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Verwendung einer Zinklegierung Die gebräuchlichen Zinklegierungen
mit Gehalten an Aluminium bis 10"/o, Kupfer bis 11%, Magnesium bis 0,05"/o, Rest
Feinzink, genügen zwar -den an sie gestellten Anforderungen und sind auch als Spritz-und
Druckgußlegierungen gut verwendbar, jedoch neigen sie stark zur Verkrätzung, die
mit steigender Temperatur erheblich zunimmt und bei ihrer Verarbeitung in der Massenfertigung
außerordentlich störend wirkt.
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Es sind Zinklegierungen bekannt, die aus 20 bis 751% Aluminium bestehen,
daneben noch Kupfer enthalten können und neben Siliziumgehalten von 0,15 bis 16'%
Gehalte von Spuren bis zu 10% Beryllium besitzen. Weiterhin gehört eine Legierung
auf der Basis Zink zum Stand der Technik, welche sich aus 2 bis 201% Aluminium,
2 bis 10% Kupfer, -0,1 bis 10% Magnesium, 2'% Nickel, 21%_ Eisen, 2% Mangan, 1%
Kalzium, 0,01 bis 1,2'% Beryllium, Rest Zink, zusammensetzt. Vergleichsversuche
haben gegenüber den oben angegebenen Zinklegierungen kein unterschiedliches Verhalten
ergeben.
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Bei der Oxydation von Beryllium entsteht Berylliumoxyd unter einer
bedeutenden Volumenzunahme; aus einem ccm Beryllium erhält man 1,7 ccm Berylliumoxyd.
Wenn auf der Oberfläche einer flüssigen berylliurnhaltigen Legierung das Beryllium
oxydiert, bildet sich somit eine sehr dichte, die weitere Oxydation hemmende Berylliumoxydhaut.
Vergleichsuntersuchungen zwischen berylliumfreien und bekannten berylliumhaltigen
Zinklegierungen zeigen indessen überraschenderweise nicht den Effekt, der von Beryllium
zu erwarten wäre, nämlich das Stillstehen der Oxydation und die Bildung einer die
Verkrätzung verhindernden Oxydhaut. Dies ist außerordentlich unangenehm bei der
Verarbeitung der Legierungen im Druckguß, da sich dabei die Krätzebildung besonders
störend und schädlich auswirkt.
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Die geschilderten Nachteile werden erfindungsgemäß dann vermieden,
wenn man zur Herstellung von Gußteilen nach dem Druckgußverfahren eine Zinklegierung
verwendet, die aus 0,1 bis zu weniger als 10"/o Aluminium, 0,05 bis 11/9 Kupfer,
0,001 bis 0,1'% Beryllium, das ganz oder teilweise durch Zirkonium und/oder Hafnium
ersetzt sein kann, Rest Feinzink mit 99,99, vorzugsweise 99,995'% Zink, besteht,
mit der Maßgabe, daß die Legierung insgesamt weniger als 0,005'% Alkali- und Erdalkalimetalle,
insbesondere Magnesium, sowie Kadmium, Silizium, Arsen, Antimon, Zinn, Blei, Bor,
Phosphor, Kohlenstoff, Eisen, Kobalt und/oder Nickel an Verunreinigungen enthält.
Vorzugsweise werden dabei den Legierungen Gehalte an Aluminium von 4 bis 7%, an
Kupfer von 0,1 bis 0,5'% und an Beryllium von 0,002 bis 0,004'0/0, Rest Feinzink,
gegeben. Auf diese Weise wird die Krätzebildung erheblich vermindert.
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An sich ist es bekannt, bei der Herstellung berylliumfreier Zinklegierungen
ein Feinzink mit 99,99 bzw: 99,995% Zink zu verwenden, wobei die zulässigen Beimengungen
bei der letztgenannten Zinksorte in ihrer Gesamtsumme höchstens 0,005% und im einzelnen
höchstens 0,0031% Blei, 0,003 "/o Kadmium, 0,0011% Zinn bzw. 0,002"/o Eisen betragen.
Auch ist bereits vorgeschlagen worden, bei Zinkgußlegierungen mit 1 bis 4,5'°/e
Aluminium, 1 bis 3,5'0/0 Kupfer, 0,05 bis 0,5"/o Beryllium, Rest Zink den Gehalt
an den Verunreinigungen Eisen bis 0,075%, Blei bis 0,003%, Kadmium bis 0,0030/e.
und Zinn bis 0,001"/o zu begrenzen oder bei Zinkgußlegierungen mit 2 bis 10"/(>Aluminium,
0,03 bis 3,5%Kupfer, 0,01 bis 0,301% Magnesium, bis 0,0001"/o.Beryllium, Rest Zink,
an Verunreinigungen nur jeweils bis 0,005'0/c Zinn und Kadmium, bis 0,007% Blei
und bis 0,101% Eisen zuzulassen. Durch die bekannten Maßnahmen wird der Fachmann
indessen noch nicht zu der der Erfindung zugrunde liegenden Erkenntnis geführt,
daß die bei Zusatz von Beryllium zu aluminiumhaltigen Zinkdruckgußlegierungen an
und für sich zu erwartende Verringerung der Krätzebildung nur dann eintritt, wenn
der obenerwähnte maximale Gehalt von 0,005'°/o an . den aufgeführten Beimengungen
nicht überschritten wird. Dies trifft insbesondere hinsichtlich des Magnesiums zu,
da z. B. im DIN-Blatt 1743 vom September 1952 ausdrücklich hervorgehoben ist, daß
in Feinzink-Druckgußlegierungen
ein Magnesiumgehalt von 0,02 bis
0,05 0/0 enthalten sein muß.
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Als Folge der erfindungsgemäß erfolgenden Verringerung der Krätzebildung
besitzen die Legierungen höhere mechanische Eigenschaften und.weisen auch eine verbesserte
Beständigkeit gegen alle Korrosionsarten auf. Ferner ist als ihr Vorzug aufzuführen,
daß die Metallverluste beim Schmelzen -wesentlich geringer werden. Wegen des Berylliumgehaltes
sind die Legierungen nicht nur besonders dünnflüssig und gestatten infolgedessen
eine Beschleunigung der Fertigung, sondern erlauben außerdem die Herstellung von
Güssen mit verringerter Mikroporosität und weniger nichtmetallischen Einschlüssen;
z. B. Oxyden od. dgl., im Gußstück. Die Folge der verringerten Mikroporosität, besonders
an der Oberfläche der Gußstücke, bringt auch einen verbesserten Korrosionswiderstand
von auf galvanischem Wege erzeugten metallischen Überzügen mit sich. Dies ist von
besonderer Bedeutung, weil sich Druck- oder Spritzgußteile bisher nur mit Schwierigkeiten
galvanisch metallisieren ließen, d. h. nur eine geringe Haftfestigkeit der Metallüberzüge
erzielbar war.
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Die Erfindung läßt sich beispielsweise dadurch verwirklichen, daß
man zur Herstellung der Legierungen nicht nur ein besonders reines Feinzink verwendet,
sondern auch ein Aluminium hoher Reinheit als Legierungsmetall benutzt und schließlich
auch Elektrolytkupfer verwendet. In Abhängigkeit von der Höhe des Aluminiumgehaltes
ist es jedoch auch möglich, geringere Aluminiumsorten als Legierungskomponente zu
verwenden. Man kann beispielsweise bei einem Aluminiumgehalt von 10/a ein Hüttenaluminium
von 99,50/0 zulegieren, während bei höheren Aluminiumgehalten ein reineres Aluminium
in Betracht zu ziehen ist. Beispielsweise bei einem Aluminiumgehalt von nahezu 10'%
sollte ein Aluminium mit einer Reinheit von wenigstens 99,90/a Al als Legierungsmetall
eingesetzt werden. Ausführungsbeispiel Eine Legierung mit einem Aluminiumgehalt
von 4%, etwa 1% Kupfer und 0,004% Beryllium erhielt Magnesiumzusätze im Bereich
von 0,005019 bis 0,05% Magnesium. Die gewichtsanalytische Bestimmung ihrer
Oxydierbarkeit ergab eine leicht ansteigende Gewichtszunahme im Bereich von 0,005%
bis 0,020/a Magnesium und eine stark ansteigende Gewichtszunahme im Bereich von
0,02 bis 0,05% Magnesium. Ähnliche das Oxydationsverhalten kennzeichnende Efektle_
erzielt man mit Zusätzen von Natrium, Lithium, Kalzium und anderen der obengenannten
Elemente. Der Krätzeanfall stieg im Bereich bis 0,02% Magnesium von 0,6 bis 0,8
kg und bei Magnesiumgehalten von 0,05% bis zu 4 kg je 100 kg im Druckgußbetrieb
verarbeiteter Legierung. Damit ergeben sich die maximal zulässigen Grenzen an Verunreinigungen
z. B. durch Alkali- und Erdalkalimetalle im Bereich von Null (spektralrein) bis
0,005%, uni die -durch Beryllium erzielten Effekte voll auszunutzen.
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Eine Zinklegierung mit 4 % Aluminium und etwa 1'1/o Kupfer mit einem
Berylliumgehalt von 0,004%, jedoch magnesiumfrei und aus Komponenten hoher Reinheit
erschmolzen, ergab einen Krätzeanfall von nur 0,4 kg je 100 kg Ausgangsmaterial,
während die obenerwähnte Legierung mit 4 %. Aluminium, etwa 1'% Kupfer, 0,004% Beryllium
und 0,0511/o Magnesium einen Krätzeanfall von 4 kg je 100 kg Ausgangsmaterial zeigte.