DE679156C

DE679156C - Magnesiumlegierung

Info

Publication number: DE679156C
Application number: DEA60701D
Authority: DE
Original assignee: AMERICAN MAGNESIUM CORP
Current assignee: AMERICAN MAGNESIUM CORP
Priority date: 1931-02-13
Filing date: 1931-02-13
Publication date: 1939-07-29

Description

Magnesiumlegierung Die Erfindung betrifft Magnesiumlegierun.-gen, insbesondere von hoher Korrosionsbieständigkeit. Viele Gegenstände aus magn@esiumreichen Legierungen befinden sich zwar schon im täglichen Gebraüch, es sind aber Legierungen erwünscht, die in zufriedenstellender Weise schwereren Bedingungen als den üblichen widerstehen können, damit sie z. B. ständig salziger Luft oder erschwerten atmosphärischen Bedingungen ohne die Gefahr einer Zerstörung infolge Korrosion ausgesetzt werden können.
Die Erfindung bezweckt die Schaffung solcher Legierungen, wobei die neuen Magnesiumlegierungen neben der hohen Korrosionsbeständigkeit den wirtschaftlichen Bedürfnissen angepaßte physikalische Eigenschaften besitzen sollen. Die Ausdrücke magnesiumreiche Legierungen und Magnesitunlegierungen, wie sie in dieser Beschreibung verwendet werden, sollen Legierungen mit mehr als 5o% Magnesium bedeuten.
Es sind bereits wirtschaftlich gießfähige Magnesium-Aluminium-Legierungen bekannt, die verhältnismäßig gute und durch Hitzebehandlung verbesserbare physikalische Eigenschaften aufweisen, aber unter schweren Bedingungen merklich korrodieren. Verschiedene mehr oder weniger vorteilhafte Schutzüberzüge. hat man vorgeschlagen und auf die Legierungen aufgebracht, um ihre Korrosionsbeständigkeit zu verbessern. Überzüge bieten jedoch nur bedingt Schutz, während die erfindungsgemäßen Legierungen vom, Natur aus korrosionsbeständig sind und diese wichtige Eigenschaft in bemerkenswertem Grade auch ohne Schutzüberzüge irgendwelcher Art aufweisen.
Fernerhin sind Magnesiumlegierung@en mit Gehalten an Zink, Cadmium und gegebenenfalls Mangan bekannt. Diese Legierungen waren aber im Sand schwer :gießbar und ergaben unbefriedigende Gußstücke, die zum Teil mit dem bloßen Auge sichtbare Gußrisse aufwiesen. Bei hohen Temperaturen wurden die Legierungen sehr spröde, und bei einer Vergütung wurden meistenteils Risse hervorgerufen. Wurden die Legierungen schweren korrodierenden Bedingungen unterworfen, so verlorexi sie ungefähr 30% ihrer ursprünglichen Zugfestigkeit.
Erfindungsgemäß ist eine Magnesiumlegierung folgender Zusammensetzung geschaffen: o, i bis 15 % Zinn, o, i bis 5 0!o Zink, o, i bis 2o % Cadmium und als Rest Magnesium. Eine derartige Legierung läßt sich leicht gießen und zeigt weder im gegossenen noch im vergüteten Zustande Risse, sie ermöglicht also die Herstellung guter Gußstücke, die: ohne Schaden und mit ausgezeichneten Ergebnissen vergütet werden können. Fernerhin ist die Korrosionsbeständigkeit der erfindungsgemäßen Legierung weit besser als die der bemannten Legierungen. Enthält die Legierung Blei und bzw. oder Mangan, so ist der Cad miumgehalt über i o % und bzw. oder der Zinkgehalt über i %.
Im Verlaufe von Untersuchungen,: in denen Legierungen .aus verschiedenen Bestandteilen hergestellt und auf ihre physikalischen Eigen-: schaften und Korrosionsbeständigkeit geprüft wurden, zeigte sich, daß Magnesiumlegierungen, die wechselnde Mengen von Zinn, Zink und Cadmium mit oder ohne andere Bestandteile enthalten, durch zufriedenstellende physikalische Eigenschaften und eine hohe Korrosionsbeständigkeit ausgezeichnet sind. Die Erfahrung hat ferner gelehrt, daß Aluminium zwar als Legierungsbasis ,äußerst korrosionsbeständig ist, seine Anwesenheit in einer Magnesiumlegierung aber im allgemeinen die erwähnte Eigenschaft nicht verbessert und in manchen Fällen die Empfindlichkeit der Legierung gegen Korrosion sogar noch erhöhen käme.
Bei der Untersuchung wurde die neue Legierung besonders erschwerten Korrosionsbedingungen unterworfen. Ein derartiger Versuch, der zwecks Vergleichs verschiedener Legierungen normalisiert worden ist, besteht darin; daß man die Legierung wiederholt in eine 3 %ige wäßrige Kbchsalzlösung eintaucht und abwechselnd der Atmosphäre aussetzt. Dieser Versuch wird nicht nur gewählt; weil er schwerer als die üblichen Betriebsbedingungen ist, sondern auch weil er zahlenmäßig meßbare Korrosionswirkungen in ziemlich kurzer Zeit ergibt. Bei diesem Versuch ist eine Dauer von 40 Stunden als normal angenommen worden.
Bei der Durchführung des Versuches wurde eine Anzahl von Probestäben, die hinsichtlich der Zusammensetzung und Gießbedingungen identisch sind, in zwei Gruppen geteilt und eine Gruppe davon auf die physikalischen Eigenschaften hin, z. B. Zugfestigkeit und Dehnung, untersucht. Die andere Gruppe wurde der bereits beschriebenen abwechselnden Tauchprüfung unterworfen und am Schluß des Verfahrens untersucht. Der Unterschied zwischen den mittleren Fes,tigkeiten der beiden Gruppen ist ein Maß für die Verschlechterung durch Korrosion.
Die obenerwähnte handelsübliche Magnesium-Aluminium-Mangan-Gußlegierwng hatte an dem Ende eines Versuchs von 4.o Stunden 5o bis 60% ihrer ursprünglichen Festigkeit verloren. Andererseits verlor eine Magnesiümlegier uns mit einem Gehalt von 2,o3 % Zinn, 2,äoö/o Zink und 2,23% Cadmium unter denselben Bedingungen nur i 5 % ihrer ursprünglichen Festigkeit. Zu Anfang des Versuchs hatten die beiden Legierungen eine Zugfestigkeit von 1755 bzw. 16oo kg/cm2, und am Schluß des Versuchs war die Zugfestigkeit 845 und i 29o kg/cm2. Die erfindungsgemäße Legierung hatte daher zu Beginn des Versuchs eine etwas geringere Festigkeit, zeigte aber am Ende ungefähr 50% Verbesserung gegenüber der bekannten Legierung. Eine weitere Verbesserung der erfindungsgemäßen Legierung wurde durch Hitzebehandlung erzielt, wobei das hitzebehändelte Probestück nur ungefähr i i 0io seiner ursprünglichen Festigkeit verlor.
Es hat sich ferner gezeigt, dafs die Gegenwart eines oder mehrerer der Elemente Blei, Mangan und Quecksilber eine weitere Verbesserung bewirkt. -Das Blei kann in Mengen von o, i bis i o,o %, das Mangan von o,5 bis 5,o Q/o und das Quecksilber von etwa o, i bis 0,5% eingeführt werden.
Eine Magnesiumlegierung z. B. mit 3, i Q/o Zinn, 3,3% Zink, 3,30/q Cadmium und 3,20'o Blei, die dem obigen Verfahren unterworfen wurde, zeigte einen Verlust von i3% ihrer ursprünglichen Zugfestigkeit, die i 68o kg/cm2 bei dem unbehandelten Gußstück betrug. Nach einer Hitzebehandlung war der Verlust nur 7,5(),o der ursprünglichen Festigkeit.
Als Beispiel für die günstige Wirkung von Blei und Mangan sei folgendes gegeben: Eine Magnesiumlegierung mit 2,110/0 Zinn, 2,3 Zink, 2,o% Cadmium, 2,070;o Blei und 1,74% Mangan und mit einer Zugfestigkeit von 17oo kg/cm2 in gegossenem, unbehandeltem Zustande und 195okg/cm2 nach einer Hitzebehandlung zeigte einen Verlust von i 2 %: ihrer ursprünglichen Festigkeit im gegossenen Zustande und im hitzebehandelten Zustande einen Verlust von nur 9,5%.
Als Beispiel der günstigen Wirkung des Zusatzes von Mangan allein diene eine Magnesiumlegierung mit 5,o% Zinn, 2,0% Zink, 2, o % Cadmium und i, o % Mangan. Der Verlust belief sich irr gegossenem Zustande auf nur i o 0l0 ihrer ursprünglichen Festigkeit.
Als Beispiel der günstigen Wirkung des Zusatzes von Blei und Quecksilber diene eine Magnesiumlegierung mit 2;o% Zinn, 2,o% Zink, i, 5 9 % Cadmium, i, 59 % Blei und 0,20% Quecksilber und mit einer Festigkeit in gegossenem Zustande von 17 i o kg/cm2; sie zeigte einen Verlust von nur 7010 ihrer ursprünglichen Festigkeit.
Als Ergebnis einer sehr großen Anzahl von Versuchen wurde gefunden, daß die vorteilhaften Wirkungen der hier beschriebenen Legierungsbestandteile über ,einen weiten Zusammensetzungsbereich für jeden Bestandteil zu beobachten sind. Der in jedem Falle benutzte Korrosionsversuch war der gleiche wie oben beschrieben, wobei die bekannte bisher als vorteilhaftest befundene Magnesium-Aluminium-Mangan-Gußlegierung einen Festigkeitsverlust von 5o bis 6o% erlitt. Es folgen die Ergebnisse einiger dieser ,Versuche: Eine im Sand gegossene Magnesiumlegierung mit 2% Cadmium, 2,00,b Blei, 2,0% Zink und i5,o% Zinn zeigte einen Verlust von nur 6% ihrer ursprünglichen Festigkeit nach der Korrosionsprüfung.
Eine im Sand gegossene Magnesiumlegierung mit 2,0% Cadmium, 2;o% Blei, 2,0% Zinn und 5,0% Zink zeigte einen Verlust an Festigkeit von nur 7,0%.
Eine im Sand gegossene Magnesiumlegierung mit 2o,o% Cadmium, 2,00;o Blei, 2,0% Zinn und 2,0% Zink zeigte einen Verlust an Festigkeit von nur 5,0%.
Eine im Sand gegossene Magnesiumlegierung mit 2,0% Cadmium, io,o% Blei, 2,00/0 Zinn und 2,0% Zink zeigte einen Verlust an Festigkeit von nur 9,o%.
Eine im Sand gegossene Magnesiumlegierung mit 2, o % Cadmium, 3,6 % Mangan, 2, o % Blei, 2,0% Zinn und 2,0a/0 Zink zeigte einen Verlust an Festigkeit von nur 4,00,'o.
Bei der Herstellung der Legierung könnendie verschiedenen Bestandteile nach in der Technik bekannten Verfahren zuges,%tzt werden, beispielsweise durch den Zusatz der einzelnen Zusatzmetalle zu dem geschmolzenen Magnesium oder unter Verwendung von Vor-oder Zwischenlegierungen aus zwei oder mehreren der Legierungsbestandteile.
Die erfindungsgemäßen Legierungen sind besonders für Gießzwecke brauchbar und können sowohl im gegossenen als auch im bearbeiteten Zustande den verschiedenen Hitzebehandlungen unterworfen werden, die für die Verbesserung oder Änderung einer oder mehrerer ihrer physikalischen Eigenschaften bestimmt sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE; i. Magnesiumlegierung, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung: o, i bis 15 0% Zinn, o, i bis 5 % Zink, o, i bis 20% Cadmium, Rest Magnesium.
2. Magnesiumlegierung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sie neben Magnesium, Zinn, Zink und Cadmium noch o, i bis 0,50,'o Quecksilber mit oder ohne Zusätze von o,i bis io% Blei und/oder von 0,5 bis 5% Mangan enthält.
3. Magnesiumlegierung nach Anspruch i entweder mit einem- Cadmiumgehalt oberhalb i o o% und bis zu 200/0 oder mit einem Zinkgehalt oberhalb i % und bis zu 5% oder mit beidem, dadurch ;gekennzeichnet, daß sie o, i bis i o % Blei und bzw. oder o, 5 bis 5 % Mangan enthält.