DE622240C

DE622240C - Zinklegierung

Info

Publication number: DE622240C
Application number: DEN29776D
Authority: DE
Original assignee: New Jersey Zinc Co
Current assignee: New Jersey Zinc Co
Priority date: 1928-02-09
Filing date: 1929-01-01
Publication date: 1935-11-23
Also published as: US1716599A; GB305651A; FR666975A

Description

Zinklegierung Gegenstand der Erfindung ist eine neue Zinklegierung, die sich besonders für die Herstellung von mechanisch bearbeiteten Zinkerzeugnissen, insbesondere Bandzink bzw. Zinkblech, eignet.
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.
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.
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.
,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.
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.
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.
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.

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.

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.
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.

Claims

PATENTANSPRUCHE: I. Aluminiumfreie Zinklegierung, gekennzeichnet durch nachstehende Zusammensetzung: o,oo5 bis o,5% Magnesium, o,o5 bis 5% Kupfer, Rest Zink.
2. Zinklegierung nach Anspruch I mit 0,005 bis o,I% Magnesium und 0,5 bis 2 °/p Kupfer.
3. Zinklegierung nach Anspruch I mit etwa o,oi °/ö Magnesium und etwa i0/0 Kupfer. q:. Verwendung der Legierungen nach Anspruch 1 bis 3 als Werkstoff für Gegenstände,: die durch spanlose Verformung hergestellt werden (Zinkblech bzw. Bandzink).