AT232287B

AT232287B - Zinkgußlegierung

Info

Publication number: AT232287B
Application number: AT413662A
Authority: AT
Original assignee: Stolberger Zink Ag
Priority date: 1961-05-29
Filing date: 1962-05-19
Publication date: 1964-03-10

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



    Zinkgusslegierung   
 EMI1.1 
 ;mm2) bei Raumtemperatur mit den Werten bei 0   und -200C.   Es ist weiter bekannt, dass die Kaltzähigkeit von Zinklegierungen mit ansteigendem Aluminiumgehalt (10% Aluminium und mehr) zunimmt. Damit steigen aber auch der Schmelzpunkt,   d. h.   die Giesstemperatur, sowie das Erstarrungsintervall an. Höhere Kaltzähigkeit durch höhere Aluminiumgehalte muss also durch die genannten, für den Druckgussbetrieb unangenehmen Eigenschaften erkauft werden. 



   Die im nachfolgenden geschilderten Untersuchungen beschränken sich daher auf Zinklegierungen auf Basis Feinzink   99,     99-99, 995   mit Aluminiumgehalten von 1 bis 10% bei Verwendung von Aluminium 99,   5-   bis 99,   8% ig,   Kupfergehalten von 0, 1 bis 5% bei Verwendung von Elektrolytkupfer und Magnesiumgehalten von > 0, 005 bis zu 0, 05% bei Verwendung eines 99,   5% eigen   Magnesiums. Besonders typisch hin- 
 EMI1.2 
 bis   l%   Kupfer, 0, 02-0, 05% Magnesium, Rest Zink (nach DIN 1743, im folgenden Z 410 bezeichnet) und Legierungen mit 1, 5-3, 5% Aluminium,   0,     8-1, 5%   Kupfer und 0,   02-0, 05% Magnesium,   Rest Zink (im folgenden entsprechend als Z 210 bezeichnet).

   Die Schlagbiegewerte wurden an Druckgussstäben von 6,35   X   6, 35 mm gemessen. Bei allen Reihenuntersuchungen mit einer Vielzahl von Stäben fiel auf, dass die ermittelten Schlagbiegewerte bei allen Prüftemperaturen ausserordentlich streuen, u. zw. derart, dass man auch bei tieferen Temperaturen oft gute, den praktischen Anforderungen noch genügende Werte erhält. 



   Die Formfüllung beim Druckguss geht, wie ältere Untersuchungen gezeigt haben, im Bruchteil einer Sekunde so vor sich, dass die eingedrückte Schmelze zuerst verdüst wird und sich dann mit dem nachströmenden Metall wieder zu einer rasch erstarrenden Schmelze vereinigt. Die Folge dieses Vorganges ist eine dem Druckguss eigene Mikroporosität, die-wenn man vom Vakuumdruckguss absieht-durch die Oxydation der verdüsten Schmelze zusätzlich beeinflusst wird. 



   Mit zunehmenden Oxydanteilen sinkt die Schlagbiegefestigkeit des Gussstückes ; auch das Korrosionsverhalten wird ungünstiger. 



   Es war nun die Frage zu untersuchen, ob die Oxydation der Schmelze in der kurzen Zeit des Einspritzens in die Form verringert werden kann. An sich ist es bekannt, dass man die Krätzebildung bei Legierungen auf der Basis Feinzink von 99,   99%,   vorzugsweise 99, 995% Zink, bestehend aus   0,   1-10% Aluminium,   0,     05-1%   Kupfer und 0, 001-0, 1% Beryllium, das ganz oder teilweise durch Zirkonium und/oder Hafnium ersetzt sein kann, dadurch vermeiden kann, dass man die Legierung praktisch freihält von Kadmium, Alkali- und Erdalkalimetallen, insbesondere Magnesium, ferner Metallen der Arsen-, Antimonund Zinn-Gruppe sowie der Eisen-Gruppe und Silizium, Phosphor, Kohlenstoff, Bor, wobei der maximale Gehalt der Verunreinigungen, besonders an Magnesium, einzeln oder zusammen 0, 005% nicht überschreiten darf.

   Es wurde nun untersucht, in welchem Ausmass dies insbesondere beim Druckgussverfahren mit Zink-Aluminium-Kupfer-Magnesium-Legierungen der Fall ist und welche Beziehung sich zwischen den gegebenen Komponenten. und bestimmten Berylliumgehalten hinsichtlich der Schlagbiegefestigkeit ergibt. Für die aus der Reihe der Legierungen mit   1 - 10%   Aluminium, 0,   1-5% Kupfer,   > 0,005 bis zu 0,050% 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 Magnesium besonders typischen Legierungen Z 410 (3, 5-4,3% Al und 0, 6-1,0% Cu) und Z 210 (1,8 bis 2, 2% Al und 0, 8-1,2% Cu) wurden die Schlagbiegewerte an je 100   Prüfstäben   ermittelt und im folgenden die Minimalwerte, Maximalwerte und Mittelwerte angegeben :

   
Legierung Z 410 
 EMI2.1 
 
<tb> 
<tb> Prüftemperatur <SEP> in <SEP>  C <SEP> Schlagbiegefestigkeit <SEP> in <SEP> cmkg/mm2
<tb> von <SEP> bis <SEP> Mittelwerte
<tb> 40 <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP> 8, <SEP> 5 <SEP> 7
<tb> 20 <SEP> 4 <SEP> 8 <SEP> 6
<tb> 0 <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> 7 <SEP> 4
<tb> - <SEP> 20 <SEP> 0, <SEP> 8 <SEP> 1. <SEP> 8 <SEP> 1. <SEP> 10 <SEP> 
<tb> 
 
Schon bei   0 C   fallen die Minimalwerte stark ab, obzwar die Maximalwerte noch keine Versprödung erkennen lassen. Die Tiefstwerte bei -20 C sind schon sehr kritisch. 



   Legierung Z 210 
 EMI2.2 
 
<tb> 
<tb> Prüftemperatur <SEP> in <SEP>  C <SEP> Schlagbiegefestigkeit <SEP> in <SEP> cmkg/mm2
<tb> von <SEP> bis <SEP> Mittelwerte
<tb> 40 <SEP> 4 <SEP> 10 <SEP> 6
<tb> 20 <SEP> 2 <SEP> 9 <SEP> 5, <SEP> 5
<tb> 0 <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> 8, <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> 
<tb> -20 <SEP> 1,3 <SEP> 2,5 <SEP> 1,8
<tb> 
 
Die Legierung muss heisser vergossen werden (höherer Schmelzpunkt), die Tiefstwerte liegen niedriger als bei Z 410. Die Legierung ist aber etwas weniger kaltspröde. 



   Für die Untersuchung des Berylliumeinflusses waren bei jeder Zink-Aluminium-Kupferiegierung Kombinationen mit verschiedenen Beryllium-und Magnesiumgehalten zweckmässig. Aus diesen Untersuchungen lässt sich zusammenfassen :
Berylliumgehalte unter 0, 0001%   (1     g/Tonne)   sind ohne Einfluss auf die Schlagbiegefestigkeit beim Druckguss. Wirksam werden erst Gehalte von mehr als 0, 0001%, insbesondere ab 0,   0003%   (3 g/Tonne) Beryllium. Berylliumgehalte über 0, 01% (100 g/Tonne) vermindern die Schlagbiegefestigkeit infolge des Auftretens von Beryllium oder berylliumhaitigen Phasen im Gefüge. 



   Gegenstand der Erfindung ist demzufolge eine Zinkgusslegierung, insbesondere Zinkdruckgusslegierung, hoher Kaltzähigkeit, die durch folgende Zusammensetzung gekennzeichnet ist   : 1 - 100/0 Alumi-     nium, 0, 1-5%   Kupfer, > 0,   005-0, 05%   Magnesium, > 0,0001 bis unter   0, 1%   Beryllium, Rest Feinzink mit 99,   99 - 99, 9950/0   Zink. 



   Für die Erreichung grösster Häufigkeit maximaler Werte empfiehlt sich die Abstimmung des Magnesium-und Berylliumgehaltes wie folgt : 
 EMI2.3 
 
<tb> 
<tb> Mg-Gehalte <SEP> in <SEP> % <SEP> Mindest-Be-Gehalt <SEP> in%
<tb> 0, <SEP> 005 <SEP> - <SEP> 0, <SEP> 010 <SEP> 0, <SEP> 005-0, <SEP> 0015
<tb> 0, <SEP> 010-0, <SEP> 020 <SEP> 0, <SEP> 0010-0, <SEP> 0030
<tb> 0, <SEP> 02-0, <SEP> 030 <SEP> 0, <SEP> 0020-0, <SEP> 0040
<tb> 0, <SEP> 03-0, <SEP> 040 <SEP> 0, <SEP> 0030-0, <SEP> 0050
<tb> 0, <SEP> 04-0, <SEP> 050 <SEP> 0, <SEP> 0040 <SEP> - <SEP> etwa <SEP> 0,0080
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 Die auf dieser Basis geprüften Legierungen ergeben für die
Legierung Z 410 Be 
 EMI3.1 
 
<tb> 
<tb> bei <SEP> einer <SEP> eine
<tb> Prüftemperatur <SEP> in <SEP> OC <SEP> Schlagbiegefestigkeit <SEP> in <SEP> cmkg/mm
<tb> von <SEP> bis <SEP> Mittelwerte
<tb> 40 <SEP> 6,

   <SEP> 5 <SEP> 12 <SEP> 9, <SEP> 5 <SEP> 
<tb> 20 <SEP> 6 <SEP> 11,5 <SEP> 9
<tb> 0 <SEP> 5 <SEP> 11, <SEP> 5 <SEP> 8 <SEP> 
<tb> - <SEP> 20 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 3, <SEP> 5 <SEP> 2, <SEP> 8 <SEP> 
<tb> 
 und für die
Legierung Z 210 Be 
 EMI3.2 
 
<tb> 
<tb> bei <SEP> einer <SEP> eine
<tb> Prüftemperatur <SEP> in <SEP>  C <SEP> Schlagbiegefestigkeit <SEP> in <SEP> cmkg/mm2
<tb> von <SEP> bis <SEP> Mittelwerte <SEP> 
<tb> 40 <SEP> 7, <SEP> 5 <SEP> 13 <SEP> 10
<tb> 20 <SEP> 7 <SEP> 12,5 <SEP> 10
<tb> 0 <SEP> 6, <SEP> 5 <SEP> 11, <SEP> 5 <SEP> 9, <SEP> 5 <SEP> 
<tb> - <SEP> 20 <SEP> 3 <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP> 3, <SEP> 8 <SEP> 
<tb> 
 
Beide Legierungen zeigen höhere Schlagbiegewerte bei allen Temperaturen,   u. zw.   sowohl im Minimal-, Maximal- und Mittelwert.

   Dies geht aus den Diagrammen hervor, die in Fig. 1 die Schlagbiegefestigkeit   (cmkg/mm2)   der Legierungsgruppe Z 410 und Z 410 Be und in Fig. 2 die Schlagbiegefestigkeit der Legierungsgruppe Z 210 und Z 210 Be zeigen, wobei der Zusatz "Be" bedeutet, dass diese Legierungen die erfindungsgemäss vorgesehenen Berylliumgehalte aufweisen. Die Mittelwerte dieser Legierungen liegen bei oder über den Maximalwerten der berylliumfreien Legierungen, die Minimalwerte dieser Legierungen liegen bei oder über den Mittelwerten der berylliumfreien Legierungen. In keinem Fall wurde ein kritischer Streuwert unter 1,5   cmkg/mm2 gefunden.   



   Der verbesserte Korrosionswiderstand kommt vergleichsweise bei der Prüfung der Schlagbiegefestigkeit nach einer zehntägigen Dampfbehandlung bei   950C   zum Ausdruck. Die Legierungen ergaben folgende Schlagbiegewerte : 
Schlagbiegefestigkeit in   cmkg/mm2   nach zehntägiger
Dampfbehandlung bei   950C.   
 EMI3.3 
 
<tb> 
<tb> 



  Z <SEP> 410 <SEP> Z <SEP> 410 <SEP> Be <SEP> Z <SEP> 210 <SEP> Z <SEP> 210 <SEP> Be
<tb> von <SEP> 1, <SEP> 10 <SEP> 2,40 <SEP> 2,0 <SEP> 3,8
<tb> bis <SEP> 2,50 <SEP> 4, <SEP> 20 <SEP> 5,4 <SEP> 9,0
<tb> mittel <SEP> 1,60 <SEP> 3,30 <SEP> 3,5 <SEP> 6, <SEP> 8
<tb> 
 
Es hat sich als zweckmässig erwiesen, das Beryllium in die Schmelze in Form einer Vorlegierung einzubringen, die gegebenenfalls mit Feinzink verdünnt ist. Diese Vorlegierung kann z. B. aus   90 - 95%   
 EMI3.4

Claims

- 30/0PATENTANSPRÜCHE : EMI4.1

2. Legierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende aufeinander abgestimmte Gehalte an Magnesium und Beryllium : EMI4.2 <tb> <tb> Mg-Gehalt <SEP> in <SEP> % <SEP> Mindest-Be-Gehalt <SEP> in <SEP> % <tb> 0. <SEP> 005-0, <SEP> 010 <SEP> 0. <SEP> 0005-0, <SEP> 0015 <tb> 0, <SEP> 010-0, <SEP> 020 <SEP> 0, <SEP> 0010 <SEP> - <SEP> 0, <SEP> 0030 <tb> 0, <SEP> 02-0, <SEP> 030 <SEP> 0, <SEP> 0020-0, <SEP> 0040 <tb> 0, <SEP> 03-0, <SEP> 040 <SEP> 0, <SEP> 0030-0, <SEP> 0050 <tb> 0, <SEP> 04-0, <SEP> 050 <SEP> 0, <SEP> 0040 <SEP> - <SEP> etwa <SEP> 0, <SEP> 0080 <tb>