EN ISO 2626 Wasserstoffversprödungsprüfung an Kupfer - Bestimmung der mittleren Korngröße

Die von der Internationalen Organisation für Normung (ISO) entwickelte und später im Rahmen der Harmonisierungsbemühungen als europäische Norm veröffentlichte Norm „EN ISO 2626 Wasserstoffversprödungsprüfung von Kupfer – Bestimmung der mittleren Korngröße“ ist auf oxid- und sauerstofffreie Kupfersorten mit hoher Leitfähigkeit anwendbar. Die Versprödung wird durch enges oder umgekehrtes Biegen oder durch mikroskopische Untersuchung sichtbar gemacht.

Prinzipiell wird eine Probe präpariert und in einer wasserstoffhaltigen Atmosphäre erhitzt. Ist Sauerstoff im Metall vorhanden, reagiert dieses und es kommt zu einer Sprödigkeitsreaktion. Anschließend wird die Probe so abgekühlt, dass sie nicht mit Luft in Berührung kommt. Die Sprödigkeit lässt sich dann durch enges oder umgekehrtes Biegen oder durch mikroskopische Untersuchung nachweisen.

Die Testproben werden wie folgt vorbereitet:

• Prüfkörper für die Biegeprüfung: Dieser Prüfkörper muss eine geeignete Länge oder einen vollständigen Querschnitt aufweisen oder eine geeignete Dicke bzw. einen Durchmesser von maximal 12 mm haben. Seine Kanten müssen abgerundet und glatt sein. Prüfkörper, die keinen vollständigen Querschnitt aufweisen, müssen einen Teil der ursprünglichen Materialoberfläche enthalten.
• Prüfkörper für die Rückbiegeprüfung: Dieser Prüfkörper sollte eine geeignete Länge aufweisen und eine Dicke bzw. einen Durchmesser von 2,5 mm nicht überschreiten. Seine Kanten sollten abgerundet und glatt sein. Prüfkörper, die nicht den vollen Querschnitt aufweisen, sollten einen Teil der ursprünglichen Materialoberfläche enthalten.
• Prüfpräparat für die mikroskopische Untersuchung: Dieses Präparat muss eine geeignete Größe haben und die Außenfläche des Materials auf mindestens einer Seite umfassen.

Das vorbereitete Prüfstück wird 30 Minuten lang in einem Ofen erhitzt, der auf einer Temperatur zwischen 825 und 875 Grad Celsius gehalten wird und mindestens 10 Prozent Wasserstoff enthält. Anschließend wird es in der Ofenatmosphäre oder durch schnelles Eintauchen in Wasser abgekühlt.

Der Schwachstellentest wird wie folgt durchgeführt:

• Biegeversuch mit engem Biegewinkel: Der Biegeversuch mit engem Biegewinkel wird bei Umgebungstemperatur durchgeführt. Das Prüfstück wird unter konstantem Druck rechtwinklig zu seiner Längsrichtung gebogen, bis die Enden die in der Abbildung dargestellte Position erreichen. Die ursprüngliche Oberfläche des Materials sollte sich außerhalb der Biegung befinden.

Der Biegevorgang wird normalerweise in zwei Schritten durchgeführt.

• Im ersten Schritt kann jedes der in der Norm ISO/R 398 beschriebenen Verfahren verwendet werden, um das Prüfstück in eine V-Form zu biegen. Die Wahl des Verfahrens bestimmt die Mindestlänge des Prüfstücks.
• Im zweiten Schritt werden die beiden Schenkel des Prüfstücks beispielsweise in einem Schraubstock eingespannt, um einen konstanten Druck auf das offene Ende des V-förmigen Bauteils auszuüben. Nach dem Biegevorgang wird die gedehnte Oberfläche visuell auf eventuelle Risse untersucht.

• Mikroskopische Untersuchung: Das Prüfstück wird so geschnitten, dass seine Außenflächen rechtwinklig aufeinandertreffen. Der Ausschnitt wird poliert, gegebenenfalls geätzt und unter einem Mikroskop bei 200-facher Vergrößerung auf Anzeichen von Sprödigkeit, wie z. B. Gasaustritt oder offene Kornstruktur, untersucht.

Kurz gesagt, definiert die Norm EN ISO 2626 ein Prüfverfahren zum Nachweis von Wasserstoffversprödung in bestimmten Kupfersorten. Dieses Verfahren ist insbesondere anwendbar auf:

• Sauerstofffreies Kupfer
• Kupfer mit hoher Leitfähigkeit in Abwesenheit von Sauerstoff.

Wasserstoffversprödung ist ein Phänomen, bei dem Kupfer Wasserstoff aufnimmt (beispielsweise beim Glühen in einer wasserstoffhaltigen Atmosphäre) und dadurch spröde wird und Risse entstehen können, insbesondere wenn das Material anschließend gedehnt oder gebogen wird. Prüfungen helfen, die Anfälligkeit des Materials für dieses Problem zu beurteilen.

Bei dem Test werden Kupferproben einer Wasserstoffatmosphäre bei hohen Temperaturen ausgesetzt, gefolgt von der Anwendung mechanischer Spannungen (typischerweise Biegung), um eine mögliche Sprödigkeit durch das Auftreten von Rissen sichtbar zu machen.

Diese Norm ist eine Materialprüfnorm mit Schwerpunkt auf der Qualitätskontrolle bei der Kupferproduktion und -verarbeitung. Sie wird bei der Herstellung und Qualitätssicherung von Kupferprodukten für elektrische, elektronische und andere Anwendungen mit hoher Leitfähigkeit eingesetzt, bei denen die Duktilität und Zuverlässigkeit des Materials von entscheidender Bedeutung sind.

Die Norm EN ISO 2626 ist wichtig, da sie ein standardisiertes und zuverlässiges Verfahren zur Erkennung von Wasserstoffversprödung in hochleitfähigem Kupfer bereitstellt. Dieses Verfahren gewährleistet Materialqualität, Sicherheit und Leistungsfähigkeit in kritischen Anwendungen.

Die wichtigsten Gründe, warum dieser Standard als notwendig erachtet wird, sind folgende:

• Es verhindert unerwartete Ausfälle: Empfindliches Kupfer kann während des Gebrauchs plötzlich versagen. Dies ist inakzeptabel bei elektrischen Kabeln, Stromschienensystemen, Wärmetauschern, elektronischen Bauteilen, Wasserleitungen sowie Automobil- und Luftfahrtteilen, wo mechanische Integrität und Leitfähigkeit unerlässlich sind.
• Qualitätskontrolle in der Produktion: Bei der Kupferverarbeitung (Schmelzen, Gießen, Glühen) können Rest-Sauerstoff enthalten sein oder freigesetzt werden. Prüfungen bestätigen, dass das Material ordnungsgemäß entsauerstofft wurde und gegen Wasserstoffvergiftung beständig ist. Ohne standardisierte Methode fehlt Herstellern und Abnehmern eine einheitliche Möglichkeit, dieses Risiko zu bewerten.
• Es gewährleistet Wiederholbarkeit und Vergleichbarkeit: Diese Norm definiert präzise Prüfbedingungen (Wasserstoffexposition, Temperatur, Zeit, Biegeverfahren und Prüfkriterien). Dies sichert konsistente Ergebnisse über verschiedene Labore, Lieferanten und Länder hinweg.
• Es unterstützt die Materialauswahl und Prozesssteuerung: Es hilft, geeignetes sauerstofffreies oder sauerstoffarmes Kupfer von spröden Werkstoffen zu unterscheiden. Es dient als Grundlage für Entscheidungen bezüglich der Glühatmosphäre (z. B. Vermeidung von Wasserstoff bei Vorhandensein von Sauerstoff) und der Nachbearbeitung.
• Rechtliche und branchenspezifische Anforderungen: Viele Produktnormen und Kundenspezifikationen beziehen sich auf diese Norm, um Qualitäts-, Sicherheits- und Zuverlässigkeitskriterien in elektrischen, elektronischen und mechanischen Anwendungen zu erfüllen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Norm EN ISO 2626 von entscheidender Bedeutung ist, da Wasserstoffversprödung ein verstecktes und heimtückisches Problem bei Kupfer darstellt. Diese Norm wandelt ein komplexes metallurgisches Risiko in einen einfachen und wiederholbaren Test um, der die Produktleistung, die Anwendersicherheit und den Ruf des Herstellers schützt.

Seit vielen Jahren versteht unser Unternehmen mit seinen kompetenten und erfahrenen Mitarbeitern die Bedürfnisse seiner Kunden, bietet ihnen die benötigten fortschrittlichen Prüfdienstleistungen und unterstützt sie beim Aufbau, der Implementierung und der Verbesserung von Managementsystemen. In diesem Rahmen bieten wir auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm EN ISO 2626 an.