PL235538B1 - Wysokocynkowy stop aluminium - Google Patents

Abstract

Wysokocynkowy stop aluminium do wykonywania odlewów kształtowych o podwyższonej wytrzymałości oraz podwyższonych właściwościach tribologicznych i tłumiących zawiera wagowo: 15,0 - 45,0% cynku, 1,5 - 3,5% miedzi, 0,2 - 1,5% manganu, 0,001 - 0,2% tytanu oraz 0,01 - 0,5% co najmniej jednego metalu wybranego z grupy obejmującej chrom, krzem żelazo, magnez oraz nikiel.

Description

Przedmiotem wynalazku jest wysokocynkowy stop aluminium, stosowany do wykonywania odlewów kształtowych o podwyższonej wytrzymałości oraz podwyższonych właściwościach tribologicznych i tłumiących.

W artykule autorstwa S.B. Chikalthankar, D.P. Narmala, V.M. Nandedkar pt. „Effect of Silicon Carbide Content on Tribological Properties of Aluminium Zinc Alloy Composite at Elevated Temperature”, International Journal of Scientific Engineering and Applied Science (IJSEAS), Volume 1, Issue 4, July 2015, str. 389-396, przedstawiono wyniki badań wpływu zawartości węglika krzemu na właściwości tribologiczne w podwyższonej temperaturze stopu aluminium o podwyższonej odporności na ścieranie, który zawiera wagowo: 25,0% cynku, 2,5% miedzi oraz 6-9% węglika krzemu.

W publikacji US2013209311A1 ujawniono skład stopu aluminiowego, który zawiera wagowo: 26-40% cynku, 1-5% miedzi, 4-13% krzemu, reszta aluminium i nieuniknione zanieczyszczenia. Stop ten przeznaczony jest na elementy elektryczne, elektroniczne lub mechaniczne.

Ponadto znany jest z publikacji CN105441752A stop aluminium zawierający wagowo: 4,6-5,3% cynku, 1,0-1,2% magnezu, 0,32-0,44% miedzi, 0,7-0,75% krzemu, 0,13-0,14% żelaza, 1-2% tytanu, 0,1-1,0% niklu, 0,2-1,0% kobaltu, 0-0,03% manganu, 0-0,03% chromu, 0-0,02% galu, 0-0,02% wanadu, 0-0,02% cyrkonu, 0-0,03% zanieczyszczeń, reszta aluminium, i łącznej zawartości manganu i chromu mniejszej lub równej 0,03%.

Z rosyjskiej publikacji RU2553781C1 znany jest stop o zwiększonej wytrzymałości, zawierający wagowo: 8-10% cynku, 2-3% magnezu, 1,6-2,6% miedzi, 0,12-0,25% skandu, 0,06-0,20% cyrkonu, 0,0001-0,005% berylu, 0,05-0,15% kobaltu, 0,5-1,0% niklu, 0,45-0,95% żelaza, reszta aluminium.

W koreańskiej publikacji KR20160068005A ujawniono stop aluminium o wysokiej wytrzymałości do odlewania ciśnieniowego, który w swoim składzie zawiera wagowo: 7,5-8,0% krzemu, 9,0-10,0% cynku, maks. 3,0% miedzi, maks. 0,15% magnezu, maks. 0,25% manganu, maks. 0,05% tytanu, maks. 0,05% cyny, maks. 1,0% żelaza, 0,05% renu, reszta aluminium.

Znany jest także ze zgłoszenia patentowego nr JPS5861246A stop aluminium, który zawiera wagowo: 80-90% aluminium, 0-20% cynku, 0-10% miedzi, 0-10% magnezu, 0-5% tytanu, 0-3% manganu oraz 0-2% żelaza. Stop o ww. składzie po roztopieniu odlewa się ciśnienieniowo do formy metalowej, a odlew po wyjęciu jest szybko schładzany w wodzie lub podgrzewany do temperatury 250-300°C, a następnie schładzany w wodzie. Przedmiotowy stop na bazie aluminium jest superplastyczny i ma korzystną wytrzymałość oraz zdolność do tłumienia drgań.

W dotychczasowej praktyce przemysłowej nie stosuje się wysokocynkowych stopów aluminium z równoczesnym dodatkiem miedzi, tytanu oraz podwyższonym dodatkiem manganu. Dotychczasowe badania wykazały, że dodatek Cu w ilości około 4-5% wagowych powoduje niestabilność wymiarową odlewu w długim okresie, nawet do około 2 lat po odlaniu. Przyczyną jest występowanie w strukturze, poza roztworem, fazy ε CuZns, której przemianie w stabilną fazę T’ o składzie Al5Cu4Zn towarzyszą zmiany wymiarowe mogące dochodzić nawet do 4%. Z kolei ograniczenie dodatku Cu do poziomu, przy którym faza ε się nie tworzy, powoduje drastyczny spadek właściwości wytrzymałościowych i tribologicznych. W obecnej praktyce do wysokocynkowych stopów aluminium wprowadza się podwyższone dodatki krzemu jako zamienniki miedzi.

Wysokocynkowy stop aluminium zawierający, w % wagowych, 1,5-3,5% miedzi, 0,001-0,2% tytanu, 0,2-1,5% manganu oraz cynk, charakteryzuje się tym, że zawiera 27,0-45,0% cynku oraz 0,01-0,5% co najmniej jednego pierwiastka wybranego z grupy obejmującej chrom, krzem, żelazo, magnez, nikiel, zaś resztę stanowi aluminium.

Wprowadzenie do składu stopu dodatku manganu powoduje, że przejmuje on częściowo rolę miedzi powodując korzystne zmiany właściwości, w szczególności wytrzymałościowych i tribologicznych. Z kolei dodatek tytanu korzystnie oddziaływuje na właściwości plastyczne stopu, który posiada stabilną strukturę nie wykazującą zmian wymiarowych.

Przykład I

Stop zawiera wagowo; 2,5% Cu, 0,001% Ti, 0,49% Mn, 27,0% cynku, 0,01% Fe oraz 70,0% aluminium. Przedmiotowy stop po odlaniu do formy piaskowej wykazuje następujące właściwości:

- wytrzymałość na rozciąganie Rm = 320 MPa

- wydłużenie względne A5 = 1,95%

Dla porównania, stop nie zawierający dodatku manganu wykazuje następujące właściwości:

- wytrzymałość na rozciąganie Rm = 265 MPa

- wydłużenie względne A5 = 1,60%

PL 235 538 B1

Przykład II

Stop zawiera wagowo: 2,68% Cu, 0,01% Ti, 0,8% Mn, 27,0% cynku, 0,01% Fe oraz 69,5% aluminium. Przedmiotowy stop po odlaniu do formy piaskowej wykazuje następujące właściwości:

- wytrzymałość na rozciąganie Rm = 330 MPa

- wydłużenie względne A5 = 2,4%

- średnia wartość współczynnika tarcia suchego (przeciwpróbka ze stali C45 50HRC) 0,32-0,34

- zużycie liniowe próbki na drodze tarcia 10 km 0,6 mm

Dla porównania stop nie zawierający dodatku tytanu wykazuje następujące właściwości:

- wytrzymałość na rozciąganie Rm = 325 MPa

- wydłużenie względne A5 = 1,95%

- średnia wartość współczynnika tarcia suchego (przeciwpróbka ze stali C45 50HRC) 0,32-0,34

- zużycie liniowe próbki na drodze tarcia 10 km 0,8 mm

Claims (1)

1. Wysokocynkowy stop aluminium zawierający, w % wagowych, 1,5-3,5% miedzi, 0,001-0,2% tytanu, 0,2-1,5% manganu oraz cynk, znamienny tym, że zawiera 27,0-45,0% cynku oraz 0,01-0,5% co najmniej jednego pierwiastka wybranego z grupy obejmującej chrom, krzem żelazo, magnez, nikiel, zaś resztę stanowi aluminium.