Welche Gusslegierungen bieten die beste Balance zwischen Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit?

Die Wahl der richtigen Gusslegierung ist entscheidend für eine zuverlässige Leistung, insbesondere wenn ein Bauteil sowohl mechanischen Belastungen als auch korrosiven Umgebungen standhalten soll. In der Meerestechnik, der Automobilindustrie, der Energie- und Verteidigungsbranche müssen Konstrukteure Zug-/Streckgrenze, Korrosionsbeständigkeit, Gießbarkeit und Kosteneffizienz in Einklang bringen.

Bei Neway basiert unser Legierungsauswahlprozess auf metallurgischen Normen (z.B. ASTM B85, ISO 3522, DIN 1725) und empirischen Tests. Nachfolgend präsentieren wir eine eingehende Bewertung von Gusslegierungen, die eine außergewöhnliche Doppelleistung in Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit bieten.

Vergleichsleistung von hochfesten, korrosionsbeständigen Gusslegierungen

Aluminiumlegierungen: Leichtgewichte mit starken passiven Oxidschichten

A356 (Al-Si-Mg, ASTM B26)

A356 ist eine wärmebehandelbare Aluminiumgusslegierung, die eine überlegene Kombination aus mechanischer Leistung und Korrosionsbeständigkeit bietet. Im T6-Zustand kann die Zugfestigkeit 310–320 MPa bei einer Dehnung von 5–7 % erreichen, was sie ideal für Strukturkomponenten macht, die Feuchtigkeit oder Sprühumgebungen ausgesetzt sind.

• Silizium (~7 %) verbessert die Gießfließfähigkeit

• Magnesium (~0,3 %) ermöglicht die Wärmebehandlung für Festigkeit

• Die Korrosionsbeständigkeit bleibt auch ohne Oberflächenbeschichtung hoch

• Verwendung gemäß ASTM B26/B26M für Gussteile mit hoher Integrität

AlSi12 (EN AC-44100 / DIN 1725)

AlSi12 enthält bis zu 12 % Silizium und bietet eine überlegene Fließfähigkeit und eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit – insbesondere bei saurem Regen und Industrieatmosphären. Obwohl seine Festigkeit niedriger ist als bei A356, macht sein Formfüllverhalten ihn optimal für Anwendungen mit dünnen Wandstärken.

• Ideal für Gehäuse mit Wandstärken bis zu 1,8 mm

• Beibehaltung einer stabilen Oberfläche bei langfristiger UV- und Salzeinwirkung

• Oft verwendet für dekorative oder schützende Gehäuse

Zinklegierungen: Hohe Präzision, mäßige Korrosionsbeständigkeit

Zamak 5 (ASTM B86 / EN 1774)

Zamak 5 ist der Industriestandard für hochfeste Zinkdruckgussteile. Mit einer Zugfestigkeit von etwa 300 MPa und einer Dehnung von 6–8 % unterstützt er enge Toleranzen (±0,05 mm) und komplexe Geometrien. Die natürliche Oxidschicht des Zinks trägt zu einer mäßigen Korrosionsbeständigkeit bei, die durch Plattieren, Chromatieren oder Pulverbeschichtung verbessert werden kann.

• Gießt mit dünnen Wänden bis zu 0,6 mm

• Ideal für funktionelle Teile, die Maßgenauigkeit erfordern

• Korrosionstest gemäß ASTM B117: bis zu 96 Stunden im Salzsprühnebel mit minimaler Schädigung (unbeschichtet)

Kupferbasislegierungen: Beste Beständigkeit und Tragfähigkeit ihrer Klasse

C95500 (Aluminiumbronze, ASTM B148)

C95500 Aluminiumbronze kombiniert eine herausragende Korrosionsbeständigkeit mit mechanischen Eigenschaften, die viele Stähle übertreffen. Mit einer Zugfestigkeit von bis zu 725 MPa widersteht sie Kavitation, Erosion und Hochdruck-Salzwassereinwirkung, was sie für Unterwasser-, Pumpen- und Hydraulikanwendungen unverzichtbar macht.

• Enthält 10–11,5 % Al, 3–5 % Fe, 0,5–1,5 % Ni

• Bildet eine passive Al₂O₃-Schicht, die gegen Meerwasser und Chloride beständig ist

• Kann in ISO 9001- und NORSOK M-650-qualifizierten Umgebungen verwendet werden

Messing C46400 (Marinemessing, ASTM B584)

Messing 464 hat eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufgrund seines Zinngehalts (~1 %) und seiner Fähigkeit, stabile Oxidfilme zu bilden. Mit einer Zugfestigkeit von 480–550 MPa schneidet es sowohl unter mechanischer als auch chemischer Belastung gut ab.

• Starke Beständigkeit gegen Entzinkung

• Oft verwendet für Befestigungselemente, Ventilkörper und Wärmetauscherplatten

• Zeigt eine ausgezeichnete Zerspanbarkeit (Bewertung ~30 % im Vergleich zu Automatenmessing)

CuNi10Fe1 (DIN 17664)

CuNi10Fe1 ist eine Kupfer-Nickel-Legierung, die für ihre Beständigkeit gegen Bewuchs und mechanische Stabilität unter thermischer Wechselbelastung bekannt ist. Sie behält eine hohe Leistung in Sole-, Meerwasser- und Kondensatsystemen bei.

• Verwendung in marinen und Offshore-Wärmetauschersystemen

• Kompatibel mit Titan und Edelstahl in galvanischen Umgebungen

• Zugfestigkeit: ~450 MPa, Dehnung: ~20 %, gemäß EN 1982

Oberflächenbehandlungen zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit

Um die Beständigkeit in extremen Umgebungen zu verbessern, empfiehlt Neway:

• Eloxieren für AlSi12 und A356

• Nickel- oder Zinnplattierung für kupferbasierte Legierungen

• Konversionsbeschichtung oder Chromatpassivierung für Zamak 5

• Salzsprühtest (ASTM B117 oder ISO 9227) zur Validierung der Oberflächenleistung

Fazit

Die gleichzeitige Erzielung von Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit in einem Gussteil hängt stark von der Legierungsauswahl ab. A356 und C95500 sind erstklassige Materialien für strukturelle Belastungen in marinen oder korrosiven Umgebungen. Zamak 5 bietet zuverlässige Festigkeit mit mäßiger Korrosionsbeständigkeit bei engen Toleranzen. CuNi10Fe1 und Marinemessing wiederum zeichnen sich bei langfristiger Meerwassereinwirkung aus.

Bei Neway unterstützen unsere Materialingenieure Kunden bei der Auswahl der richtigen Legierung basierend auf Funktion, Haltbarkeit und Gießverfahren – gestützt auf normbasierte Analysen, Simulationen und Tests, um eine überlegene Leistung sicherzustellen.