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Zinklegierung und Verfahren zur Herstellung von Tiefziehblechen aus derselben.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zinklegierung zur Herstellung von Tiefziehbleehen, die auf Grund ihrer Eigenschaften geeignet ist, das bisher hiefür fast ausschliesslich verwendete 63er Messing weitgehend zu ersetzen.
Es hat bisher nicht an Bestrebungen gefehlt, das zum Tiefziehen gebräuchliche 63er Messing durch kupferarme Zinklegierungen zu ersetzen, wobei man sich von der Verwendung reinen Zinks besondere Vorteile versprach. Man hatte daher, ausgehend von den üblichen Zinkspritzgusslegierungen anerkannt guter Dehnung, versucht, diese zu Tiefziehbleehen auszuwalzen und die erhaltenen Bleche zum Tiefziehen zu verwenden. Alle diese Bestrebungen schlugen aber bisher fehl, da sich diese Legierungen entweder überhaupt nicht oder nur schwer walzen liessen und die erhaltenen Walzbleche
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der Bleche abnahm.
Überraschenderweise konnten die geschilderten Schwierigkeiten überwunden werden, wenn man das der Kupfer-Aluminium-Zink-Legierung zum Zwecke der Zurückdrängung der interkristallinen Korrosion zugesetzte Magnesium in der Legierung fortliess und ein kadmiumfreies Zink zur Herstellung der Legierung verwandte.
Durchgeführte Untersuchungen ergaben, dass schon ein Zusatz von 0-002% Magnesium zu einer Kupfer-Aluminium-Zink-Legierung die Tiefziehfähigkeit derselben auf die Hälfte herabsetzte und dass nach Zulegieren von 0-01% Magnesium die Tiefziehfähigkeit nur mehr ein Viertel der der magnesiumfreien Legierung betrug.
Ein Kadmiumgehalt von 0-002% setzt die Tiefziehfähigkeit um etwa 10% und ein solcher von 0-01% um etwa 25% herab.
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Zusammensetzung <SEP> der <SEP> Legierung <SEP> Tiefungswerte <SEP> nach <SEP> Erichsen
<tb> % <SEP> Cu <SEP> % <SEP> Al <SEP> % <SEP> Mg <SEP> % <SEP> Cd <SEP> % <SEP> Zn <SEP> 0#4 <SEP> mm <SEP> Blechdicke
<tb> 5 <SEP> 0#2 <SEP> - <SEP> - <SEP> Rest <SEP> 19 <SEP> mm
<tb> 5 <SEP> 0#2 <SEP> 0#002 <SEP> - <SEP> Rest <SEP> 11 <SEP> mm
<tb> 5 <SEP> 0#2 <SEP> 0#01 <SEP> - <SEP> Rest <SEP> 5#5 <SEP> mm
<tb> 5 <SEP> 0#2 <SEP> 0#02 <SEP> - <SEP> Rest <SEP> 5#5 <SEP> mm
<tb> 5 <SEP> 0#2 <SEP> - <SEP> 0#002 <SEP> Rest <SEP> 17 <SEP> mm
<tb> 5 <SEP> 0#2 <SEP> - <SEP> 0#01 <SEP> Rest <SEP> 14 <SEP> mm
<tb> 5 <SEP> 0#2 <SEP> - <SEP> 0#05 <SEP> Rest <SEP> 13 <SEP> mm
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Die festgestellte Notwendigkeit, Magnesium selbst in allergeringsten Mengen von KupferAluminium-Zink-Legierungen, die zu Tiefziehblechen verarbeitet werden sollen, fernzuhalten, zwang,
da ja derartige Legierungen auch alterungsbeständig sein müssen, zur Beschreitung neuer Wege.
Ein Weglassen des Aluminiums aus der Legierung hätte hinsichtlich der Alterungsbeständigkeit keine wesentlichen Vorteile ergeben und andere Nachteile zur Folge gehabt. Aluminiumfreie Zink-
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legierungen lösen Eisen in sehr hohem Masse, so dass die Herstellung dieser Legierungen in eisernen Gefässen unmöglich ist.
Durch umfangreiche Untersuchungen wurde gefunden, dass eine Zinklegierung mit etwa 5% Kupfer und einem 0-2% nicht übersteigenden Gehalt an Aluminium vollkommen alterungsbeständig ist und dass dieser Gehalt an Aluminium hiebei bereits ausreicht, die Eisenlöslichkeit so weit herabzudrücken, dass eine Herstellung der Legierung in eisernen Gefässen ohne Nachteil möglich ist. Zinklegierungen mit etwa 5% Kupfer und Aluminiumgehalten über 0-2% erwiesen sich nicht mehr als alterungsbeständig, so dass die oberste Grenze des zulässigen Aluminiumgehaltes mit 0-2% festgestellt werden konnte.
Die gemäss der Erfindung aus 5% Kupfer, 0-1-0-2% Aluminium sowie kadmium-und magnesiumfreien Zink bestehende Legierung weist in gewalztem Zustande eine Festigkeit von 28-33 kgjmm2 bei einer Dehnung von 60-40% auf.
Gewalztes 63er Messing ergibt unter den gleichen Bedingungen eine Festigkeit von 29-35 kg/mm2 bei etwa 45% Dehnung.
Die nach Erichsen gemäss Werkstoff-Handbuch für Nichteisenmetalle Werkstoffblatt B7 durchgeführten Tiefziehversuche ergaben bei einem 0. 4 mm starken Blech bei der Legierung gemäss der Erfindung Tiefungswerte von 18-19 mm gegen 12-2 mm bei Messing-Druckblech.
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Festigkeit <SEP> Dehnung <SEP> Tiefungswerte
<tb> Zusammensetzung <SEP> der <SEP> Legierung <SEP> kg/mm2 <SEP> % <SEP> in <SEP> mm
<tb> 5% <SEP> Cu, <SEP> 0#2% <SEP> Al, <SEP> Rest <SEP> Zink <SEP> 28-33 <SEP> 60-40 <SEP> 18-19
<tb> 63er <SEP> Messing <SEP> 29-35 <SEP> 45 <SEP> 12#2
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Die Abhängigkeit der Tiefung vom Kupfergehalt der Legierung geht aus nachstehender Tabelle hervor.
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Zusammensetzung <SEP> der <SEP> Legierung <SEP> Tiefungswerte <SEP> nach <SEP> Erichsen
<tb> % <SEP> Cu <SEP> j <SEP> % <SEP> A1) <SEP> % <SEP> Zn <SEP> Blechdicke <SEP> 0-4
<tb> 6 <SEP> u. <SEP> 5 <SEP> 0-2 <SEP> 93-8, <SEP> 94-8 <SEP> 18-19 <SEP> mm
<tb> 4 <SEP> 0-2 <SEP> 95-8 <SEP> 16mm
<tb> 3 <SEP> 0-2 <SEP> 96-8 <SEP> 12mm
<tb> 2 <SEP> 0-2 <SEP> 97-8 <SEP> 9mm
<tb> 1 <SEP> 0. <SEP> 2 <SEP> 98. <SEP> 8 <SEP> 8 <SEP> mm
<tb> reines <SEP> Elektrolytzink <SEP> 99#99% <SEP> 11 <SEP> mm <SEP> bei <SEP> 20 <SEP> kg <SEP> Festigkeit
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Die besten Werte hinsichtlich der Tiefung ergab eine Legierung mit etwa 5% Kupfer, 0-2% Aluminium, Rest kadmiumfreies Elektrolytzink hoher Reinheit.
Die Walzbleche wurden durch kreuzweises Walzen hergestellt. Als beste Walztemperatur hat sich eine solche von 180-220 C ergeben. Höhere und tiefere Temperaturen beim Walzen beeinträchtigen die Tiefziehfähigkeit der erhaltenen Bleche.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Zinklegierung, insbesondere zur Herstellung von Tiefziehblechen, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 4-5-5% Kupfer, 0-1-0-2% Aluminium, Rest kadmiumfreies Zink.