JPH01263250A - 亜鉛基合金の製造方法 - 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の製造方法に関する
。

（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、機械的強度は得れるものの、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・ツ
クモールドが用ｕ１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・ツ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（
ＺＤＣＴ４）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、チタニウムを含有し、残部亜鉛と不
可避的不純物からなる耐摩耗性亜鉛基合金が、又、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
、それぞれ、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、且つ延性が小さいため、プラスチックの成形用金
型とした場合、割れたり、表面にクラックが発生したり
する恐れがあった。

従って、この金型を用い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
度にしか使用できなかった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、機械的強度に優れ、延性に冨み、且つ
鋳造、加工が容易で、短時間に金型等を製作可能な亜鉛
基合金の製造方法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の製造方法は、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６〜Ｘ５％、銅８〜１５％、チタニウム０．
０１〜３％、マグネシウム０゜０１〜０，３％を含有し
、残部が亜鉛及び不可避的不純物からなる亜鉛基合金を
、１５０〜２７０℃の温度で４時間以上加熱処理するこ
とにより、上記目的が達成される。

即ち、本発明は亜鉛基合金のアルミニウム及び銅の添加
量を厳しく制御するとともに、少量のチタニウムを添加
することにより、ベリリウムの添加による効果を溝かに
凌ぐ機械的強度、硬度並びに機械加工性を付与し、さら
に、得られた亜鉛基合金を１５０〜２７０°Ｃの温度で
加熱処理することにより、引張破断伸びを著しく向上さ
せた安価で無害の亜鉛基合金を製造することを主旨とす
る。

本発明において、アルミニウムの添加は、亜鉛基合金の
機械的強度、表面硬度の向上に効果があり、その効果を
十分に発揮させるために、６〜１５重量％添加される。

過小の場合は効果がなく、過多の場合は凝固開始点が上
昇を示し、相分離を起こし易くなり、ひげや巣が発生す
る原因になる。

銅の添加は機械的強度、表面硬度の向上に効果があり、
８〜１５重量％添加される。

チタニウムは銅と安定な化合物を生成して結晶粒界に析
出し、本合金の結晶粒径を微細化させ、機械的強度や表
面硬度を向上すると共に、銅の析出による体積膨張を抑
えることにより、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、０．０１〜３重量％添加さ
れる。

銅及びチタニウムの添加量が過小の場合は十分な機械的
強度や硬度が得られず、過多の場合は表面硬度は向上す
るものの、脆性が増し、十分な機械的強度が得られない
。

アルミニウム、銅いずれの成分も過剰に添加された場合
、合金の性能を阻害するので添加量を厳重に制御する必
要がある。

また、マグネシウムの添加は合金の腐食防止に効果があ
るが、多量に添加された場合、機械的強度が低下する等
、亜鉛基合金の性能に悪影響を及ぼすので、添加量は０
．０１〜０．３重量％に制限される。

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ＪＩＳ−〇５３０に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　Ｏ，
１０以下、ＣｄＯ，ＯＯ５以下、Ｓ　ｎ　Ｏ，ＯＯ５以
下を指す。

本発明における亜鉛基合金の製造方法は、公知の任意の
方法が採用されてよ（、例えば、上記構成元素の各成分
を一括して、高周波炉のような溶解炉にて溶解する方法
、亜鉛もしくは亜鉛を主成分とする合金を予め４００〜
６００℃の温度で溶解した後、亜鉛以外の各成分を５０
０〜７００℃の温度に保持した亜鉛溶湯中へ溶解させる
方法等があげられる。

本発明では、上記亜鉛基合金は加熱処理が施されるが、
その処理条件は、１５０〜２７０°Ｃの温度で４時間以
上加熱する必要がある。

加熱処理が、この条件より、低温もしくは短時間であっ
た場合は、引張破断伸びを向上させることができない。

又、２７０　’Ｃを越える温度で、加熱処理が行われた
場合は、合金の組成によって若干異なるが、亜鉛基合金
が相変態を起こすので、加熱処理の効果が得られない。

亜鉛基合金を実際に加熱処理するには、溶融状態にある
亜鉛基合金を凝固させた直後から、十分に保温状態を保
ちながら徐々に冷却し、２７０〜１５０°Ｃの温度で、
亜鉛基合金を４時間以上保持してもよいし、予め鋳造し
た亜鉛基合金を加熱炉で加熱し、１５０〜２７０℃の温
度で４時間以上保持するように加熱してもよい。

上記いずれの加熱処理方法を採用しても、同様な効果を
得ることができる。

（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１〜５ 表１に示す所定量のアルミニウム、銅、チタニウム、マ
グネシウム及び亜鉛の各成分を６００°Ｃの温度の高周
波炉で一括して溶解させた後、溶湯の温度を５００°Ｃ
に下げ、鋳鋼用゛Ｙブロックに鋳湯し亜鉛基合金を作製
した。

本合金からＪＩＳ−Ｈ５３０１参考図Ａに示される引張
試験片（１）及び参考図已に示される硬さ試験片（２）
を作成した。

この試験片（１）に表２に示す所定の加熱処理を施した
後、引張強度（ｋｇ／ｍｓ）及び引張破断伸び（％）を
ＪＩＳ−２２２４１に従って測定した。

又、試験片（２）のブリネリ硬度をＪ　ｌ５−Ｚ２２４
３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 （単位；重量％） 表　　２ 註）単位：加熱処理温度（℃）、加熱処理時間（時間）
（発明の効果） 本発明の亜鉛基合金の製造方法は、上述のように、アル
ミニウム及び銅の添加量を厳しく制御するとともに、チ
タニウムを添加し、更に加熱処理を施すことにより、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と同時に、延性を
付与することができるので、亜鉛基合金の問題点であっ
た割れ易さを改善することができた。

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６〜１５％、銅８〜１
   ５％、チタニウム０．０１〜３％、マグネシウム０．０
   １〜０．３％を含有し、残部が亜鉛及び不可避的不純物
   からなる亜鉛基合金を、１５０〜２７０℃の温度で４時
   間以上加熱処理することを特徴とする亜鉛基合金の製造
   方法。