DE4404194C2 - Trinkwasserführende Armatur aus Metall, insbesondere aus Kupfer und dessen Legierungen mit Anteilen an Zink und Blei - Google Patents
Trinkwasserführende Armatur aus Metall, insbesondere aus Kupfer und dessen Legierungen mit Anteilen an Zink und BleiInfo
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Description
Die Erfindung betrifft zunächst eine trinkwasserführende
Armatur aus Metall, insbesondere aus Kupfer und dessen Legie
rungen mit Anteilen an Zink und Blei, versehen mit einer min
destens die Innenoberflächen bedeckenden, in Kontakt mit der
hindurchströmenden Flüssigkeit stehenden Auskleidung
Eine derartige Armatur ist z. B. aus der DE-OS 35 15 718
bekannt, in der ein Wasserauslauf mit Misch- und Dosierventil
beschrieben ist. Bei dieser Armatur ist der Wasserauslauf als
Bohrung ausgeführt, die innen mit Kunststoff beschichtet ist.
Diese Auskleidung hat grundsätzlich den Vorteil, daß sie was
serhygienisch einwandfrei ist und eine Auswaschung z. B. von
Blei und Zink bei Messingarmaturen bzw. eine Abtragung von
Kupfer bei Kupferarmaturen verhindert. Jedoch hat dieser
Stand der Technik den Nachteil, daß die Auskleidung nur auf
wendig herzustellen ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine trinkwasserfüh
rende Armatur zu schaffen, welche aus einer Messinglegierung
besteht und gegen Auswaschungs- oder Abtragungserscheinungen
unempfindlich ist, sowie mit einem geringeren
Fertigungsaufwand herzustellen ist.
Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des
Anspruchs 1, insbesondere den Merkmalen des Kennzeichenteils,
wonach die Auskleidung aus einer auf die partikelfreien
Armaturenflächen einschließlich der Gewindeflächen im wesent
lichen chemisch aufgebrachten, 2 bis 4 µm dicken Deckschicht
(18) aus Zinn besteht, welche an allen Armaturenflächen die
selbe Schichtstärke aufweist, und daß unterhalb der
Deckschicht eine maximale 1 µm dicke Basisschicht aus elek
trochemisch auf die Armaturenflächen aufgebrachten Zinn vor
handen ist.
Die erfindungsgemäße Auskleidung der trinkwasserführen
den Armatur hat zunächst einmal den wesentlichen Vorteil, daß
die Zinn-Deckschicht wasserhygienisch völlig unproblematisch
ist. Des weiteren liegt die Gesamtdicke der Zinnschicht von
maximal 4 µm innerhalb des Toleranzbereichs von 0,025 bis
0,05 mm eines üblicherweise verwendeten metrischen Gewindes
bzw. Zollgewindes einer fertigen Armatur. D. h. die erfin
dungsgemäße Armatur ist mit einer inerten Innenoberfläche
versehen, die nach der Aufbringung des Zinns keiner weiteren
Nachbearbeitung mehr bedarf.
Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Auskleidung aus
chemisch aufgebrachten Zinn sehr gleichmäßig und bedeckt alle
Innen- und Außenflächen der Armatur vollständig, so daß aus
der Messinglegierung keine Bestandteile ausgewaschen oder ab
getragen werden können.
Letztlich besteht der wesentliche Vorteil der erfin
dungsgemäßen Auskleidung darin, daß die zwei unterschiedli
chen aufgebrachten Zinnschichten den Vorteil einer Langzeit-
Beständigkeit aufweisen. Denn erst durch die Kombination der
unterschiedlich aufgebrachten Basis- und Deckschicht hat die
Verzinnung die gewünschte Beständigkeit gegen Auswaschungs- und
Abtragungserscheinungen erhalten.
Grundsätzlich wäre es natürlich auch möglich für die
Herstellung von Armaturen Legierungen zu verwenden, deren
Bestandteile physiologisch unbedenklich sind. So wäre z. B.
die Herstellung von Armaturen aus Bronze als reine Kupfer-
Zinnlegierung denkbar, jedoch ist ein derartiger Werkstoff
relativ teuer.
Auch sind Messinglegierungen bekannt, die bleifrei sind
oder die durch Legierungsbestandteile die Auswaschung von
Zink verhindern. Jedoch weisen derartige Messinglegierungen
für Armaturen nachteilige Zerspanungseigenschaften auf, d. h.
es bilden sich zunächst sehr lange Späne und anschließend
verschmieren die Zerspanungswerkzeuge.
Es besteht auch die Möglichkeit, anstelle von Blei z. B.
Wismut (Bi) einer Messinglegierung zuzusetzen, um die
Zerspanbarkeit zu erhalten bzw. Arsen (As) oder Antimon (Sb)
gegen die sogenannte Entzinkung zu verwenden. Eine derartige
Vorgehensweise hätte jedoch den Nachteil, daß man die bishe
rige Werkstoffidentität verläßt, also zukünftig
Schwierigkeiten beim Recycling von Armaturenkörpern bekommt.
Des weiteren betrifft die Erfindung auch ein Verfahren
zur Schaffung einer inerten Auskleidung für eine insbesondere
aus Messing bestehende trinkwasserführende Armatur.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren ergibt sich aus den Merkmalen
des Anspruchs 2, insbesondere aus den Merkmalen des
Kennzeichenteils, wonach die inneren und äußeren Oberflächen
des fertiggestellten Armaturenkörpers vollständig,
insbesondere
partikelfrei, gereinigt werden und daß der Armaturenkörper
in einem 50 bis 80°C heißen, stromlosen Zinnbad mit einer
gleichmäßig dünnen, ungefähr eine Stärke von 2 bis 4 µm auf
weisenden Deckschicht aus Zinn versehen wird.
Dieses erfindungsgemäße Verfahren zur Oberflächenverzin
nung von Armaturen hat den wesentlichen Vorteil, daß es hier
mit möglich wird, die fertige Armatur mit einer wasserphysio
logisch unbedenklichen Zinnschicht zu versehen. Die Zinn
schicht kann dabei auf einfache und schnelle Weise gleich
mäßig auf alle Oberflächen einschließlich der Gewindeflächen
innerhalb eines Arbeitsganges aufgetragen werden, wobei die
Schichtdicke innerhalb des vorgenannten Toleranzbereiches der
verwendeten Gewinde liegt.
Aufgrund der hohen Verzinnungsgeschwindigkeit beim er
findungsgemäßen Verfahren wird es nach vollständiger Reini
gung des Armaturenkörpers möglich, innerhalb einer Zeit von
nur 20 bis 40 Minuten eine gleichmäßige sowie ununterbrochene
Schicht aus Zinn auf alle Oberflächen aufzutragen, welche
insbesondere bei aus Messinglegierungen bestehenden trinkwas
serführenden Armaturen eine Auswaschung oder Abtragung von
eventuell schädlichen Bestandteilen zuverlässig und dauerhaft
ausschließt.
Bei einem bestimmten erfindungsgemäßen Verfahren, weist
das Bad bei der chemischen Verzinnung folgende Zusammenset
zung auf:
20 g Zinn II/l Wasser
1 g Zinn IV/l Wasser
150 g Säurekonzentrat/l Wasser.
20 g Zinn II/l Wasser
1 g Zinn IV/l Wasser
150 g Säurekonzentrat/l Wasser.
Eine derartige Badzusammensetzung ermöglicht es - wie
Versuche gezeigt haben - auch kompliziert aufgebaute, mit
vielen unterschiedlichen Innenhohlräumen versehene Armaturen
so gleichmäßig und vollständig chemisch zu verzinnen, daß im
wesentlichen keine Auswaschungen oder Abtragungen durch eine
hindurchfließende Flüssigkeit festzustellen sind. Die in ei
nem derartigen Zinnbad behandelten, aus Messinglegierungen
bestehenden Armaturen sind geeignet als trinkwasserführende
Armaturen eingesetzt zu werden. Sie erfüllen auch die in den
USA sehr strengen Bestimmungen im Zusammenhang mit der Was
serhygiene.
Bei einem weiteren vorteilhaften erfindungsgemäßen Ver
fahren wird vor der stromlosen Aufbringung einer Zinn-Deck
schicht eine ca. 1 µm dicke Zinn-Basisschicht elektrochemisch
aufgebracht.
Durch diese elektrochemische Anverzinnung mit einer sehr
dünnen, maximal 1 µm Dicke aufweisende Zinnschicht weisen die
Oberflächen der Armatur zu Beginn der chemischen Verzinnung
eine homogene Kontaktfähigkeit auf, welche eine besonders
gute Basis für eine gleichmäßige chemische Anlagerung von
Zinn bietet. Dies wirkt sich nicht nur auf die Gleichmäßig
keit der Zinn-Deckschicht, sondern auch auf die Beständigkeit
vorteilhaft aus.
Bei der elektrochemischen Anverzinnung setzt sich das
Bad erfindungsgemäß aus 0,068 l Schwefelsäure/l Wasser und
15 g Zinn II/l Wasser zusammen. Diesem Bad werden - was
nicht erfindungswesentlich ist - darüber hinaus üblicherweise
ein Grundzusatz und ein Glanzzusatz hinzugefügt.
In Ergänzung der bereits beschriebenen Verfahrens
schritte ist es auf vorteilhafte Weise auch möglich, bei der
elektrochemischen Verzinnung das Bad während der Verzinnung
zu bewegen bzw. die zu beschichtenden Armaturen an einer ent
sprechenden Vorrichtung durch das Bad zu ziehen. Dadurch ver
bessert sich die Gleichmäßigkeit der Anverzinnung.
Letztlich zeigt das erfindungsgemäße Verfahren besonders
vorteilhafte Ergebnisse, wenn bei der elektrochemischen
Verzinnung die Stromdichte 1,5 bis 2 A/dm² beträgt.
Nachfolgend wird an einer beispielhaft dargestellten
Armatur die Erfindung noch einmal erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine Armatur und
Fig. 2 eine ausschnittsweise vergrößerte Schnittdarstel
lung eines Innengewindes der Armatur gemäß Fig. 1.
In den Zeichnungen ist eine flüssigkeitsführende Armatur
insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.
Bei der Armatur 10 handelt es sich um ein Absperrventil
als Bestandteil einer Sanitärarmatur, mit einem Ventilgehäuse
11, welches über einen Zulaufstutzen 12, über einen Ablauf
stutzen 13 und über einen Aufnahmestutzen 14 für ein Ventilo
berteil 15 verfügt. Über ein Außengewindeansatz 16 ist das
Ventiloberteil 15 im Innengewinde 17 des Aufnahmestutzens 14
angeordnet.
Die Armatur 10 besteht aus Messing mit Blei- und Zinkan
teilen, und ist wie oben beschrieben innen und außen mit ei
ner chemisch aufgetragenen, in Fig. 1 nicht dargestellten
Zinnschicht versehen.
In Fig. 2 ist ein vergrößerter Ausschnitt des Innenge
windes 17 des Aufnahmestutzens 14 zu sehen. Die Armatur weist
auch im Bereich der Gewindeoberfläche eine gleichmäßige, mit
der Bezugsziffer 18 gekennzeichnete Deckschicht aus Zinn auf.
Eine derartige auch im Gewindebereich mit einer Zinn-
Deckschicht 18 versehene Armatur 10 muß nach der Verzinnung
nicht noch einmal bearbeitet werden, weil die Gesamtdicke der
Zinn-Deckschicht 18 sich innerhalb des Toleranzbereichs der
fertigen Armatur 10 wie auch des Gewindes 17 bewegt. Jedoch
ist es selbstverständlich möglich, aus optischen Gründen im
Nachhinein den Armaturenkörper z. B. von außen zu verchromen.
Zusammenfassend sind also alle Oberflächen des Armatur
körpers mit einer inerten, wasserhygienischen einwandfreien
Innenoberfläche aus Zinn versehen.
Claims (7)
1. Trinkwasserführende Armatur aus Metall, insbesondere
aus Kupfer und dessen Legierungen mit Anteilen an Zink und
Blei, versehen mit einer mindestens die Innenoberflächen be
deckenden, in Kontakt mit der hindurchströmenden Flüssigkeit
stehenden Auskleidung, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus
kleidung aus einer auf die partikelfreien Armaturenflächen
einschließlich der Gewindeflächen im wesentlichen chemisch
aufgebrachten, 2 bis 4 µm dicken Deckschicht (18)
aus Zinn besteht, welche an allen Armaturenflächen dieselbe
Schichtstärke aufweist, und daß unterhalb der Deckschicht (18)
eine maximal 1 µm dicke Basisschicht aus elektrochemisch auf
die Armaturenflächen aufgebrachten Zinn vorhanden ist.
2. Verfahren zur Schaffung einer inerten Auskleidung für
eine insbesondere aus Messing bestehende, trinkwasserführende
Armatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren und äußeren
Oberflächen des fertiggestellten Armaturenkörpers (10) voll
ständig, insbesondere partikelfrei, gereinigt werden und daß
der Armaturenkörper (10) in einem 50 bis 80°C heißen, strom
losen Zinnbad mit einer gleichmäßig dünnen, ungefähr eine
Stärke von 2 bis 4 µm aufweisenden Deckschicht (18) aus Zinn
versehen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Bad bei der chemischen Verzinnung folgende Zusammen
setzung aufweist:
20 g Zinn II/l Wasser
1 g Zinn IV/l Wasser
150 g Säurekonzentrat/l Wasser.
20 g Zinn II/l Wasser
1 g Zinn IV/l Wasser
150 g Säurekonzentrat/l Wasser.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß vor der stromlosen Aufbringung einer Zinn-Deck
schicht eine etwa 1 µm dicke Zinn-Basisschicht elektroche
misch aufgebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das Bad bei der elektrochemischen Verzinnung folgende Zu
sammensetzung aufweist:
0,068 l Schwefelsäure/l Wasser
15 g Zinn II/l Wasser.
0,068 l Schwefelsäure/l Wasser
15 g Zinn II/l Wasser.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Bad während der Verzinnung bewegt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 4 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß bei der elektrochemischen Verzin
nung die Stromdichte 1,5 bis 2 A/dm²beträgt.
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