JPH01247541A - 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、成形ショー／　）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し、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が、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基合金（
ＺＤＣ−１）をベースとしており、例えば、特公昭５１
−５３４２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、銀を含有し、残部が亜鉛
と不可避的不純物からなる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
あるため、プラスチックの成形用金型とした場合、割れ
たり、表面にクランクが発生したりする恐れがあった。

従って、この金型を使用して、プラスチック製品の成形
作業を重ねるにつれて、金型の精度が低下し、製品に所
謂ばりが発生する恐れがあり、そのために試作用金型程
度にしか使用できなかった。

そこで、亜鉛基合金の機械的強度を上げるために、アル
ミニウムもしくは銅の添加量を増加することが考えられ
るが、これらの元素の増加は、亜鉛基合金の時効による
寸法変化を大きくし、脆性を増し、強度低下を起こす等
の欠点があった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、表面硬度並びに機械的強度に優れると
共に、延性に富み、且つ鋳造、加工が容易で、短時間に
製作可能な亜鉛基合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、従来技術の問題点を解決するた
めになされたものであり、重量百分率で、アルミニウム
ｌＯ〜３０％、銅０．５〜１０％、ベリリウムｏ、ｏｏ
ｉ〜０．１％、ランタニド系列の元素のうち少な（とも
一種を０．０１〜５％、マグネシウム及びカルシウムの
少なくともいずれか一方を０．０５〜１．５％含有し、
残部が亜鉛及び不可避的不純物からなることにより、上
記目的が達成される。

即ち、本発明の亜鉛基合金は、アルミニウム、銅、及び
マグネシウムとカルシウムの少なくともいずれか一方を
含有する亜鉛基合金に、ランタニド系列の元素のうち少
なくとも一種、及びベリリウムを添加することにより、
機械的強度、表面硬度並びに機械加工性を向上させ、時
効による物性変化を最小限に抑えることを主旨とする。

本発明において、アルミニウム及び銅の添加は、亜鉛基
合金の表面硬度の向上、脆性の改善に効果があり、その
効果を十分に発揮させるために、それぞれ、１０〜３０
重量％、０．５〜１０重盪％添加される。

アルミニウム、銅いずれの成分も過剰に添加された場合
、亜鉛基合金の流動性を阻害して、脆くなるので、添加
量を厳重に制御する必要がある。

アルミニウムが過小の場合は脆性が増し、過多の場合は
表面硬度が低下する。

又、銅が過多の場合は、アルミニウム以上に亜鉛基合金
の流動性を阻害するので、添加量をより厳重に管理する
必要がある。

本発明において、ベリリウムは亜鉛基合金の機械的強度
を保持させながら、表面硬度を高めるために添加され、
その添加量は０．００１〜０．１重量％である。

過小の場合は効果がなく、過多の場合は脆性が発現する
。

本発明において、ランタニド系列の元素は、銅とＬａＣ
ｕ１　、ＣｅＣｕ、等の形で金属間化合物を形成して、
亜鉛基合金内に分散するため、亜鉛基合金の機械的強度
並びに機械加工性を向上させると共に、銅の析出によっ
て、体積膨張を抑制し、時効の影響（寸法変化、強度低
下）を最小限に抑える効果があり、添加量は０．０５〜
５重量％である。

過小の場合は効果がなく、過多の場合はハードスポット
を形成して脆性が増す。

ランタニド系列の元素としては、セリウム、ランタン等
の元素単体よりも、セリウム、ランタンを主成分とする
ランクニド系列元素の混合物であるミソシュメタルを使
用するのが、最も安価であり、実用的である。

ランタニド系列元素の添加効果は、後述するマグネシウ
ム及びカルシウムの存在下で、より顕著に発揮する。

この理由は定かではないが、おそらくは粒界析出したマ
グネシウムやカルシウムが粒界腐食を防止するためと考
えられる。

マグネシウム及びカルシウムが、多量に添加されると引
張強度が低下し、脆性が増す、逆に過小になると時効に
よる伸びが大きくなるので、マグネシウム及びカルシウ
ムの添加量は、０．００１〜１、５重量％である。

尚、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ＪＥＳ−Ｈ２ＢＯ３一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，
１０以下、ＣｄＯ，ＯＯ５以下、Ｓｎ０．００５以下を
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１〜７、比較例１〜４ 所定量のアルミニウム、銅、ベリリウム、ランタニド系
列の元素、マグネシウム及びカルシウムのうち少なくと
もいずれか一方、及び亜鉛の各成分を十分に溶解して均
一な組成となし、表１に示す組成を有する亜鉛基合金を
作製した。

本合金から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　／　ｎｐ）及び引
張破断伸び（％）をＪＩＳ−Ｚ２２４１に従って測定し
、試験片（２）のプリネリ硬度をＪＩＳ−Ｚ２２４３に
従って測定した。

以上の測定結果を表２に示した。

表　　１ 一云ヨ 表　　２ （以下余白） （発明の効果） 本発明の亜鉛基合金は、上述のような構成とされている
ので、亜鉛基合金の鋳造性並びに機械加工性を損なうこ
となく、機械的強度及び表面硬度を向上させることがで
き、且つ脆さの発現がない。

従って、本亜鉛基台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、プラスチック製品の成形作業を重ねても、金型
の精度が低下しないので、製品にばりが発生することが
なく、プラスチック成形用金型として非常に有用な材料
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１０〜３０％、銅０．
   ５〜１０％、ベリリウム０．００１〜０．１％、ランタ
   ニド系列の元素のうち少なくとも一種を０．０１〜５％
   、マグネシウム及びカルシウムの少なくともいずれか一
   方を０．０５〜１．５％含有し、残部が亜鉛及び不可避
   的不純物からなる亜鉛基合金。