JPH01159341A - 亜鉛基合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、主としてプラスチックの成形に用いられる金
型として好適に使用される亜鉛基合金に関する。

（従来の技術） 近年、ＯＡ機器等の各種機器のハウジング、部品等がプ
ラスチック化されるとともに、機器の性能を向上させる
べくモデルチェンジが顧繁に行われている。

それに伴って、プラスチック製品の成形サイクルの短縮
が計られ、多品種少量生産が実施されている。

このことから、プラスチックの成形用金型には、従来の
材料に代わって、鋳造・加工が容易な新しい材料が求め
られている。

従来、プラスチックの成形用金型、特に射出成形用金型
には、鋳鉄、鋳鋼等の金属が用いられてきたが、これら
の金属は、機械的強度は優れるものの、鋳造・加工が困
難であり、鋳造温度が高いため、鋳造に大規模な設備を
必要とする。

又、鋳造は砂型でなされるため、鋳造品の表面が粗くな
り、そのために、表面研磨に多大の工数を必要とする。

しかも、精密な金型を製作するためには、切削、放電加
工等の機械加工に多大の時間を必要とする。

従って、鋳鉄、鋳鋼に代わって、銅合金が使用されてい
るが、銅合金は鋳造温度が高いため、鋳造には酸化防止
等の設備や処理を要し、又、そのセラミックモールドは
高価であるうえに、鋳型の製作が困難である。

しかも銅合金は、鋳鉄や鋳鋼と同様に長時間の放電加工
を必要とするので、多品種少量生産用金型の要求に合わ
な（なってきている。

このような欠点を解決するために、鋳造温度が低く、鋳
造・加工が容易なプラスチック成形用金型材料として、
亜鉛基合金が提案されている。

この亜鉛基合金は、グイキャスト用亜鉛基台金（ＺＤＣ
−１＞をベースとしており、亜鉛のほかにアルミニウム
、銅、マグネシウム等を含有している。

例えば、特公昭５１−７９６３３号公報には、重量百分
率でアルミニウム８〜１１％、銅８〜１１％、マグネシ
ウム０．０３〜０．０６％、ニッケル８〜１１％を含有
し、残部が亜鉛と不可避的不純物からなる高強度耐摩耗
性亜鉛基合金が開示されている。

しかし、上記亜鉛基合金は機械的強度が不充分であるう
えに、プラスチックの成形用金型とした場合、表面にク
ランクや割れの発生するおそれがある。

又、この金型を用いて成形作業を重ねるにつれて、金型
の精度が低下し、成形品にいわゆるばりが発生する恐れ
があり、そのために試作用金型程度にしか用いることが
できない。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記従来の問題点を解決するものであり、そ
の目的とするところは表面硬度ならびに機械的強度に優
れ、且つ、鋳造・加工が容易な亜鉛基合金を提供するこ
とにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明の亜鉛基合金は、重量百分率で、銅５〜１５％、
ベリリウム０．００１〜０．１％、マグネシウム０．２
％以下、ランクニド０．０５〜３％及び次の（１）式を
満たす重量百分率のアルミニウムを含有し、残部が亜鉛
と不可避的不純物よりなることにより、上記目的が達成
される。

０〈〔アルミニウム（％）〕 −０，７８［ランクニド（％）］ −０，８５（銅（％）〕≦１０・−・（１）本発明の亜
鉛基合金は、亜鉛−アルミニウム合金と亜鉛−銅合金が
Ｅ（イプシロン）相となるため、結晶粒の成長が抑えら
れるとともに、微量のベリリウムの作用により、微細化
され硬度が向上するが、適量のアルミニウム、銅、ラン
タニドの配合により、塑性変形性が増大し、脆さが改善
される。

銅は合金の機械的強度や表面硬度を向上させるが、過多
になると脆性が発現し、延性が低下するので５〜１５重
量％添加される。

一般に、亜鉛基合金の表面硬度は、銅の大量添加によっ
て向上するが、銅の添加量が適量を越えると塑性変形性
が失われ、極めて脆い材料となるのが、適量のベリリウ
ムと銅を組み合わせることにより、表面硬度が優れ、且
つ型性変形性の優れた合金を得ることができる。

従って、ベリリウムは本発明の亜鉛基合金の脆性の発現
を抑制して、表面硬度を高めるために添加されるもので
あり、その添加量は０．００１〜０゜１重量％に限定さ
れる。過少の場合は効果がなく、過多の場合は脆性が発
現する。

ランクニドは、アルミニウム及び銅と安定な化合物を作
り、結晶粒界に析出するため、銅の含存量を１５重量％
まで増やしても、強度低下のない合金を提供する。

添加量が多くなるとハードスポットを形成し、脆性が発
現するので０．０５〜３重量％添加される。

本発明に使用されるランタニドとしては、ランタン（Ｌ
ａ）　、セリウム（Ｃｅ）、ネオジウム（Ｎｄ）、サマ
リウム（Ｓｍ）等、ランタン、セリウムのような希土類
元素を主体としたミソシュメタル（以下Ｍｍと表示する
）等が挙げられる。

マグネシウムの添加は、粒界腐食の抑制に効果があるが
、過多の場合は脆性が発現し、強度が低下するので、そ
の添加量は０．２重量％以下に制限される。

銅の添加は、表面硬度、機械的強度、脆性の改善に効果
があり、その添加量は５〜１５重量％である。

過少の場合は効果がな（、過多の場合は塑性変形性を阻
害して、脆くなる。

アルミニウムの添加は、表面硬度、機械的強度、脆性の
改善に効果があるが、過少であると強度が不十分で脆く
なり、鋳造性が悪くなり、又、ランタニド及び銅に対す
る比率がランタニドの０．７８倍、即ちＬａＡｌ４　、
ＣｅＡｌ４、ＭｍＡＩ＜等の化学等量と銅の０．８５倍
、即ちＣｕＡｌ２の化学等量の和より少なくなったり、
多すぎたりすると、相分離を起こし、鋳造性が低下する
と共に、硬度が低下するので上記（１）式の関係を満足
する範囲で添加される。

過少の場合は効果がなく、過多の場合は塑性変形性を阻
害して脆くなるので、添加量を厳重に管理する必要があ
る。

尚、ここで不可避的不純物とは、通常グイキャスト用亜
鉛基合金として使用される最純亜鉛地金を原料としても
、なお精錬の過程で混入を避けがたい元素、並びに鋳造
等の過程で、外部から混入の可能性のあるすべての元素
を指し、具体的にはＪＩＳ−１（５３０１一種で規定さ
れるように、重量％でＰ　ｂ　０．００７以下、Ｆ　ｅ
　０．１０以下、Ｃｄｏ、　ｏ　ｏ　ｓ以下、Ｓｎ０．
００５以下、及び特許請求の範囲に記載されていないす
べての金属、半金属元素の総和０．０５％までを指す。

（実施例） 以下に本発明の実施例について述べる。

実施例１〜９、比較例１〜４゜ 表１に示した所定量のアルミニウム（ＡＩ）、９同（Ｃ
ｕ）、ベリリウム（Ｂｅ）、ミソシュメタル（Ｍｍ）、
マグネシウム（Ｍｇ）および亜鉛（Ｚｎ）を十分に溶解
して、均一な組成の合金となした後、この合金からＪＩ
Ｓ−Ｈ５３０１参考図Ａに示される引張試験片（１）及
び参考図Ｂに示される硬さ試験片（２）を作成した。

この試験片（１）の時効前（鋳造後３０時間以内）ノ引
張強度（ｋｇ／ｍ”）をＪＩＳ−Ｚ２２４１に従って測
定した。

更に、試験片（２）のプリンネル硬度（ＨＢ）をＪＩＳ
−Ｚ２２４３に従って測定した。

以上の測定結果を表２に示した。

（以下余白） 表　　１ 表２ （以下余白） （発明の効果） 本発明の亜鉛基合金は、上記の如き構成となされている
ので、表面硬度が高く、機械的強度に優れると共に、脆
性が優れている。

又、本発明の亜鉛基合金は鋳造温度が低く、鋳造、機械
加工が容易になしうる。

従って、本合金をプラスチックの成形用金型として使用
した場合、表面にクランクの発生するおそれがなく、又
、成形作業を重ねても、金型の精度が低下しないので、
プラスチック成形用の金型材料として非常に有用である
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、重量百分率で、銅５〜１５％、ベリリウム０．００
   １〜０．１％、マグネシウム０．２％以下、ランタニド
   ０．０５〜３％及び次の（１）式を満たす重量百分率の
   アルミニウムを含有し、残部が亜鉛と不可避的不純物よ
   りなることを特徴とする亜鉛基合金。 ０＜〔アルミニウム（％）〕 −０．７８〔ランタニド（％）〕 −０．８５〔銅（％）〕≦１０…‥（１）