JPH01159342A - 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
型等に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・７り化されるとともに、機器の性能を向上させ
るべくモデルチェンジが頻繁に行われている。

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・加工が容易で、短期間に製作が
可能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、寸法精度、成形ショツト数の面から、鋳鉄、鋳鋼
等の金属が用いられてきた。

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が必要となる。

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、納期、コストの面から多品種少量生産の要求に
合わな（なってきている。

そこで、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、その鋳造温度が１０００℃
を越えるため、鋳型には石膏が使用できず、セラミック
モールドが用いられる。

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
を必要とするため、多品種少量生産用金型の要求には合
わなくなってきている。

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。

この亜鉛基合金の多くは、グイキャスト用亜鉛合金（Ｚ
ＤＣ−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％、ニッケル
８〜１１％、マグネシウム０．０３〜０．０６％を含有
し、残部が亜鉛と不可避的不純物よりなる高強度耐摩耗
性亜鉛基合金が開示されている。

しかしながら、上記亜鉛基合金は機械的強度が不十分で
あり、プラスチック成形用金型として使用した場合、成
形作業を重ねるにつれて、金型の情度が低下し、成形品
にいわゆるばりが発生する恐れがある。

又、金型加工時に割れやクラックを生じ易い等の欠点が
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、上記従来の亜鉛基合金の問題点を解決するた
めになされたものであり、アルミニウム、銅、マグネシ
ウムを含有する亜鉛基合金に、更に微量のベリリウムを
添加することにより、表面高度を高め、機械的強度に優
れ、鋳造・加工が容易な亜鉛基合金を提供することを目
的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明の亜鉛基合金は、銅８〜１５重量％、マグネシウ
ム０．０３〜０．２重量％、ベリリウム０．００１〜０
．１重量％及び銅に対し次の（１）式を満たし、且つ１
１〜２０重量％のアルミニウムを含有し、残分が亜鉛と
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≦（Ａｔ（％）〕 ０．８，５　（Ｃｕ　（％）〕≦１Ｏ−−（１）本発明
の亜鉛基合金は、実際には合金の表層部にＣｕＡ　Ｉ、
が析出するため表面硬度が向上し、内部は亜鉛−アルミ
ニウムの合金と亜鉛−銅の合金のＥ（イプシロン）相よ
りなるために、結晶粒の成長が抑制されるとともに、塑
性変形性が増大し、これらの高硬度合金に特有な脆さが
改善される。

銅の添加は、強度、表面硬度の向上に効果があり、８〜
１５重量％添加される。

過少の場合は、強度、表面硬度が低下し、過多の場合は
強度が低下し、脆性が発現するとともに、合金の流動性
が著しく阻害され、鋳造が極めて困難になるので、添加
量を厳重に管理する必要がある。

アルミニウムの添加量は、過少の場合は合金の強度が不
十分で、脆さが増大し、鋳造性が悪くなり、過多の場合
は表面硬度が低下するので１１〜２０重量％添加される
。又、アルミニウムの銅に対する比率は、ＣｕＡ　ｌ、
の化学等量より、非常に多くのアルミニウムが添加され
ると相分離を起こし、鋳造性が低下すると共に、強度が
低下するので、上記（１）式の関係を満たすことが必須
の要件である。

本発明の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、銅の添加量が過多になると、塑性変形性
が減少し、極めて脆い材料となるので、適量のベリリウ
ムと銅とを組み合わせて、塑性変形性を向上させる。

即ち、本発明の亜鉛基合金においては、ベリリウムは脆
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増大する
。

マグネシウムは、結晶粒界に析出し、特に粒界腐食の防
止に効果を有することが知られており、その添加は粒界
腐食の抑制に必須であり、０．０３〜０．２重量％添加
される。

過少の場合は効果がなく、過多の場合は合金の強度が低
下し、脆性が増す。

尚、ここで不可避的不純物とは、通常グイキャスト用亜
鉛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−Ｈ５３０１一種で規定される
ように、重量百分率でＰｂ０．００７以下、Ｆ　ｅ　Ｏ
，１０以下、Ｃｄ　Ｏ，ＯＯ５以下、Ｓ　ｎ　Ｏ，ＯＯ
５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。

本発明の亜鉛基合金は、プラスチック成形用金型の材料
以外に、その他の用途に用いることを妨げない。

（実施例） 以下に本発明の実施例について述べる。

実施例１〜５、比較例１〜５゜ 所定量の亜鉛、アルミニウム、銅、ベリリウム、マグネ
シウムを均一に溶解して、表１に示す組成を有する合金
を作製した。

この合金からＪＩＳ−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）の引張強度（ｋｇ／鰭２）をＪＩｓ−
Ｚ２２４１に従って測定した。

更に、試験片（２）のブリネル硬度（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法・るの
で、表面硬度が高く、機械的強度に優れ、脆性の発現が
ない。

又、本亜鉛基合金は鋳造温度が低いので、鋳造、加工が
容易である。

従って、本亜鉛基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、プラスチックの成形用金型の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８〜１５％、マグネシウム０．０
   ３〜０．２％、ベリリウム０．００１〜０．１％及び銅
   に対し次の（１）式の関係を満たし、且つ１１〜２０％
   のアルミニウムを含有し、残部が亜鉛と不可避的不純物
   からなることを特徴とする亜鉛基合金。 ０≦Ａｌ〔（％）〕 −０．８５〔Ｃｕ（％）〕≦１０‥…（１）