JPH01165740A

JPH01165740A - 亜鉛基合金

Info

Publication number: JPH01165740A
Application number: JP32646287A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Enomoto; 榎本　聖一; Shigemasa Kawai; 河合　重征; Mikio Kaneko; 三樹男金子
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1987-12-22
Filing date: 1987-12-22
Publication date: 1989-06-29

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
合わなくなってきている。

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、例えば、特公昭４８−
２０９６７号公報には、アルミニウム、銅、マグネシウ
ム、ベリリウム、チタニウム及び残部亜鉛からなる耐圧
用亜鉛基合金が開示されている。

しかしながら、上記亜鉛基合金はベリリウムを添加する
ことにより、表面硬度は向上するものの、脆性が発現し
てもろくなり、更に、ベリリウムが作業環境を悪化させ
る等の問題点があった。

又、上記亜鉛基合金は、機械的強度が不十分であるため
、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
あったり、延性がなく加工時や成形時に割れを生じ易い
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、上記従来の問題点を解決するために成された
ものであり、亜鉛、アルミニウム、銅、マグネシウムを
含有する亜鉛基合金に、更に微量のチタン及び硼素を添
加することにより、時効の影響を最小限に抑え、機械的
強度及び表面硬度を高めると共に、脆性の改良された金
型用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、アルミニウム６〜１５重量％、
銅８〜１５重鼠％、マグネシウム０．０１〜０．３重量
％、チタン０．０１〜２．０重量％、硼素０、０１〜０
．５重量％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。

アルミニウム及び銅の添加量は、その添加効果を十分に
発揮させるためには、それぞれ６〜１５重量％、８〜１
５重量％であり、過少の場合は機械的強度や硬度が不足
し、過多の場合は硬度は増大するものの、脆性が発現す
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おり、その添加は粒間腐
食の抑制に必須であり、０．０１〜０．３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。

チタンの添加は、アルミニウムと安定な化合物を形成し
、合金の結晶粒界に析出することにより、結晶を徹に■
化し、合金の段載的強度、表面硬度及び伸びを向上させ
、時効の影Ｏを低下させる効果があり、その添加量は０
．０１〜０．５重量％である。

過少の場合は効果がなく、過多の場合はハードスポット
を形成するために、伸びが低下し、脆性が発現する。

又、硼素の添加は、硼素自身が結晶粒界に析出すること
により、結晶の微細化を促進し、チタンでは抑制するこ
とができない時効の影響を抑える効果があり、その添加
量は０．０１〜０．５重量％である。過少の場合は効果
がなく、過多の場合は合金中にハードスポ・７トを形成
するために、均一組成となりに＜＜、強度及び伸びが低
下し、脆性が発現する。

尚、ここで不可避的不純物とは、通常ダイキャスト用亜
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−Ｈ５３Ｑ１一種で規定される
ように、重量百分率でＰ　ｂ　Ｏ，ＯＯ７以下、Ｆ　ｅ
　０．１０以下、Ｃｄ　Ｏ，００５以下、Ｓ　ｎ　Ｏ，
ＯＯ５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重量％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１〜６、比較例１〜４゜所定量の亜鉛、アルミニウム、銅、マグネシウム、チタ
ンを十分に溶解して、均一な組成の合金となし、塩素を
含む脱ガス剤（ヘキサクロロエタン）を添加して、溶湯
中の溶存ガスを除去した後、所定量の硼素を添加、均一
に溶解し、最終的に表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）の鋳造直後（鋳造後３０時間以内）の
引張強度（ｋｇ　／　ｒｒｒ？　）及び引張伸び（％）
をＪＩＳ−２２２４１に従って測定した。

又、試験片（２）のブリネリ硬度（ＨＢ）をＪＩｓ−Ｚ
２２４３に従って測定した。

更にプリネジ硬度測定用試験片を９５℃で７２０時間加
熱処理して、加熱処理前後の試験片の寸法変化（長さ変
化）を測定した。

以上の測定結果を表２に示した。

表１（以ト求日う表２（以下余白）以上の結果より、前記特定の組成を有するＡ１−Ｃｕ−
Ｍｇ−Ｚｎ系亜鉛基合金において、チタン及び硼素の添
加効果が、特許請求の範囲に記載された添加量の範囲に
おいて、明確に認められる。

（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、亜鉛基合金が有する鋳造性並びに加工性を損なう
ことなく、機械的強度及び表面硬度を向上させることが
きるとともに、硬度の低下、寸法変化を抑制することが
できる。

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、プラスチック成形用金型の材料として非常に有用
である。

Claims

【特許請求の範囲】

１、重量百分率で、アルミニウム６〜１５％、銅８〜１
５％、マグネシウム０．０１〜０．３％、チタン０．０
１〜２．０％、硼素０．０１〜０．５％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。