DE1938385A1

DE1938385A1 - Verfahren zur Herstellung einer Zinkknetlegierung

Info

Publication number: DE1938385A1
Application number: DE19691938385
Authority: DE
Inventors: Pelzel Dipl-Ing Dr Mont Erich
Original assignee: Stolberger Zink AG
Current assignee: Stolberger Zink AG
Priority date: 1969-07-29
Filing date: 1969-07-29
Publication date: 1971-02-11
Also published as: NL7010863A; FR2056327A5; US3720550A; BE752447A; GB1265928A; JPS4940051B1

Description

STOLBERGER ZINK Frankfurt/M., den 24. Juli.1969

Aktiengesellschaft für Bergbau DrQ/HGa

und Hüttenbetrieb A

51 Aachen, Theaterstraße , 37 '

prov. Nr. 6205 StZ

Verfahren zur Herstellung einer Zinkknetlegierung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Zinkknetlegierung der Zusammensetzung 0,05 bis 1,2 %, vorzugsweise 0,1 bis 1,2 % Aluminium, 0,05 bis 0,8 % Kupfer, 0,0005 bis 0,015 % Magnesium, Rest Feinzink, die gegebenenfalls noch 0,005 bis 0,05 % Nickel enthalten kann.

Die Verwendung von Zinkblechen und Bändern beispielsweise in der Bauindustrie, wird nicht allein durch die mechanischen Eigenschaften, wie Streckgrenze, Festigkeit, Dehnung und Härte, bestimmt, sondern für den Praktiker ist daneben noch der Begriff der Duktilität durch die Möglichkeit einwandfreier Kaltformgebung maßgebend. Am nachhaltigsten ist die Entwicklung von Zinkknetlegierungen durch die Forderung nach erhöhter Dauerstandfestigkeit beeinflusst worden. Die DauerStandfestigkeit wird durch die Angabe der Zeit-Dehn-Grenze bei gegebener Belastung bestimmt. Für die Forderung von 1 % Dehnung pro Jahr ergeben dann Langzeitversuche die zulässige Spannung.

Es sind Zink-Aluminium-Kupfer-Legierungen als Knetlegierungen mit Aluminiumgehalten bis etwa 1,2% und Kupfergehalten bis etwa 2 % bekannt (Wolf, W.: "Zink ABC" Berlin 1950, Seite 206). Derartige Legierungen weisen zwar brauchbare Festigkeitswerte auf, denen jedoch niedrige Werte für das Dauerstandverhalten gegenüberstehen. Bekanntermaßen kann das Dauerstandverhalten derartiger Legierungen durch den Zusatz geringer Magnesiummengen wesentlich erhöht werden (USP 1 835 450, 2 048 287;

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Löhberg, K. und F. Wolbank: Zeitschrift für Metallkunde 12 (194Oj, Seite 419).

Die Erhöhung der Dauerstandfestigkeit ist jedoch mit der relativ starken Herabsetzung der Duktilität durch Magnesiumzusätze verbunden, weshalb zum Beispiel die Feinzinklegierung Zn Al 1 mit 0,8 % Aluminium, 0,4 % Kupfer als magnesiumfreie Knetlegierung entwickelt wurde (Schmidt, E.: Zeitschrift für Metallkunde 33, 8/9 (1941), Seite 312; Pelzel, E.: Metall 12,8 (1963), Seite 788).

Auf die Möglichkeit der Verbesserung der Dauerstandfestigkeit von Zinklegierungen durch eine "Wärmebehandlung weisen schon ältere Vorschläge hin (Burkhardt, A. und E. Gwinner: Zeitschrift für Metallkunde J52, 11 (1940), Seite 391). Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, Bleche und Bänder aus Zink-Aluminium-Kupfer—Legierungen auf Feinzinkbasis in der Zusammensetzung 0,05 bis 1,2 % Aluminium, 0,05 bis 0,8 % Kupfer, Rest Feinzink einer Wärmebehandlung von 120 bis 220⁰C zu unterwerfen. Der so behandelte Werkstoff konnte bruchfrei gefaltet werden, so daß damit die vom Verbraucher geforderte Duktilität vorlag. Die Dauerstandfestigkeit dieser Legierung ist jedoch mit 1 kg/mm für 1 % Dehnung pro Jahr vergleichsweise gering (Messner, O.H.C.: Dissertation ETH Zürich, Solothurn 1947).

Es wurde nun gefunden, daß der Nachteil der geringen Dauerstandfestigkeit einer duktilen Zinkknetlegierung der Zusammensetzung 0,05 bis 1,2 %, vorzugsweise 0,1 bis 1,2 % Aluminium, 0,05 bis 0,8 % Kupfer, 0,0005 bis 0,015 % Magnesium, Rest Feinzink, wobei gegebenenfalls noch 0,005 bis 0,05 % Nickel zulegiert sein können, dadurch aufgehoben wird, indem die Legierung erfindungsgemäß bei Temperaturen zwischen 250 und 35O⁰C homogenisiert, dann bei Temperaturen zwischen 200 bis 30O⁰C bei einem Verformungsgrad von wenigstens 50 %, vorzugsweise 85 bis 95 %, warmverformt, anschließend bei

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Temperaturen zwischen Raumtemperatur und maximal 8O⁰C "bei einer Querschnittsatmahme von wenigstens 70 %_f vorzugsweise 85 bis 98 %, kaltverformt und dann einer Wärmebehandlung zwischen Temperaturen von 120 bis 220⁰C, vorzugsweise 160⁰C, unterworfen wird.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß die nach der erfindungsgemäßen Verfahrensweise behandelte magnesiumhaltige Zink-Aluminium-Kupfer-Knetlegierung trotz des Magnesiumzusatzes ihre hohe Duktilität bei gleichzeitig erzielten guten Werten für die Dauerstandfestigkeit beibehält. Das ist darauf zurückzuführen, daß es mit Hilfe der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte gelingt, den primär gelösten Magnesiumgehalt in Idealverteilung zur vollkommenen Ausscheidung im kaltverformten Zustand zu bringen, wobei die Ausscheidung durch den Zusatz der geringen Nickelgehalte noch beschleunigt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert:

Ausführungsbeispiel 1

Eine Feinzinklegierung mit 0,8 % Aluminium, 0,4 % Kupfer und einem Zusatz von 0,008 % Magnesium wurde in herkömmlicher Weise auf 2 mm warmgewalzt, anschließend bei einer Querschnittsabnahme von 60 % auf 0,8 mm kaltgewalzt und danach zwei Stunden lang bei 16O°C getempert, wodurch die folgenden Werte erreicht wurden:

Festigkeit : 30 kg/mm

Faltung 180° : Bruch

Dauerstandfestigkeit : 7,5 kg/mm für 1 %

Dehnung pro Jahr

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Ausführungsbeispiel 2

Die gleiche homogene Feinzinklegierung wie im Ausführungsbeispiel 1 mit 0,8 % Aluminium, 0,4 % Kupfer und einem Zusatz von 0,008 % Magnesium,wurde erfindungsgemäß auf 8 mm warmgewalzt, dann bei einer Qüerschnittsabnahme von 90 % auf 0,8 mm kaltgewalzt und anschließend zwei Stunden lang bei 160⁰C getempert, wobei folgende Werte gemessen wurden:

Festigkeit , s 28 kg/mm²

Faltung 180° .: bruchfrei

Dauerstandfestigkeit : 6,5 kg/mm für 1 %

Dehnung pro Jahr

Eine vergleichende Gegenüberstellung der Ergebnisse der zwei Ausführungsbeispiele zeigt, daß im Ausführungsbeispiel 1 die hohe Dauerstandfestigkeit mit ungenügender Düktilität bezahlt wird, während im Ausführungebeispiel 2,das sich auf die erfindungsgemäßen Maßnahmen bezieht, sowohl ein· hohe Dauerstandfestigkeit als auch eine ausgezeichnete Düktilität, wie vom Praktiker gefordert, erzielt werden.

■- 5 Patentanspruch

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Claims

Patentanspruch

Verfahren zur Herstellung einer Zinkknetlegierung der Zusammensetzung 0,05 Ms 1,2 96, vorzugsweise 0,1 bis 1,2 96 Aluminium, 0,05 bis 0,8 % Kupfer, o,0005 bis 0,015 % Magnesium, Rest Feinzink, die gegebenenfalls noch 0,005 bis 0,05 % Nickel enthalten kann,, dadurch gekennzeichnet, daß die bei Temperaturen von 250 bis 350°C homogenisierte Legierung zwischen 200 und 300⁰C mit einem Verformungsgrad von mindestens 50 %_f vorzugsweise 85 bis 95 %, warmverformt, dann bei Temperaturen zwischen Raumtemperatur und maximal 80⁰C bei einer Querschnittsabnahme von wenigstens 70 %, vorzugsweise 85 bis 98 %_t kaltverformt und dann einer Wärmebehandlung von 120 bis 220⁰C, vorzugsweise 160⁰C, ausgesetzt wird.

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