EP2302084A1 - Zinklegierung mit verbesserten mechanisch-chemischen Eigenschaften - Google Patents

Zinklegierung mit verbesserten mechanisch-chemischen Eigenschaften Download PDF

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EP2302084A1 EP09164047A EP09164047A EP2302084A1 EP 2302084 A1 EP2302084 A1 EP 2302084A1 EP 09164047 A EP09164047 A EP 09164047A EP 09164047 A EP09164047 A EP 09164047A EP 2302084 A1 EP2302084 A1 EP 2302084A1
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C18/00—Alloys based on zinc
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C22C—ALLOYS
    • C22C18/00—Alloys based on zinc
    • C22C18/02—Alloys based on zinc with copper as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C22C—ALLOYS
    • C22C18/00—Alloys based on zinc
    • C22C18/04—Alloys based on zinc with aluminium as the next major constituent

Definitions

  • the present invention is a zinc alloy comprising not only aluminum and copper and titanium and boron, or nitrogen or carbon, and their use and a method for producing the zinc alloy.
  • Zinc alloys according to the prior art include aluminum, copper and magnesium. Such commercial zinc compounds are z. B. sold under the brand ZAMAK®. Furthermore, it is off DE 101 31 344 C1 known to provide zinc alloys for the production of zinc casting or zinc die casting with small amounts of titanium and boron. However, at most 0.05% by weight of titanium and 0.005% by weight of boron are added to increase the tensile strength of the zinc casting or zinc die casting product.
  • An object of the invention is a zinc alloy with zinc as the main constituent and aluminum, copper, and titanium and optionally boron as further alloy constituents, comprising:
  • the zinc alloy additionally comprises 0.001 to 0.06, in particular 0.002 to 0.015 wt .-% magnesium and / or 0.001 to 0.2, in particular 0.002 to 0.15 wt .-% silicon.
  • the zinc alloy comprises 0.08 to 0.12 wt% titanium.
  • the zinc alloy comprises not more than 0.02, more preferably not more than 0.01 weight percent lead, and / or not more than 0.003, more preferably not more than 0.001 weight percent cadmium, and / or not more than 0.002, in particular not more than 0.001 wt .-% iron.
  • the wrought alloy is produced in the form of, sheets, tapes, films or wires. This wrought alloy is used especially in the construction industry.
  • the melt is homogenized for 12 to 24 h at 500 to 700 ° C.
  • titanium and boron are added.
  • Table 1 Comparison of the transverse strain of a modified Zinc zinc alloy compared to the standard alloy according to EN 988 Zinc alloy after DIN EN 988 invention alloy Elongation A across 23% 37% Elongation A 50mm across 18% 34%
  • a wrought alloy produced by the method described above exhibits better mechanical / technological properties than the standard alloy.

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Abstract

Zinklegierung mit Zink als Hauptbestandteil sowie Aluminium, Kupfer, und Titan und gegebenenfalls Bor als weitere Legierungsbestandteile, enthaltend: 0,005 bis 20, insbesondere 0,005 bis 1 oder 0,01 bis 0,015 Gew.-% Aluminium, 0,01 bis 1,5, insbesondere 0,1 bis 1,0 oder 0,1 bis 0,2 Gew.-% Kupfer, dadurch gekennzeichnet, dass die Zinklegierung umfasst: mehr als 0,05, insbesondere 0,06 bis 0,25 oder 0,08 bis 0,10 Gew.-% Titan und mehr als 0,0005, insbesondere 0,001 bis 0,5 Gew.-% oder 0,005 bis 0,5 Gew.-% Bor, und/oder mehr als 0,0005, insbesondere 0,001 bis 0,5 Gew.-% Stickstoff, und/oder und/oder mehr als 0,0005, insbesondere 0,001 bis 0,5 Gew.-% Kohlenstoff.

Description

  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Zinklegierung umfassend neben Aluminium und Kupfer auch Titan und Bor, oder Stickstoff oder Kohlenstoff, sowie deren Verwendung und ein Verfahren zur Herstellung der Zinklegierung.
  • Zinklegierungen gemäß dem Stand der Technik umfassen Aluminium, Kupfer und Magnesium. Solche handelsübliche Zinkverbindungen werden z. B. unter der Marke ZAMAK® vertrieben. Ferner ist aus DE 101 31 344 C1 bekannt, Zinklegierungen zur Herstellung von Zinkguss oder Zinkdruckguss mit geringen Mengen an Titan und Bor zu versehen. Es werden jedoch höchstens 0,05 Gew.-% Titan und 0,005 Gew.-% Bor zugesetzt, um eine Erhöhung der Zugfestigkeit der Zinkguss oder Zinkdruckgussproduke zu erreichen.
  • Es ist ein der Erfindung zugrunde liegendes technisches Problem die mechanischtechnologischen Eigenschaften, insbesondere, die Festigkeit, Bruchfestigkeit und Walzbarkeit von Zinklegierungen zu verbessern.
  • Überraschenderweise wurde gefunden, dass die Zugabe von Titan und Bor, oder Stickstoff oder Kohlenstoff in eine Zinklegierung zu verbesserten mechanischtechnologischen Eigenschaften im ausgewalzten Produkt führt.
  • Ein Gegenstand der Erfindung ist eine Zinklegierung mit Zink als Hauptbestandteil sowie Aluminium, Kupfer, und Titan und gegebenenfalls Bor als weitere Legierungsbestandteile, enthaltend:
  • 0,005 bis 6, insbesondere 0,005 bis 1 oder 0,01 bis 0,015 Gew.-% Aluminium, 0,01 bis 1,5, insbesondere 0,1 bis 1,0 oder 0,1 bis 0,2 Gew.-% Kupfer,
    wobei die Zinklegierung umfasst:
    • mehr als 0,05, insbesondere 0,06 bis 0,25 oder 0,08 bis 0,10 Gew.-% Titan und
    • mehr als 0,0005, insbesondere 0,001 bis 0,5 Gew.-% oder 0,005 bis 0,5 Gew.-% Bor, und/oder mehr als
    • 0,0005, insbesondere 0,001 bis 0,5 Gew.-% Stickstoff, und/oder
    • mehr als 0,0005, insbesondere 0,001 bis 0,5 Gew.-% Kohlenstoff.
  • In einer Ausführungsform umfasst die Zinklegierung zusätzlich 0,001 bis 0,06, insbesondere 0,002 bis 0,015 Gew.-% Magnesium und/oder 0,001 bis 0,2, insbesondere 0,002 bis 0,15 Gew.-% Silizium.
  • In einer zusätzlichen Ausführungsform umfasst die Zinklegierung 0,08 bis 0,12 Gew.-% Titan.
  • In noch einer Ausführungsform umfasst die Zinklegierung nicht mehr als 0,02, insbesondere nicht mehr als 0,01 Gew.-% Blei, und/oder nicht mehr als 0,003, insbesondere nicht mehr als 0,001 Gew.-% Cadmium, und/oder nicht mehr als 0,002, insbesondere nicht mehr als 0,001 Gew.-% Eisen.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft die Verwendung einer Zinklegierung mit Zink als Hauptbestandteil sowie Aluminium, Kupfer, und Titan und gegebenenfalls Bor als weitere Legierungsbestandteile, enthaltend:
    • 0,005 bis 20, insbesondere 0,005 bis 1 oder 0,01 bis 0,015 Gew.-% Aluminium, 0,01 bis 1,5, insbesondere 0,1 bis 1,0 oder 0,1 bis 0,2 Gew.-% Kupfer, zur Herstellung einer Knetlegierung,
      wobei die Zinklegierung umfasst:
      • mehr als 0,05, insbesondere 0,06 bis 0,25 oder 0,08 bis 0,10 Gew.-% Titan und
      • mehr als 0,0005, insbesondere 0,0001 bis 0,5 Gew.-% Bor, und/oder
      • mehr als 0,0005, insbesondere 0,001 bis 0,5 Gew.-% Stickstoff, und/oder
      • mehr als 0,0005, insbesondere 0,001 bis 0,5 Gew.-% Kohlenstoff.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Knetlegierung in Form von, Tafeln, Bändern, Folien oder Drähten hergestellt. Diese Knetlegierung wird insbesondere in der Bauindustrie verwendet.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Zinklegierung, wobei
    1. a) Zink, Aluminium und Kupfer in ein Behältnis gegeben und erschmolzen werden,
    2. b) diese Schmelze für mindestens 12 h bei mindestens 500 °C homogenisiert wird,
    3. c) anschließend Titan und Bor oder Stickstoff oder Kohlenstoff zugegeben wird,
    4. d) diese Legierung für mindestens 10 min homogenisiert wird und
    5. e) gegossen wird.
  • In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Schmelze für 12 bis 24 h bei 500 bis 700 °C homogenisiert.
  • In einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Titan und Bor zugegeben.
    • Beispiel
  • Tabelle 1: Vergleich der Querdehnung einer modifizierten Bauzinkzinklegierung gegenüber der Standardlegierung nach EN 988
    Zinklegierung nach
    DIN EN 988     		erfindungsgemäße
    Legierung
    Dehnung A quer 23 % 37 %
    Dehnung A50mm quer 18 % 34 %
  • Eine nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellte Knetlegierung zeigt beispielsweise bessere mechanisch/technologische Eigenschaften auf gegenüber der Standardlegierung.

Claims (8)

  1. Zinklegierung mit Zink als Hauptbestandteil sowie Aluminium, Kupfer, und Titan und gegebenenfalls Bor als weitere Legierungsbestandteile, enthaltend:
    0,005 bis 20, insbesondere 0,005 bis 1 oder 0,01 bis 0,015 Gew.-% Aluminium,
    0,01 bis 1,5, insbesondere 0,1 bis 1,0 oder 0,1 bis 0,2 Gew.-% Kupfer,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Zinklegierung umfasst:
    mehr als 0,05, insbesondere 0,06 bis 0,25 oder 0,08 bis 0,10 Gew.-% Titan und
    mehr als 0,0005, insbesondere 0,001 bis 0,5 Gew.-% oder 0,005 bis 0,5 Gew.-% Bor, und/oder
    mehr als 0,0005, insbesondere 0,001 bis 0,5 Gew.-% Stickstoff, und/oder
    und/oder mehr als 0,0005, insbesondere 0,001 bis 0,5 Gew.-% Kohlenstoff.
  2. Zinklegierung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zinklegierung 0,001 bis 0,06, insbesondere 0,002 bis 0,015 Gew.-% Magnesium und/oder 0,001 bis 0,2, insbesondere 0,002 bis 0,15 Gew.-% Silizium umfasst.
  3. Zinklegierung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zinklegierung 0,08 bis 0,12 Gew.-% Titan umfasst.
  4. Zinklegierung gemäß mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zinklegierung nicht mehr als 0,02, insbesondere nicht mehr als 0,01 Gew.-% Blei, und/oder nicht mehr als 0,003, insbesondere nicht mehr als 0,001 Gew.-% Cadmium, und/oder nicht mehr als 0,002, insbesondere nicht mehr als 0,001 Gew.-% Eisen umfasst.
  5. Verwendung einer Zinklegierung mit Zink als Hauptbestandteil sowie Aluminium, Kupfer, und Titan und gegebenenfalls Bor als weitere Legierungsbestandteile, enthaltend:
    0,005 bis 20, insbesondere 0,005 bis 1 oder 0,01 bis 0,015 Gew.-% Aluminium,
    0,01 bis 1,5, insbesondere 0,1 bis 1,0 oder 0,1 bis 0,2 Gew.-% Kupfer, zur Herstellung einer Knetlegierung,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Zinklegierung umfasst:
    mehr als 0,05, insbesondere 0,06 bis 0,12 oder 0,08 bis 0,10 Gew.-% Titan und
    mehr als 0,0005, insbesondere 0,001 bis 0,5 Gew.-% oder 0,005 Gew.-% Bor, und/oder
    mehr als 0,0005, insbesondere 0,001 bis 0,5 Gew.-% Stickstoff, und/oder
    mehr als 0,0005, insbesondere 0,001 bis 0,5 Gew.-% Kohlenstoff.
  6. Verwendung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Knetlegierung in Form von Tafeln, Bändern, Folien oder Drähten hergestellt wird.
  7. Verwendung gemäß Anspruch 4 und/oder 5 dadurch gekennzeichnet, dass eine Knetlegierung zur Verwendung in der Bauindustrie hergestellt wird.
  8. Verfahren zur Herstellung einer Zinklegierung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    a) Zink, Aluminium und Kupfer in ein Behältnis gegeben und erschmolzen werden,
    b) diese Schmelze für mindestens 12 h bei mindestens 500 °C homogenisiert wird,
    c) anschließend Titan und Bor oder Stickstoff oder Kohlenstoff zugegeben wird,
    d) diese Legierung für mindestens 10 min homogenisiert wird und
    e) abgekühlt wird.
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