Von Messing

profitieren –

Mit Messing

installieren

Informationsbroschüre

Herausgeber:

Deutsches KupferinstitutAuskunfts- und Beratungsstelle für die Verwendung von Kupfer- und Kupferlegierungen.

Am Bonneshof 540474 DüsseldorfTelefon: (0211) 4 79 63 00Telefax: (0211) 4 79 63 10info@kupferinstitut.dewww.kupferinstitut.de

Layout/Satz:

Solarpraxis AG© 2002

1.Auflage 2002

Bildnachweis:

Deutsches Kupferinstitut

Alle Rechte, auch die des auszugsweisen Nachdrucks und der photomechanischenoder elektronischen Wiedergabe,vorbehalten.

Wir danken der ICA (InternationalCopper Association), New York,für die besondere Unterstützungzur Herausgabe dieser Broschüre.

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Inhalt :

Messing – Bewährt, sicher, innovativ . . . . . . . . 4

Messing – Werkstoff und Eigenschaften . . . . . . . 5

KorrosionsbeständigkeitAusgewählte Kupfer-Zink-LegierungenGenormt und bewährt

Messing – Verarbeitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

Das SchmiedenDie ZerspanungDie WärmebehandlungDie Fügeverfahren

Messing – hygienisch und ökologisch vorteilhaft 9

Nachhaltigkeit und Recycling

Messing und Sanitär – Zwei Begriffe, eine Sache 9

Gütegemeinschaft bietet qualitätsgesichertes Messing

Weiterführende Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

Messing und Sanitärinstallation –

eine enge Partnerschaft

Strahlendes Goldgelb, blankpolierteglatte Oberflächen, ein Hauch vonLuxus – viele Menschen verbinden mitProdukten aus Messing vor allem Schön-heit und Ästhetik. Messing, das sindstilvolle Lampen und Leuchten, schöngeschwungene Türgriffe, edles Wohn-dekor in den eigenen vier Wänden. Doch Messing, eine Legierung aus Kup-fer und Zink, ist mehr als nur edel.Und nicht immer tritt es so augenfälligin Erscheinung wie in den aufgeführtenBeispielen. Oftmals, wie bei Armaturen,steckt der Werkstoff unter einer Schichtaus Chrom. Und bei Funktionsteilen,etwa Verbindungsstücken zwischenKupferrohr und Heizkörper, bleibt Mes-sing farblich eher unscheinbar – erfülltseine Aufgabe zuverlässig, aber unauf-dringlich.Produkte und Bauteile aus Messinghaben sich im millionenfachen Einsatzseit Generationen bewährt. Sie sindästhetisch und funktional – korrosions-beständig, verschleißarm, wärmelei-tend, wirken antibakteriell, sind gutzu verarbeiten, kurzum: vielseitig ein-setzbar. Die Trinkwasserversorgungunserer Städte und Wohnungen, derBau dichter Leitungen, die Konstruktion

von Pumpen, Ventilen, und Kompres-soren: All dies sind Beispiele für dieEinsatzbereiche des Knetmessings.Das breite Anwendungsspektrum vonMessingprodukten rührt nicht zuletztdaher, dass sich der Werkstoff vielfältigverarbeiten lässt. Man kann ihn schmie-den, gießen, kaltumformen und span-abhebend bearbeiten. Für alle dieseVerfahren stehen Kupfer-Zink-Legie-rungen zur Verfügung, die sicherstellen,dass in wirtschaftlicher, technischer undqualitativer Hinsicht optimale Produkt-lösungen gefunden werden.In der Zuverlässigkeit des Messingsspiegelt sich die Erfahrung im Umgangmit diesem Material. Doch ist Messingkein „alter“ Werkstoff, dessen Poten-ziale ausgeschöpft sind. Im Gegenteil:Messing entwickelt sich ständig weiter.Besonderes Augenmerk gilt dabei An-wendungen, in denen Messing kriti-schen Wässern ausgesetzt ist. Hierkommt es darauf an, durch innovativeMessing-Werkstoffe korrosiven Erschei-nungen wie der Entzinkung vorzubeu-gen. Gerade diese Problematik kanndurch die Entwicklung neuer Messing-Werkstoffe heute als gelöst betrachtetwerden.

4 | Deutsches Kupferinstitut

Messing – bewährt,

sicher, innovativ

Dekorative und praktische Gestaltung mit Messing

Unter Chrom versteckt – Messing im Alltag

Messing-Drehteile in Sanitärarmaturen

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Messing verfügt wie kaum ein anderesMetall über eine Vielzahl von Eigen-schaften, die sich je nach Zusammenset-zung und Güte der Legierung verstärkenoder abschwächen lassen. Dies ermög-licht maßgeschneiderte Lösungen–ganzwie es die Produktanforderungen ver-langen. Dabei stehen die physikalischen,chemischen und technischen Eigen-schaften des Messings in einer engenBeziehung zur Gefügestruktur der jewei-ligen Kupfer-Zink-Legierung.Während sich homogene α-Messingegut kaltumformen lassen, eignen sichheterogene (α+β)-Messinge besondersgut für die Warmumformung und Zer-spanung: Beim Strangpressen wird dasgrobe Gussgefüge vorteilhaft verknetet,was sich günstig auf die mechanischenEigenschaften auswirkt. Der zusätzlicheWarmformprozess des Schmiedens ver-bessert die Werkstoffstruktur und damitdie Eigenschaften des Bauteils weiter.Schmiedestücke weisen ein dichtes Ge-füge auf und die Oberfläche ist glatterals beim Sandguss. Darüber hinauszeichnen sich geschmiedete Bauteile

bei hohen Stückzahlen durch ihreWirtschaftlichkeit aus. Dazu trägt auchdie hervorragende Zerspanbarkeit bei.Messinge gehören zu den am bestenzerspanbaren Metallen, über die wirheute verfügen.Messing ist außerdem dafür bekannt,dass es Wärme und elektrische Energiegut leitet, verschleißarm ist und übervorteilhafte hygienische Eigenschaftenverfügt: Die Oberflächen sind nicht nurschön anzusehen, sondern wirken bak-teriostatisch; Krankheitskeime könnensich auf Messing daher nicht ausbreiten.

Korrosionsbeständigkeit

Eine der herausragenden Eigenschaftenvon Messing ist seine Korrosionsbestän-digkeit gegen Wasser, Dampf, verschie-dene Salzlösungen und viele organischeFlüssigkeiten. Korrosion ist meist elek-trochemisch bedingt und ergibt sichdaraus, dass „unedle“ Metalle danachstreben, in eine stabile oxidierte Formüberzugehen. Kupfer als das edelsteunter den Gebrauchsmetallen ist aus-gesprochen korrosionsbeständig – ein

Messing – Werkstoff und Eigenschaften

Merkmal, das auch für die Kupfer-Zink-Legierung Messing zutrifft. In bestimmten, äußerst seltenen Fällenkann eine selektive Korrosion auftreten– die so genannte Entzinkung. Voraus-setzung für diesen Vorgang ist ein starkchloridhaltiges, in der Regel weichesWasser. In einem derartigen Medium,das in Deutschland als Trinkwasser sehrselten verteilt wird, können sich Kupferund Zink auflösen. In der Folge wird dasZink weggeführt, das Kupfer dagegen alsschwammartige Masse wieder abgeschie-den. Die Werkstoffanalyse zeigt, dassdie kupferreiche α-Phase im Messingkorrosionsbeständiger als die zinkrei-chere β-Phase ist, die im heterogenenGefüge bevorzugt angegriffen wird. Spezielle Legierungselemente („Inhibi-toren“) und eine entsprechende Wär-mebehandlung verhindern, dass dieserVorgang stattfinden kann1). Entzinkungs-beständige Messinge sind als gütegesi-cherte Produkte geliefert und sind breitam Markt verfügbar.Unter ungünstigen Bedingungen kannes zur Spannungsrisskorrosion kom-men. Dabei treten plötzlich Risse amBauteil auf, ohne dass es vorher er

nach Hickling

kennbare Anzeichen gibt. Damit es zueinem derart seltenen Schaden kommt,müssen jedoch drei Bedingungen gleich-zeitig eintreten: Der Werkstoff musseine bestimmte Legierungszusammen-setzung haben, unter deutlicher Zug-spannung stehen und einem spezifi-schen Korrosionsmedium ausgesetztsein – meist Ammoniak oder ammonia-kalische Verbindungen im Zusammen-spiel mit Wasser oder Wasserdampf.

Durch entsprechende Wärmebehand-

lungen lassen sich Eigenspannungenim Werkstück abbauen, ohne die Festig-keitseigenschaften wesentlich zu beein-trächtigen2). Wenn äußere Spannungen,z.B. bei der Montage, aufgebracht wer-den, ist es sinnvoll, die Bruchdehnungder Messinglegierung anzuheben. Auchdies lässt sich durch eine gezielte Glüh-behandlung erreichen. Am günstigsten ist die Wärmebehand-lung am Fertigbauteil. So lassen sichalle bei der Fertigung aufgebrachtenEigenspannungen abbauen. Die beieiner Montage typischerweise aufge-brachten Zugspannungen sind dannunproblematisch.Fehlt eine der drei Bedingungen, kannSpannungsrisskorrosion nicht auftreten.Galvanische Schichten können dieBeständigkeit gegen Spannungsrisskor-rosion unter Umständen verbessern,garantieren jedoch keinen absolutenSchutz. In der Installationspraxis helfensie jedoch nicht, da diese Schichten zumBeispiel durch Verformungen während

der Montage aufreißen können.Mit standardisierten Prüfverfahren

lässt sich kontrollieren, ob Bauteile be-ständig gegen Spannungsrisskorrosionsind. Für derartige Prüfverfahren gibtes klare Richtlinien. Entscheidend ist,möglichst das einbaufertige Bauteil zuprüfen. Die heute üblicherweise ver-wendeten Verfahren sind in DIN 50916beschrieben3). Dabei werden Proben oderBauteile den Dämpfen einer Ammoniak-lösung in einem Becherglas ausgesetztund nach einer vorgegebenen Zeit aufRisse untersucht.

Ausgewählte

Kupfer-Zink-Legierungen

Unter den zahlreichen Messingsortenragen einige Knetlegierungen heraus,die an dieser Stelle etwas detailliertervorgestellt werden sollen. Das Anwen-dungsspektrum für Dreh- und Warm-pressteile ist breit gefächert. An vor-derster Stelle sind Abnehmer fürWasser-, Heizungs- und Gasarmaturenzu nennen.

6 | Deutsches Kupferinstitut

Auswahltabelle nach Eigenschaften

CuZn40Pb2 CuZn39Pb3 CuZn36Pb2As CuZn38Pb2 CuZn37

(CW617N) (CW614N) (CW602N) (CW608N) (CW508L)

sehr gute Zerspanbarkeit x x

gute Zerspanbarkeit x x

sehr gute Kaltformbarkeit x

gute Kaltformbarkeit x x

sehr gut warmformbar x x

gut warmformbar x x x

sehr gut weichlötbar x x x x x

gut hartlötbar x

hartlötbar x x x x

schweißbar (Gas, WIG) x

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CuZn40Pb2: Dieser Werkstoff ist das„klassische Schmiedemessing“. DerWerkstoff zeichnet sich dadurch aus,dass er sehr gut warmformbar und sehrgut spanbar ist. Die Legierung wird fürWarmpress- und Drehteile in der Sani-tärinstallation eingesetzt. Typische Pro-dukte sind Fittings sowie Anschluss-stücke für GasboilerCuZn39Pb3: Diese Legierung ist bei span-abhebenden Arbeiten unübertroffen –quasi das Maß jeder Zerspanung. Sieist in Trink- und Brauchwasser gut kor-rosionsbeständig und lässt sich opti-mal Warmformen. Der Werkstoff eignetsich im Sanitärbereich besonders fürAuslaufarmaturen.CuZn36Pb2As: Dieser Werkstoff ist ent-zinkungsbeständig und überzeugt durchseine optimale Kombination aus guterSpanbarkeit, Kalt- und Warmformbar-keit. Seine gute Korrosionsbeständig-keit zeigt sich besonders in kritischemWasser sowie im Seewasser. Haupt-sächlich wird er für Industrie- und

Haushaltsarmaturen verwendet sowiefür Rohrverbinder und Fittings. Die Ent-zinkungsbeständigkeit des Werkstoffswird nach ISO 6509 überprüft. Der Werk-stoff ist auch für Anwendungen im See-wasser zugelassen (Lloyds Register ofShipping; für so genannte „through-hull fitings“, die durch einen Schiffs-rumpf hindurchgehen).CuZn37: Dieser Werkstoff ist in Deutsch-land die wirtschaftlich wichtigste Legie-rung für die Kaltumformung, da er eineinheitliches, homogenes α-Gefügeaufweist. Für spanabhebende Arbeitenist er dagegen weniger geeignet, lässtsich jedoch gut Löten und Schweißen.Die Legierung wird vielfach für Sanitär-zubehör wie Ablaufarmaturen, Dusch-stangen und Accessoires eingesetzt.CuZn38Pb2: Diese Legierung kommtimmer dann zum Zuge, wenn zusätz-lich gerändelt und gebördelt werdenmuss. Sie vereint optimales Zerspanenund gute Kaltumformbarkeit.

Chemische Zusammensetzung nach DIN 50930-64)

Legierungselemente unvermeidbare Begleitelemente (max.)

Cu wie Tab. 1 Al 0,8

Zn Rest Fe 0,3

As für B<=0,044 max. 0,15 Mn 0,1

As für B<=0,144 max. 0,1 Ni 0,2

Pb für B<=0,044 max. 3,5 Sn 0,3

Pb für B<=0,144 max. 2,2 Sonstige (jeweils) 0,02

Sonstige (insgesamt) 0,25

Anm.: Der B-Faktor gibt das Verhältnis der wasserberührten Oberflächen von Armaturen bzw.

Armaturen plus Fittings zur wasserberührten Gesamtoberfläche der Installation wieder; z.B.

nur Armaturen: B ≤ 0,04, Armaturen plus Fittings: B ≤ 0,14

Chemische Zusammensetzung nach EN*)

CuZn40Pb2 CuZn39Pb3 CuZn36Pb2As CuZn38Pb2 CuZn37

(CW617N) (CW614N) (CW602N) (CW608N) (CW508L)

Legierungs-

elemente

Cu 57–59 57–59 61–63 60–61 62–64

Zn Rest Rest Rest Rest Rest

Pb 1,6–2,5 2,5–3,5 1,7–2,8 1,6–2,5

weitere As 0,02–0,15

Anm.: Zusätzlich sind weitere Elemente als maximale Begleitelemente limitiert.

Genormt und bewährt

Alle Messing-Bauteile deutscher Arma-turen- und Fittinghersteller, die dieForderung der DIN 50930-6 erfüllen*,können in allen Trinkwässern einge-setzt werden. Diese Legierungen nachDIN 50930-6 erfüllen gleichzeitig die An-forderungen der EN-Normen. Messingist und bleibt damit der Werkstoff mitbewährten und genormten Legierungenfür Armaturen, Rohre und Verbindungs-teile in der Trinkwasserinstallation. Siebieten zusammen mit den über Jahr-zehnte gewonnenen Praxiserfahrungenein Höchstmaß an Sicherheit, auf dieVerarbeiter und Installateure heuteund morgen zurückgreifen können.

* Für die Trinkwasserinstallation sind aus hygie-

nischen Gründen Einschränkungen gegenüber

der EN erforderlich.

Das Schmieden

Warmformmessinge eignen sich be-sonders zum Gesenkschmieden. Es istein endabmessungsnahes Fertigungs-verfahren, bei dem Halbzeug durchSchlag oder Druck spanlos umgeformtwird. Schmiedeteile zeichnen sichgegenüber gegossenen Teilen durch eindichtes und feines Gefüge und einebessere Oberfläche aus. Es lassen sichkompli-zierte und feingliedrige For-men herstellen. Wegen der teurenGesenke ist das Schmieden oderWarmpressen jedoch nur bei großenStückzahlen wirtschaftlich. Aufgrundder optimalen Kombination aus Warm-formbarkeit und Spanbarkeit werdenbesonders die Legierungen CuZn40Pb2,CuZn39Pb3 und CuZn36Pb2As zumSchmieden eingesetzt. ZahlreicheArmaturen und Fittings sind Schmiede-teile5).

Die Zerspanung

Messingprodukte für die BereicheTrinkwasser, Heizung und Gas sindhäufig spanabhebend zu bearbeiten.Entscheidend für eine gute Zerspan-barkeit ist ein möglichst kurzer, sprit-ziger Span. Durch eine abgestimmteZusammensetzung der Grundlegierunglässt sich die Kurzbrüchigkeit derSpäne erhöhen. SpanabhebendeArbeiten wie das Drehen werdendadurch begünstigt6).

Die Wärmebehandlung

Mit einer Glühbehandlung könnenFestigkeit und Korngröße des Messing-Werkstoffs beeinflusst werden. Darüber hinaus lassen sich auf dieseWeise eventuell vorhandene innereSpannungen aus der Herstellung oderVerarbeitung abbauen, die z.B. aus der Zerspanung resultieren bzw. durchungleichmäßiges Abkühlen nach demSchmieden oder nach dem Hartlötenauftreten können. Spannungsrisskor-rosion kann so vermieden werden.Außerdem lässt sich durch eine Wär-mebehandlung das Gefüge für entzin-kungsbeständiges Messing einstellen.

Die Fügeverfahren

Die in der Sanitärtechnik gängigenFügeverfahren umfassen das Löten,Schrauben und Klemmen. (Messingselbst wird nicht geklemmt, sonderngelangt für Klemmringverbindungen in der Kupferrohr-Installation zurAnwendung.)Die beschriebenen Kupfer-Zink-Legie-rungen lassen sich gut bis sehr gutweichlöten (Lote nach EN 29453, Fluss-mittel nach EN 29454-1). BestehenAnsprüche an höhere Festigkeiten undkönnen diese nicht über konstruktiveElemente herbeigeführt werden, emp-fiehlt es sich hartzulöten (Lote nach EN 1044, Flussmittel nach EN 1045)7).Unter den mechanischen Fügetechni-ken kommt vor allem das Schrauben in Betracht. Beim Schrauben ist daraufzu achten, keine zu hohen Eigenspan-nungen aufzubringen: Oft sind Risse anGewindeanschlüssen für Rohrverbin-dungen auf zu festes Anziehen derVerschraubung zurückzuführen. Der erforderliche Kraftaufwand lässtsich anschaulich am Beispiel einer

Hahnverlängerung erläutern. Um Bau-teilschäden bei der Montage zu ver-meiden, sind sie mit einem Innen-sechskantschlüssel einzuschrauben. So lässt sich die Montage ohne größe-ren Kraftaufwand mit ausreichendemEinschraubmoment durchführen. BeiLanggewinden ist auf die maximalmögliche Einschraublänge zu achten.Weiterhin gilt es, Gewindedichtmittelsparsam zu verwenden. Beim Einsatzvon Hanf müssen die Gewindespitzennoch erkennbar sein, bei anderenDichtstoffen sind die jeweiligen Ver-arbeitungshinweise der Hersteller zubeachten. Dichtmittel müssen dasDVGW-Zeichen führen, damit sie denKTW-Bestimmungen genügen. Damitsind sie für die am Bau verwendetenMetalle unkritisch. Bei Silikon-Dichtstoffen sollten che-misch neutral vernetzende Produkteeingesetzt werden; solche auf Acetat-Basis sind dagegen nicht geeignet(siehe FSHK-Merkblatt „ElastischeFugen in der SHK-Technik“).

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Messing – Verarbeitung

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Kupfer und Zink sind lebenswichtigeSpurenelemente, die als Mineralstoffezu einer gesunden Entwicklung desMenschen beitragen. Kupfer stärkt dasImmunsystem, ist notwendig für dieAufnahme von Eisen und Vitamin C undan vielen natürlichen Stoffwechselvor-gängen beteiligt. Zink ist Bestandteilvon zahlreichen Enzymen des Organis-mus. Es ist unter anderem, ähnlich wieKupfer, für die Wundheilung und dasWachstum unverzichtbar. Da diese Spu-renelemente vom Körper nicht länger-fristig gespeichert werden, muss derMensch Kupfer und Zink regelmäßig mitder Nahrung zu sich nehmen. BeideStoffe sind als natürliche Elemente imBoden enthalten.Messing als Kupfer-Zink-Legierung dientzwar nicht dem Stoffwechsel, ist aber einNaturwerkstoff, von dem generell keineGefahren für die menschliche Gesundheitausgehen. Im Gegenteil: Messing verfügtüber hygienische Eigenschaften, die be-wirken, dass sich Krankheitskeime aufdem Werkstoff nicht ausbreiten können.Sofern genormte Werkstoffe gemäß denAnforderungen der DIN 50930-6 verwen-det werden, ist sichergestellt, dass die ent-sprechenden Legierungen die Grenzwerteder Weltgesundheitsorganisation WHO undder Trinkwasserverordnung einhalten4).

Nachhaltigkeit und Recycling

Messing ist ein Werkstoff, der den An-forderungen an ein nachhaltiges Wirt-schaften umfassend gerecht wird. Ersteht für einen schonenden Umgangmit Ressourcen und für die Schließungvon Stoffkreisläufen. Messingproduktewerden nach ihrer Nutzung in den Wert-und Werkstoffkreislauf zurückgeführt,erneut eingeschmolzen und zu neuen,hochwertigen Produkten verarbeitet.Qualitätseinbußen finden bei der Wieder-verwertung von Messing nicht statt –auch nicht nach vielfachen Recycling-durchläufen. Obendrein zeichnen sich Messingproduktedurch ihre Langlebigkeit aus. Unabhängigdavon, ob es sich um „kundennahe“Haushaltsarmaturen und Fittings, Tür-griffe und Treppengeländer handelt oderum industrielle Anwendungen etwa imMaschinen- und Apparatebau: Messing-produkte verrichten ihren Dienst vieleJahre und Jahrzehnte. Auch dies istAusdruck von Nachhaltigkeit.

Jährlich werden in Europa über1,5Millionen Tonnen Knetmessing ver-arbeitet. Knapp die Hälfte ist für dieSanitär- und Heizungstechnik bestimmt.Messingprodukte bewähren sich Jahrfür Jahr in millionenfachem Einsatz alsRohre, Fittings, Armaturen und Rohr-verbinder. Allein 20Millionen Hahnver-längerungen kommen jährlich zumEinsatz. Nicht zu vergessen ist dasGussmessing, das im Sanitärbereichverwandt wird.Messing-Komponenten für die Haus-installation zeichnen sich insgesamtgesehen durch hohe Qualität aus; siesind zuverlässig, sicher, gesundheitlichunbedenklich und weisen zudem einbesonders gutes Preis-/Leistungsver-hältnis auf. Diese Eigenschaften habenMessing hier zum überlegenen Werk-stoff gemacht.

Gütegemeinschaft bietet

qualitätsgesichertes Messing

Für Bauteile der Gas- und Trinkwasser-installation garantiert die Gütegemein-schaft Messing-Sanitär e.V. bereitsheute, dass qualitätsgesichertes Messing,wie es die Firmen der Gütegemeinschaftanbieten, weitgehend vor Spannungs-risskorrosion schützt. Tritt trotz Ver-wendung gütegesicherter Messing-Bauteile ein Schadenfall auf und hatder Installateur beim Einbau die Verar-beitungshinweise eingehalten, lassendie Mitglieder der Gütegemeinschaftden Installateur „nicht im Regen ste-hen“. Einzelheiten regelt die aktuelleGewährleistungserklärung der Gütege-meinschaft. Damit wird die gleichePraxis ausgeübt, die von den deutschenKupferrohr-Herstellern seit Jahrenbekannt ist.

Verbindungsbauteile aus Messing nachden Richtlinien der Gütegemeinschaftsind in allen Trinkwasserinstallationenuneingeschränkt einsetzbar. Dies giltauch mit Blick auf die novellierteTrinkwasserverordnung, die Anfang2003 in Kraft treten wird. Die Verarbeiter können daher sichersein, dass sie mit gütegesicherten Produkten allen Anforderungen derTrinkwasserverordnung und der DIN 50930–6 entsprechen.

Messing –

hygienisch

und ökologisch

vorteilhaft

Messing und Sanitär –

Zwei Begriffe, eine Sache

AuskunOs- und Beratungsstelle

für die Verwendung von

Kupfer und Kupferlegierungen

Am Bonneshof 5

40474 Düsseldorf

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