DE2713196B2

DE2713196B2 - Zinnlegierung für Zinngerät sowie Verfahren zur Herstellung der Legierung

Info

Publication number: DE2713196B2
Application number: DE19772713196
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dipl.-Phys. Dr. Sandig; Bernd Schueller
Original assignee: Vereinigte Zinkwerke 5190 Stolberg GmbH
Current assignee: Eerste Nederlandse Witmetaalfabriek Bv Naarden
Priority date: 1977-03-25
Filing date: 1977-03-25
Publication date: 1979-03-22
Also published as: DE2713196A1; DE2713196C3

Description

0,1 bis 7,0%	Antimon
0,1 bis 8,0%	Kupfer
bis zu 0,5%	BM
bis zu 4,0%	Silber
0,0045 bis 0,45%	Zink
0,0005 bis 0,05%	Aluminium
0,0001 bis 0,01%	Magnesium
Rest Zinn

besteht.

2. Zinnlegierung nach Anspruch !,gekennzeichnet durch Gehalte an Zink von 0,015 bis 0,05 Gew.-%, Aluminium von 0,001 bis 0,005 Gew.-% und Magnesium von 0,0005 bis 0,0025 Gew.-%.

3. Verfahisn zur Herstellung der Legierungen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelze Zink, Aluminium und Magnesium in Form einer an sich bekannten Vorlegierung, bestehend aus 0,5 bis 10 Gew.-% Aluminium, 0,1 bis 8 Gew.-% Magnesium, Rest Feinzink, zugesetzt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zinnlegierungsschmclze eine Zink-Aluminium-Magnesium-Legierung mit Gehalten an 4,8 bis 5,2 Gew.-% Aluminium, 2,5 bis 4 Gew.-% Magnesium, Rest Feinzink, einlegicrl werden.

Nadeln und Rhomben ausscheidet. Diese gegenüber dem aus dem zinnreichen Mischkristall bestehenden Grundgefüge härtere Phase kann zu starken Unterschieden in den Verformungswiderständen im Gelüge führen und das gleichmäßige Fließen des Werkstoffes beim Drücken und Tiefziehen stören. Ziehparabeln sind die Folge, insbesondere dann, wenn diese Phase an diskreten Stellen im Gefüge gehäuft in Form von großen Nadeln und Rhomben auftritt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindungen uesteht darin, die starken Scigerungen der Cu_bSni-Phase im Gußgefüge der eingangs beschriebenen Zinnlegierung zu verhindern, ohne dabei die gute Verformbarkeit der aus der Zinnlegierung durch Walzen hergestellten Bleche bzw. Rondcn, die geringe Zipfligkeit, die aisreichende Festigkeit und das gleichmäßige Beizverhalten des geformten Zinngeräts zu beeinträchtigen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einer Zinnlegierung der Zusammensetzung

Die Erfindung betrifft eine Zinnlegierung für Zinngerät mit verbesserten Verarbeitungseigenschaften sowie ein Verfahren zur Herstellung der Zinnlegierung.

Bekanntlich werden Zinngeräte aus der oben beschriebenen nach DIN 17 8I0 genormten Zinnlegierung entweder gegossen, z. B. über die Verfahren des Kokillen-, Sturz-. Schleuder- oder Druckgusses oder aus gewalzten und gestanzten Blechronden maschinell oder manuell gedrückt oder tiefgezogen.

Zu den entscheidenden Forderungen von Seiten der Verarbeitung an die Zinnlegierung zählen für die Herstellung gegossenen Zinngerätes ein gutes Formfüllungs- und Fließvcrhalten, ein gutes Nachspeisungsverhalten, eine Reduzierung der Mikrolunkerbildung sowie glatte und porenfreie Oberflächen der gegossenen Teile. Für die Herstellung von gedrücktem oder tiefgczogcnem Zinngerät sind eine gute Verformbarkeit als Folge hoher Bruchdehnung bei ausreichender Festigkeit, ein hohes Grenzziehverhältnis, eine geringe Zipfligkeil und eine fehlerfreie Oberfläche der erzeugten Formteile von Bedeutung. Besonders störende Oberflächcnfchler sind Ticfziehparabeln in Form von Malerialtrennungen und Mikrorisscp in Fließ- und Drückrichtung. Das mehr oder weniger starke Auftreten einer oder mehrerer Fehler dieser Art kann einerseits aus der Vorgabe nichloptimaler Gieß-, Walz- oder Weiterverarbeitungsbedingungen hergeleitet werden, ist andererseits latent durch die Legierungszusammenlegung bedingt. So kann es je nach Vorgabe der Gießbedingurigcn und der Legierungszusainmensetzung zu starken Seigerungen der intermetallischen Cu(,Sn.j-Phase kommen, die sich in langen

0,1 bis 7,0%	Antimon
0,1 bis 8,0%	Kupfer
bis zu 0,5%	Blei
bis zu 4,0%	Silber
0,0045 bis 0,45%	Zink
0,0005 bis 0,05%	Aluminium
0,0001 bis 0,01%	Magnesium
Rest Zinn.

Vorzugsweise kommen Gehalte an Zink von 0,015 bis 0,05 Gew.-%, Aluminium von 0,00! bis 0.005 Gcw.-% und Magnesium von 0,0005 bis 0,0025 Gew.-% in Betracht.

Zur Herstellung dieser Zinn-Antimon-Kupfer-Lcgierung werden 0,005 bis 0,5 Gew. % einer Zink-Aluminium-Magnesium-Legierung in die Zinnlegierungsschmelze einlegiert.

Im Rahmen der besonderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Maßnahme wer 'cn der Schmelze Zink, Aluminium, Magnesium in Form einer an sich bekannten (AT-PS 2 94 440) Vorlegierung, bestehend aus 0,5 bis 10 Gew.-% Aluminium. 0.1 bis 8 Gcw.-% Magnesium. Rest Feinzink, zugesetzt.

Durch den Zusatz der Zink-Aluminium-Magnesiuml.cgicrung zu der Zinnlegierung wird eine Kornfcinung dergestalt erreicht, daß die CiihSnvPhase feindispers in Richtung globulitischer Erstarrung verteilt ist.

Bei gleichen Herstellungs- und Verarbeilungsbcdingungen für die Guß- und Kncllcgicrungcn werden durch die erfindungsgemäß behandelte Legierung im Vergleich zu einer herkömmlichen Zinn-Anlimon-Kupferl.cj?ierung folgende Eigenschaften verbessert:

a) Dcsoxydative Wirkung auf die Schmelze in der Form, daß die Blankzciten erhöht werden und kein Anlaufen durch Oxidation von aus diesen geimpften Legierungen hergestellten Halbzeuge beim Glühen erfolgt,

b) Verbesserung des Guß- und Rrstarrungsvcrhaltens bezüglich verbesserter Nachspeisung. Reduzierung der Mikrolunkerbildung und Inncnporosität und glatterer Oberflächen der gegossenen Teile,

c) Anhebung der Verformbarkeit von Guß- und Knctlegierungen in Form geringerer Stauchwiderstände, höherer Bruchdehnung, höherer Grcnzziehverhältnisse beim Näpfchentiefzug und besserem Fließverhalten beim manuellen und maschinellen Drücken bei gleichzeitig unveränderter Festig-

keil urid Härte der hergestellten Bleche und Bänder,

d) geringere Zipfligkeit tiefgezogener und gedrückter Näpfchen und Formteile,

e) Vermeidung von Tiefziehparabeln und damit Erzielung von fehlerfreien Oberflächen auf tiefgezogenen und gedrückten Formteilen,

f) schnelleres Aufziehen von Oberflächensrhichten beim Beizen von gegossenen und gedrückten Formteiler.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile werden im folgenden an Hand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert:

1. Ausführungsbeispiel

Eine Zinnlegierung der Zusammensetzung 5,71 Gew.-% Antimon, 2,20 Gew.-% Kupfer, Rest Zinn, wurde erschmolzen. Ein Teil der Schmelze wurde in einen Tiegel umgegossen, während in den anderen Teil der Schmelze eine Zinklegierurg mit Gehalten an 4,9 Gcw.-% Aluminium, 3,7 Gew.-% Magnesium, Rest Feinzink, einlegiert und anschließend die Schmelze in einen weiteren Tiegel umgegossen wurde. N->ch dem Erstarren wurden die beiden Tiegelproben durchgesägt, geschliffen, poliert und im Interferenzlicht mit einer Vergrößerung von 180 χ fotografiert.

Wie die vergleichende Gegenüberstellung von Abb. 1 und A bb. 2 zeigt, ergibt sich durch den Zusatz einer Zink-Aluminium-Magnesium-Legierung zu einer Zinn-Antimon-Kupfer-Legierung eine kornfeinende Wirkung auf die gleichmäßige und feine Verteilung der mehr in Richtung globulitischer Erstarrung sich ausscheidenden CubSns-Phase im Gefüge.

2. Ausführungsbeispiel

Aus einem Teil der Zinnlegierungsschmelze der Zusammensetzung 5,38 Gew.-% Antimon, 1,75 Gew.-% Kupfer, 0,11 Gew.-% Blei, Rest Zinn, wurden zunächst mehrere Gußblöcke hergestellt. Dem verbleibenden Schmel/.eteil wurden eine Zinkcigierung mit Gehalten an 5,0 Gew.-% Aluminium, 3,5 Gew.-% Magnesium. Rest Feinzink, zugesetzt und die Schmelze zu mehreren Guliblöckcn vergosser..

Unter gleichen Herstellungsrcdingungen wurden aus den Gußblöcken Blechmnden in Dicken von 1,2 und 1,3 mm für manuelle und maschinelle Drückversuche hergestellt. Dabei wurde darauf besonders geachtet, daß die Drückversuche an solchen Formen durchgeführt wurden, bei denen einerseits die Ziehparabelbildung besonders deutlich wird, andererseits der Werkstoff im Hinblick auf die Verformbarkeit extrem beansprucht wurde. Vor Aufnahme der Drückversuche wurden die Blechmnden im Hinblick auf ihre mechanischen Kurzzeileigenschaften und Zipfligkeit geprüft. Dabei besitzt die Zinnlegierung mit geringeren Gehalten an Zink, Aluminium und Magnesium gegenüber der herkömmlichen Zinnlegierung eine geringere Zipfiigkeit und eine um etwa 30% höhere Bruchdehnung parallel zur Walzrichtung. Die Blechrondcn wurden zu Kannen und Bechern mit einer Höhe von 300 mm und mit einem Durchmesser von 240 mm verformt.

Dabei ergab sich ein besseres Verformungsverhalten der Zink, Aluminium und Magnesium enthaltenden Zinnlegierung gegenüber den Bier Vonden der zum Stand der Technik gehörenden Zinniegicung.

Dies zeigt sich insbesondere in einem besseren Anlegen an das Werkzeugmodell sowie völliger

2^r> Rißfreiheit in der Einspennkante im Stahlwiderhalter, der die D.onden vor Beginn des Drückens auf das Modell drückt und leicht vorstreckt. Die aus der erfindungsgemäßen Zinnlegierung hergestellten Kannen und Becher sind parabelfrei im Unterschied zu Formteilen ;ius

J" Blechronden der herkömmlichen Zinnlegierung, bei denen die Parabeln mehr oder weniger latent und kaum sich'ibar erscheinen.

Zwecks Erhärtung dieser Aussagen wurden die gedrückten Formen mit einer starken Ätzlösung

i' behandelt, wobei die Formen durch Bürsten unter leichtem Andrücken gesäubert, kurzzeitig in 20%iger (NH4)2.S2Oi-Lösung unter Abreiben mit Plüsch bis zum Eintritt der Schwärzung geätzt, anschliefknd in Alkohol gespült und dann getrocknet, wurden.

⁴⁽¹ Aus A bb. 3 ist ersichtlich, daß die Ätzung bei dem gedrückten Becher aus der herkömmlichen Zinnlegierung die Parabeln stark zum Vorschein bringt, während bei den aus der erfindungsgemäßen Zinnlegierung bestehenden Bechern keine Ziehparabdn zu sehen sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

ft*
tr?

Patentansprüche:

I. Zinnlegierung für Zinngeräte mil verbesserien Verarbeitungseigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus