DE2713196C3

DE2713196C3 - Zinnlegierung für Zinngerät sowie Verfahren zur Herstellung der Legierung

Info

Publication number: DE2713196C3
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: 1979-11-15
Also published as: DE2713196B2; DE2713196A1

Description

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 17 810 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 Fließverhalten, ein gutes Nachspeisungsverhalten, eine Reduzierung der Mikrolunkcrbildung sowie glatte und porenfreie Oberflächen der gegossenen Teile. Für die Herstellung von gedrücktem oder tiefgezogenem Zinngerät sind eine gute Verformbarkeit als Folge hoher Bruchdehnung bei ausreichender festigkeit, ein hohes Grenzziehverhältnis, eine geringe Zipfligkeit und eine fehlerfreie Oberfläche der erzeugten Formteile von Bedeutung. Besonders störende Oberflächenfchler sind Ticfziehparabeln in Form von Materialtrennungen und Mikrorissen in Fließ- und D.ückriehtung. Das mehr oder weniger starke Auftreten einer oder mehrerer Fehler dieser Art kann einerseits aus der Vorgabe nichtopiimaler Gieß-, Walz- oder Weiterverarbcitungsbedingungen hergeleitet werden, ist andererseits latent durch die Legierungszusammenlegung bedingt. So kann es je nach Vorgabe der Gicßbedingungcn und der Legierungsziisammcnsct/img zu starken Seigerungen der intermetallischen C'UhSrii-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 0,001 bis 0,005 Gew.-% und Magnesium von 0,0005 bis 0,0025 Gew.-% in Betracht.

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

im Rahmen der besonderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Maßnahme weiden 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 Gew.-% Magnesium, Rest Feinzink, zugesetzt.

Durch den Zusatz der Zink-Aluminium-Magnesium-Legierung zu der Zinnlegierung wird eine Kornfeinung dergestalt erreicht, daß die Cu_bSnr Phase feindispers in Richtung globulitischer Erstarrung verteilt ist.

Bei gleichen Herstellungs- und Veraibeitungsbedingungcn für die Guß- und Knetlegierungen werden durch die erfindungsgemäß behandelte Legierung im Vergleich zu einer herkömmlichen Zinn-Antimon-Kupfer-Legierung folgende Eigenschaften verbessert:

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

b) Verbesserung des Guß- und Erstarrungsvcrhaltcns bezüglich verbesserter Nachspeisung, Reduzierung der Mikrolunkerbildung und Innenporosität und glatterer Oberflächen der gegossenen Teile,

c) Anhebung der Verformbarkeit von GuU- und Kncllcgierungcn in Form geringerer Stauchwiderstände, höherer Bruchdehnung, höherer Gren/.-zichvcrhällnissc beim Näpfchentiefzug und besserem Flicßverhalien beim manuellen und maschinellen Drücken bei gleichzeitig unveränderter Festig-

keit und 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 Formteüen,

f) schnelleres Aufziehen von Oberflächenschichten beim Beizen von gegossenen und gedrückten Formteüen.

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

!. 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 jnderen Teil der Schmelze eine Zinklegierung mit Gehalten an 4,9 Gew.-% Aluminium, 3,7 Gew.-% Magnesium, Rest Feinzink, einlegiert und anschließend die Schmelze in einen weiteren Tiegel umgegossen wurde. Nach 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 CUbSn5-Phase im Gefüge.

2. Ausführungsbeispiel

Aus einem Teil der Zinnlegierungsschmelze der Zusammensetzung 5,38 Gew.■% Antimon. 1,75 Gew.-"/o Kupfer, 0,1! Gew.-°/o Blei, Rest Zinn, wurden zunächst mehrere Gußblöcke hergestellt. Dem verbleibenden Schinelzeteil wurden eine Zinklegierung mit Gehalten an 5,0 Gew.-% Aluminium, 3,5 Gew.-% Magnesium, Rest Feinzink, zugesetzt und die Schmelze zu mehreren Gußblöcken vergossen.

Unter gleichen Herstellungsbedingungen wurden aus den Gußblöcken Blechronden 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 Druckversuche wurden die Blechronden im Hinblick auf ihre mechanischen Kurzzeiteigenschaften und Zipfligkeit geprüft. Dabei besitzt die Zinnlegierung mit geringeren Gehalten an Zink, Aluminium und Magnesium gegenüber der herkömmlichen Zinnlegierung eine geringere Zipflig-

!5 keit und eine um etwa 30% höhere Bruchdehnung parallel zur Walzrichtung. Die Blechronden 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 Blechronden der zum Stand der Technik gehörenden Zinnlegierung.

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

2^r> Rißfreiheit in der Einspannkante im Stahlwiderhalter, der die Ronden 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 Formteüen aus Blechronden der herkömmlichen Zinnlegierung, bei denen die Parabeln mehr oder weniger latent und kaum sichtbar erscheinen.

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

Sj behandelt, wobei die Formen durch Bürsten unter leichtem Andrücken gesäubert, kurzzeitig in 20%iger (NH^S^OrLösung unter Abreiben mit Plüsch bis zum Eintritt der Schwärzung geätzt, anschließend in Alkohol gespült und dann getrocknet wurden.

■Ό Aus A b b. 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 Ziehparabeln zu sehen sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zinnlegierung für Zinngeräte mit verbesserten Verarbeitungseigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus

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

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. Verfahren 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 10Gew.-% Aluminium, 0,1 bis 8 Gew.-% Magnesium, Rest Feinzink, zugesetzt werden.

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

Nadeln und Rhomben ausscheidet. Diese gegenüber dem aus dem zinnreichen Mischkristall bestehenden Grundgefüge härtere Phase kann zu starken Unterschieden in den Verformungswiderständen im Gefüge 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.

ίο Die Aufgabe der vorliegenden Erfindungen besteht darin, die starken Seigerungen der CubSns-Phase im Gußgefüge der eingangs beschriebenen Zinnlegierung zu verhindern, ohne dabei die gute Verformbarkeit der aus der Zinnlegierung durch Walzen hergestellten Bleche bzw. Ronden, die geringe Zipfligkeit, die ausreichende Festigkeit und das gleichmäßige Beizverhalten des geformten Zinngeräts zu beeinträchtigen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einer Zinnlegierung der Zusammensetzung