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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Aluminium und Kupfer sowie gegebenenfalls geringe Mengen Magnesium enthaltende Zinklegierung, die durch Einhaltung eines ganz bestimmten, eng begrenzten Verhältnisses von Aluminium zu Kupfer eine Massbeständigkeit aufweist, die bisher von keiner kupfer-und aluminiumhaltigen Zinklegierung erreicht wurde.
Alle aluminium-und kupferhaltigen Zinklegierungen erfahren infolge gewisser Ausscheidungvorgänge Änderungen ihrer mechanischen Eigenschaften, die unter dem Begriff"Alterung"bekannt sind. Diese Ausscheidungsvorgänge beruhen auf der Eigenschaft des Zinks, in festem Zustande bei höheren Temperaturen mehr Aluminium und Kupfer zu lösen als bei Zimmertemperatur. Die Folge davon ist, dass sieh bei der Abkühlung einer derartigen Legierung nach ihrer Herstellung oder nach einer bei höheren Temperaturen vorgenommenen Verarbeitung gewisse Mengen Aluminium und Kupfer ausscheiden. Diese Ausscheidung bedingt eine Änderung der Eigenschaften der Legierung, die sich durch eine Abnahme der Festigkeit bemerkbar macht und von Massänderungen begleitet ist.
Von dieser Änderung der Eigenschaften wird in der Praxis besonders die Massänderung unangenehm empfunden, da sie ja bei den einzelnen, beispielsweise zum Zusammenbau bestimmten Stücken infolge der verschiedenen Grössenabmessungen, Wandstärke usw., auch verschieden ist und aus diesem Grunde viel Passarbeit erforderlich macht.
Dieser Nachteil wird durch die vorliegende Erfindung vermieden.
Bei Pressmaterial hat z. B. die Ausscheidung von Aluminium bei der Abkühlung der Pressteile eine Längenzunahme, diejenige von Kupfer eine Schrumpfung zur Folge. Je nach der Zusammensetzung und dem Grad der Übersättigung sind diese beiden Vorgänge mehr oder weniger gross.
Die Anmelder haben ausser der Feststellung der Massänderung bei Pressmaterial, die in bezug auf die Komponenten Kupfer und Aluminium der von Gussmaterial entgegengesetzt gerichtet ist, gefunden, dass es durch genaue Auswahl der Kupfer-und Aluminiumzusätze überraschenderweise möglich ist, die Schrumpfung und die Längenzunahme so zu leiten, dass sie sich ausgleichen. Bei Einhaltung dieser hiefür massgebenden Kupfer-und Aluminiumgehalte weisen derartige Legierungen bei der Alterung überhaupt keine Massänderungen mehr auf.
Es hat sich gezeigt, dass nur Legierungen, bei denen das Verhältnis von Aluminium zu Kupfer zwischen 1 : 18 bis 1 : 22 liegt, vollkommen massbeständig sind. Die Legierungen, denen ein Verhältnis von 1 : 20 zu Grunde lag, zeigten auch nach lang andauernder künstlicher Alterung bei 95 C keine messbaren Längenänderungen mehr.
Gegenstand der Erfindung sind somit Knetlegierungen mit beispielsweise 2% Cu, 0'1% Al ; 4% Cu, 0-2% Al oder 8% Cu und 0-4% Al, Rest Zink von hoher Reinheit, mindestens 99-99%.
Es ist empfehlenswert, den Aluminiumgehalt derartiger Legierungen nicht unter 0'1% zu halten, da dieselben im geschmolzenen Zustande Eisen stark angreifen und somit nicht in eisernen Behältern geschmolzen werden können. Legierungen mit hohen Kupfergehalten, beispielsweise über 8%, sind bei entsprechenden Aluminiumgehalten wohl massbeständig, verlieren aber beim Altern einen Teil ihrer guten mechanischen Eigenschaften. Eine Zinkpresslegierung mit 4% Kupfer und 0-2% Aluminium hat z. B. 34-37 kg/mm2 Zugfestigkeit, 30-35% Dehnung, 70-80% Einschnürung und über 30 cmkg/mm2 Schlagbiegefestigkeit. Beim Altern ändern sich diese Werte nur ganz geringfügig. Eine Zinkpress-
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Festigkeit.
Nach dem Altern weist diese Legierung neben absoluter Massbeständigkeit nur noch 35 bis 37 kgjmm2 Zugfestigkeit, 3-6% Dehnung, 10-20% Einschnürung und 2-5 cmkgjmm2 Schlagbiegefestigkeit auf.
Es ist daher im Hinblick auf die mechanischen Eigenschaften empfehlenswert, Legierungen mit mittleren Kupfergehalten von beispielsweise etwa 4% unter Einhaltung des Verhältnisses 1 : 18 bis 1 : 22, vorzugsweise 1 : 20, als Presslegierungen zu verwenden.
Ein Zusatz geringer Mengen Magnesium in den Grenzen von 0'03-0'1% wirkt sich auf die Festigkeit günstig aus, die hiedurch um etwa 10% gesteigert werden kann, wobei allerdings die Dehnung auf ungefähr die Hälfte des Wertes der magnesiumfreien Legierung absinkt.
Zinklegierungen mit Gehalten an Aluminium und Kupfer sowie mit geringen Zusätzen an Magnesium sind als Spritzgusslegierungen bekannt. Bei allen diesen Legierungen wurde aber nicht auf die Einhaltung eines bestimmten, eng begrenzten Verhältnisses von Aluminium zu Kupfer im Sinne der Erfindung Wert gelegt, da man bis jetzt nicht erkannte, dass es durch Einstellung eines derartigen Verhältnisses gelingt, massbeständige Legierungen herzustellen. Ausserdem war es bis jetzt nicht bekannt, dass sich die Komponenten Aluminium und Kupfer hinsichtlich der Massänderung bei Presslegierungen anders verhalten wie bei Gusslegierungen.
Als weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Presslegierungen gegenüber der bisher üblichen Zinkpresslegierung mit 4% Aluminium und 0-5-2-5% Kupfer ergibt sich die Möglichkeit, dieselben auf der Strangpresse mit höheren Pressgesehwindigkeiten verarbeiten zu können. Während bei der genannten üblichen Zinkpresslegierung eine Pressgeschwindigkeit von 2 m/min. angewandt wurde, kann bei den neuen Legierungen die Pressgeschwindigkeit bis auf 7 m/min. gesteigert werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Massbeständige Zinkknetlegierung, bestehend aus Kupfer, Aluminium und Zink, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Kupfergehalt von 2-8%, vorzugsweise 4%, ein Aluminiumgehalt eingehalten wird, der dem Verhältnis 18-22 Teile Kupfer auf 1 Teil Aluminium, vorzugsweise 20 Teile Kupfer auf 1 Teil Aluminium, entspricht.