Verklebung von Kupfer und Messing: Oberflächenvorbereitung und Auswahl des Klebstoffs

Kupfer und Messing sind nach wie vor äußerst beliebte Metalle im Maschinenbau. Beide Metalle sind fest und langlebig, gut bearbeitbar und äußerst korrosionsbeständig. In diesem Artikel erläutern wir, warum Kupfer und Messing in der Industrie so geschätzt werden, wie man sie am besten verklebt (einschließlich der richtigen Oberflächenvorbereitung) und welche Klebstoffe für Kupfer und Messing am besten geeignet sind.

Warum Ingenieure sich für Kupfer entscheiden

• Außergewöhnliche elektrische Leitfähigkeit. Kupfer ist das Metall mit der zweithöchsten Leitfähigkeit weltweit; nur Silber weist eine höhere Leitfähigkeit auf. Da Kupfer zudem deutlich kostengünstiger ist als Silber, ist es die naheliegende Wahl für die Stromverteilung, elektrische Verkabelungen und Wärmetauscher.
• Hohe Formbarkeit. Reines Kupfer ist duktil und äußerst formbar. Es lässt sich leicht biegen, dehnen oder ziehen, ohne zu brechen.
• Von Natur aus korrosionsbeständig. Kupfer rostet nicht. Bei Kontakt mit Sauerstoff und Feuchtigkeit bildet sich eine grüne Patina, die das Metall vor Zersetzung schützt.

Warum Ingenieure sich für Messing entscheiden

• Hervorragende Bearbeitbarkeit. Durch die Zugabe von Zink zu Kupfer werden Härte und Steifigkeit erhöht, wodurch sich Messing sehr leicht schneiden, bohren und formen lässt.
• Hohe mechanische Festigkeit. Messing zeichnet sich durch eine hohe Zugfestigkeit und Steifigkeit aus, wodurch es wiederholten mechanischen Belastungen standhält.
• Geringe Reibung und geringer Verschleiß. Messing weist einen niedrigen Reibungskoeffizienten auf, wodurch es sich gut für Anwendungen eignet, bei denen Metallteile miteinander in Kontakt kommen – z. B. Zahnräder, Lager und Ventilarmaturen.

Im Folgenden finden Sie einige typische industrielle Anwendungsbereiche für Kupfer und Messing:

• Sanitärartikel und Rohrverbindungsstücke
• Wärmetauscher
• Elektrische Komponenten
• Klimaanlagen
• Kunstschmiedearbeiten
• Schiffsbeschläge

Die Unterschiede zwischen Kupfer und Messing

Vielleicht ist Ihnen aufgefallen, dass Kupfer und Messing einander recht ähnlich sehen können. Das liegt daran, dass sie sich in vielerlei Hinsicht tatsächlich ähneln! Kupfer ist ein reines, natürliches Metall, während Messing eine Legierung (Mischung) aus Kupfer und Zink ist. Es gibt verschiedene Messingqualitäten mit unterschiedlichen Verhältnissen von Kupfer zu Zink, doch enthält die Mischung stets mehr Kupfer als Zink. Aus diesem Grund sehen Kupfer und Messing oft ähnlich aus.

Obwohl sie sich im Großen und Ganzen ähneln, weist Kupfer im Vergleich zu Messing eine höhere Flexibilität und elektrische Leitfähigkeit auf, während Messing fester und dehnbarer ist als Kupfer. Beide Metalle sind korrosionsbeständig und lassen sich sehr gut bearbeiten.

Messinggüten

Messing gibt es in verschiedenen Güteklassen, d. h. Mischungsverhältnissen. Einige der gängigsten sind im Folgenden aufgeführt.

• Messing für Patronen (C26000 / CW505L). Eine Legierung aus 70 % Kupfer und 30 % Zink, die ihren Namen aufgrund ihrer Verwendung in Patronenhülsen erhalten hat. Neben Patronenhülsen wird Patronenmessing auch in Wärmetauschern, elektrischen Steckverbindern und Zierelementen verwendet.
• Leichtbearbeitbares Messing (C36000 / CW614N). Eine sehr verbreitete Messinglegierung für den Maschinenbau. Diese Legierung besteht zu etwa 62 % aus Kupfer, zu 35 % aus Zink und zu 3 % aus Blei. Der Bleizusatz verbessert die ohnehin schon hohe Zerspanbarkeit des Metalls noch weiter. Sie wird häufig in Ventilen, Rohrverbindungsstücken und anderen Gewindeverbindungen sowie in Hydraulikkomponenten verwendet.
• Marine-Messing (C46400 / CW712R). Etwa 60 % Kupfer, 39 % Zink und 1 % Zinn. Das Zinn verbessert die Beständigkeit gegenüber Meerwasser, daher der Name. Wird häufig in maritimen Anwendungen eingesetzt.

Oberflächenvorbereitung von Kupfer und Messing

Man könnte leicht annehmen, dass die Wahl des richtigen Klebstoffs für Kupfer oder Messing allein ausreicht, um eine gute Verbindung mit diesen Metallen herzustellen. Doch genau wie bei Aluminium ist die richtige Oberflächenvorbereitung entscheidend, um eine feste Verbindung mit Kupfer oder Messing zu gewährleisten. Sowohl Kupfer als auch Messing reagieren mit Sauerstoff und bilden eine Oxidschicht (Patina), wobei diese bei Kupfer optisch wahrscheinlich deutlicher sichtbar ist. In jedem Fall muss diese Schicht entfernt werden, um eine qualitativ hochwertige und dauerhafte Verbindung auf beiden Metallen zu gewährleisten. In den folgenden Schritten erfahren Sie, wie Sie Ihr Kupfer oder Messing für die Verklebung vorbereiten.

Entfernen Sie Verunreinigungen.

Reinigen Sie die Metalloberfläche mit einem Lösungsmittel und entfernen Sie Öl, Fett, Staub, Trennmittel und andere Verunreinigungen. Isopropanol, Aceton oder Permabond Cleaner A sind hierfür geeignet. Hinweis: Dieser Schritt allein reicht NICHT aus, um die Oxidschicht zu entfernen.

Entfernen Sie die Oxidschicht.

Nachdem Ihre Oberfläche nun sauber ist, ist es an der Zeit, die Oxidschicht auf Ihrem Kupfer oder Messing zu entfernen. Dies geschieht am besten durch leichtes Abschleifen oder Sandstrahlen. Um diesen Vorgang effektiver zu gestalten, sollten Sie die Verwendung einer Grundierung in Betracht ziehen. Sie können den Permabond 2K-Primer vor dem Abschleifen auf die Metalloberfläche auftragen und ihn anschließend mit Schleifpapier einarbeiten. Dadurch wird nicht nur die Oberfläche abgeschliffen und die Oxidschicht entfernt, sondern der eingearbeitete 2K-Primer verhindert auch eine erneute Oxidation der Oberfläche im Anschluss, sodass Sie deutlich mehr Zeit für die Verklebung haben! Sehen Sie sich das folgende Video zur Anwendung von Permabond 2K Primer an.

Erneut reinigen.

Reinigen Sie die Oberfläche nach dem Abschleifen oder Sandstrahlen erneut mit Lösungsmittel, um eventuelle Rückstände zu entfernen.

Verkleben.

Ihr Kupfer oder Messing ist nun bereit für die Verklebung. Bitte beachten Sie, dass sich nach diesem Vorgang eine neue Oxidschicht auf der Metalloberfläche zu bilden beginnt; je früher Sie daher mit der Verklebung beginnen, desto besser werden Ihre Ergebnisse sein. Es sei denn natürlich, Sie haben den Permabond 2K Primer verwendet – in diesem Fall können Sie sich Zeit lassen!

Klebstoffe für Kupfer und Messing

Es gibt eine Vielzahl von Klebstoffen, die Kupfer und Messing miteinander verbinden. Die Wahl des geeigneten Klebstoffs hängt von den Anforderungen Ihrer Anwendung ab – wird diese beispielsweise Stößen und Vibrationen, Temperaturschwankungen oder widrigen Witterungsbedingungen ausgesetzt sein? Handelt es sich um eine Anwendung mit Gewinden oder um das Verkleben großer Platten? Wenn Sie solche Fragen berücksichtigen, wird Ihnen dies bei der Auswahl des richtigen Klebstoffs für Ihr Projekt helfen.

Allerdings eignen sich nicht alle Klebstoffarten für Messing und Kupfer. Im Folgenden stellen wir Ihnen einige der besten Klebstoffformulierungen für diese Metalle vor.

Anaerobe Klebstoffe für Kupfer und Messing

Anaerobe Klebstoffe härten in Gegenwart von Metall und unter Ausschluss von Sauerstoff aus. Sie finden breite Anwendung im Sanitärbereich, bei Rohrleitungsarbeiten sowie bei allgemeinen Wartungs- und Reparaturarbeiten. Sie eignen sich besonders gut zum Verkleben von Kupfer und Messing, da es sich bei beiden um hochaktive Metalle handelt – nicht im herkömmlichen Sinne, dass sie frei oxidieren und korrodieren, sondern insofern, als sie frei Metallionen „abgeben“, um den Aushärtungsprozess eines anaeroben Klebstoffs in Gang zu setzen. Metalle, die stark legiert, beschichtet oder oxidiert sind – wie beispielsweise Aluminium, Edelstahl oder Titan –, geben Ionen bei weitem nicht in derselben Geschwindigkeit ab und benötigen daher deutlich länger, um sich mit anaeroben Klebstoffen zu verbinden.

Ein weiterer Grund, warum anaerobe Klebstoffe sich so gut für Kupfer und Messing eignen, ist ihre Eignung für den Einsatz in Rohrleitungsanwendungen. Kupfer ist ein sehr beliebtes Metall in Rohrleitungen im privaten und gewerblichen Bereich, und anaerobe Klebstoffe und Dichtstoffe sind ideal zum Abdichten von Rohrgewindeverbindungen. Es steht eine Vielzahl von Typen mit unterschiedlichen Festigkeiten und Zulassungen zur Verfügung, die Ihren Anforderungen gerecht werden.

Permabond F200 und sein viskoseres, wasserstofftaugliches Pendant Permabond F201HV sind beide hervorragende anaerobe Klebstoffe für Kupfer und Messing. Beide sind zäh, weisen eine hohe Schälfestigkeit und Schlagzähigkeit auf. F200 und F201 verfügen über WRAS- und KTW-BWGL-Zulassungen für Trinkwasser, während F201HV KIWA-zugelassen ist für den Kontakt mit Wasserstoff. Diese Klebstoffe sind braun und passen daher farblich gut zu Kupfer oder Messing. Die mit Kautschuk verstärkte Matrix sorgt für eine hochfeste, robuste Verbindung mit hervorragender Beständigkeit gegen Vibrationen, Thermoschocks und Dehnungsspannungen.

Permabond LH197 ist ein Dichtungsmittel, das sich hervorragend zum Verkleben unterschiedlicher Metalle eignet, beispielsweise von Kupfer mit Aluminium. Es ist äußerst flexibel und gleicht Unterschiede in der thermischen Ausdehnung und Kontraktion aus.

Tatsächlich eignet sich nahezu jeder anaerobe Klebstoff hervorragend zum Verkleben von Kupfer und Messing – Ihre Wahl hängt weitgehend von den Besonderheiten Ihrer Anwendung ab.

Epoxidklebstoffe für Kupfer und Messing

Epoxidharze sind eine weitere gute Wahl als Klebstoff für Messing und Kupfer. Sie eignen sich hervorragend für die strukturelle Verklebung und können als Ersatz für Schweißen, Löten oder mechanische Befestigungselemente eingesetzt werden.

Zu den Vorteilen der Verwendung von Epoxidharzen zum Verkleben von Kupfer und Messing zählen ihre hohe Scherfestigkeit, ihre gute Spaltfüllfähigkeit sowie ihre Beständigkeit gegenüber Vibrationen, Stößen und Temperaturschwankungen. Sie eignen sich zudem ideal zum Verkleben von Kupfer mit anderen Metallen und Materialien wie Kunststoffen und Verbundwerkstoffen.

Beispiele für Anwendungen auf Kupfer und Messing, bei denen Sie ein Epoxidharz einsetzen könnten, sind das Verkleben von Kühlkörpern, Sammelschienen, großen Platten und dekorativen Messingelementen.

Ziehen Sie Epoxidharze wie Permabond ET515 und Permabond ET5428 für die Verklebung von Kupfer und Messing in Betracht.

Strukturelle Acrylatklebstoffe

Wenn die Produktionsgeschwindigkeit oberste Priorität hat, ist Permabond TA459 (in Verbindung mit Initiator 41M) eine ausgezeichnete Wahl für die Verklebung von Kupfer. Das säurefreie Produkt wurde so konzipiert, dass es empfindliche Kupferteile oder andere elektrisch leitfähige Oberflächen nicht angreift, und zeichnet sich durch eine sehr schnelle Aushärtung auf aktiven Metalloberflächen wie Kupfer und Messing aus. Permabond TA437 ist ein weiterer Klebstoff, den Sie für die Verklebung von Kupfer- und Messingteilen in Betracht ziehen sollten, insbesondere wenn Ihre Anwendung hohen Temperaturen ausgesetzt ist.

Cyanacrylate für Kupfer und Messing

Cyanacrylate (auch als Sekundenkleber bekannt) eignen sich gut zum Verkleben von Kupfer und Messing. Sie härten unglaublich schnell aus (innerhalb von Sekunden) und lassen sich aufgrund der chemisch aktiven Oberflächen beider Metalle sehr gut verarbeiten.

Aufgrund ihrer sehr schnellen Aushärtungsgeschwindigkeit empfehlen wir Cyanacrylate jedoch vor allem zum Verkleben kleiner Teile, beispielsweise in der Elektronik. Beim Verkleben größerer Flächen hätten Sie wahrscheinlich nicht genügend Zeit, die Teile präzise auszurichten, bevor der Klebstoff aushärtet. Wenn Sie versuchen, einen Spachtel oder eine Rolle zu verwenden, klebt der Klebstoff sogar diese fest!

Häufig gestellte Fragen (FAQs) zum Verbinden von Kupfer und Messing

Kann man Kupfer kleben, anstatt es zu löten?

Ja, Sie können Kupfer auf jeden Fall kleben, anstatt es zu löten. Epoxidharz und Konstruktionsklebstoffe können das Löten oft vollständig ersetzen, ohne die mit diesem Verfahren verbundenen Brandgefahren und Hitzeschäden zu verursachen. Klebstoffe ermöglichen zudem die Verbindung unterschiedlicher Materialien (wie beispielsweise Kupfer mit Kunststoffen), was beim Löten nicht möglich ist. Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Klebstoffen besteht darin, dass sie eine 100-prozentige Abdichtung gegen Flüssigkeiten und Gase gewährleisten – was beim Schweißen oder Löten (aufgrund von winzigen Löchern und Unregelmäßigkeiten) nur schwer zu erreichen ist.

Welcher Klebstoff eignet sich am besten für Messing?

Welcher Klebstoff für Messing am besten geeignet ist, hängt von der jeweiligen Anwendung ab. Anaerobe Klebstoffe eignen sich ideal für Gewinde- und zylindrische Verbindungen, während Epoxidharze die höchste strukturelle Festigkeit bieten. Acrylklebstoffe eignen sich hervorragend für die schnelle Fertigung, und Cyanacrylate sind für kleine, leichte Teile geeignet.

Müssen Kupfer und Messing vor dem Verkleben geschliffen werden?

Nicht immer, aber wir empfehlen es in der Regel. Saubere, entfettete Oberflächen reichen für viele Klebstoffe zwar aus, doch ein leichtes Anschleifen kann die Haftfestigkeit verbessern, indem Oxidschichten entfernt und die Oberfläche vergrößert werden, insbesondere bei tragenden Anwendungen. Carborundum-Schleifpapier ist Sandpapier vorzuziehen, da dieses viele Rückstände hinterlassen kann und weniger wirksam ist.

Haften Cyanacrylate auf Kupfer?

Cyanacrylate (Sekundenkleber) haften sehr gut auf Kupfer und härten innerhalb von Sekunden aus. Sie eignen sich am besten zum Verkleben kleiner, passgenauer Kupferteile. Größere Teile oder solche, die einer höheren Belastung ausgesetzt sind, lassen sich besser mit einem Epoxidharz oder einem strukturellen Acrylkleber verkleben.

Härten anaerobe Klebstoffe auf Kupfer schneller aus?

Kupfer ist neben Messing eines der am besten geeigneten Metalle für die Verwendung mit anaeroben Klebstoffen. Seine hochaktive Oberfläche „gibt“ bereitwillig Metallionen ab, was in einem eng anliegenden Spalt zu einer sehr schnellen Aushärtungsgeschwindigkeit und Festigkeitsentwicklung bei Verwendung eines anaeroben Klebstoffs führt. Die Aushärtungsgeschwindigkeit von Kupfer und Messing in Verbindung mit anaeroben Klebstoffen ist höher als bei fast allen anderen Metallen.

Kann Kupfer mit Aluminium mittels Epoxidharz verbunden werden?

Ja. Strukturelle Epoxidklebstoffe eignen sich gut zum Verkleben von Kupfer mit Aluminium, da sie eine hohe Festigkeit bieten und gleichzeitig dazu beitragen, die Metalle elektrisch voneinander zu trennen und das Risiko galvanischer Korrosion zu verringern.

Sind Grundierungen für Kupfer erforderlich?

Grundierungen sind für die Verklebung von Kupfer oder Messing nicht zwingend erforderlich, können jedoch nach dem Abschleifen hilfreich sein. Eine Grundierung trägt dazu bei, eine erneute Oxidation der Oberfläche zu verhindern, und dient als Haftvermittler, wodurch die Haftfestigkeit erhöht wird.

Letzte Überlegungen

Sowohl Kupfer als auch Messing sind hervorragende Untergründe für die Verklebung mit Klebstoffen. Ihre hochreaktive Oberfläche macht sie zu einem „idealen Partner“ für viele Arten von Klebstoffchemien und gewährleistet eine starke Verbindung mit schneller Festigkeitsentwicklung. Dennoch ist die Oberflächenvorbereitung nach wie vor wichtig, wenn Sie auf Kupfer und Messing die besten Ergebnisse erzielen möchten.

Wenn Sie mehr erfahren oder Ihre Bewerbung mit uns besprechen möchten, nehmen Sie bitte Kontakt mit uns auf.