CH416123A - Zinc alloy and use of the same - Google Patents

Zinc alloy and use of the same

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CH416123A
CH416123A CH358961A CH358961A CH416123A CH 416123 A CH416123 A CH 416123A CH 358961 A CH358961 A CH 358961A CH 358961 A CH358961 A CH 358961A CH 416123 A CH416123 A CH 416123A
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CH
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zinc
zinc alloy
alloys
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CH358961A
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German (de)
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Pelzel Erich Dipl-Ing Dr Mont
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Stolberger Zink Ag
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C18/00Alloys based on zinc
    • C22C18/04Alloys based on zinc with aluminium as the next major constituent

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
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  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Description

  

      Zinklegierung    und Verwendung derselben    Die gebräuchlichen     Zinklegierungen    mit Gehalt       an        A1        bis        10        %,        Cu        bis    1     %,        Mg        bis        0,05        0/0,

          Rest          Feinzink    genügen zwar den an sie gestellten     Anforde-          rungen    und sind auch als Spritz- und     Druckgusslegie-          rungen    gut verwendbar. Jedoch besteht     ein    seit Jah  ren bekannter     übelstand    dieser Legierungen in ihrer  starken Neigung zur     Verkrätzung,    die mit ansteigen  der Temperatur erheblich     zunimmt        und    bei der Ver  arbeitung     in    der Massenfertigung     ausserordentlich     störend wirkt.  



       Ferner    sind     Zn-Legierungen    bekannt, die aus       20-75        %        A1        bestehen        und        daneben        noch        Cu        enthal-          ten        können        sowie        Gehalte        von        Spuren        bis        zu        10        %     <RTI  

   ID="0001.0049">   Be          neben        Si-Gehalten        von        0,15-6        %        besitzen.        Weiterhin     ist     eine    Legierung auf der Basis Zink Stand der       Technik,    welche wie folgt     zusammengesetzt    ist:  
EMI0001.0060     
  
    2-20 <SEP> 0/0 <SEP> Al
<tb>  2-10 <SEP> % <SEP> Cu
<tb>  0,1-10 <SEP> 0/<B>0</B> <SEP> Mg
<tb>  2 <SEP> % <SEP> Ni
<tb>  2. <SEP> 0/u <SEP> Fe
<tb>  2 <SEP> % <SEP> Mn
<tb>  1 <SEP> % <SEP> Ca
<tb>  0,01-1,2 <SEP> 0Io <SEP> Be       Vergleichsversuche haben gegenüber den  o. a.

   Zinklegierungen kein     unterschiedliches.    Verhal  ten gegeben.  



  Bei der Oxydation von     Be    entsteht     Be-Oxyd    unter  einer bedeutenden     Volumenszunahme.    Aus     einem     ccm     Be    erhält man 1,7 ccm     Be-Oxyd.        Wenn    auf der       Oberfläche    einer flüssigen     Be-haltigen    Legierung das       Be    oxydiert, bildet sich somit     eine    sehr dichte,

       die     weitere Oxydation hemmende     Be-Oxydhaut.    Ver  gleichsuntersuchungen mit den     bekannten        Be-halti.-          gen        Zinklegierungen    zeigen     indessen    überraschender-    weise nicht den Effekt, der von     Be    zu     erwarten    wäre,  nämlich das Stillstehen der Oxydation und ,die Bil  dung einer die     Verkrätzung    verhindernden     Oxydhaut.     



  Die vorliegende Erfindung betrifft nun eine     Zink-          legierung,        enthaltend        0,1        bis        10        %        Aluminium,        0,05          bis    1     %        Kupfer        und        0,001        bis        0,

  1        %        Beryllium        und/     oder     Zirkonium    und/oder     Hafnium,    dadurch gekenn  zeichnet, dass darin der     Summengehalt    an den  Verunreinigungselementen     Lithium,    Natrium,       Kalium,        Rubidium,        Caesium,    Magnesium,     Calcium,          Strontium,    Barium, Cadmium,     Silizium,    Arsen, Anti  mon, Zinn, Bor,     Phosphor,    Kohlenstoff, Eisen,

         Kobalt        und        Nickel        0,005        %        nicht        übersteigt.        Vor-          zugsweise    enthalten die     erfindungsgemässen        Legie-          rungen        4-7        %        Al,        0,1-0,5        %        Cu,        0,002-0,004        Be,     Rest Feinzink, wobei die o. a.

       Begleitstoffe    praktisch  nicht vorhanden sein dürfen. Das     Be    kann ganz oder  teilweise durch     Zr        und'/oder        Hf    :ersetzt werden.  



  Als Folge der     erfindungsgemäss    vermeidbaren       Verkrätzung    lassen sich     Legierungen    erzeugen, die  höhere mechanische Eigenschaften besitzen und auch  eine verbesserte Beständigkeit gegen alle     Korrosions-          arten    aufweisen.     Ferner    ist als Vorzug     aufzuführen,     dass beim Schmelzen     erfindungsgemässer    Legierun  gen die     Metallverluste    wesentlich     geringer    werden.

         Insbesondere        sind:    aber die Legierungen gemäss der  Erfindung, wie eingehende Versuche bewiesen haben,       besonders    günstig als Spritz- und     Druckgusslegierun-          gen    verwendbar. Wegen des     Be-Gehalts    sind die  Legierungen nicht nur     besonders        dünnflüssig    und ge  statten     infolgedessen    eine Beschleunigung der Ferti  gung, sondern erlauben ausserdem die Herstellung  von Güssen mit     verringerter        Mikroporosität    und  weniger nichtmetallischen     Einschlüssen,    z. B.

   Oxyden  o. dgl., im Gussstück. Die Folge der     verringerten          Mikroporosität,    besonders am der Oberfläche der      Gussstücke, bringt     einen    verbesserten Korrosionswi  derstand von auf galvanischem Wege erzeugten       metallischen        überzögen        mit    sich.     Dies    ist von beson  derer Bedeutung, weil sich Druck- oder     Spritzguss-          teile    bisher nur mit Schwierigkeiten galvanisch     metal-          lisieren        liessen,    d. h. nur eine geringe Haftfestigkeit  der Metallüberzüge erzielbar war.

    



  Die Erfindung lässt sich beispielsweise dadurch  ausführen, dass man zur     Herstellung    der     Legierungen     nicht nur     ein    besonders reines Feinzink verwendet,       sondern.    auch     ein-        Al    hoher Reinheit     als    Legierungs  metall     benutzt        und        schliesslich    auch     Elektrolytkupfer     verwendet.

       In        Abhängigkeit    von der Höhe des  AI-Gehaltes ist es jedoch auch möglich, geringere       AI-Sorten    als Legierungskomponente     zu        verwenden.          Man,        kann        beispielsweise    bei einem     AI-Gehalt    von  1     %        ein        Hüttenaluminium        von        99,5        zu        legieren,

          wäh-          rend    bei höheren     AI-Gehalten    ein reineres Al in Be  tracht zu ziehen ist. Beispielsweise bei einem     AI-Ge-          halt        von        10        %        sollte        ein        Al        mit        einer        Reinheit        von          wenigstens        99,

  9        %        A1        als        Legierungsmetall        eingesetzt     werden.  



  <I>Ausführungsbeispiel</I>  In     einem        Druckgussbetrieb    werden     in    8 Stunden  100 kg pro     Maschine        einer        Feinzinklegierung    mit  4     %        Al,    1     %        Cu        und        0,05        %        Mg        zu        Druckgussteilen     von je 10     Gramm-Gewicht    verarbeitet. Der gesamte       Krätzeanfall    beträgt 4 kg.  



  Dieselbe Legierung, jedoch Mg-frei und aus  Komponenten hoher     Reinheit    erschmolzen, mit       einem        AI-Gehalt        von    4     %,        jedoch        mit        einem    Be-Ge-         halt        von        0,004        %,        ergab        einen,        Krätzeanfall        von     0,4 kg bei 10.0 kg Ausgangsmaterial.

   Hierbei wurde  ein Al als     Legierungskomponente    verwendet, welches       einen        Reinheitsgrad        von        99,8        %        Al        besass.        Die     Legierung war     spektralrein    bezüglich der o. a. nicht  zulässigen Beimengungen.



      Zinc alloy and its use The common zinc alloys with content of A1 up to 10%, Cu up to 1%, Mg up to 0.05 0/0,

          The remainder of the fine zinc meets the requirements placed on them and can also be used well as injection and die-cast alloys. However, a problem with these alloys that has been known for years is their strong tendency to scratch, which increases considerably as the temperature rises and which is extremely disruptive during processing in mass production.



       Furthermore, Zn alloys are known which consist of 20-75% A1 and can also contain Cu, as well as contents of traces up to 10% <RTI

   ID = "0001.0049"> have Be in addition to Si contents of 0.15-6%. Furthermore, an alloy based on zinc is state of the art, which is composed as follows:
EMI0001.0060
  
    2-20 <SEP> 0/0 <SEP> Al
<tb> 2-10 <SEP>% <SEP> Cu
<tb> 0.1-10 <SEP> 0 / <B> 0 </B> <SEP> Mg
<tb> 2 <SEP>% <SEP> Ni
<tb> 2. <SEP> 0 / u <SEP> Fe
<tb> 2 <SEP>% <SEP> Mn
<tb> 1 <SEP>% <SEP> Approx
<tb> 0.01-1.2 <SEP> 0Io <SEP> Be comparison tests have compared to the above

   Zinc alloys no different. Behavior given.



  In the oxidation of Be, Be oxide is formed with a significant increase in volume. One cc of Be gives 1.7 cc of Be oxide. When the Be oxidizes on the surface of a liquid alloy containing Be, a very dense,

       Be-Oxyd skin, which inhibits further oxidation. Comparative investigations with the known zinc alloys contain, surprisingly, do not show the effect that would be expected of Be, namely the cessation of the oxidation and the formation of an oxide skin that prevents scratching.



  The present invention relates to a zinc alloy containing 0.1 to 10% aluminum, 0.05 to 1% copper and 0.001 to 0,

  1% beryllium and / or zirconium and / or hafnium, characterized in that it contains the total content of the impurity elements lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, strontium, barium, cadmium, silicon, arsenic, antimon, Tin, boron, phosphorus, carbon, iron,

         Cobalt and nickel does not exceed 0.005%. The alloys according to the invention preferably contain 4-7% Al, 0.1-0.5% Cu, 0.002-0.004 Be, the remainder fine zinc, with the above.

       Accompanying substances may practically not be present. The Be can be completely or partially replaced by Zr and '/ or Hf :.



  As a result of the scratching which can be avoided according to the invention, alloys can be produced which have higher mechanical properties and also have improved resistance to all types of corrosion. A further advantage is that the metal losses are significantly lower when the alloys according to the invention are melted.

         In particular, however, as detailed tests have shown, the alloys according to the invention can be used particularly favorably as injection and die-casting alloys. Because of the Be content, the alloys are not only particularly thin and consequently ge an acceleration of the production, but also allow the production of casts with reduced microporosity and fewer non-metallic inclusions, eg. B.

   Oxides or the like, in the casting. The consequence of the reduced microporosity, especially on the surface of the castings, brings with it an improved corrosion resistance of metallic coatings produced by electroplating. This is of particular importance because up to now, die-cast or injection-molded parts could only be galvanically metallized with difficulty. H. only a low adhesive strength of the metal coatings could be achieved.

    



  The invention can be carried out, for example, by using not only a particularly pure fine zinc to produce the alloys, but rather. A high-purity Al is also used as an alloy metal and, finally, electrolytic copper is also used.

       However, depending on the level of the Al content, it is also possible to use lower Al grades as alloy components. You can, for example, alloy a primary aluminum of 99.5 with an Al content of 1%,

          whereas a purer Al should be considered for higher Al contents. For example, with an Al content of 10%, an Al with a purity of at least 99,

  9% A1 can be used as alloy metal.



  <I> Exemplary embodiment </I> In a die-casting company, 100 kg per machine of a fine zinc alloy with 4% Al, 1% Cu and 0.05% Mg are processed into die-cast parts each weighing 10 grams in 8 hours. The total dross attack is 4 kg.



  The same alloy, however, Mg-free and melted from components of high purity, with an Al content of 4%, but with a Be content of 0.004%, resulted in a dross accumulation of 0.4 kg with 10.0 kg of starting material.

   Here, an Al was used as an alloy component, which had a purity of 99.8% Al. The alloy was spectrally pure with regard to the above. not permitted admixtures.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH I Zinklegierung, enthaltend 0,1 bis 10 % Alumi- nium, 0,05 bis 1 % Kupfer und 0,001 bis 0,1 0/0 Be- ryllium und/oder Zirkonium und, PATENT CLAIM I zinc alloy, containing 0.1 to 10% aluminum, 0.05 to 1% copper and 0.001 to 0.1 0/0 beryllium and / or zirconium and, /oder Hafnium, da durch gekennzeichnet, dass darin der Summengehalt an den Verunreinigungselementen Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium, Caesium, Magnesium, Calcium, Strontium, Barium., Cadmium., Silizium, Arsen, Anti- mon, Zinn, Bor, Phosphor Kohlenstoff Eisen., / or hafnium, characterized in that it contains the total content of the impurity elements lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, strontium, barium., cadmium., silicon, arsenic, antimony, tin, boron, phosphorus Carbon iron., Kobalt und Nickel 0,005 % nacht übersteigt. PATENTANSPRUCH II Verfahren zur Herstellung einer Zinklegierung gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass dazu Feinzink, Reinstaluminium und Elektrolyt kupfer verwendet werden. Cobalt and Nickel exceeds 0.005% at night. PATENT CLAIM II Process for the production of a zinc alloy according to patent claim I, characterized in that fine zinc, ultra-pure aluminum and electrolyte copper are used for this purpose. PATENTANSPRUCH III Verwendung der Legierung nach Patentanspruch I als Druck- oder Spnitzgusslegierung. PATENT CLAIM III Use of the alloy according to patent claim I as a die casting or injection molding alloy.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3633338A1 (en) * 1986-10-01 1988-04-07 Teves Gmbh Alfred METAL INSERT, IN PARTICULAR MONOMETAL INSERT FOR STEERING WHEELS

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