DE1608124A1

DE1608124A1 - Extruded items made from a magnesium-based alloy

Info

Publication number: DE1608124A1
Application number: DE19671608124
Authority: DE
Inventors: King Peter Foster
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1966-09-29
Filing date: 1967-07-04
Publication date: 1970-11-05
Also published as: DE1608124B2; US3438771A; GB1137613A

Description

1BERLIN33 8MÜNCHEN271BERLIN33 8MUNICH27

AuguBle-Vilttorla-Straee 65 UT₁- mg. Π AIN O KUdItINC Pienienauer StraBe 2AuguBle-Vilttorla-Straee 65 UT ₁ - mg. Π AIN O KUdITINC Pienienauer Strasse 2

"tf^nw _ra°Äii^e Dipl.-Ing. HEINZ AGULAR ^Pat-^AnwaltAbuI""tf ^nw _ra ° Äii ^e Dipl.-Ing. HEINZ AGULAR ^Pat - ^AnwaltAbuI "

Telefon: Oai1/S| tii ji ro T,i«f„„. /win« 03 24Telephone: Oai1 / S | tii ji ro T, i «f"". / win «03 24

Postscheckkonto: PATENTANWÄLTE Telefon: OBtV₄₈ ^₅₈ Postal checking account: PATENTANWÄLTE Telephone: OBtV ₄₈ ^ ₅₈

Berlin We»t 74 94 ' Postscheckkonto:Berlin We »t 74 94 'Postal checking account:

Bankkonto: München 66277Bank account: Munich 66277

Bank f. Handel u. Industrie λ r% r\ r» Λ r\ / Bankkonto:Bank for trade and industry λ r% r \ r » Λ r \ / Bank account:

Depositenkasse 32 Ihn /tt Dresdner Bank Deposit kasse 32 him / tt Dresdner Bank

Berlin 33 I U U U J 4. H MünchenBerlin 33 I U U U J 4. H Munich

replitzer StraBe 42 Dep.-Kass· LeopoldstraBereplitzer Strasse 42 Dep.-Kass · Leopoldstrasse

Kto. 32 7608 _ Kto. 59515Account 32 7608 _ Account 59515

Telegramm-Adresse: f\A |.,|J IQR/ Telegramm-Adresse:Telegram address: f \ A |., | J IQR / telegram address:

Quadratur Berlin IJ*. JUU u"» Quadnilur MönchenQuadrature Berlin IJ *. JUU u "» Quadnilur monks

D 1550D 1550

THE DOW CHEMICAL COMPANY, Midland, Michigan/USATHE DOW CHEMICAL COMPANY, Midland, Michigan / USA

"Stranggepreßte Gegenstände aus einer Legierung auf"Alloy extruded articles

Magnesiumbasis"Magnesium base "

Die Erfindung betrifft stranggepreßte Gegenstände, die aus einer Legierung auf Magnesiumbasis hergestellt werden und bezieht sich insbesondere auf verbesserte Strangpreßlinge aus einer Legierung auf Magnesiumbasis, die Silicium und Zink enthalten.This invention relates to extruded articles made from a magnesium-based alloy and relates in particular to improved magnesium-based alloy extrusions comprising silicon and Contain zinc.

Es.ist bekannt, daß Magnesium-Zink-Silicium-Legierungen, die bis zu 1,5 # Zink und bis zu 2 % Silicium enthalten, in einfacher V/eise mit Geschwindigkeiten bis zu J50 m pro Minute (100 feet pro Minute) stranggepreßt werden können. Ist jedoch Eisen zugegen, dann haftet diesen Legierungen der Nachteil an, daß sie von Salzwasser mit hoher Geschwindigkeit korrodiert ' werden.It is known that magnesium-zinc-silicon alloys containing up to 1.5 # zinc and up to 2 % silicon are extruded in a simple manner at speeds of up to 100 feet per minute can be. However, if iron is present, these alloys have the disadvantage that they are corroded at high speed by salt water.

009845/0385009845/0385

Es hat sich herausgestellt, daß ein stranggepreßter Gegenstand, der aus einer Legierung auf Magnesiumbasis hergestellt wird, welche 1,7 bis 2,5 Gew.-% Zink, 0,5 bis 1,5 Gew.-^ Silicium und 0,012 bis ungefähr 0,05 Gew.-^ Eisen, wobei der Rest im wesentlichen aus Magnesium besteht, wobei das Verhältnis der Gewichts-^ Zink zu den Gewichts-^ Silicium wenigstens ungefähr 1,667 beträgt und die Aluminium- und Mangangehalte der Legierung nicht ungefähr 0,2 Gew.-fi bzw. 0,05 Gew.-^ überschreiten, eine erhebliche Widerstandsfähigkeit gegen eine Korrosion durch Salzwasser besitzt. Vorzugsweise liegt der Zinkgehalt der verwendeten Legierung zwischen 1,7 und 2,2 Gew.-%, während der Siliciumgerhalt vorzugsweise 0,5 bis 1,22 Gew.-Jo ausmacht. In bevorzugterer Weise liegt der Siliciumgehalt zwischen 0,7 und 0,9 ^. Das bevorzugteste Zink : Silicium-Gewichtsverhältnis beträgt ungefähr 2,5. ·It has been found that an extruded article which is made of a magnesium-based alloy which 1.7 to 2.5 wt -.% Zinc, 0.5 to 1.5 wt .- ^ silicon and 0.012 to approximately 0 , 05 wt .- ^ iron with the remainder consisting essentially of magnesium, the ratio of weight ^ zinc to weight ^ silicon being at least about 1.667 and the aluminum and manganese contents of the alloy not about 0.2 wt. -fi or 0.05 wt .- ^ exceed, has a considerable resistance to corrosion by salt water. The zinc content of the alloy used is preferably between 1.7 and 2.2% by weight , while the silicon content is preferably 0.5 to 1.22% by weight. More preferably, the silicon content is between 0.7 and 0.9 ^. The most preferred zinc: silicon weight ratio is about 2.5. ·

Höhere Zinkgehalte führen zu einer Warmbrüchigkelt und zu Kantenrissen, so daß die Strangpreßgeschwindigkeiten begrenzt sind. Höhere Siliciumgehalte haben eine Erhöhung der Korrosionsgeschwindigkeiten zur Folge, Geringere Zink- und Siliciumgehalte sind für schlechtere mechanische Eigenschaften verantwortlich. Ein geringerer Zinkgehalt setzt ferner die Widerstandsfähigkeit der Legierung gegenüber Korrosion herab.Higher zinc contents lead to warm brittleness and to Edge cracks so that extrusion speeds are limited. Higher silicon contents result in an increase in the rate of corrosion, lower zinc and silicon contents are responsible for poorer mechanical properties. A lower zinc content also increases the resistance of the alloy against corrosion.

Es ist sehr zweckmäßig, wenn der Eisengehalt der Legierung zwischen 0,012 und 0,05 Gew.-^ liegt. Es ist ferner vorzuziehen,It is very useful if the iron content of the alloy is between 0.012 and 0.05 wt .- ^. It is also preferable

0 9 8 4 5/03850 9 8 4 5/0385

die Aluminium- und Mangangehalte der Legierung nicht über die Gehalte an diesen Elementen, welche einem in technischem Maßstabe hergestellten reinen Magnesium zu eigen sind, ansteigen zu lassen. Technisch reines Magnesium, das in Elektrolysezellen hergestellt wird, enthält weniger als ungefähr 0,Oj? Gew.-^ Aluminium und weniger als ungefähr 0,01 Gew.-/i Mangan.the aluminum and manganese contents of the alloy do not exceed the contents of these elements, which one in technical Pure magnesium produced on a scale are to be allowed to increase. Technically pure magnesium that is used in electrolysis cells contains less than about 0, Oj? Wt .- ^ Aluminum and less than about 0.01 wt / l manganese.

Die erfindungsgemäßen Strangpreßlinge können ferner durch eine Salzwasserkorrosionsgeschwindigkeit charakterisiert werden, die niedriger als ungefähr 1 mg/cm Tag ist, wenn sie nach einer alternierenden Eintauchmethode getestet werden, auf die nachstehend noch eingegangen wird. Die erfindungsgemäßen Gegenstände sind daher von besonderem Vorteil, da sie aus einer Iiagnesium-Zink-Silicium-Legierung hergestellt werden können, die ihrerseits unter Verwendung von Perrosilicium als Siliciumquelle erhalten wird, wobei gewöhnlich eine kleine Menge Eisen in der Legierung zurückbleibt. Die Legierung kann in einfacher Weise mit Geschwindigkeiten von 15 m pro Minute (15 feet pro Minute) sowie mit Geschwindigkeiten bis zu 30 m pro Minute (100 feet pro Minute) stranggepreßt werden, ohne daß dabei die mechanischen Eigenschaften sowie die Korrosionsbeständigkeit in nachteiliger Weise beeinflußt werden.The extrusions according to the invention can also by a salt water corrosion rate can be characterized that is lower than about 1 mg / cm day if they are tested by an alternate immersion method discussed below. The invention Objects are therefore of particular advantage because they can be made from a magnesium-zinc-silicon alloy, those in turn using perrosilicon as the silicon source is obtained, usually leaving a small amount of iron in the alloy. The alloy can be in simpler At speeds of 15 meters per minute (15 feet per minute) as well as speeds of up to 30 meters per minute (100 feet per minute) without sacrificing mechanical properties or corrosion resistance can be adversely affected.

Die erfindungsgemäße Legierung kann in einfacher Weise nach Methoden hergestellt werden, die in der Magnesium verarbeitendenThe alloy according to the invention can in a simple manner after Methods are made in the magnesium processing

009845/0385009845/0385

Industrie bekannt sind. Beispielsweise wird Magnesium in üblicher Weise geschmolzen, worauf die erforderlichen Mengen an Zink und Silicium oder Ferrosilicium der Schmelze zugesetzt werden, wobei die Schmelze auf einer Temperatur von ungefähr 87O⁰C (1600⁰F) gehalten wird. Falls Ferrosilicium verwendet wird, scheidet sich die Hauptmenge des Eisens, das in geschmolzenem Magnesium nur schlecht löslich ist, normalerweise als Bodenschlammschicht der Schmelze ab. Während Zink jederzeit der Schmelze zugesetzt werden kann, sollte, falls Ferrosilicium die Siliciumquelle ist, die erforderliche Zinkmenge der Schmelze in Form von metallischem Zink zugegeben werden, nachdem sich das Eisen abgesetzt hat.Industry are known. For example, magnesium wherein the melt is maintained at a temperature of about 87O ⁰ C (1600 ⁰ F) is melted in a usual manner, whereupon the required amounts of zinc and silicon or ferro-silicon melt are added. If ferrosilicon is used, the majority of the iron, which is only sparingly soluble in molten magnesium, is normally deposited as the bottom sludge layer of the melt. While zinc can be added to the melt at any time, if ferrosilicon is the source of silicon, the required amount of zinc should be added to the melt in the form of metallic zinc after the iron has settled.

Nach der Zugabe der Legierungskomponenten wird die Schmelze auf Gießtemperaturen gebracht, die normalerweise zwischen 675 und 79O°C (1250 bis 145O⁰F) liegen, worauf die Schmelze zu Barren vergossen wird, die als Beschickungsmaterial zum Strangpressen geeignet sind.After the addition of the alloy components, the melt is brought to casting temperatures, which are normally between 675 and 79O ° C (1250 to 145 ° F ^0), is shed whereupon the melt into ingots, which are suitable as feed material for extruding.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken.The following examples illustrate the invention without restricting it.

Examples

Es wird eine Reihe von Magnesium-Zink-Silicium-Legierungen hergestellt, indem die erforderlichen Mengen an Magnesium, Silicium und Zink zusammenlegiert werden. Die erhaltenen LegierungenA range of magnesium-zinc-silicon alloys are produced, by alloying the required amounts of magnesium, silicon and zinc together. The alloys obtained

009845/0385009845/0385

T608124T608124

werden zu Barren mit einem Durchmesser von 75 mm (3 inches) ver- * gössen. Die abgekühlten verfestigten Barren werden abgeschält, auf ungefähr 495⁰C (925°F) erhitzt, in eine vorerhitzte Kolbenstrangpresse eingebracht und bei einer Temperatur von ungefähr 48o°C (900°P) mit einer Geschwindigkeit von j50 m pro Minute (100 feet pro Minute) zu einem Band mit einer Abmessung von 19 χ 1,6 mm (j5/4 inch χ l/l6 inch) stranggepreßt. Aus dem erhaltenen Band werden Probestreifen ausgeschnitten und zur Be-Stimmung der physikalischen Eigenschaften des stranggepreßten Metalls Testmethoden unterzogen. Weitere Probestreifen werden mittels eines alternierenden Standard-Eintauchfcests untersucht, bei welchem die Streifen J50 Sekunden lang in eine 3%ige wäßrige Natriumchlor id lösung mit einer Temperatur von J55°C (95⁰P) eingetaucht und 90 Sekunden lang an der Luft aufbewahrt werden, bevor sie erneut 30 Sekunden lang eingetaucht werden» Dieser Vorgang wiederholt sioh beliebig oft. Vor den Korrosionstests wird jeder Probestreifen in eine Essigsäure/Natriumnitrat-Beize während einer solchen Zeitspanne eingetaucht, daß 0,025 mm (0,001 inch) des Metalles von jedem Probestreifen entfernt werden. Nach Beendigung des Korrosions tests wird der Metallver-are cast into bars with a diameter of 75 mm (3 inches). The cooled solidified ingots are peeled off, heated to about 495 ⁰ C (925 ° F), is introduced into a preheated ram extruder and at a temperature of about 48o ° C (900 ° P) at a rate of J50 m per minute (100 feet per Minute) into a tape with a dimension of 19 χ 1.6 mm (j5 / 4 inch χ l / l6 inch). Test strips are cut from the resulting tape and subjected to test methods to determine the physical properties of the extruded metal. Further test strips are examined by means of an alternating standard immersion test, in which the strips are immersed for 50 seconds in a 3% aqueous sodium chloride solution at a temperature of 55 ° C (95 ⁰ P) and kept in the air for 90 seconds, before they are immersed again for 30 seconds »This process is repeated as often as required. Prior to the corrosion tests, each test strip is immersed in an acetic acid / sodium nitrate pickle for a period of time to remove 0.025 mm (0.001 inch) of metal from each test strip. After completion of the corrosion test, the metal coating is

2 lust ermittelt und als mg Korrosionsverlust pro cm Oberfläche pro Tag (M/K/D) berechnet. Die Zusammensetzungen der hergestellten und getesteten Legierungen, die Korrosionsgeschwindigkeiten sowie die physikalischen Eigenschaften sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefaßt.2 lust determined and as mg corrosion loss per cm of surface per day (M / K / D) charged. The compositions of the manufactured and tested alloys, the corrosion rates as well as the physical properties are in the following Table summarized.

009845/0385009845/0385

Tab ell eTabel

Versuchattempt SSSS Zusammensetzung^Composition ^ Gew.-^Wt .- ^ Aj.Aj. (conrori ( conrori 0303 Zn/Si-Zn / Si Strang-Strand- Korrosi-Corrosive PhysikalischePhysical TYSTYS CYSCYS Eigen-Own Nr.No. TXS m TXS m MnMn 0,0, 0303 Verhält-Relationship preßge-pressed onsge-onsge schäftenstocks 16801680 980980 ays -ays - 0,0, 0303 nisnis schwin-
digkeit
(m/Min.)Schwin-
age
(m / min.) schwindig-
keit
(M/K/D)dizzy
speed
(M / K / D) *E* E 16801680 980980 TSTS 11 2,37 0,81 0,0212.37 0.81 0.021 0,010.01 0,0, 052052 2,92.9 3030th 0,610.61 1111 16801680 910910 2520.2520. 22 2,42 0,86 0,0152.42 0.86 0.015 0,010.01 0,0, 0303 2,82.8 3030th 0,650.65 1414th —- 980980 25202520 33 2,38 0,82 0,0172.38 0.82 0.017 0,0480.048 ö,ö, 2020th 2,92.9 3030th 0,690.69 99 17501750 980980 23IO23IO OO 44th 2,29 0,85 0,0212.29 0.85 0.021 0,010.01 0,0, 2,72.7 3030th 0,860.86 1010 16801680 980980 24502450 OO 55 2,38 0,84 0,0222.38 0.84 0.022 0,010.01 Best Magnesium
% Dehnung in 50 mm (2 inches)Best magnesium
% Elongation in 50 mm (2 inches) yieldyield 2,82.8 3030th 0,930.93 1111 25202520 ■30
cn■ 30
cn 66th 2,39 0,88 0,0222.39 0.88 0.022 0,010.01 Fließgrenze (Zug) (tensileYield point (tensile) (tensile essess 2,72.7 3030th 1,01.0 1010 25202520 O
4*1
Ο»
w O
4 * 1
Ο »
w Fließ&renze (Druck)Flow & renze (pressure) iioniion strength)strength) 0
in kg/cm0
in kg / cm yield str>yield str> ength) in 1ength) in 1 2
tcg/cm2
tcg / cm

Druckgrenze (ultimate tensile strength) in kg/cmUltimate tensile strength in kg / cm

Die Ergebnisse zeigen die guten physikalischen Eigenschaften
sowie die geringen Korrosionsgeschwindigkeiten der erfindungsgemäßen, stranggepreßten Gegenstände, die bei hohen Strangpreßgeschwindigkeiten erhalten werden. Es war unerwartet, daß derartige Eigenschaften unter Verwendung billiger Legierungen, die mit hohen Strangpreßgeschwindigkeiten von I5 bis 50 m pro Minute (50 bis 100 feet pro Minute) stranggepreßt werden, erzielt
werden können.The results show the good physical properties
and the low rates of corrosion of the extruded articles of the present invention obtained at high extrusion rates. It was unexpected that such properties could be obtained using inexpensive alloys extruded at high extrusion speeds of from 15 to 50 meters per minute (50 to 100 feet per minute)
can be.

009845/0385009845/0385

Claims

Claim

Extruded articles made from a magnesium-based alloy which are resistant to corrosion by salt water, characterized by comprising, by weight, 1.7 to 2.5 ^ zinc, 0.5 to 1.5 $ silicon, 0.012 to , up to 0.2 $ aluminum and up to 0.05% manganese 0.05 ¹ A iron, the balance being magnesium, together with the usually present impurities, and the ratio of the weight-Jb zinc to the weight of silicon-ia is at least 1.667.

009845/0385