Low Lead Brass for Sustainable Community Development

ISIFLO AS is known for their high-quality forged / machined brass components of drinking water distribution network. The components are produced in a conventional brass alloy containing up to 1,6 % lead, the element that in 2018 was listed by REACH as "Substances of Very High Concern". This element makes machining, a step of the production process at ISIFLO AS smooth and easy due to its acting as both chip breaker and lubricant. The brass components - fittings and couplings in contact with water may suffer from selective corrosion. Consequently, a certain amount of lead being washed out and got into the water makes it ‘contaminated’ with hazardous substances. Background for the LOBUS project initiation was an EU-regulation under discussion raised up after above mentioned classification of lead. The regulation is related to requirements for the brass alloys that may be used for manufacturing of the brass components of drinking water pipelines. ISIFLO AS understood the regulation in such a way that lead, in the close future, is going to be forbidden on the company’s traditional market. To avoid potential challenges, the company started to look for new solutions including replacement of today’s alloy with a lead-free brass alloy. Since lead enables good machinability of brass, when using the lead-free variant, challenges with machining are expected. Because of that, development of machining methods for lead-free brass was the key activity in the LOBUS project. In addition, understanding of intergranular corrosion in today’s ISIFLO low-lead alloy was an important topic in the project. Within machining, a series of tests was performed to evaluate machinability of the lead-free brass alloys. The project established a test methodology for characterization of machinability. Developing of the method involved selection of the machine, tools, machining workpiece, definition of machine setup, definition of the parameters varied, and the parameters measured. The method developed on the lab scale was successfully applied in trials on industrial scale. Within corrosion, a comprehensive microstructure characterisation of the low-lead brass alloys by use of the last generation of the microscope devices was performed. This was helpful for understanding of the mechanism behind intergranular corrosion observed as main corrosion form in today’s ISIFLO alloy. Measures for improvements of the alloy’s corrosion resistance were defined. Results obtained within LOBUS project are summarized in Final report and several PPP documents.

ISIFLO står for sine prognoserte forventninger i prosjektet angående virkninger og effekter. Det baseres på den allerede gjennomført investeringen i nytt maskineringssenter og forberedelse for en omstilling til produksjon med blyfri messing. Omsetningsøkning kun fra å komme på det amerikanske markedet vil forventelig bli på nivå 80-100 MNOK. VP metall er veldig fornøyd med kunnskapen om smiing og maskinering av blyfrimessing de fikk med seg gjennom prosjektet. Bedriften gikk litt bak ved prognose om omsetningsøkning som følge av prosjektresultatene. Den settes nå på et nivå 0-1 MNOK. Med hensikt at dette er et lite, dinamisk bedrift med store muligheter for en rask omstilling, er det store sjanse at prosjektresultatene ble tatt i bruk tidligere med en større omsetningsøkning en det som anses i dag.

Messing brukes i komponenter for vann, gass, avløp, varme og sanitær (VA- og VVS-bransjene) på grunn av gunstig kombinasjon mellom pris, ytelse og levetid. Bransjene er i forandring, og krav til produkter skjerpes av hensyn til helse og miljø. Prosjektets hovedmål er å optimalisere tilvirkningen av produkter i lavblyholdig og blyfri messing slik at produktene møter dagens og kommende krav fra markeder og myndigheter med hensyn til metallavgivelse og levetid, uansett drikkevannskvalitet. Prosjektet skal muliggjøre at endringene blir en vekstmulighet heller enn en trussel. REACH plasserte bly på listen over "Substances of Very High Concern" i juni 2018. Neste trinn vil eventuelt være forbud. Samtidig diskuteres det et EU-regulativ for drikkevann der et forslag er å senke grensen bly til 5 µg per liter vann på tappested. Uavhengig av hva som blir en realitet først er det et tidsspørsmål før flere markeder gjør som USA og setter et tak på 0,1 - 0,2 % bly i legeringer for bruk i komponenter i kontakt med drikkevann. Det internasjonale prosjektkonsortiet som dekker verdikjeden, med ISIFLO, VP metall, Nordic Brass Gusum NTNU og SINTEF Manufacturing, søker å møte behovet for nye prosesser og produkter gjennom: 1) Maskinering av lavbly og blyfri messing. Ingen i markedet har klart volumproduksjon av rimeligere blyfri alternativer. Prosjektet vil gjennomføre industriell forskning for å være klar til endringene som kommer. Bieffekt på kort sikt vil være forbedret maskinering av dagens lavblylegeringer. 2) Degradering av valgte lavbly og blyfrie messinglegeringer. WHO påpeker viktigheten av korrosjonskontroll gjennom levetiden til koblingen. Mindre bly tilfører mer spenninger i materialet med spenningskorrosjon som potensielt resultat i kontakt med fuktighet. Arbeidet i verdikjeden skal også bidra til å komme til bunns i den andre viktige degraderingsmekanismen for de aktuelle legeringene, intergranulær korrosjon.