DE2445844B2

DE2445844B2 - MAGNESIUM DIE CASTING ALLOY

Info

Publication number: DE2445844B2
Application number: DE19742445844
Authority: DE
Inventors: George Stephen Hightstown NJ.; Statham Charles Derek Cleveland Ohio; Foerster (V.St.A.)
Original assignee: NL Industries Inc
Current assignee: NL Industries Inc
Priority date: 1973-10-01
Filing date: 1974-09-25
Publication date: 1976-02-26
Also published as: NO743445L; BR7408069D0; AU7380074A; FR2246646A1; ES430530A1; JPS5061313A; NO132492C; FR2246646B1; GB1452671A; NO132492B; DE2445844A1

Description

Die Erfindung betrifft eine für den Druckguß geeignete Magnesiumlegierung mit hoher Streckgrenze, hoher Zugfestigkeit, geringer Kriechdehnung und guter Vergießbarkeit.The invention relates to a magnesium alloy suitable for die casting with a high yield point, high tensile strength, low creep and good castability.

Der Stand der Technik beschreibt verschiedene Legierungen auf Magnesiumgrundlage, die für den Druckguß geignet sind. Die meisten dieser Legierungen enthalten relativ große Mengen Aluminium und relativ geringe Mengen Zink. Die Erfindung ist insbesondere auf Legierungen gerichtet, die relativ geringe Mengen Aluminium und relativ große Mengen Zink enthalten. Obwohl Aluminium und Zink enthaltende Magnesiumlegierungen hergestellt worden sind, ist aus dem Stand der Technik nicht die Herstellung einer Magnesiumlegierung bekannt, die Aluminium und Zink enthält und neben einer hohen Streckgrenze und einer hohen Zugfestigkeit eine Kombination aus einer guten Kriechfestigkeit, einer guten Vergießbarkeit und einer guten Korrosionsbeständigkeit zeigt.The prior art describes various magnesium-based alloys that are used for the Die casting are suitable. Most of these alloys contain relatively large amounts of aluminum and relatively small amounts of zinc. The invention is particularly directed to alloys that are relatively low Contains quantities of aluminum and relatively large quantities of zinc. Although containing aluminum and zinc Magnesium alloys have been produced, is not the production from the prior art a magnesium alloy known, which contains aluminum and zinc and in addition to a high Yield strength and high tensile strength a combination of good creep resistance, one shows good castability and good corrosion resistance.

Gegenstand der Erfindung ist nun eine duktile Magnesiumdruckgußlegierung, die Aluminium, Zink, Mangan und als Hauptbestandteil Magnesium enthält und deren gewichtsmäßige Zusammensetzung in den Zusammensetzungsbereich fällt, der in der Zeichnung als Fläche A, B, C, D angegeben ist und durch die geraden Linien AB, BC, CD und DA begrenzt wird und die zusätzlich 0,1 bis 0,6% Mangan enthält.The invention now relates to a ductile magnesium die-cast alloy which contains aluminum, zinc, manganese and magnesium as the main component and whose composition by weight falls within the composition range indicated in the drawing as areas A, B, C, D and by the straight lines AB , BC, CD and DA and which additionally contains 0.1 to 0.6% manganese.

Die duich die von dem Viereck ABCD umschlossenen Fläche wiedergegebenen Zusammensetzungen entsprechen im allgemeinen einer Legierung, die als Hauptbestandteil Magnesium und 10,5 bis 14,7% Zink und 2,7 bis 6,0% Aluminium enthält.The compositions shown by the area enclosed by the square ABCD generally correspond to an alloy which contains magnesium and 10.5 to 14.7% zinc and 2.7 to 6.0% aluminum as the main constituent.

Somit betrifft die Erfindung eine Magnesiumdruckgußlegierung, dieThe invention thus relates to a magnesium die-cast alloy, the

10,5 bis 14,7% Zink,
2,7 bis 6,0% Aluminium,
0,1 bis 0,6% Mangan und als Rest Magnesium10.5 to 14.7% zinc,
2.7 to 6.0% aluminum,
0.1 to 0.6% manganese and the remainder magnesium

enthält.contains.

ZnZn AlAl MgMg AA. 10,510.5 2,72.7 86,886.8 BB. 10,510.5 6,06.0 83,583.5 CC. 14,714.7 6,06.0 79,379.3 DD. 14,714.7 2,72.7 82,682.6

Zink und Aluminium enthaltende Legierungen auf Magnesiumgrundlage, die in den erfindungsgemäß angestrebten Zusammensetzungsbereich fallen, sind in der Zeichnung wiedergegeben. Die Zeichnung stellt ein dreiachsiges Diagramm der Mg-Zn-Al-Komposition dar, die durch das Viereck ABCD definiert wird, das durch die Linien A3, BC, CD und DA definiert wird.Magnesium-based alloys containing zinc and aluminum, which fall within the composition range aimed at according to the invention, are shown in the drawing. The drawing represents a three-axis diagram of the Mg-Zn-Al composition defined by the quadrangle ABCD defined by the lines A3, BC, CD and DA .

Die in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungsbereich fallenden Legierungen auf Magnesiumgrundlage besitzen, verglichen mit den Legierungen des Standes der Technik, überlegene Eigenschaften. Diese Eigenschaften umfassenThe magnesium-based alloys falling within the composition range according to the invention have superior properties compared to the prior art alloys. These Features include

1. eine gute Kriechfestigkeit,1. good creep resistance,

2. eine gute Vergießbarkeit, da die Legierungen eine hohe Fluidität in Kombination mit einer niedrigen Liquidustemperatur besitzen und warmrißfest sind,2. Good castability, since the alloys have high fluidity in combination with a have a low liquidus temperature and are resistant to heat cracking,

3. eine gute Korrosionsbeständigkeit,3. good corrosion resistance,

4. eine hohe Streckgrenze und4. a high yield strength and

5. eine hohe Zugfestigkeit.5. high tensile strength.

35 Es hat sich gezeigt daß die Anwesenheit einer geringen Menge Mangan, d. h. mindestens 0,1 %, notwendig ist, um der Legierung eine gesteigerte Kriech- 35 It has been shown that the presence of a small amount of manganese, i.e. at least 0.1%, is necessary to give the alloy increased creep

festigkeit und Korrosionsbeständigkeit zu verleihen.to give strength and corrosion resistance.

Die prozentuale Kriechdehnung wurde an ZugprobenThe percent elongation at creep was determined on tensile specimens

bei einer Zugbelastung von 3,515 kg/mm² während 100 Stunden bei 176,7⁰C ermittelt.at a tensile load of 3.515 kg / mm ² determined during 100 hours at 176.7 ⁰ C.

Die Legierungen, deren Zusammensetzungen in dasThe alloys, their compositions in the

angegebene Viereck fallen, besitzen Kriechdehnungen von weniger als 0,8 %. Es hat sich ferner gezeigt, daß Legierungen, die in das genannte Viereck fallen und einen Aiuminiumgehah zwischen 3 und 5 % aufweisen, Kriechdehnungen unterhalb 0,5 % besitzen.specified square fall have creep strains of less than 0.8%. It has also been shown that Alloys that fall into the above-mentioned square and have an aluminum content between 3 and 5%, Have creep strains below 0.5%.

Erfindungsgemäß werden daher Legierungen bereitgestellt, deren Zusammensetzung in das angegebene Vieicck fällt und die eine Kombination von guten Eigenschaften, nämlich eine gute Vergießbarkeit neben einer guten Kriechfestigkeit und einer guten Korrosionsbeständigkeit besitzen.According to the invention, therefore, alloys are provided, the composition of which falls within the specified square and a combination of good ones Properties, namely good castability in addition to good creep resistance and good Have corrosion resistance.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung weiter erläutern.The following examples are intended to explain the invention further.

Beispielel bis 4Example up to 4

Es werden verschiedene Legierungen auf Magnesiumgrundlage hergestellt, die unterschiedliche Mengen Zink und Aluminium enthalten. Alle diese Legierungen fallen in das Viereck ABCD. Various magnesium-based alloys are produced that contain different amounts of zinc and aluminum. All of these alloys fall into the square ABCD.

Die Zusammensetzungen der verschiedenen Legierungen sind in der Tabelle I zusammengestellt.The compositions of the various alloys are shown in Table I.

Die verschiedenen Legierungen werden dadurch hergestellt, daß man Magnesium handelsüblicher Reinheit bei 704⁰C unter einem HalogenidflußmittelThe various alloys are produced by mixing magnesium of commercial purity at 704 ^° C. under a halide flux

schmilzt. Dann werden Zink- und Aluminium-Stücke in den in der Tabelle angegebenen gewünschten Mengenverhältnissen zu dem geschmolzenen Magnesium zugesetzt und lösen sich darin. Das Mangan wird als Manganchlorid zugesetzt. Die in dieser Weise bereiteten Schmelzen werden dann bei 260⁰C und 562,5 kg/cm² nach dem Druckgußveriahren in eine erhitzte Gußform gegossen, die einen Hohlraum aufweist, dessen Form einem in F i g. Ie der ASTM-Vorschrift E 8-68 gezeigten Probe mit einer Sirecklänge von 50,8 mm entspricht. Diese Stäbe werden dann auf ihre Streckgrenze, ihre Zugfestigkeit und ihr prozentuales Kriechverbalten bei einer Zugbelastung von 3,515 kg/mm² und 176,7° C während 100 Stunden untersucht. Sämtliche erhaltenen Werte sind in der folgenden Tabelle I zusammengefaßt.melts. Then zinc and aluminum pieces are added to the molten magnesium in the desired proportions given in the table and dissolve therein. The manganese is added as manganese chloride. The prepared in this manner melts are then poured at 260 ⁰ C and 562.5 kg / cm ² after the Druckgußveriahren in a heated mold which has a cavity whose shape in a g i F. Ie corresponds to the ASTM regulation E 8-68 shown sample with a Sireck length of 50.8 mm. These rods are then examined for their yield point, their tensile strength and their percentage creep behavior at a tensile load of 3.515 kg / mm ² and 176.7 ° C. for 100 hours. All the values obtained are summarized in Table I below.

Zu Vergleichszwecken werden Legierungen mit Zusammensetzungen, die außerhalb des Vierecks ABCD liegen, hergestellt und die mit diesen Legierungen erhaltenen Ergebnisse werden mit den erfindungsgemäß erzielten verglichen.For comparison purposes, alloys with compositions outside the square ABCD are prepared and the results obtained with these alloys are compared with those obtained according to the invention.

Diese Zusammensetzungen und deren Eigenschaften sind als Beispiele A bis D ebenfalls in der Tabelle aufgeführt. These compositions and their properties are also listed in the table as Examples A to D.

Die Korrosionsbeständigkeit dieser Legierungen wird wie folgt ermittelt: Durch Zerschneiden der druckgegossenen Standardzugstäbe in gleich grcße Teile stellt man Korrosionsteststücke mit einer Länge von 114,3 mm her. Nach dem Reinigen zur Entfernung der Oberflächenverunreinigung werden die Proben gewogen und dann teilweise während 3 TagenThe corrosion resistance of these alloys is determined as follows: By cutting the Corrosion test pieces with one length are made from die-cast standard tensile bars in equal parts 114.3 mm. After cleaning to remove surface contamination, the samples are weighed and then partially for 3 days

ίο bei Raumtemperatur in eine belüftete dreiprozentige NaCI-Lösung, die mit MgO gesättigt ist (pH 10,3), eingetaucht. Die Proben werden vertikal in den öffnungen eines Kunststoffblattes befestigt, das als Deckel des Testgefäßes dient. Die Proben werden zu etwa 80% eingetaucht. Nach Ablauf der Untersuchungszeit werden die Korrosionsprodukte durch Eintauchen der Proben in eine 20% CrO₃ und 1% AgNO₃ enthaltende Lösung entfernt. Dann werden die Endgewichte bestimmt und aus dem Gewichtsverlust, der eingetauchten Fläche und der Testdauer die durchschnittlichen Korrosionsgeschwindigkeiten berechnet.ίο immersed in a ventilated three percent NaCl solution saturated with MgO (pH 10.3) at room temperature. The samples are fastened vertically in the openings of a plastic sheet that serves as the lid of the test vessel. The samples are immersed to about 80%. After the test time has elapsed, the corrosion products are removed by immersing the samples in a solution containing _{20% CrO 3} and 1% AgNO _3. The final weights are then determined and the average corrosion rates are calculated from the weight loss, the immersed area and the test duration.

Zusammensetzungcomposition ZnZn MnMn Nach dem Gießen (Raumtemperatur)After pouring (room temperature) Zugfestigkeittensile strenght Dehnungstrain Kriech
dehnungCreep
strain Korrosions
beständigkeitCorrosion
resistance AlAl (%)(%) (%)(%) StreckgrenzeStretch limit (kg/mm²)(kg / mm ² ) (%)(%) (%)(%) (mm/Jahr)(mm / year) (%)(%) (kg/mm²)(kg / mm ² ) BeispieleExamples 12,4
12,4
12.4
14,612.4
12.4
12.4
14.6 0,2
0,2
0,2
0,120.2
0.2
0.2
0.12 24,818
25,240
25,381
24,53724.818
25.240
25.381
24,537 3,6
3,6
2,2
2,03.6
3.6
2.2
2.0 0,41
0,38
0,42
0,310.41
0.38
0.42
0.31 5,84
4,06
3,81
7,115.84
4.06
3.81
7.11 1
2
3
41
2
3
4th 3,0
3,8
4,6
4,33.0
3.8
4.6
4.3 17,717
18,280
19,756
19,33417.717
18,280
19.756
19,334 Vergleichs
beispieleComparison
examples 14,8
7,5
8,1
6,614.8
7.5
8.1
6.6 0,4
0,12
0,3
0,20.4
0.12
0.3
0.2 21,444
25,099
25,873
24,04521,444
25.099
25,873
24.045 2,1
6,1
4,1
2,62.1
6.1
4.1
2.6 2,9
1,5
1,05
2,342.9
1.5
1.05
2.34 16,76
3,05
1,02
1,7816.76
3.05
1.02
1.78 A
B
C
DA.
B.
C.
D. 1,9
4,3
6,2
7,11.9
4.3
6.2
7.1 17,577
16,381
18,561
17,71717,577
16,381
18,561
17.717

Aus der obigen Tabelle ist zu ersehen, daß die Kriechdehnung der Produkte der Beispiele 1 bis 4 in allen Fällen unterhalb 1,0% liegt, während die Vergleichsprodukte eine oberhalb 1,0% liegende Kriechdehnung aufweisen.From the table above it can be seen that the creep strain of the products of Examples 1 to 4 in all cases is below 1.0%, while the comparison products have a creep elongation above 1.0% exhibit.

Aus den obigen Beispielen ist deutlich zu ersehen, daß Magnesiumlegierungen, die Zink, Aluminium in Mengen enthalten, die in die durch das Viereck ABCD definierten Zusammensetzungsbereiche fallen, sowie 0,1 bis 0,6% Mangan, verglichen mit nicht in diesen Zusammensetzungsbereich fallenden Legierungen, eine überlegene Kriechfestigkeit, verbunden mit einer guten Vergießbarkeit, guter Korrosionsbeständigkeit und anderen guten mechanischen Eigenschaften besitzen.From the above examples it can be clearly seen that magnesium alloys containing zinc, aluminum in amounts falling within the composition ranges defined by the square ABCD, and 0.1 to 0.6% manganese, compared to alloys not falling within this composition range , have superior creep resistance combined with good castability, good corrosion resistance and other good mechanical properties.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Magnesium die-cast alloy with a creep elongation of less than 0.8%, characterized in that it has a composition based on weight represented by the square represented in the three-axis diagram shown in the drawing, 45CA by the lines A3, BC, CD and DA is defined, the corner points being defined by the coordinate values

A (10.5% Zn; 2.7% Al; 86.8% Mg),
B (10.5% Zn; 6.0% Al; 83.5% Mg),
C (14.7% Zn; 6.0% Al; 79.3% Mg),
D (14.7% Zn; 2.7% Al; 82.6% Mg)

are given, is determined and additionally contains manganese in an amount of 0.1 to 0.6%.

2. Magnesium die-cast alloy with a creep elongation of less than 0.5%, thereby characterized in that they contain 3.0 to 5.0% aluminum, 10.5 to 14.7% zinc and 0.1 to 0.6% manganese and the remainder contains magnesium.

The square shown in the drawing is bounded by straight lines, which are the following Connect points with each other: