Bronze Recycling

Bronze ist eine Legierung aus den Metallen Kupfer (Cu) und Zinn (Sn).
Je nach Art ihrer Verarbeitung lassen sich Knet und Gusslegierungen unterscheiden. Knetlegierungen eignen sich zur Warm und Kaltumformung durch Walz-, Press und Ziehverfahren; sie enthalten neben Kupfer bis zu 8,5% Zinn. Gusslegierungen weisen in der Regel einen Zinnanteil zwischen neun und 12% auf. Von Hyperzinnbronzen spricht man bei Knetlegierungen mit Zinnanteilen bis 17%, die durch Sprüh kompakteren hergestellt werden. Bronzen mit Zinnanteilen von 20% sind als Glockenbronze bekannt. Bronze wird im seltensten Fall als reine Zweistofflegierung genutzt, sondern mit weiteren Legierungskomponenten und Zusätzen versehen. Dadurch lassen sich die Werkstoffeigenschaften massgeschneidert beeinflussen. Bei Knetlegierungen werden vor allem Phosphor und Zink beigemengt, bei Gusslegierungen sind darüber hinaus Blei, Nickel und Eisen von Bedeutung. Derartige Legierungen werden auch als Mehrstoffbronzen bezeichnet.

Blei (Pb) verbessert das Fliessvermögen, senkt jedoch die Zugfestigkeit und Duktilität. In Knetlegierungen, die warm umgeformt werden, ist es schon in geringen Mengen schädlich, da diese Legierungen zur Warmbrüchigkeit neigen. Gusslegierungen können bis zu 7% Blei enthalten. Es ist wegen seines niedrigen Schmelzpunktes in der Lage, eventuell auftretende Porosität, bedingt durch das bei der Erstarrung auftretende Volumendefizit, auszufüllen, wodurch die Druckdichtigkeit der Gussteile erhöht wird. Blei ist unlöslich und liegt fein verteilt im Gefüge vor, was zu einer besseren Spanbarkeit der Produkte führt. Ausserdem erhöht es die Korrosionsbeständigkeit, speziell gegen Schwefelsäure. Bleizusätze verbessern zudem die Notlaufeigenschaften von Gleitwerkstoffen.

Zusätze von Nickel (Ni) erhöhen bei gleichbleibender Festigkeit die Zähigkeit und sorgen dafür, dass die Festigkeit weniger stark von der Wanddicke des Gussteils abhängt. Ausserdem werden Gusslegierungen durch Nickel korrosionsbeständiger. Kupfer-Zinn-Zink-Gusslegierungen enthalten Ni-Zusätze bis 2,5%, in Knetlegierungen wird es dagegen nur in geringen Mengen bis 0,3% beigemischt. Neben einer höheren Festigkeit kann durch Kaltumformung zwischen der Lösungsglühung und Warmaushörtung auch die Härte gesteigert werden.

Eisen verbessert in geringen Mengen die Verfestigungsfähigkeit von Knetlegierungen und bewirkt ein feineres Korn. Das Schmelzen und Giessen wird jedoch durch Eisen erschwert, da es eine zähe Schlackenhaut bildet. Während die skizzierten Legierungskomponenten gezielt eingesetzt werden, um die Werkstoffeigenschaften von Bronze positiv zu beeinflussen, können sich Verunreinigungen mit anderen Stoffen wie Aluminium, Antimon, Arsen, Mangan, Schwefel, Silizium, Wismut auch in kleinsten Mengen negativ auswirken. Sie beeinträchtigen die Giessbarkeit und Festigkeit und führen teilweise auch zur Versprödung.

Vor dem Hintergrund, dass immer mehr Kraftfahrzeuge heute mit Bordcomputern und elektronischen Geräten zur Motorsteuerung, Abgaskontrolle, Geschwindigkeitsregelung oder für Antiblockier- Bremssysteme ausgerüstet werden, gilt dies auch für die Kfz-Elektronik. Des Weiteren werden solche Bronzen im Automobil- sowie Maschinenbau für Gleitlager und andere Buchsen verwendet. Knetlegierungen wie CuSn4 werden neben den skizzierten Einsatzbereichen in der Elektronik und Elektrotechnik für Federn, Schrauben, Bolzen und Muttern eingesetzt sowie für Rohre und Behälter der chemischen und Papierindustrie.

Die Legierung CuSn6 wird neben der Relais- und Steckertechnik für Bleche, Bänder und Rohre sowie für Pumpenteile, Zahnräder, Buchsen, Drahtgewebe und Membranen im Schiff-, Maschinen und Apparatebau sowie in der Zellstoff-, Textil- und chemischen Industrie eingesetzt. Der Werkstoff CuSn6 weist aufgrund seines höheren Zinngehaltes noch bessere Federeigenschaften auf und wird daher für hochbeanspruchte, verschleissfeste Federn im Maschinen- und Uhrenbau verwendet. Ausserdem wird der Werkstoff für Zahnräder und Schneckengetriebe, für Gleitlager, Gleitbahnen und Laufbuchsen sowie für Bolzen, Schrauben und Muttern eingesetzt. Im Kraftwerksbau wird dieser Werkstoff ebenso wie die Legierung CuSn6 mit einem Anteil von einem% Aluminium für Kondensatorrohre genutzt.

Mit einem geringen Anteil Phosphor ist diese Legierung ein hochwertiger Lagerwerkstoff mit hervorragenden Gleiteigenschaften, d.h. mit einer hohen Verschleiss-, Warm- und Dauerschwingfestigkeit sowie Korrosionsbeständigkeit. Der höhere Phosphorgehalt verbessert die Schmierfilmhaftung des Werkstoffs. Er wird daher für Lager aller Art bis zu höchsten Belastungen und Drehzahlen im Motoren und Fahrzeugbau sowie im Maschinenbau eingesetzt.

Die Mehrstoffbronzen CuSn3Zn9 und CuSn4Zn4Pb4 werden zum Beispiel für Steckverbinder in Kraftfahrzeugen verwendet. In jüngster Zeit hat die Legierung CuSn5Pb1 an Bedeutung gewonnen. Sie wird in der Automobiltechnik eingesetzt: speziell für Bauteile in Stellmotoren und für Einspritzsysteme.