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Zinklegierungen Die Erfindung bezieht sich auf kupferhaltige Zinklegierungen,
denen durch Zusätze gewisser Metalle besonders günstige. Festigkeitseigenschaften
verliehen werden. Man hat bereits vorgeschlagen, Zink-Kupfer-Legierungen einen gewissen
Silbergehalt zuzufügen, um Legierungen zu schaffen, die für Spritzguß und Kokillenguß
geeignet sind. Ebenso ist es bekannt, antimon- und bleihaltige Zink-Kupfer-Legierungen
als Lagermetall zu verwenden.
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Ziel der Erfindung ist .es, durch bestimmt bemessene Zusätze fremder
Metalle knetbare Zinklegierungen herzustellen, die sich durch hohe Zugfestigkeit
und hohen Glanz auszeichnen und sich durch mechanische Bearbeitung, wie Drücken,
Pressen, Ziehen, Schmieden oder Walzen, verarbeiten lassen. Die günstigen Eigenschaften
dieser Legierungen sind an die Einhaltung bestimmter Grenzen für die Legierungszusätze
gebunden. Erfindungsgemäß besitzen die auf Zinkbasis aufgebauten Legierungen einen
Kupfergehalt von o, i' bis 2 % und außerdem einen Silbergehalt von o,oi bis 2o %
des Kupfergehalts. Der Gehalt an Silber kann mehr oder weniger vollständig. durch
einen Gehalt an Antimon ersetzt werden, ohne daß dadurch die Festigkeitseigenschaften
der Legierungen ungünstig beeinfiußt werden. Die besten Legrierungen werden durch
einen Zusatz von Silber erhalten, durch den eine besonders große Zähigkeit und Dehnbarkeit
erzielt wird.
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Die Legierungen sollen von Aluminium, Blei oder Magnesium vorzugsweise
ganz; auf jeden Fall aber in solchem Maße frei sein, daß dadurch die wertvollen
Eigenschaften der Legierungen nicht beeinträchtigt werden.
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Das zur Herstellung der Legierungen ver-, wendete Zink kann ein hochwertiges
Zink sein; doch verwendet man zweckmäßig Handelszink geringerer Reinheit, das jedoch
keine Bestandteile enthalten soll, die der Legierung schädlich sind. So macht z.
B. ein Gehalt von mehr als o,6 % Cadmium oder o,04 % Eisen das Zink zum dünnen Auswalzen
zu spröde, und dein Gehalt von über o,6 % Blei verringert die Zugfestigkeit der
Legierung so sehr, daß dünn ausgewalzte Bleche schon beim Walzprozeß brechen. Aluminium
bewirkt selbst in geringen Spuren Rißbildung und Zerfallen der Legierung nach dem
Auswalzen. Man verwendet zweckmäßig als Ausgangsmaterial
ein feines
Raffinatzink; man kann aber auch vorteilhaft etwas niederwertiges Raffinatzink oder
sogenanntes Feinzink als Ausgangsmaterial benutzen.
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Bei der Herstellung der.Legierungen hängt der genaue Gehalt an zuzusetzendem
Kupfer und Silber von den besonderen Anforderungen ab, die an die gewünschte Legierung
gestelltwerden; und auch von den verschiedenen Bedingungen der Verarbeitung, z.
B. des Walzens, denen die Legierung unterworfen werden soll. Die einzelnen Anteile
der Zusätze können leicht ermittelt werden, indem durch einfachen Versuch die für
die gewünschte Legierung geeignete Zusammensetzung ausprobiert wird.
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Im folgenden werden einige Beispiele für die Herstellung der beschriebenen
Legierung gegeben: Beispiel i Ein mit Kohle beheizter Schmelzofen wird mit etwa
54q.3 kg Plattenzink, das außer Zink noch 0,20/0 Eisen, o,6 % Blei und 0;o8 % Cadmium
enthält, beschickt und auf einer Temperatur von 441' C gehalten. Wenn die Platten
vollkommen geschmolzen sind; also ein Bad von geschmolzenem Zink bilden, d. h. etwa
nach 6 Stunden, wird die Schlacke sorgfältig abgeschöpft und i 3, 6 kg Kupfer in
Form von Drähten hinzugefügt und in das geschmolzene Metall eingerührt. Nachdem
das Kupfer ganz von dem Zink aufgenommen ist, werden 2419 Silber in Form
von Kügelchen hinzugefügt und in das Metallbad eingerührt. Wenn Kupfer und Silber
von dem Zink aufgenommen sind, wird die geschmolzene Legierung in zum Auswalzen
geeignete Platten gegossen. Diese Platten werden, nachdem sie in der bei Zink üblichen
Weise erwärmt worden sind, durch Grob- und Feinwalzen ebenso wie gewöhnliches Zink
zu Blechen oder Bändern ausgewalzt.
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Nach Wunsch kann auch zuerst das Silber mit dem Kupfer vereinigt und
die so gewonnene Legierung in flüssiger oder fester Form dem geschmolzenen Zink
zugesetzt werden.
| Legierungs- Blechdicke Zn Cu Ag Fe ?b Cd |
| Nr. mm 0,.'o % °% °% % °i0 |
| 1 1,02 97,9 1,515 - 0,075 0,028 0,308 o,156 |
| 11 1,27 98,9 0,315 0,035 0,o28 0,550 0,1o1 |
| 111 1,27 99,6 0,236 0,025 0,036 0,049 0,020 |
Die Legierung I ist zäh und von hoher Zugfestigkeit; besitzt aber nicht die Dehnbarkeit
wie die Sorten II und III. Sie ist sehr steif und daher geeignet zur Herstellung
von Kondensatorscheiben für Radioapparate sowie von Wellblech für Dächer und für
Seitenbekleidung von Häusern. Sie wird sehr vor-Die so hergestellten neuen Legierungen
zeichnen sich :aus vor gewöhnlichem gewalzten Zink, abgesehen von ihrem höheren
Glänz, durch erhöhte Härte, erhöhte Dehnbarkeit (Ziehfähigkeit) und durch erhöhte
Zugfestigkeit in der Walzrichtung und quer zu dieser. Durch die erhöhte Härte und
Zugfestigkeit ist die Dehnbarkeit und Geschmeidigkeit nicht beeinträchtigt. Beispiele
i oor,g Handelszink mit einem Gehalt von 0,o2 oo Eisen, o,25 0,`o Blei und 0,125
0:'o Cadmium werden in einem elektrisch beheizten Tiegel geschmolzen. Wenn das Zink
vollkommen geschmolzen ist, Zverden i o g Kupferblech und i g metallisches Antimon
hinzugefügt. Die gebildete Legierung wird zu einer 25,41nm dicken Platte ausgegossen.
Nach dem Auswalzen auf I,27 mm Dicke zeigt das fertige Blech erheblich günstigere
Festigkeitswerte als ein unter denselben Bedingungen gewalztes Blech aus gewöhnlichem
Handelszink.
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Bei der Herstellung der Legierungen werden der Schmelze Desoxydationsmittel
zugesetzt, aber vorzugsweise nicht über o, i o;o vom Gewicht der Legierung. Als
Desoxydationsmittel können dienen: Mangan, Vanadium, Wolfram oder Chrom. Da Kupfer
und Silber sich leicht mit Sauerstoff verbinden und deren Oxyde die Legierung spröde
machen, werden durch den Zusatz eines geeigneten Desoxydationsmittels die Eigenschaften
der Legierungen noch verbessert.
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Um einige Verwendungszwecke der Legierungen und die entsprechenden,
für diese Zwecke geeigneten, ungefähren Zusammensetzungen anzugeben, sind im- folgenden
die Analysen und Anwendungsbeispiele von drei willkürlich numerierten Sorten dieser
Legierungen aufgeführt. Es wird dabei jedesmal eine Blechdicke angegeben, die für
einige der untengenannten Verwendungszwecke geeignet ist. Das vorhandene Eisen,
Blei und Cadmium sind auf Verunreinigungen des Handelszinks zurückzuführen. teilhaft
zur Herstellung von im Gesenk geschmiedeten und (mittels Strangpresse) gepreßten
Gegenständen verwendet.
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Die Legierung II ist weniger zäh und von geringerer Zugfestigkeit
als die Sorte I, aber dehnbarer als diese. Sie eignet sich besonders für solche
Gegenstände, die durch Ziehen
oder Biegen hergestellt werden, wie
z. B. Kappen für Radnaben an Automobilen und Waschmaschinenhauben.
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Die Legierung III ist ziemlich weich und biegsam. Sie ist geschmeidiger
als die Legierungen I und II, besitzt aber geringere Zugfestigkeit und Zähigkeit.
Sie eignet sich besonders gut für die Herstellung von Gegenständen, die durch Drücken
gebildet werden, z. B. Lampenteile.
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Bleche aus den Legierungen, die innerhalb der Grenzen der angegebenen
Zusammensetzung liegen, bleiben, wenn sie bei den für Zink üblichen Temperaturen
ausgewalzt werden, bemerkenswert frei von den sonst beim Walzen von Zink auftretenden
Streckkristallen.