Kupfernormen definieren die Eigenschaften von Kupfer und Kupferlegierungen und legen fest, wie die Art, Form und der Zustand einer Legierung zu beschreiben sind. Ebenso wichtig ist, dass sie eine gemeinsame Sprache bieten, die von Herstellern, Händlern und Anwendern von Kupferlegierungen geteilt wird. Da sich die Metall- und Fertigungsindustrie zunehmend globalisiert hat, ist die Möglichkeit, die verschiedenen Kupfernormen zu vergleichen und miteinander abzugleichen, wertvoller denn je geworden. Dieser Artikel erläutert, wie die wichtigsten Systeme aufgebaut sind und in welcher Beziehung sie zueinander stehen.
In Europa werden die Normen für Kupfer durch ein vom Comité Européen de Normalisation (CEN) entwickeltes System vereinheitlicht. Dieses System verwendet eine aus sechs Zeichen bestehende alphanumerische Bezeichnung. Der erste Buchstabe, „C“, steht für eine Kupferlegierung. Der zweite Buchstabe kennzeichnet die Produktform wie folgt: „B“ für Barren, die zu Gussprodukten eingeschmolzen werden sollen, „C“ für Gussprodukte, „F“ für Füllmaterialien, die beim Hartlöten und Schweißen verwendet werden, „M“ für Vorlegierungen, „R“ für raffiniertes Rohkupfer, „S“ für Schrott, „W“ für Form- und Druckgussprodukte und „X“ für nicht genormte Werkstoffe. Drei Ziffern kennzeichnen anschließend das Material, und ein abschließender Buchstabe gibt die Klassifizierung der einzelnen Kupferwerkstoffgruppen an und erweitert gleichzeitig die Kapazität des Kennzeichnungssystems.
In Nordamerika werden die Normen für Kupfer durch das „Unified Numbering System“ (UNS) vereinheitlicht, das gemeinsam von der American Society for Testing and Materials (ASTM) und der Society of Automotive Engineers (SAE) verwaltet wird. Im Rahmen des UNS werden Kupfer und Kupferlegierungen durch fünfstellige Nummern gekennzeichnet, denen der Buchstabe „C“ vorangestellt ist. Diese fünfstelligen Codes basieren auf einem älteren, von der US-amerikanischen Kupfer- und Messingindustrie entwickelten dreistelligen System und ersetzen dieses.
Das ältere System wurde von der Copper Development Association (CDA) verwaltet, und Kupferlegierungen werden in vielen Dokumenten und Zeichnungen nach wie vor anhand ihrer „CDA-Nummern“ bezeichnet. Die UNS-Bezeichnungen sind lediglich zweistellige Erweiterungen der CDA-Nummern, die eingeführt wurden, um neuen Zusammensetzungen Rechnung zu tragen. So wurde beispielsweise zerspanungsfreundliches Messing, das früher als CDA-Legierung Nr. 360 bekannt war, zu UNS C36000. UNS-Bezeichnungen wurden seitdem in die wichtigsten Kupfernormen aufgenommen, darunter die der ASTM, ASME und SAE.
Innerhalb des UNS-Systems bezeichnen die Nummern von C10000 bis C79999 Knetlegierungen, während die Bezeichnungen für Gusslegierungen von C80000 bis C99999 reichen. Innerhalb dieser beiden Kategorien werden die Zusammensetzungen in verschiedene Familien eingeteilt, darunter die sechs Hauptgruppen: Kupfer, hochlegierte Kupferlegierungen, Messinge, Bronzen, Kupfer-Nickel-Legierungen und Neusilber. Legierungen, die keiner dieser sechs Gruppen zuzuordnen sind, werden entweder als „sonstige Kupfer-Zink-Legierungen“ unter den Knetlegierungen oder als „Sonderlegierungen“ unter den Gusslegierungen klassifiziert.
Die japanischen JIS-Normen für Kupfer basieren in erster Linie auf ISO-Normen. Eine JIS-Spezifikation beginnt mit dem Präfix „JIS“, gefolgt vom Buchstaben „C“ für Kupfer und Kupferlegierungen sowie einer vierstelligen Zahl, die die zugesetzten Legierungselemente angibt.
Beispielsweise enthält JIS C1020 99,9 % Kupfer, JIS C2720 ist eine Kupfer-Zink-Legierung (Messing), JIS C5191 ist eine Kupfer-Zinn-Phosphor-Legierung (Phosphorbronze), JIS C3601 ist eine Kupfer-Zink-Blei-Legierung (bleilegiertes Messing), JIS C6801 ist eine Kupfer-Zink-Aluminium-Legierung (Messing) und JIS C4430 ist ein Kupfer-Zink-Zinn-Messing.
Dieser Artikel befasst sich mit den Normen, die die Bezeichnung und Klassifizierung von Kupferlegierungen regeln. Die anderen Leitfäden der Reihe „Kupfer“ behandeln die Inhalte dieser Normen. „Kupferspezifikationen“ erläutert die regionalen Bezeichnungssysteme im Detail, während „Kupfergüten“ das Metall in seine sechs Legierungsfamilien einteilt. „Kupfereigenschaften“ behandelt die Leitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit, durch die sich die einzelnen Legierungen voneinander unterscheiden. Zusammen verbinden sie das Normenwerk mit den Bezeichnungen, Güten und Eigenschaften, auf denen es basiert.
Kupfernormen legen Art, Form und Beschaffenheit einer Legierung genau fest und bieten eine gemeinsame Sprache für Hersteller, Händler und Anwender. In einem zunehmend globalisierten Markt ermöglichen sie zudem den Vergleich und die Zuordnung von Legierungen, die nach unterschiedlichen Systemen bezeichnet werden.
Die fünfstelligen UNS-Codes sind direkte Erweiterungen der älteren dreistelligen CDA-Nummern, die von der Copper Development Association verwaltet werden. Bei jeder UNS-Nummer wurden lediglich zwei Ziffern hinzugefügt, um neuen Zusammensetzungen Rechnung zu tragen. So wurde beispielsweise die CDA-Legierung Nr. 360 zur UNS-Legierung C36000.
Im Rahmen des UNS-Systems bezeichnen die Nummern von C10000 bis C79999 Knetlegierungen, während die Nummern von C80000 bis C99999 Gusslegierungen bezeichnen. Beide Kategorien sind weiter in die sechs Hauptlegierungsfamilien unterteilt.
Die sechs Hauptgruppen sind Kupfer, hochlegierte Kupferlegierungen, Messing, Bronze, Kupfer-Nickel-Legierungen und Neusilber. Legierungen, die nicht zu diesen Gruppen gehören, werden als „sonstige Kupfer-Zink-Legierungen“ (Knetlegierungen) oder „Speziallegierungen“ (Gusslegierungen) klassifiziert.
Die JIS-Normen für Kupfer basieren in erster Linie auf ISO-Normen. Jede Bezeichnung besteht aus dem Präfix „JIS“, dem Buchstaben „C“ für Kupfer und Kupferlegierungen sowie einer vierstelligen Zahl, die die Legierungselemente angibt, wie beispielsweise bei JIS C1020 für 99,9 % Kupfer.