DE630711C - Use of zinc alloys - Google Patents

Description

Verwendung von Zinklegierungen Gegenstand der Erfindung ist die Herstellung von Walzprodukten, wie Zinkblech aus Zinklegierungen.Use of zinc alloys The invention relates to production of rolled products such as zinc sheet made of zinc alloys.

Das Zink erleidet ebenso wie andere verhältnismäßig niedrigschmelzende Metalle allmählich eine plastische Verformung, wenn es dauernd, z. B. auf ein Viertel seiner höchsten Zerreißfestigkeit, belastet ist. Alle mechanisch bearbeiteten Zinkprodukte sind einer derartigen fortschreitenden und dauernden plastischen Verformung unter dauernd wirkender Last schon weit unterhalb der oberen Grenze ihrer Zerreißfestigkeit unterworfen. Bei sehr niedriger Belastung läßf sich die fortschreitende Verformung nicht mehr messen; nur solche Belastungen liegen also für die bisher bekannten Erzeugnisse, z. B. Zinkwellblech, innerhalb- der zulässigen Grenzen. Trotzdem ist die Dauerstandfestigkeit dieser Gegenstände so gering, daß ihre Verwendung wesentlich beschränkt bleibt.Like others, zinc suffers from relatively low melting points Metals gradually undergo plastic deformation when it is continuously, e.g. B. to a quarter its highest tensile strength. All mechanically processed zinc products are subject to such progressive and permanent plastic deformation continuously acting load far below the upper limit of their tensile strength subject. The progressive deformation can be achieved at very low loads no longer measure; there are only such burdens for the previously known products, z. B. Corrugated zinc sheet, within the permissible limits. Nevertheless, the creep strength is these items are so small that their use remains essentially limited.

Gemäß der Erfindung werden zur Herstellung von Zinkblech u. dgl. Legierungen verwendet, die nach mechanischer Bearbeitung Erzeugnisse ergeben, die eine solche plastische Verformung unter Dauerbelastungen, die weit über das bisher zulässige Maß hinausgehen, nicht erleiden.According to the invention, for the production of zinc sheet and the like, alloys used which, after mechanical processing, result in products that have such plastic deformation under permanent loads that far exceed what was previously permitted Go beyond measure, do not suffer.

Beim Walzen von Zink hängen die Eigenschaften der Walzstücke sowohl von der Metallzusammensetzung wie von dem Walzverfahren ab. So liefert hochwertiges Zink bei richtigem Auswalzen sehr weiche und dehnbare Bänder oder Bleche. Andererseits liefernt gewöhnliche Zinksorten, z. B. die natürlichen Legierungen von Zink, Blei und Cadmium, deren Cadmiumgehalt höher ist als in hochwertigem Zink, steifere und härtere Walzstücke, die für mechanische Zwecke wesentlich besser geeignet sind, z. B. Wellblech für Dach- und- Wandabdeckungen, bei denen der Grad der plastischen Verformung besonders wichtig ist, da davon die je- weils erforderliche Blechstärke abhängt.When rolling zinc, the properties of the rolled pieces depend both on the metal composition and on the rolling process. When rolled correctly, high-quality zinc provides very soft and flexible strips or sheets. On the other hand, common zinc grades, e.g. B. the natural alloys of zinc, lead and cadmium, whose cadmium content is higher than in high-quality zinc, stiffer and harder rolled pieces that are much better suited for mechanical purposes, e.g. B. Corrugated sheet metal for roof and wall coverings, where the degree of plastic deformation is particularly important, as the sheet thickness required in each case depends on it.

Bekanntlich kann man die Widerstandsfähigkeit von mechanisch bearbeiteten Zinkerzeugnissen gegenüber plastischer Verformung oder die Dauerstandfestigkeit in geringem Maße durch den Zusatz von solchen Mengen feste Lösungen bildender Elemente erhöhen, die vollständig in feste Lösung gehen. Eine solche-- Wirkung bringt z. B. das als natürliche Verunreinigung in gewöhnlichen Zinkerzeugnissen vorhandene Cadmium hervor. Kein anderes Element übertrifft an sich allein diese Wirkung - des Cadmiums in wesentlichem Maß, auch keine Mehrheit von Elementen ergibt- in "Mengen, wie sie normaler fester Löslichkeit entsprechen, wesentliche Verbesserungen. Es wurde festgestellt, daß man mittels solcher Legierungsbestandteile; die, wie z. B. Cadmium und Kupfer, feste Lösungen:. bilden, die plastische Verformung nur in beschränk-. tem Maße herabsetzen kann. Es wurden des-.4-halb mit solchen Legierungsbestandteilen Versuche angestellt, die eine besondere IIär-" tungswirkung auf dieLegierung ausüben, und hierbei eingrundsätzlich neues Verfahren gefunden.It is well known that the resilience of mechanically machined Zinc products against plastic deformation or the creep strength to a small extent by the addition of such quantities of solid solution-forming elements that go completely into solid solution. Such an effect brings z. B. that present as a natural impurity in common zinc products Cadmium. No other element in itself surpasses this effect - the Cadmium in substantial measure, also no majority of elements results - in "quantities, as they correspond to normal solid solubility, significant improvements. It it was found that by means of such alloy components; which, such as B. Cadmium and Copper, Solid Solutions: form, the plastic deformation only in restrict-. tem measure can reduce. That is why it was made with such alloy components Attempts have been made which have a special hardening effect on the alloy, and found a fundamentally new process.

Es wurde nun gefunden, daß bei Verwendung einer aluminiumfreien, mindestens 95'/o Zink enthaltenden Legierung, die in einer 0,o5 bis 2,5% Kupfer oder 0,o5 bis 20% Cadmiums enthaltenden Grundlegierung 0,o5 bis z0/0 Nickel oder o,oo5 bis o,50/0 Magnesium oder 0,005 bis 0,501, Lithium aufweist, ein Walzprodukt von besonders hoher Dauerstandfestigkeit erhalten wird.It has now been found that when an aluminum-free alloy containing at least 95% zinc is used, the base alloy containing 0.05 to 2.5% copper or 0.05 to 20% cadmium contains 0.05 to 10/0 nickel or o, oo5 to o, 50/0 magnesium or 0.005 to 0.501, lithium, a rolled product of particularly high creep strength is obtained.

Gemäß der Erfindung wird also eine praktisch homogene Grundlegierung aus Zink und einem verhältnismäßig leicht darin löslichen Zweitmetall (Kupfer oder Cadmium) hergestellt und in dieser. Grundlegierung ein weiteres Metall, etwa Magnesium, Nickel oder Lithium, in Mengen von o,oo5 bis 1:,o0/0 als gesonderte (disperse) Phase ver- Zahlentafel Zeit (in Minuten), innerhalb wel- cher unter einer Belastung von 7ool=g/qcm eine ioo/oige Dehnung eintritt Hochwertiges Zink . . . . , . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . ... . . . . . ... . . . . . . 48o Gewöhnliches Zink ............. . ......... ................. 3000 Legierung Nr. i. 10/0 Cu; 0;=5 % Cd; o,oi % Mg . .. . . . . * . über 43000 Legierung Nr.- 2. = % Cu; o,oi % Mg. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . über 50000 Legierung Nr. 3. = % Cu; 0,05010 Li . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . über 8o ooo Legierung Nr. 4. = % Cu; 0,1 0/,) Ni . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 6g ooo Legierung Nr. 5. = % Cu; 0,01 0/0 Mg; 0,4 0/0 Ni . . . . . . . . . . über 5o ooo Legierung Nr. 6. = 0/0 Cu; o,oi °/o Mg; 0,0411/0 Li . . . . . . . . über 5o ooo Legierung Nr. 7. 0,55()/o Ca; 0,010/. . Mg . . . . . . . . . . . . . . . . : .. . . . . 2,580 Legierung Nr. B. 0,55 % Cd; 0,05010 Li . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . über `50 000 Legierung Nr. g. 0,55 % Cd; o,30/, Ni . . . . . . . . : . . . . . , ...... i4 60o Die Zerreißfestigkeit unter ruhender Last kann z. B. nach einem Verfahren gemessen werden, wie es für Stahl in dem Aufsatz von French in »Technological Papers of the Bureau of Standards«, Nr.296 beschrieben wurde.According to the invention, a practically homogeneous base alloy of zinc and a second metal (copper or cadmium) which is relatively easily soluble therein is produced and in this. Base alloy another metal, such as magnesium, nickel or lithium, in quantities of 0.05 to 1: 0.00 / 0 as a separate (disperse) phase. Number board Time (in minutes), within wel- cher under one Load of 7ool = g / qcm one 100% elongation entry High quality zinc. . . . ,. . . . . . . . . . . . . . ,. . . . . . . ... . . . . ... . . . . . 48o Ordinary zinc .............. ......... ................. 3000 Alloy No. i. 1 0/0 Cu; 0 = 5% Cd; o, oi% Mg. ... . . . *. over 43,000 Alloy No. 2 =% Cu; o, oi% Mg. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . over 50,000 Alloy No. 3 =% Cu; 0.05010 Li. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . over 8o ooo Alloy No. 4 =% Cu; 0.1 0 /,) Ni. . . . . . ... . . . . . . . . . . . 6g ooo Alloy No. 5 =% Cu; 0.01 0/0 mg; 0.4 0/0 Ni. . . . . . . . . . over 5o ooo Alloy No. 6 = 0/0 Cu; o, oi% o Mg; 0.0411 / 0 Li. . . . . . . . over 5o ooo Alloy No. 7. 0.55 () / o Ca; 0.010 /. . Mg. . . . . . . . . . . . . . . . : ... . . . 2,580 Alloy No. B. 0.55% Cd; 0.05010 Li. . . ... . . . . . . . . . . . . . . . over `50 000 Alloy No. g. 0.55 % Cd; o, 30 /, Ni. . . . . . . . :. . . . . , ...... i4 60o The tensile strength under static load can e.g. B. measured by a method as described for steel in the article by French in "Technological Papers of the Bureau of Standards", No. 296.

Der Gehalt an Legierungsbestandteilen in der Zinklegierung kann innerhalb gewisser schwer feststellbarer Grenzen schwanken. Die Legierung muß zwar so viel von dem härtenden Bestandteil enthalten, daß die Neigung der Kristalle zum Gleiten gemindert wird, jedoch kann eine zu- große Menge, ob es sich nun um einen Überschuß des ersten Elements über die Löslichkeitsgrenze oder teilt, das die interkristallene Verschiebung und damit die langsame plastische Verformung herabsetzt, also die Standfestigkeit erhöht.The content of alloy components in the zinc alloy can be within certain hard-to-determine limits fluctuate. The alloy must be so much contained by the hardening ingredient that the tendency of the crystals to slide is reduced, however, too large an amount, whether it is an excess of the first element over the solubility limit or divides, which is the intergranular Displacement and thus the slow plastic deformation reduces, i.e. the stability elevated.

. - -Diesen Anforderungen entsprechen alle in -Zink wenig löslichen Metalle mit Ausnahme des Bleis.. - -All these requirements, which are sparingly soluble in zinc, meet these requirements Metals with the exception of lead.

Ein Gehalt an Aluminium würde interkristalline Oxydation herbeiführen. Zinklegierungen mit bis zu 4% Mangan, die auch kleine Mengen Aluminium, Silicium, Chrom und Nickel enthalten, sind bekannt. Zinklegierungen mit 0,005 bis o,5 % Magnesium und' mindestens 0,05% Kupfer sind bereits durch Patent 622 240 geschützt. .An aluminum content would cause intergranular oxidation. Zinc alloys with up to 4% manganese, which also contain small amounts of aluminum, silicon, Chromium and nickel are known. Zinc alloys with 0.005 to 0.5% magnesium and 'at least 0.05% copper is already covered by patent 622,240. .

In der nachstehenden Zahlentafel sind eine Reihe von mechanisch bearbeiteten Zinkerzeugnissen gemäß Erfindung aufgeführt. Bei jeder Legierung sind die in der Hauptsache für die Steigerung der Widerstandsfähigkeit gegen plastische Verformung verantwortlichen Legierungsbestandteile angeführt. Bei Legierung Nr. r besteht der Rest aus gewöhnlichem metallischem Zink mit o, z 5 0/ö Cadmium, bei den anderen aus hochwertigem Zink. einen zu großen Überschuß des zweiten Elements über diese Grenze handelt, die mechanische Bearbeitbarkeitoder den Widerstand gegen plastische Verformung ungünstig beeinflussen. Besonders bei Kupfer erhält man die besten Ergebnisse, Wenn man von dem ersten Element so viel iri° die Legierung hereinnimmt, als im Zink vollständig in feste Lösung geht, bei Kupfer und Cadmium also etwa 11/0. Bei Verwendung- geeigneter Bearbeitungsmethoden können also die Legierungsbestandteile innerhalb folgender Grenzen schwanken: Kupfer zwischen 0,o5 und r,5%, Cadmium zwischen 0,o5 und 2%, Magnesium oder Lithium zwischen o,oo5 und 0,5%, Nickel zwischen 0,05 und 10/0.In the following table of numbers a number of mechanically worked zinc products according to the invention are listed. For each alloy, the alloy components that are mainly responsible for increasing the resistance to plastic deformation are listed. The remainder of alloy no. R consists of ordinary metallic zinc with o, z 50 / o cadmium, the rest of high-quality zinc. excessive excess of the second element over this limit will adversely affect the machinability or the resistance to plastic deformation. The best results are obtained, especially with copper, if the alloy takes in as much of the first element as is completely in solid solution in zinc, i.e. about 1 1/0 in the case of copper and cadmium. When using suitable machining methods, the alloy components can fluctuate within the following limits: copper between 0.05 and r.5%, cadmium between 0.05 and 2%, magnesium or lithium between 0.05 and 0.5%, nickel between 0 , 05 and 10/0.

Die Darstellung der Legierungen gemäß der Erfindung kann in beliebiger Weise vor-, genommen werden. Als Zinkbestandteil kann. -man entweder Blei- und cadmiumfreies hoch wertiges Metall oder solches Zinkmetall verwenden, das die üblichen bzw. natürlichen Mengen Blei und Cadmium enthält. Diese Mengen beeinflussen die Eigenschaften einer Legierung gemäß der Erfindung nicht ungünstig, die besten Ergebnisse erhält man aber gewöhnlich mit hochwertigem Zink, das z. B. weniger als o,o1% Verunreinigungen enthält.The representation of the alloys according to the invention can be in any Way to be done. As a component of zinc can. - You can either use lead or cadmium free Use high quality metal or zinc metal that is common or natural Contains quantities of lead and cadmium. These amounts affect the properties of a Alloy according to the invention is not unfavorable, the best results are obtained but usually with high quality zinc, e.g. B. less than o, o1% impurities contains.

Die bisher üblichen Verfahren zur mechanischen Bearbeitung von Zinke liefern nicht die besten Produkte. Zweckmäßig wird die Bearbeitung so geleitet, das in dem fertigen Produkt keine wesentliche Härtung als Folge der mechanischen Bearbeitung vorhanden ist.The previously common methods of machining prongs don't deliver the best products. The processing is expediently managed in such a way that that in the finished product there is no significant hardening as a result of mechanical Editing is in place.

Für die mechanische Bearbeitung kommen außer dem Walzen beliebige andere bekannte Methoden, insbesondere auch Ziehen, Pressen, Biegen, Falten usw., in Betracht.In addition to rolling, any number of tools can be used for mechanical processing other known methods, in particular drawing, pressing, bending, folding, etc., into consideration.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: i. Verwendung von Legierungen aus mindestens einem in Zink löslichen Metall, und zwar Kupfer oder Cadmium, einem oder mehreren nicht oder nur beschränkt löslichen Metall, und zwar Nickel, Magnesium oder Lithium, Rest, aber nicht unter 95 % Zink, wobei die Gehaltsgrenzen für Kupfer 0,05 bis 1,50%o, Cadmium 0,05 bis 2%, Nickel 0;05 bis 10%, Magnesium 0,005 bis 0;50%o und Lithium 0,005 bis o,51/, betragen, mit Ausnahme von Legierungen mit 0,005 bis o,50/0 Magnesium und gleichzeitigem Gehalt an 0,05 bis 1,5% Kupfer als Werkstoff zur Herstellung von Walzerzeugnissen wie Wellblech. a. Verwendung einer Legierung der in Anspruch i angegebenen Zusammensetzung mit etwa o,15 % Cadmium für den in Anspruch i genannten Zweck. 3. Verwendung einer Legierung der in Anspruch i genannten Zusammensetzung mit etwa 0,q.0/0 Nickel für den in Anspruch i angegebenen Zweck. q.. Verwendung einer Legierung der in Anspruch i genannten Zusammensetzung mit etwa 0,0q.0/0 Lithium für den in Anspruch i angegebenen Zweck. 5. Verwendung einer Legierung der in Anspruch i genannten Zusammensetzung mit etwa 1% Kupfer und etwa 0,o5 0/0 Lithium für den in Anspruch i angegebenen Zweck 6. Verwendung einer Legierung der in Anspruch i genannten Zusammensetzung mit etwa i % Kupfer und etwa 0,1% Nickel für den in Anspruch i angegebenen Zweck. 7. Verwendung einer Legierung der in Anspruch i genannten Zusammensetzung mit etwa o,50/, Cadmium und etwa 0,05 % Lithium oder Magnesium für den in Anspruch i angegebenen Zweck.PATENT CLAIMS: i. Use of alloys made of at least one metal soluble in zinc, namely copper or cadmium, one or more non-soluble or only limitedly soluble metals, namely nickel, magnesium or lithium, the remainder, but not below 95% zinc, the content limits for copper being 0 .05 to 1.50% o, cadmium 0.05 to 2%, nickel 0; 05 to 10%, magnesium 0.005 to 0; 50% o and lithium 0.005 to 0.51 /, with the exception of alloys with 0.005 up to 0.50 / 0 magnesium and a simultaneous content of 0.05 to 1.5% copper as a material for the production of rolled products such as corrugated iron. a. Use of an alloy of the composition specified in claim i with about 0.15% cadmium for the purpose specified in claim i. 3. Use of an alloy of the composition mentioned in claim i with about 0. q.0 / 0 nickel for the purpose indicated in claim i. q .. Use of an alloy of the composition mentioned in claim i with about 0.0q.0/0 lithium for the purpose indicated in claim i. 5. Use of an alloy of the composition mentioned in claim i with about 1% copper and about 0, o5 0/0 lithium for the purpose indicated in claim i 6. Use of an alloy of the composition mentioned in claim i with about i% copper and about 0.1% nickel for the purpose stated in claim i. 7. Use of an alloy of the composition mentioned in claim i with about 0.50% cadmium and about 0.05% lithium or magnesium for the purpose indicated in claim i.