JPH01234539A - 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
型として使用可能な低時効性合金に関する。

（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ので、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
等の設備や処理を別途必要とする。

更に、その鋳造温度が１０００℃を越えるので、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
が、セラミン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金型製作に長時間
の放電加工を必要とするため、コスト、納期の面から、
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、ダイキャスト用亜鉛合金（Ｚ
ＤＣ−１）をヘースとしており、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、ヘリリウム、チタニウム及び残部亜鉛からなる亜鉛
基合金が開示されている。

しかしながら、上記亜鉛基合金はへリリウムを添加する
ことにより、硬度は向上するものの、脆さや、時効に伴
う寸法変化、強度低下等を改善することができず、その
上、ヘリリウムが作業環境を悪化させるという問題点が
あった。

又、上記亜鉛基台金は、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ずる恐れが
あったり、延性が不十分なため、加工時や成形時に割れ
を生じ易い等の欠点があり、試作用金型程度にしか用い
ることができなかった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、上記欠点に鑑がみ、機械的強度が大き
く、延性がずくれ、時効による寸法変化が小さく、鋳造
性、加工性がすくれた亜鉛基台金を提供することにある
。

（課題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５〜１５重量％、
銅４〜１５重量％、マグネシウム０．０１〜０，３重量
％、チタン０．０１〜２重景％重量トロンチウムＯ，Ｏ
Ｏ５〜０．５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。

本発明は、アルミニウム、銅、マグネシウムを含有する
亜鉛基合金に、微量のチタン及びストロンチウムを添加
することにより、機械的強度及び硬度を向上させるとと
もに、脆性を改良し、時効の影響を少なくする。

本発明の亜鉛基合金において、アルミニウムの添加効果
を十分に発揮させるために、アルミニウムの添加量は５
〜１５重量％に限定される。

過少の場合は十分な機械的強度や硬度が得られず、過多
の場合は凝固開始点が上昇し、相分離が起こり易くなり
、ひげや巣等が発生する原因になり易い。

銅の添加は機械的強度、硬度、脆性の改善に効果があり
、８〜１５重量％添加される。

過少の場合は効果がなく、過多の場合は流動性を阻害し
て、脆性が発現するので好ましくない。

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、安定な金属間化合物を形成して、合金
の結晶粒界に析出することにより、結晶を微細化し、合
金の機械的強度や硬度等を向上させ、更に延性を付与す
る効果がある。

その添加効果を十分に発揮させるために、０．０１〜２
重量％添加される。

過少の場合は効果がなく、過多の場合はアルミニウムと
金属間化合物をつくり、ハードスポットを形成するので
、硬度は上昇するものの、脆性が増す。

ストロンチウムは、結晶粒界に集中して存在することに
より、時効の影響による寸法変化、強度低下を抑制する
効果がある。

添加効果を十分に発揮させるために、Ｏ，ＯＯ５〜０．
５重量％添加される。

過少の場合は効果がなく、過多の場合は合金が−〇− ハードスポットを形成するため、延性及び強度が低下す
る。

ストロンチウムは合金の延性を低下させるという欠点が
あるが、上述したチタンの添加は、この欠点を補う効果
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、重量百分率でＰ　ｂ　Ｏ，００７以下、Ｆ　
ｅ　Ｏ，Ｉ　Ｏ以下、Ｃｄｏ、００５以下、３ｎＱ、０
０５以下を指す。

（実施例） 以下に本発明の詳細な説明する。

実施例１〜６、比較例１〜５ 所定量の亜鉛、アルミニウム、銅、マグネシウム、スト
ロンチウム、チタンを十分に溶解し、必要に応じてガス
抜きした後、均一な組成の合金となし、表１に示す組成
を有する合金を作製した。

尚、ストロンチウムについては、所定の組成を得るため
に、脱ガス後に添加することが望ましい。

この合金からＪ　Ｉ　Ｓ　−１−Ｉ　５３０１参考図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　／　ｍ１ｌＩ’　
）及び引張破断時の伸び（％）をＪＩＳ−２２２４１に
従って測定した。

又、試験片（２）のブリネル硬度（ＨＢ　）をＪＩｓ−
Ｚ２２４３に従って測定した。

更に、試験片（２）を９５℃で２４０時間時効処理し、
時効前後における寸法変化を測定した。

以上の測定結果を表２に示した。

（以下余白） 表　　１ 表　　２ −１０＝ 以上の結果より、前記特定の組成を有するＡ１−　ＣＬ
ｌ　−Ｍ　ｇ　−Ｚ　ｎ系亜鉛基合金において、ストロ
ンチウムの添加は時効による寸法変化を抑え、チタンの
添加は延性を向上させることが明確に認められる。

（発明の効果） 本発明の亜鉛基合金は、上記の如き構成とされているの
で、亜鉛基合金の鋳造性並びに加工性を損なうことなく
、機械的強度、延性及び硬度を向上させることがきると
ともに、時効による強度の低下、寸法変化を抑制するこ
とができ、亜鉛基合金の欠点である割れ易さを改善する
ことができる。

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、表面にクラッ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、
プラスチック製品にばりの発生がなく、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 (1)

【特許請求の範囲】
1. １、重量百分率で、アルミニウム５〜１５％、銅４〜１
   ５％、マグネシウム０．０１〜０．３％、チタン０．０
   １〜２％、ストロンチウム０．００５〜０．５％を含有
   し、残部が亜鉛及び不可避的不純物からなることを特徴
   とする亜鉛基合金。