DE4404194A1 - Trinkwasserführende Armatur aus Metall, insbesondere aus Kupfer und dessen Legierungen mit Anteilen an Zink und Blei - Google Patents

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 Fertigungsauf­ wand 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 Arma­ turenflächen einschließlich der Gewindeflächen im wesentli­ chen chemisch (stromlos) aufgebrachten, 2 bis 4 µm dicken Deckschicht (18) aus Zinn besteht, welche an allen Armaturen­ flächen dieselbe Schichtstärke aufweist.

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 erfindungsgemäße 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.

Grundsätzlich wäre es natürlich auch möglich für die Herstellung von Armaturen Legierungen zu verwenden, deren Be­ standteile physiologisch unbedenklich sind. So wäre z. B. die Herstellung von Armaturen aus Bronze als reine Kupfer-Zinn­ legierung denkbar, jedoch ist ein derartiger Werkstoff rela­ tiv 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 Zer­ spanbarkeit zu erhalten bzw. Arsen (As) oder Antimon (Sb) ge­ gen die sogenannte Entzinkung zu verwenden. Eine derartige Vorgehensweise hätte jedoch den Nachteil, daß man die bishe­ rige Werkstoffidentität verläßt, also zukünftig Schwierigkei­ ten beim Recycling von Armaturenkörpern bekommt.

Des weiteren ist aus dem heterogenen Stand der Technik auch ein innenverzinnter Armaturenkörper gemäß der DE-PS 14 192 bekannt. Hierbei dient die Innenverzinnung jedoch nur dazu, um an den Metallkörper innen anschließend eine Bleiausfütterung angießen zu können, die ihrerseits mit der hindurchströmenden Flüssigkeit in Kontakt steht.

Letztlich ist es aus der DE-PS 22 802 auch bekannt, Ven­ tile, Hähne, Pumpenkörper oder andere Maschinenteile gegen den Einfluß chemisch wirkender Stoffe mit einer schützenden Hülle u. a. aus Zinn zu versehen. Bei diesem heterogenen Stand der Technik werden jedoch beispielsweise in einen zu schüt­ zenden Eisenkern Gußkerne eingesteckt, die zusammen mit dem Eisenkern eine Gußform bilden. Diese Gußform wird mit Zinn ausgegossen, so daß ein massiver angegossener Schutzkörper aus Zinn entsteht. Ein derartiger Stand der Technik ist auf­ grund der Dicke des Zinn-Schutzkörpers bei mit Gewinden ver­ sehenen Armaturen nicht einsetzbar.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Armaturenkörper unterhalb der Zinn- Deckschicht eine maximal 1 µm dicke Basisschicht aus elektrochemisch auf die Armaturenflächen aufgebrachten Zinn auf. Diese nur 1 µm dicke Basisschicht aus Zinn hat den Vorteil, daß die Oberflä­ chen des Armaturenkörpers durch die Anverzinnung aktiviert wird, wodurch sich die Haftung der Deckschicht verbessert.

Des weiteren betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Schaffung einer inerten Auskleidung für eine insbesondere aus Messing bestehende trinkwasserführende Armatur.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Ver­ fahren zu schaffen, durch welches auf möglichst einfache Weise eine inerte Schutzschicht auf die gesamte Oberfläche des Armaturenkörpers aufgetragen werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 4, insbesondere aus den Merkmalen des Kennzei­ chenteils, 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.

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 werden an einer beispielhaft, dargestellten Armatur die Vorteile der Erfindung noch einmal deutlich dar­ gestellt. 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 (9)

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 (stromlos) aufgebrachten, 2 bis 4 µm dicken Deckschicht (18) aus Zinn besteht, welche an allen Armaturenflächen dieselbe Schichtstärke aufweist.

2. Trinkwasserführende Armaturen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Deckschicht (18) eine maxi­ mal 1 µm dicke Basisschicht aus elektrochemisch auf die Arma­ turenflächen aufgebrachten Zinn vorhanden ist.

3. Trinkwasserführende Armaturen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle inneren und äußeren Flächen des Armaturenkörpers (10) mit einer Auskleidung aus Zinn ver­ sehen sind.

4. Verfahren zur Schaffung einer inerten Auskleidung für eine insbesondere aus Messing bestehende, trinkwasserführende Armatur, 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.

5. Verfahren nach Anspruch 4, 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.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß vor der strömlosen Aufbringung einer Zinn-Deck­ schicht eine etwa 1 µm dicke Zinn-Basisschicht elektroche­ misch aufgebracht wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, 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.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Bad während der Verzinnung bewegt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 6 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß bei der elektrochemischen Verzin­ nung die Stromdichte 1,5 bis 2 A/dm² beträgt.