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Zinklegierung Gegenstand der Erfindung ist eine neue Zinklegierung,
die sich besonders für die Herstellung von mechanisch bearbeiteten Zinkerzeugnissen,
insbesondere Bandzink bzw. Zinkblech, eignet.
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Die Eigenschaften der durch Walzen, Pressen oder Ziehen erhaltenen
Zinkerzeugnisse (Bandzink bzw. Zinkblech) sind nicht nur von dem Walzverfahren,
sondern auch von der Zusammensetzung des Zinks selbst abhängig. Reines Zink, z.
B. das bekannte Horsehead-Zink, liefert, unter den üblichen Bedingungen bearbeitet,
sehr weiche und dehnbare Bänder oder Bleche, die unreineren Zinksorten, z. B. das
bekannte Prime-Western-Zink, die natürliche Legierungen von Zink mit Blei und Cadmium
darstellen und mehr Cadmium enthalten als reines Zink, liefern beim Auswalzen usw.
ein steiferes und härteres Erzeugnis.
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Für gewisse Verwendungszwecke ist eine gewisse Steifheit aber vorteilhaft,
so z. B. wenn Zinkwellblech für Dach- und Wandabdeckung hergestellt wird, da sie
die Blechstärke bedingt, die nötig ist, um den auf die Platten aufgenagelten Wellblechen
genügende mechanische Festigkeit zu verleihen.
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Bekanntich unterliegt Zink, wie alle Metalle von verhältnismäßig niedrigem
Schmelzpunkt, wenn es dauernd bis auf etwa ein Viertel seiner absoluten Zerreißfestigkeit
belastet wird; einer allmählichen plastischen Verformung: Bei Zinkblechen für Dachabdeckung,
die mit Schnee o; dgl. lange hindurch belastet bleiben, ist ihre Widerstandsfähigkeit
gegen diese plastische Verformung von besonderer Wichtigkeit.
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,Auf Grund von Untersuchungen und Versuchen würde nun festgestellt,
daß die Möglichkeit, dem Metall größere Steifheit und Widerstandsfähigkeit gegen
plastische Verformung durch Elemente zu verleihen, die wie Cadmium feste Lösungen
bilden, nur begrenzt ist. Es wurden deshalb andere Legierungselemente gesucht und
gefunden, die Zink besondere Härte verleihen. Das Ergebnis dieser Untersuchungen
war, ,daß ein Zusatz von Kupfer und Magnesium in bestimmten Verhältnissen die Eigenschaften
einer Zinklegierung in der gewünschten Richtung sehr erheblich verbessert, vermutlich
durch Bilduxig von fein verteilten, harten Metallverbindungen inderLegierung. Kupfer
allein in den hier in Betracht kommenden Mengen geht in feste Lösung, bewirkt aber
eine verhältnismäßig nur geringe Änderung der Eigenschaften des Zinks, während Magnesium
allein eine deutliche Härtung hervorbringt. Verwendet man Kupfer und Magnesium in
entsprechendem Verhältnis zusammen, so erhält man eine Legierung, die Bleche oder
Bänder liefert, welche der plastischen Verformung- einen. erheblich höheren Widerstand
leisten als Bleche aus den üblichen natürlichen cadmium- und Bleihaltigen Zinklegierungen.
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Man kann Kupfer und Magnesium entweder hochwertigem, von Blei und
Cadmium
freiem Zink oder geringerem, den natürlichen oder üblichen
Gehalt an Cadmium und Blei besitzendem Zink zusetzen und erhält in beidenallen yerbesserlg
Zielegserungen im Sinne der Erfindung, die beim Walzen oder anderer- mechanischer
Bearbeitung Vorteile gegenüber den bisher verwendeten Legierungen bieten. Kupfer
und Magnesium erzeugen, bei allen Zinklegierungen ohne Rücksicht auf die Güte des
Zinkmetalls eine Versteifungs-und Härtewirkung.
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Diese Wirkungen und die daraus,sich ergebende erhöhte Widerstandsfähigkeit
gegen plastische Verforruung werden erzielt, wenn man einer handelsüblichen Zinlsörte
o,oo5 bis o,5 °/0 Magnesium und o,o5 bis 5°% Kupfer zusetzt. Das verwendete Zink
soll höchstens 2 %, Fremdmetalle als Verunreinigung enthalten, besser aber Reinzink
sein. Zweckmäßig enthält die Legierung neben reinem Zink o,5 bis 2°% Kupfer und
o,oo5 bis o,I% Magnesium. Vorzügliche Ergebnisse lieferte eine Legierung mit 97
bis 99%, Zink, etwa i % Kupfer und etwa o,oi °/o Magnesium. Letztere Legierung liefert
die höchste Steifheit und Härte.
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Die Herstellung der Legierung kann in der üblichen Weise erfolgen.
Die mechanisch bearbeiteten Gegenstände werden daraus durch Gießen zu Barren oder
Blöcken und nachfolgender mechanischer Bearbeitung erhalten. Beim Walzen wird der
Block erst einmal oder mehrmals durch Vorwalzen hindurchgeführt und dann zum Band
oder Blech ausgewalzt, wobei eine thermische Behandlung vorgenommen werden kann.
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Die Eigenschaften von gewalztem Zinkblech aus einer Legierung gemäß
der Erfindung ergeben sich aus folgenden Zählen:
| Legierung Pb Cd Fe Cu Mg Zn |
| i. Üblicher Metallansatz o,75 o,Io 0;,2 - - Rest |
| 2. Reines Metall .......... 0,05 0,003 . o,oö8 - - - |
| - |
| 3.- Gemäß .der Erfindung . .. 075. Ö,I0 0,02 I 0 0,0I |
| 4. Gemäß der Erfindutag ... 0,o5 0,003 0,008 I,0 o,öI - |
| 5. Gemäß der Erfindung ... 0.05 0,003 0,008 I,4 0,007 - |
| Kältbiegeprobe |
| (%, bleibender Dynamische |
| Legierung Stärke in Skleroskophärte Biegng nach Kalt Duktilität |
| min (Rückprallhärte) biegüng um einen (Stanztiefe -in |
| Dornvon 63,5 mm 0)mm) |
| 1 . 0,8 1: 28 - 23,5 42 0,724 |
| 2 o,6350 . 18 bis 2o 34 o,8oo bis o,8=3 |
| 3 0,9144 25 _ 32 -46 bis- 51 - o;686 - o,-737 |
| _ 4 o,6350 27 - 32 - 46,5 o;635 - - 0,648 |
| . 5 0,635o 30 - 3i. .- 5, 0,5o8 - 0,584 |
| Zerreißfestigkeit % Dehnung mm bei Dehnung in der Walz- |
| in kg/mm2 5,08mm Länge richtung; statishe Belastung |
| Legie- 56okg/qcmZeit in Stunden |
| rung: in der quer zur in der quer zur für 5,0/"
Dehnurig bei |
| Wälzrich- Walzrich-- - Walirich- Walzrich- .- |
| tüngtung tüng - tung '2o° C 40 0 C 660 C |
| 1 1940 2850 30,5 26;o 58'3 7,58 i,55 |
| 2 1330 - 1555 37,6 40,0 46,6 8s87 =1t3 |
| 4 2650 3495 26,3 , 45 , 5550 721,o 46e9 - |
| 5 3270 -e) 20;5 `) , - 4520 242;o 23,5 |
| *)Jh'as Bahd war zu schmal für den Versuch.-quer Zur Walzrichtung. |
Ein Blich auf diese Zahlen zeigt die überragenden Eigenschaften
von Walzzink gemäß der Erfindung gegenüber einem Walzwerk aus der gewöhnlichen Legierung
mit reinem oder weniger reinem Zinkmetall. So ergeben die Dehnungsversuche, daß
die plastische Verformung bei dem Gegenstand gemäß der Erfindung im Vergleich zu
den älteren Erzeugnissen sehr erheblich vermindert ist. Bei 2o° unter statischer
Belastung von 56o kg/mm2 ausgeführte Versuche ergaben z. B., daß bei Gegenständen
aus der Legierung I eine 5 °/oige Dehnung des Probestabes 58,3 Stunden erforderte,
während bei einem Produkt aus der Legierung 3 (gemäß der Erfindung) hierfür 3 3I0
Stunden erforderlich waren.
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Ein ähnliches Verhältnis ergibt sich bei Gegenständen aus Reinzink.
Gegenüber 46,6 Stunden, die für eine 5 °/oige Dehnung der Legierung Nr. 2 benötigt
wurden, waren für die Legierung Nr. 4 5 55o Stunden erforderlich.
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Zinklegierungen, die Aluminium enthalten, beispielsweise eine bekannte
Spritzgußlegierung, die neben Zink etwa 4% Aluminium, 3%, Kupfer und o,oI bis 0,3%
Magnesium enthält, zeigen eine Neigung zu interkristalliner Oxydation und eignen
sich infolgedessen nicht für Walzprodukte. Deshalb werden die Legierungen gemäß
der Erfindung aluminiumfrei gehalten.