, företrädesvis < 1 vikt-%. Därutöver avser uppfinningen ett förfarande för framställning av nämnda mässinglegering.

Description

ARSENIKFRI MASSING MED FORBATTRAD AVZINKNINGSHARDIGHET OCH SKARBARHET Tekniskt omrade FOreliggande uppfinning avser en arsenikfri massinglegeringen med fOrbattrad avzinkningshardighet, skydd mot intergranular korngranskorrosion och skarbarhet.

Uppfinningens bakgrund Massing är ett material vars grundbestandsdelare är koppar (Cu) och zink (Zn). Genom tillsats av olika legeringsamnen sasom bly (Pb), jam (Fe), aluminium (Al), nickel (Ni), mangan (Mn), kisel (Si) kan massingen ges unika egenskaper, och det finns manga olika massingslegeringar anpassade for olika typer av bearbetningar och slutprodukter. Beroende pa sammansattning och tillverkning kommer mas- singen att besta av olika sa kallade faser, som am mikrostrukturkomponenter. De vanliga faserna i massing är a-fasen sonn am kopparrik och p-fasen sonn am zinkrik. Ofta bestar massing av en blandning av dessa tva faser.

En fast losning med en enhetlig massingkomposition bildas nar upp till cirka vikt-`)/0 zink tillsatts till koppar. Ytterligare okning av zinkhalten ger en blandning av den ursprungliga fasta losningen (a-fasen) och en ny fast losning med h6gre halt av zink (p-fasen). Massing som innehaller mellan 35 - 45 vikt-% zink bestar av blandningar av dessa tva faser och kallas a-13-massing eller duplex-massing, varvid forhallandet mellan a-fasen till p-fasen beror huvudsakligen pa zinkhalten.

Narvaron av p-fas i a-p-massing ger minskad kall duktilitet men kraftigt 6kad mottaglighet till varmbearbetning genom extrudering eller stansning samt gjutning utan varmesprickor, aven nar bly är narvarande. Darutover är a-p-legeringar starkare och, eftersom de innehaller en hogre andel zink, billigare an a-massing. Dock uppvisar a-p-massinglegeringar h6gre kanslighet f6r avzinkning. Dammed finns det ett behov av att framstalla a-p-massinglegeringar med avzinkningshardighet.

I vissa miljoer maste speciallegeringar anvandas. Ett sadant exennpel am VVS arnnaturer i form av blandare, ventiler, kopplingar med nnera da avzinkningshardighet erfordras. Avzinkning am en typ av korrosion dar zink selektivt angrips och lamnar 2 en poros kopparstruktur. Avzinkningshardig massing har en relativ hog Cu halt, over 60%, samt innehaller en inhibitor sasom arsenik (As), som gor att massing-ens a-fas är resistent mot avzinkning. Eftersom endast a-fasen kan stabiliseras är det viktigt att minimera halten 13-fas genom en h6gre kopparhalt. Det har dock visat sig att det kvarstar [3-fas aven om arsenik och hog kopparhalt pa Over 60% har anvants. Darmed finns det ett behov av minimera p-fasen hos a-p-massinglegeringar (innefattande60 vikt-% Cu) pa ett alternativt satt.

Massinglegeringar kan utover avzinkning drabbas av intergranular korngranskor- rosion vilket är en form av korrosion som sker langs med korngranserna. Zinkhalten är hogre vid korngranserna hos massinglegeringar och intergranular korngranskorrosion angriper just den zink som finns langs med korngranserna. Darmed finns det aven ett behov av att skydda massinglegeringar mot intergranular korngranskorrosion.

Manniskor exponeras oftast for oorganisk arsenik via dricksvatten och viss f6da, och for olika organiska arsenikforeningar framfor alit via fisk och skaldjur [1-3]. Globalt sett am/ander flera nniljoner manniskor dricksvatten med sa hog arsenikhalt att det foreligger risk for allvarliga halsoeffekter. Varst drabbade är Bangla- desh, Indien, Taiwan, samt delar av Sydamerika och Kina [3]. Darmed finns det ett behov att sanka halterna pa arsenik i drickvatten genom att inte anvanda arsenik i legeringar av massing som är i kontakt med dricksvatten.

Amerikanska vetenskapsakademien har uppskattat livstidsrisken fOr cancer till 1-3 fall per 1000 individer vid ett dagligt intag av 1 liter dricksvatten med arsenikhalter vid gransvardesnivan 10 pg/I, vilket overskrider lagrisknivan (ca ett fall per 100 000 exponerade) som kan anses utgora en acceptabel risk for en enskild miljofaktor [3]. Som for andra cancerframkallande amnen, minskar risken for halsoeffekter vid minskad exponering. Gransvardet for arsenik i dricksvatten är 10 pg/I inom EU.

Gransvardet for arsenik i dricksvatten i Sverige, 10 pg/I, är baserat pa cancerrisken [3]. Livstidsrisk for canceruppkomst, vid dagligt intag av arsenik motsvarande gransvardet i dricksvatten (10-20 pg arsenik per dag beroende pa alder, klinnat och fysisk aktivitet), har uppskattats till 1-3 per 1 000 individer (0,1-0,3 procent). 3 Det är darmed Onskvart att begransa intaget av arsenik sa langt det är mojligt. Det galler speciellt for barn, eftersom experimentella studier tyder pa att foster och sma barn är kansligare an vuxna. 5 I lander dar bly är relativt vanligt i vattenledningssystemet har bly i dricksvatten bidragit till hog exponering. Bly kan skada nervsystemet redan vid mycket laga Doser [3,4]. Det omogna nervsystemet är speciellt kansligt. Blyhalten i blod kan sattas i relation till halsorisken. Vid blodblyhalter runt 100 pg/I och hogre har symtorn som nedsatt intellektuell kapacitet, fordrojd utveckling och beteendestorningar kunnat pavisas hos barn som exponerats under fosterstadiet och smabarnsaren. Darmed finns det ett behov att sanka halterna av bly i drickvatten genom att anvanda lagre halter av bly i legeringar av massing som är i kontakt med dricksvatten.

Uppfinningens syfte Syftet med foreliggande uppfinning är att tillhandahalla en arsenikfri a-P.- massinglegering. 20 Syftet är vidare att massinglegeringen har forbattrad avzinkningshardighet an massinglegeringar med arsenik.

Syftet är vidare att tillhandahalla en massinglegering med likartad eller battre skydd mot intergranular korngranskorrosion an massinglegeringar med arsenik.

Syftet är vidare att halten bly i massinglegeringen ska vara 1,0 vikt-`)/0, foretrades 0,10 vikt-% Pb.

Syftet är vidare att halten av p-fasen är < 5 vikt-°/0, foretradesvis 1 vikt-°/0. 4 Sammanfattning av uppfinningen Genom foreliggande uppfinning, sasom det framgar i de sjalvstandiga patentkraven, uppfylls ovan angivna syften. Lampliga utforingsformer av uppfinningen anges i de osjalvstandiga patentkraven.

Uppfinningen avser en arsenikfri a-p-massinglegering med forbattrad (i) avzinkningshardighet, (ii) skarbarhet, och (iii) skydd mot intergranular korngranskorrosion. 10 Enligt en foredragen utforingsform innefattar arsenikfria massinglegeringen 60,065,0 vikt-% Cu, 0,10-1,00 vikt-% Pb, 0,2-0,6 vikt-% P (fosfor), 0,02-0,06 vikt-% Sb (antimon), och resten Zn. Namnda massinglagering kannetecknas av att den inne- fattar < 5 vikt-%foretradesvis 1 vikt-%. Eftersom endast a-fasen kan stabi- liseras är det viktigt att minimera halten p-fas till <5 vikt-%foretradesvis 1 15 vikt-%, i syfte att motverka avzinkning och intergranular korngranskorrosion.

Enligt en foredragen utforingsform innefattar arsenikfria massinglegeringen 60,065,0 vikt-% Cu, 0,10-1,00 vikt-% Pb, 0,2-0,6 vikt-% P, 0,02-0,06 vikt-% Sb, och resten Zn, och varvid massinglegeringen innefattar < 0,5 vikt-%13-fas, foretrades- 20 vis 1 vikt-%och framstallningen av namnda massinglegeringen innefattar stegen att: tillsatta Sb och P till en baslegering i en smaltugn, snnaltan halls i en gjutform, den gjutna massinglegeringen varmebehandlas vid 500 °C till 550°C i 1 - 2 timmar.

Eftersom endast a-fasen kan stabiliseras är det viktigt att minimera halten p-fas i syfte att motverka avzinkning och intergranular korngranskorrosion. Varmebehandlingen i kombination med inhibitorn Sb sanker mangden 13-fas samt att legeringstillsatsen P sanker skarkrafterna. I denna f6redragna utforingsform har arse- 30 nikfria massinglegeringen karakteriserats genom sattet att framstalla den (productby-process) i kombination med andra bestamningar for legeringen eftersom det är svart att definiera legeringens tekniska sardrag pa ett annat satt, dvs. det är delvist tack vare varnnebehandling sonn legeringen erhaller forbattrad (i) avzinkningshardighet och (ii) skydd mot intergranular korngranskorrosion.

Enligt en foredragen utforingsform innefattar arsenikfria massinglegeringen 63,064,0 vikt-% Cu, 0,10-1,00 vikt-% Pb, 0,02-0,06 vikt-% P, 0,02-0,06 vikt-% Sb, och resten Zn. Den lite hogre mangden Pb ger en viss forbattrad skarbarhet.

Enligt en foredragen utforingsform innefattar arsenikfria massinglegeringen 63,064,0 vikt-% Cu, 0,80-1,00 vikt-% Pb, 0,02-0,06 vikt-% P, 0,02-0,06 vikt-% Sb, och resten Zn. Den lite hogre mangden Pb ger en viss forbattrad skarbarhet.

Enligt en foredragen utforingsform innefattar arsenikfria massinglegeringen aven 0,07-0,12 vikt-% Fe och 0,45-0,70 vikt-% Al. FOrekomsten av Fe och Al i massinglegeringen medfor en viss okad hardhet, styrka och draghallfasthet.

Enligt en foredragen utforingsform innefattar arsenikfria massinglegeringen 63, 15 vikt-% Cu, 35,0 vikt-% Zn, 0,9 vikt-% Pb, 0,10 vikt-% Fe, 0,50 vikt-% Al, 0,02-0,06 vikt-% P, 0,02-0,06 vikt-% Sb. Legeringstillsatser sasom Fe och Al forbattrar styrka, hardhet och draghallfasthet. Halten av P och Sb pa 0,02-0,06 vikt-% vardera ger skydd mot avzinkning och intergranular korngranskorrosion.

Enligt en foredragen utforingsform innefattar arsenikfria massinglegeringen arsenikfria massinglegering 63,5 vikt-% Cu, 35,0 vikt-% Zn, 0,9 vikt-% Pb, 0,10 vikt-% Fe, 0,50 vikt-% Al, 0,03 vikt-% P och 0,03 vikt-% Sb. Halten av P och Sb pa 0,03 vikt% vardera ger battre skydd mot avzinkning och intergranular korngranskorrosion samt ca 10% lagre skarkrafter.

Enligt en foredragen utforingsform innefattar arsenikfria massinglegeringen 0-0,200 vikt-% Ni, 0-0,100 vikt-% Mn, 0-0,02 vikt-% Si, 0-0,002 vikt-% As °oh/eller 0,00040,0006 vikt-% B (bor), foretradesvis 0,0005 vikt-% B. Nickel forbattrar hardhet och draghallfasthet utan signifikant effekt pa duktilitet vilket ger forbattrade egenskaper vid forhojda temperaturer. Forekomsten av Mn medfor en viss itikad hardhet, styrka och draghallfasthet. Si Okar hallfastheten och notningsbestandigheten. Halten av As och B är acceptabla halter av oundvikliga fOroreningar i legeringen. 6 Enligt en foredragen utforingsform framstalls arsenikfria massinglegeringen enligt föreliggande ansokan genom stegen att: tillsatta Sb och P till en baslegering i en smaltugn, snnaltan halls i en gjufform, c. den gjutna massinglegeringen varmebehandlas vid 500°C till 550°Ci 1 — 2 timmar.

Varmebehandlingen i kombination med inhibitorn Sb sanker mangden 13-fas samt att legeringstillsatsen P sanker skarkrafterna.

Enligt en foredragen utforingsform framstalls arsenikfria massinglegeringen genom att varmebehandla vid 550°C i 2 timmar vilket sanker mangden p-fas till <5 vikt-%, foretradesvis 1 vikt-%, samt att legeringstillsatsen P sanker skarkrafterna till ca 10% lagre skarkrafter.

Kort beskrivning av fig urerna Figur 1 - Mikrostrukturen pa hos bade gjuten och varmebehandlad testlegering illustreras. Alla bilder är tagna med optiskljusmikroskopi. Forsta raden är med 200x f6rstoring och andra raden är 500x forstoring.

Figur 2 - Tvarsnitt fran testskivor som visar graden av korrosionsangrepp for representativa testlegeringar illustreras.

Beskrivning av uppfinningen Foreliggande uppfinningen avser en arsenikfri massinglegering med forbattrad (i) avzinkningshardighet, (ii) skarbarhet, och (iii) skydd mot intergranular korngranskorrosion, dar namnda massinglegeringen innefattar 60,0-65,0 vikt-% Cu, 0,101,00 vikt-% Pb, 0,2-0,6 vikt-% P, 0,02-0,06 vikt-% Sb, och resten Zn, och varvid massinglegeringen kannetecknas av den innefattar < 5 vikt-%foretradesvis 1 vikt-%.

Massinglegeringen enligt foreliggande uppfinningen kan aven innefatta legeringstillsatser sasom Fe, Al, Ni, Mn och Si i syfte att forbattra styrka, slitstyrka och/eller drag- 7 hallfasthet. Forekomsten av Fe, Mn och Al i massinglegeringen medfor en viss okad hardhet, styrka och draghallfasthet. Si okar hallfastheten och notningsbestandigheten hos massinglegeringen. Nickel forbattrar hardhet och draghallfasthet utan signifikant effekt pa duktilitet vilket ger forbattrade egenskaper vid forhojda temperaturer. Andra grundamnen sasom B, Bi, Mg, Cr och As kan ocksa forekomma i massinglegeringen som oundvikliga fororeningar.

Med definitionen "arsenikfri" menas att massinglegeringen enligt foreliggande ansokan innefattar < 0,02 vikt-% As. Foretradesvis innefattar massinglegeringen 0,002 vikt-% As, dvs. att As forekommer som en oundviklig fororening.

Massinglegeringen enligt foreliggande uppfinning framstalls genom ett forfarande innefattande stegen att tillsatta Sb och P till en baslegering i en smaltugn, varvid baslegeringen innefattar den mangd Cu, Zn, Pb och eventuellt andra lege- ringstillsatser sasom Fe och Al, som ska inga i massinglegeringen, smaltan halls i en gjutform, den gjutna massinglegeringen varmebehandlas vid 500 °C till 550 °C i 1 — 2 timmar, varvid varmebehandlingen sker foretradesvis vid 550 °C i 2 timmar.

Genom att tillsatta inhibitorn Sb och varmebehandling erhalls en massinglegering innefattande < 5 vikt-%foretradesvis 1 vikt-%vilket ger forbattrad avzinkningshardighet och skydd mot intergranular korngranskorrosion. Foreliggande uppfinning indikerar att P inte agerar som inhibitor men dess narvaro leder till lagre skarkrafter vilket är en ovantad teknisk effekt (se Exennpel 1). For ovrigt framjar Sb och varmebehandlingen vid 550 °C i 2 timmar att P-straken inte är sammanhangande vilket i sin tur framjar skydd mot intergranular korngranskorrosion.

Foljande exempel är till for att illustrera ett f6redraget utf6ringsform och utesluter darmed inte andra massing legeringar med bade a- och 13-faser som faller inom skyddsomfanget f6r patentkraven enligt foreliggande uppfinning. Exemplet innefattar aven jamforande fOrsOk (i syfte att pavisa teknisk effekt) mellan massinglegeringar som innehaller olika kombinationer av As, Sb och/eller P. 8 EXEMPEL Baslegering tillverkad av Nordic Brass Gusum (NBG) Testlegeringar 1-11 som testades i foreliggande ansokan framstalldes genom att anvanda en baslegering med prototypnamnet 752 dar halten As, Sb och P är sA nara noll som mOjligt. Kemiska sammansattningen av 752 anges i Tabell 1 i vikt-`)0 dar "NBG standardvarde" indikerar kemiska sannmansattningen hos baslegeringen som man viii uppna medan "Min" och "Max" anger toleranserna. FOr Ovrigt anges aven den uppmatta sammansattningen hos baslegeringen. 10 Tabell 1: Minimum-, maximum- och standardvarden far 752 samt kemisk analys av baslegeringen 752 som anvandes far frannstallning av testlegeringarna 1-11.

Kemisk sammansattning % Min Max NBG std varde Analys av baslegeringen som anvandes for alt framstalla testlegering 1-11 Cu 63,0 64,0 63,63, Zn Rest 35,0 35,23 Pb 0,80 1,00 0,90 0,896 Sn 0,016 Fe 0,07 0,12 0,0,070 Al 0,0,70 0,500 0,504 Ni 0,200 0,013 Mn 0,100 0,003 Si 0,02 0,0 As 0,002 0,002 Sb <0,001 Bi 0,001 P <0,001 B 0,0004 0,0006 0,0000,0006 Mg 0,001 Cr 0,002 As+Sb+P 0,000,002 9 Testlegering 1-11 Testlegeringarna framstalldes i form av got pa 2 kg genom att tillsatta As, Sb och/eller P till baslegeringen i en smaltugn (Leybold) dar legeringarna smaltes i en smaltdegel (Morgan degel) som hade placerats i en induktionsspole. Legeringarna smaltes i narvaro av luft med hjalp av ventilation Over smaltugnen och smaltan halides darefter in i en gjutform genom att tippa smaltdegeln tillsammans med spolen. Dimensionen hos gjutformen var 40x40 mm (h6jd, 300 mm).

Testlegeringar med olika kombinationer av As, Sb och/eller P som testades anges i Tabell 2.

Tabell 2: Ha!ten av As, P och Sb i testlegeringarna 1-11 angivna i vikt-`)/0. De "Analyserade" halter- na indikerar de uppmatta vikt-% medan "Planerade" halterna indikerar de halter som man ville uppnA i testlegeringarna.

Planerade Analyserade As (%v) P (%v) Sb (%v) As (%v) P (%v) Sb (%v) Legering 1 (baslegering) - - - 0,002 0,000 0,000 Legering 2 0,02 - - 0,00,000 0,000 Legering 3 0,06 - - 0,066 0,000 0,001 Legering 4 - 0,02 - 0,002 0,018 0,000 Legering - 0,06 - 0,002 0,066 0,000 Legering 6 - - 0,02 0,002 0,000 0,019 Legering 7 0,06 0,002 0,000 0,062 Legering 8 0,03 0,03 - 0,029 0,00,000 Legering 9 0,03 0,03 0,00,000 0,0 Legering 0,03 0,03 0,002 0,029 0,029 Legering 11 0,02 0.02 0.02 0,021 0,022 0,022 Testlegeringarnas kemiska sammansattning presenteras i Tabell 3 dar aven oundvikliga fororeningar sasom B, Bi, Mg och Cr har tag its med i tabellen.

Tabell 3: Kenniska sannnnansattningen av testlegeringarna i vikt-`3/0.

Cu Zn Pb Sn Fe Al Ni Mn Si As Sb B Si P Mg Cr min 63 0,8 ,07 , max 64 rest 0,9 ,12 0,7 0,2 0,1 0,02 ,002 NBGstd 63,1 ,0, 1 63,1 35,4 ,88 ,017 ,09 ,49 ,014 ,004 ,016 ,002 0 ,001 ,001 0 ,001 ,002 2 63,2 35,2 ,88 ,014 ,11 ,49 ,013 ,004 ,016 ,00 ,001 ,001 0 ,001 ,002 3 63,3 35,1 ,89 ,016 ,09 ,,013 ,004 ,016 ,066 ,001 ,001 ,001 0 ,001 ,002 4 63,3 35,1 ,89 ,016 ,08 ,,013 ,004 ,0,002 0 ,001 ,001 ,018 ,001 ,002 63,4 35,0 ,91 ,018 ,09 ,49 ,014 ,004 ,016 ,002 0 ,001 ,001 ,066 ,001 ,002 6 63,3 35,2 ,89 ,016 ,08 ,48 ,013 ,004 ,017 ,002 ,019 ,001 ,001 0 ,001 ,002 7 63,4 35,0 ,89 ,016 ,09 ,49 ,013 ,004 ,016 ,002 ,062 ,001 ,001 0 ,001 ,002 8 63,34,9 ,89 ,013 ,,49 ,013 ,004 ,016 ,029 0 ,001 ,001 ,0,001 ,002 9 63,2 35,2 ,91 ,018 ,09 ,,014 ,004 ,016 ,0,0,001 ,001 0 ,001 ,002 63,6 34,8 ,89 ,016 ,,48 ,013 ,004 ,017 ,002 ,029 ,001 ,001 ,028 ,001 ,002 11 63,34,9 ,89 ,0,,49 ,013 ,004 ,016 ,0,022 ,001 ,001 ,022 ,001 ,002 Korrosionstester Testlegeringarna 1-11 exponeras for korrosion i form av bade gjutna och varmebehandlade provskivor. Namnda varmebehandling gjordes vid 550 °C under 2 timmar och efter avlagsnande fran ugnen snabbslacktes proverna i vatten (med en fordrojning upp till 5 minuter). Som det har indikerats tidigare sa är varmebehandlingen till for att red ucera p-fasen i testlegeringarna.

Varmebehandlingen gjordes vid 550 °C under 2 timmar eftersom jamforande forsok med andra tennperaturer och tidsintervall (sasonn 460°C till 550°C i 30 min - 8 timmar) indikerar att forbattrad avzinkningshardighet och skydd mot intergranular korngranskorrosion erhalls vid varmebehandling vid 550 °C under 2 timmar. For ovrigt har forst* visat att varmebehandling vid 550 °C under 2 timmar framjar ocksa att p-straken inte är sammanhangande vilket i sin tur framjar skydd mot IGA.

Testning av avzinkning och intergranular korngranskorrosion gjordes genom att skara ut provskivor Than mitten av geiten. Skivorna erh011s genom att prover skars ut fran goten och de exponerade ytorna slipades med 600 mesh-papper. Dessa provskivor maskerades darefter delvis med nagellack for att skapa oexponerade referensytor vilka anvandes for att bestamma djupet av korrosionsangrepp. 11 Testlegeringarna 1-11 exponerades for korrosion i enlighet med ISO 6509 "Koppar och kopparlegeringar - massing - Faststallande av avzinkning", 11 `)/0 CuCl2 losning i 24 timmar vid 75 ± 2 °C.

Efter korrosionstesterna bereddes tvarsnitt vinkelrata mot nagellacksmaskeringen for metallografisk undersOkning genom slipning och polering av provskivomar. Korrosionsangrepp bestamdes med ljusoptisktmikroskopi genom att mata med 200X och 500X forstoringar.

Karaktarisering av strukturer fore korrosionsexponering gjordes pa samma satt pa etsade tvarsnitt. Kvantifiering gjordes genom att rakna fraktion av rutnatets korsningspunkter (mesh-intersection) vilka oversteg 200 punkter; dvs. man tar ett rutnat som man lagger ovanfor bilden, sen raknar man antalet punkter som är a- re- spektive P-fas och oversatter det till %.

Resultat - Kvantifiering av (3-fasen hos testlegeringama Mangden p-fas bestamdes hos de etsade tvarsnitten och resultaten presenteras i Tabell 4.

De jamforande forsaken visar att varmebehandlingen avsevart minskade mangden p-fas hos alla testlegeringar. Resultaten indikerar att ett varde under 5% p-fas medforde att det osannolikt bildades ett kontinuerligt natverk medan ett innehall Over 10% p-fas medfarde att kontinuerliga natverk. Detta indikeras klart och tydligt av Figur 1 dar mikrostrukturen pa hos bade gjuten och varmebehandlad testlegering 10 illustreras. Resultaten fran testerna understryker att varmebehandling ar nadvandigt for att minska p-fasen sa mycket som mojligt. 12 Tabell 4: Mangden 13-fas (vikt-%) i gjutna och varnnebehandlade testlegeringar 1-11 (matt genom att anvanda rutnat med korsningspunkter (mesh-intersecption) , 13x19, med 200x eller 500x forstoring f6r laga respektive hoga varden) As (%v) P (%v) Sb (%v) Gjuten Varmebehandlad Legering 1 - - - 13 2 Legering 2 0,02 - - 16 4 Legering 3 0,06 - - 13 2 Legering 4 0,02 - 11 1 Legering - 0,06 - 2 Legering 6 - - 0,02 4 Legering 7 - - 0,06 2 Legering 8 0,03 0,03 - 16 1 Legering 9 0,03 0,03 13 1 Legering 0,03 0,03 11 1 Legering 11 0,02 0,02 0,02 1 Resultat— Avzinkningshardighet Resultaten fran CuCl2 exponeringen av testlegering 1-11 presenteras i Tabell 5 dar det framgar om korrosion har intraffat i a- och/eller p-fasen samt hur djupt (pm) avzinkningen (AD - avzinkningsdjup) foreligger. Figur 2 illustrerar tvarsnitt fran testskivor som visar graden av korrosionsangrepp for representativa testlegeringar.

Testerna fran foregaende avsnitt indikerade att varmebehandling avsevart minskar 13-fas innehall for alla legeringar (se Tabell 4). JamfOrande fOrstiken i Tabell 5 visar klart och tydligt att minskad mangdinnehall avsevart minskar avzinknings- djupet for alla legeringar som innehaller As och Sb. Nar man jamfor testlegering 1 (baslegering 752) med testlegering 2, 3, 6-10 sa gar det darutover att utlasa att As och Sb inhiberar avzinkning av a-fasen.

Resultaten visar ocksa att P inte verkar inhibera a-fasen. Tvartom sa verkar avzinkningen av a-fasen bli allvarligare efter reduktionen av p-fas genom varmebehandlingen (jamfor "max" vardena for legering 5) vilket är indikativt av att narvaro av p-fas i viss grad skyddar a-fas. 13 Det är aven intressant att jamfora innehallande enbart As och enbart Sb och resultaten tyder pa att forekomsten av As framjar intergranular korngranskorrosion medan Sb endast uppvisar allman korrosion.

Det verkar for ovrigt finnas en skillnad mean lagsta och hogsta koncentration av Sb, 0,02 vikt-% respektive 0,06 vikt-% Sb, vilket kan tyda pa att en hagre koncentration an 0,02 vikt-% behovs far full effekt vid anvandning av Sb. En koncentration ph 0,03 vikt-% som legering 10 verkar fungera bra som inhibitor av avzinkning.

De basta resultaten erholls for testlegering 7, 9, 10 och 11 vilka alla innefattar Sb > 0,03 vikt-% eller en kombination av Sb och Sb > 0,03 vikt-`)0.

Sammanfattningsvist sa tyder resultaten pa att (i) varmebehandling, och (ii) nar- varo av As eller Sb, är nadvandiga for att erhalla avzinkningshardighet samt for att nnotverka intergranular korngranskorrosion. 14 Tabell 5: Avzinkningsdjup (AD) efter CuCl2 exponering och identifiering av sannexisterande korrosionsmekanismer sasom intergranular korngranskorrosion (IGA) och generella. "?" indikerar att det var svart att bestamma korrosionstyp, dvs. det kan vara a eller 13.

KorrosionstypAD djup Gluten Korrosionstyp Varmebehanlad AD djup As %w P %w Sb %w AD typ Annat angrepp max (pm) medel (pm) AD typ Annat angrepp max (pm) medel (pm) Legering 1 - - - a and 13 353 134 a 270 84 Legering 2 0,02 - - 13 IGA 357 13 IGA 36 Legering 3 0,06 - - 13 IGA 282 52 13 IGA 89 Legering 4 - 0,02 - a and 13 402 319 a 211 73 Legering - 0,06 - a and 13 IGA 203 100 a 328 76 Legering 6 - - 0,02 a and 13 IGA 402 15a generell 106 9 Legering 7 - - 0,06 a and 13 generell 1657 13 generell 38 0 Legering 8 0,03 0,03 - 13 178 113 IGA 92 17 Legering 9 0,03 0,03 13 generell 209 84 ? generell 42 7 Legering 0,03 0,03 a and p 113 48 a generell 0 Legering 11 0,02 0,02 0,02 13 193 87 ? generell 0 5 Resultat— Skarkrafter Analyser som gjordes pa testlegeringarnas skarkrafter visade en ovantad teknik hos legering 10 som uppvisade god bearbetning saint aven 10% lagre skarkrafter an legering 1. in Det är mer fOrdelaktigt med lagre skarkrafter eftersonn hoga skarkrafter leder till problem i effektsvaga maskiner som är van liga sammanhanget och i de operationer dar man har en stor spanbredd. Exempel pa sadana operationer är svarvning med profilverktyg, spar- och avstickning borrning och gangning. Precision och noggrannhet paverkas ocksa negativt med stOrre skarkrafter.

Utf6ringsformerna enligt foreliggande uppfinning har beskrivits i detalj med hanvisning till ovanstaende specifika exemplet. Exemplet är dock avsett att endast vara illustrativ och begransar darmed inte skyddsomfanget for foreliggande uppfinning. Darmed ska det noteras att andringar och tillagg kan goras till det ovanstaende exemplet utan att avvika Than skyddsomfanget for uppfinningen. Skyddsomfanget for foreliggande uppfinning kan darfor inte omfattas enbart av ovanstaende exempel utan snarare av patentkraven.

Referenser IARC MONOGRAPHS — 100C, ARSENIC AND ARSENIC COMPOUNDS, http://monographs.iarc.friENG/Monographs/vol100C/monol 00C-6.pdf Sveriges geologiska undersokning, Mineralmarknaden — Tema: Arsenik, sida 70-74 http:i/www.squ.se/dokument/service sdu publ/perpubl 2005- 4.pdf Socialstyrelsen, Miljohalsorapport 2005, Kapitel 16— Metaller, sida 185-187 for arsenik och sida 190-192 for bly hiki.se/PDFIMH R2005 d 4) WORLD HEALTH ORGANIZATION, IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans, VOLUME 87 - Inorganic and Organic Lead Compounds, sida 127-139 http://monographs.iarc.frIENG/Monographsivol871mono87.pdf

Claims (18)

16 Patentkrav

1. Arsenikfri massinglegering med forbattrad avzinkningshardighet, skarbarhet och skydd mot intergranular korngranskorrosion, innefattande 60,0-65,0 vikt-% Cu, 0,10-1,00 vikt-% Pb, 0,02-0,06 vikt-% P, 0,02-0,06 vikt-% Sb, och resten Zn, kannetecknad av att massinglegeringen innefattar < 5 vikt-% 13-fas, foretradesvis 1 vikt-`)/013-fas.

2. Arsenikfri massinglegering legering enligt krav 1, innefattande 63,0-64,0 vikt-% Cu, 0,10-1,00 vikt-% Pb, 0,02-0,06 vikt-% P, 0,02-0,06 vikt-% Sb, och resten Zn.

3. Arsenikfri massinglegering legering enligt nagot av foregaende krav, innefattande 63,0-64,0 vikt-% Cu, 0,80-1,00 vikt-% Pb, 0,02-0,06 vikt-% P, 0,020,06 vikt-% Sb, och resten Zn.

4. Arsenikfri massinglegering enligt nagot av foregaende krav, innefattande 0,07-0,12 vikt-% Fe och 0,45-0,70 vikt-% Al.

5. Arsenikfri massinglegering legering enligt nagot av foregaende krav, inne- fattande 63,5 vikt-% Cu, 35,0 vikt-% Zn, 0,9 vikt-% Pb, 0,10 vikt-% Fe, 0, vikt-% Al, 0,02-0,06 vikt-% P, 0,02-0,06 vikt-% Sb.

6. Arsenikfri massinglegering legering enligt nagot av foregaende krav, innefattande 63,5 vikt-% Cu, 35,0 vikt-% Zn, 0,9 vikt-% Pb, 0,10 vikt-% Fe, 0, vikt-% Al, 0,03 vikt-% P och 0,03 vikt-% Sb.

7. Arsenikfri massinglegering enligt nagot av fOregaende krav, innefattande 00,200 vikt-% Ni, 0-0,100 vikt-% Mn, 0-0,02 vikt-% Si, 0-0,002 vikt-% As och/eller 0,0004-0,0006 vikt-% B.

8. Forfarande for framstallning av en arsenikfri massinglegering enligt nagot av foregaende krav, kannetecknad av stegen att 1. tillsatta Sb och P till en baslegering i en smaltugn, 2. snnaltan som erhalls i steg a halls i en gjutform, c. gjutna nnassinglegeringen sonn erhalls i steg b varnnebehandlas vid 500°C till 550°C i 1 — 2 tim mar. 17

9. Forfarande for framstallning av massinglegering enligt krav 8, kannetecknad av att massinglegeringen varmebehandlas vid 550°C i 2 timmar.

10. Arsenikfri massinglegering med forbattrad avzinkningshardighet, skarbarhet och skydd mot intergranular korngranskorrosion, innefattande 60,0-65,0 vikt-% Cu, 0,10-1,00 vikt-% Pb, 0,02-0,06 vikt-% P, 0,02-0,06 vikt-% Sb, och resten Zn, och varvid massinglegeringen innefattar < 0,5 vikt-% p-fas, foretradesvis 1 vikt-% p-fas, kannetecknad av att framstallningen av namnda massinglegering innefattar stegen att: 1. tillsatta Sb och P till en baslegering i en smaltugn, 2. smaltan halls i en gjutform, 3. den gjutna massinglegeringen varmebehandlas vid 500°C till 550°C i 1 — 2 timmar, foretradesvis vid 550°C i 2 timmar.

11. Arsenikfri massinglegering legering enligt krav 10, innefattande 63,0-64,0 vikt-% Cu, 0,10-1,00 vikt-% Pb, 0,02-0,06 vikt-% P, 0,02-0,06 vikt-% Sb, och resten Zn.

12. Arsenikfri massinglegering legering enligt krav 10 eller 11, innefattande 63,0-64,0 vikt-% Cu, 0,80-1,00 vikt-% Pb, 0,02-0,06 vikt-% P, 0,02-0,06 vikt-% Sb, och resten Zn.

13. Arsenikfri massinglegering enligt krav10-12, innefattande 0,07-0,12 vikt-% Fe och 0,45-0,70 vikt-% Al.

14. Arsenikfri massinglegering legering enligt nagot av foregaende kraven 10- 13. innefattande 63,5 vikt-% Cu, 35,0 vikt-% Zn, 0,9 vikt-% Pb, 0,10 vikt-% Fe, 0,50 vikt-% Al, 0,02-0,06 vikt-% P, 0,02-0,06 vikt-% Sb.

15. Arsenikfri massinglegering legering enligt nagot av foregaende kraven 10- 14. innefattande 63,5 vikt-% Cu, 35,0 vikt-% Zn, 0,9 vikt-% Pb, 0,10 vikt-% Fe, 0,50 vikt-% Al, 0,03 vikt-% P och 0,03 vikt-% Sb. 18

16. Arsenikfri massinglegering enligt nagot av foregaende kraven 10-16, ytterligare innefattande 0-0,200 vikt-% Ni, 0-0,100 vikt-% Mn, 0-0,02 vikt-% Si, 00,002 vikt-% As och/eller 0,0004-0,0006 vikt-% B.

17. Anyandning av en arsenikfri massinglegering enligt nagot av kraven 1-7 och 10-17 i miljOer som konnmer i kontakt med vatten,

18. Anyandning enligt krav 18, varvid namnda miljoer är VVS armaturer, foretradesvis i form av blandare, ventiler och kopplingar.