JPH0649571A - 経年寸法変化フリーの鋳造用亜鉛合金、鋳造部品及び鋳造部品の熱処理法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 アルミニウム２〜１０重量％、銅０〜１重量
％を含み、所望によりマグネシウム０．０１重量％以
下、ニッケル１重量％以下、リチウム１重量％以下及び
ベリリウム１重量％以下の１種以上を合計で１重量％以
下含有し、更に所望によりチタン、コバルト、マンガン
及びランタノイドの１種以上を合計で０．３重量％以下
含有し、残部が亜鉛と不可避の不純物からなり、経年寸
法変化が±０．１％の範囲内である鋳造用亜鉛合金。 【効果】 本発明の鋳造用亜鉛合金の経年寸法変化は±
０．１％の範囲内にあり、精密亜鉛合金ダイカスト部品
の製造に用いるのに適した経年寸法変化フリーの亜鉛合
金であるので、広範な用途に用いることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は経年寸法変化フリーの鋳
造用亜鉛合金、特に自動車、ＯＡ機器、家電用部品など
の分野で要求されている精密亜鉛合金ダイカスト部品の
製造に用いるのに適した経年寸法変化フリーの亜鉛合
金、該亜鉛合金からなる鋳造部品（特にダイカスト部
品）、ならびに該鋳造部品（特にダイカスト部品）の熱
処理法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、亜鉛合金からなる鋳造部品、特に
ダイカスト部品は車体装飾用品等の自動車部品、ＯＡ機
器部品、家電用部品等として広く用いられている。その
ような用途のための鋳造用亜鉛合金として一般にＺＤＣ
＃２（Ｚｎ−４％Ａｌ−０．０４％Ｍｇ）、ＺＤＣ＃１
（Ｚｎ−４％Ａｌ−１％Ｃｕ−０．０４％Ｍｇ）等が用
いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これらの亜鉛合金から
なる部品は経年により寸法変化する。このような経年寸
法変化を抑制するためには安定化熱処理を行う必要があ
り、このことはコストアップに結付く。しかしながら、
精密亜鉛合金ダイカスト部品における寸法精度への要求
が高まっており、経年寸法変化（本明細書においては常
温で１年間経過後の寸法変化率をいう）が±０．１％の
範囲内であることが必要とされている。

【０００４】本発明の目的は、上記のような欠点のな
い、即ち経年寸法変化が±０．１％の範囲内である鋳造
用亜鉛合金、該合金からなる鋳造部品、及び該鋳造部品
の熱処理法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は上記の課題
を解決するために種々検討を重ねた結果、Ｚｎ−Ａｌ系
合金においてマグネシウム添加量を０．０１重量％以下
にし、銅添加量を１重量％以下にすることにより経年寸
法変化を±０．１％の範囲内に抑制できることを見出
し、本発明を完成した。

【０００６】即ち、本発明の鋳造用亜鉛合金は、アルミ
ニウム２〜１０重量％を含み、所望により銅１重量％以
下を含み、更に所望によりマグネシウム０．０１重量％
以下、ニッケル１重量％以下、リチウム１重量％以下及
びベリリウム１重量％以下の１種以上を合計で１重量％
以下追加含有し、或は更に所望によりチタン、コバル
ト、マンガン及びランタノイドの１種以上を合計で０．
３重量％以下追加含有し、残部が亜鉛と不可避の不純物
からなり、経年寸法変化が±０．１％の範囲内であるこ
とを特徴とする。

【０００７】また、本発明の鋳造部品は、上記の鋳造用
亜鉛合金からなるものである。

【０００８】更に、本発明の熱処理法は、上記の鋳造部
品を７０〜１５０℃の雰囲気中に１時間以上保持して、
経年寸法変化が±０．０５の範囲内である鋳造部品を得
ることを特徴とする。

【０００９】Ｚｎ−Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系合金からなる鋳
造部品の経年寸法変化は、共析反応によるＡｌ相中のＺ
ｎ相の析出に起因する経年収縮であり、その収縮量はＺ
ｎ−２２％Ａｌの場合で０．４〜０．５％である。ま
た、Ｚｎ相中のＣｕのＴ’相あるいはε相としての析出
に起因する膨張は時間的に遅れて生じる。この膨張量は
Ｃｕ含有量に依存するが、Ｃｕ含有量が１重量％以下の
場合にはそのような膨張は生じない。それでＣｕ含有量
を１重量％以下とした場合には、上記の共析反応に起因
する経年収縮だけが問題となる。この収縮反応は合金中
にマグネシウムが存在することにより遅れて、即ち鋳造
部品として使用している時期に経年寸法変化として現れ
ることになる。そこでこの収縮反応とマグネシウム含有
量との関係を求めるために種々の試験を実施した結果、
マグネシウム含有量が０．０１重量％以下の場合には、
凝固後の冷却過程で収縮反応の大部分が終了し、経年寸
法変化を±０．１％の範囲内に抑制できることを見出し
た。この意味で本発明の技術的中心はマグネシウム量及
び銅量を制限することにある。

【００１０】そもそも、マグネシウムはＺｎ−Ａｌ系合
金に特有の粒間腐食の抑制のために一般的には０．０４
重量％以上の量で添加されている。この粒間腐食とはＺ
ｎ−Ａｌ系合金中にＰｂ、Ｓｎ、Ｃｄ等の不純物が混入
している場合に腐食割れが発生するという現象である。
従って、Ｚｎ−Ａｌ系合金中にＰｂ、Ｓｎ、Ｃｄ等の不
純物がほとんど混入していない場合にはマグネシウムを
添加しなくても粒間腐食は発生せず、またマグネシウム
を添加しないことで経年収縮も生じない。Ｚｎ−Ａｌ系
合金中のＰｂ、Ｓｎ、Ｃｄ等の不純物の混入量が非常に
少ない（通常よりも少ない）場合には０．０１重量％以
下のマグネシウムの添加でも粒間腐食を抑制することが
でき、また上記したようにマグネシウム含有量が０．０
１重量％以下の場合には、経年寸法変化が±０．１％の
範囲内に抑制されるのである。従って、本発明の合金に
おいてはマグネシウムを添加する場合と添加しない場合
とがあり、添加する場合にはその添加量は０．０１重量
％以下である。

【００１１】本発明の合金においては、所望によりニッ
ケル、リチウム及びベリリウムの１種以上を添加するこ
ともでき、これらの元素はマグネシウムと同様に粒間腐
食の抑制に有効である。これらの元素はマグネシウムの
ように時効を抑制することがないのでマグネシウムより
も多量に添加することができる。しかし、それらの添加
量が１重量％を越えると強度面で脆化などの悪影響が生
じることがある。従って、本発明の合金において粒間腐
食抑制元素を添加する場合には、マグネシウム０．０１
重量％以下、ニッケル１重量％以下、リチウム１重量％
以下及びベリリウム１重量％以下の１種以上を合計で１
重量％以下、好ましくは０．１〜０．５重量％、より好
ましくは０．０１〜０．３重量％添加することが望まし
い。

【００１２】本発明の合金において、所望により銅を添
加することができ、銅は一般的に合金の強度、硬さの向
上に有効である。銅含有量の増加とともにそれらの特性
が向上するが、前記したように銅含有量が１重量％を越
えると合金の経時膨張が生じる傾向がある。従って、本
発明の亜鉛合金において銅を添加する場合には、銅添加
量は１重量％以下である。

【００１３】本発明の合金において、アルミニウムは合
金の強度、硬さを増加させるとともに溶湯の流動性を改
善する。アルミニウム含有量の増加とともにそれらの特
性が向上し、２重量％以上の添加でそれらの特性の有意
義な向上が達成される。合金の経年寸法変化が±０．１
％の範囲内に抑制される点だけを考慮すれば、かなり多
量の、例えば３０重量％までのアルミニウムを添加する
ことができるが、アルミニウム含有量が多くなりすぎる
と合金の融点が高くなり、ダイカスト可能温度も高くな
る。従って、本発明の亜鉛合金においてはアルミニウム
添加量を２重量％以上、ホットチャンバーダイカストが
可能な１０重量％以下、好ましくは３．５〜８重量％と
する。

【００１４】本発明の合金においては、所望によりチタ
ン、コバルト、マンガン及びランタノイドからなる群か
ら選ばれた１種以上の元素を０．３重量％以下の量で添
加することができ、これらの元素はいずれも機械的強度
を改善する効果を有し、一般に用いられている元素であ
る。しかし、それらの添加量が０．３重量％を超えると
強度面で脆化などの悪影響が生じることがある。従っ
て、本発明の合金においてそれらの元素を添加する場合
には、チタン、コバルト、マンガン及びランタノイドの
１種以上を合計で０．３重量％以下添加する。

【００１５】本発明の合金においては、簡便な熱処理に
よって経年寸法変化を更に小さくすることができる。即
ち、本発明の合金からなる鋳造部品を７０〜１５０℃の
雰囲気中に、例えば７０〜１００℃の水中に又は７０〜
１５０℃の空気中に、好ましくは７０〜１００℃の水中
に１時間以上保持して、経年寸法変化が±０．０５の範
囲内である鋳造部品を得ることができる。この熱処理に
よって、凝固後の冷却過程で終了していなかった収縮反
応を完全に終了させることができる。この熱処理は工程
中に鋳造部品を湯に浸漬する程度のことであり、あまり
コストアップには繋がらない。

【００１６】

【実施例】

実施例１〜１１及び比較例１〜３ 黒鉛坩堝中に、ベースとしての電気亜鉛及び所要量のＡ
l 、Ｃu 、Ｍg 及びその他の添加成分を装入し、溶融さ
せて、表１に示す合金成分、組成（重量％）を有する
（不可避の不純物を含む）合金を調製した。それらの合
金溶湯から、下記のダイカスト条件で、長さ１００ｍ
ｍ、１０ｍｍ角、端面は機械加工仕上した試験片を作成
した： 東芝１３５ton コールドチャンバー ダイカスト圧力９５kgf/cm 金型温度 １８０〜１９０℃ ダイカスト温度は各合金毎に健全な鋳物が得られる最低
温度として設定 これらのダイカストしたままの試験片（実施例１〜９及
び比較例１〜３）及び１００℃の湯に１時間浸漬した試
験片（実施例１０〜１１）を６０℃の空気中に１年間保
持し、この間、適宜寸法測定を実施して最大の寸法変化
を求めた。その結果は表１に示す通りであった。

【００１７】

【表１】例番号 組 成 経年寸法変化 比較例１ Zn−４Al− 0.04 Mg（ZDC ２） −０．２３ 実施例１ Zn−４Al− 0.01 Mg −０．０８ 実施例２ Zn−４Al −０．０５ 実施例３ Zn−４Al− 0.01 Mg− 0.01 Ni −０．０８ 比較例２ Zn−４Al−１Cu− 0.04 Mg（ZDC １） −０．２８ 比較例３ Zn−４Al−２Cu− 0.04 Mg ＋０．４２ 実施例４ Zn−４Al−１Cu− 0.01 Mg −０．０９ 実施例５ Zn−５Al−１Cu− 0.01 Mg −０．０９ 実施例６ Zn−６Al−１Cu− 0.02 Ni −０．０８ 実施例７ Zn−８Al−１Cu− 0.02 Ni −０．０６ 実施例８ Zn−８Al−１Cu− 0.02 Li −０．０６ 実施例９ Zn−８Al−１Cu− 0.02 Be −０．０６ 実施例10 Zn−５Al−１Cu− 0.01 Mg −０．００２５ 実施例11 Zn−６Al−１Cu− 0.02 Ni −０．００１８

【００１８】上記の実施例の範囲内では、銅含有量が０
〜１重量％で、マグネシウム含有量が０〜０．０１重量
％であるＺｎ−Ａｌ系合金からなるダイカスト試験片の
経年寸法変化は±０．０９％の範囲内であり、更に熱処
理したダイカスト試験片の経年寸法変化は±０．００３
％の範囲内であり、合金の組成変化を考慮しても本発明
のＺｎ−Ａｌ系合金からなるダイカスト試験片の経年寸
法変化は±０．１％の範囲内であり、更に熱処理したダ
イカスト試験片の経年寸法変化は±０．０５％の範囲内
であることは明らかである。

【００１９】

【発明の効果】本発明の鋳造用亜鉛合金の経年寸法変化
は±０．１％の範囲内にあり、精密亜鉛合金ダイカスト
部品の製造に用いるのに適した経年寸法変化フリーの亜
鉛合金であるので、広範な用途に用いることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 星谷 光治 埼玉県上尾市大字原市1333番地の２ 三井 金属鉱業株式会社総合研究所内 (72)発明者 柳 清隆 埼玉県上尾市大字原市1333番地の２ 三井 金属鉱業株式会社総合研究所内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウム２〜１０重量％を含み、銅
   及びマグネシウムを含まず、残部が亜鉛と不可避の不純
   物からなり、経年寸法変化が±０．１％の範囲内である
   ことを特徴とする鋳造用亜鉛合金。
2. 【請求項２】 アルミニウム２〜１０重量％及び銅１重
   量％以下を含み、マグネシウムを含まず、残部が亜鉛と
   不可避の不純物からなり、経年寸法変化が±０．１％の
   範囲内であることを特徴とする鋳造用亜鉛合金。
3. 【請求項３】 マグネシウム０．０１重量％以下、ニッ
   ケル１重量％以下、リチウム１重量％以下及びベリリウ
   ム１重量％以下の１種以上を合計で１重量％以下追加含
   有することを特徴とする請求項１又は２記載の鋳造用亜
   鉛合金。
4. 【請求項４】 チタン、コバルト、マンガン及びランタ
   ノイドの１種以上を合計で０．３重量％以下追加含有す
   ることを特徴とする請求項１、２又は３記載の鋳造用亜
   鉛合金。
5. 【請求項５】 請求項１〜４の何れかに記載の合金から
   なる鋳造部品。
6. 【請求項６】 鋳造部品がダイカスト部品である請求項
   ５記載の部品。
7. 【請求項７】 請求項５又は６記載の鋳造部品を７０〜
   １５０℃の雰囲気中に１時間以上保持して、経年寸法変
   化が±０．０５％の範囲内である鋳造部品を得ることを
   特徴とする鋳造部品の熱処理法。
8. 【請求項８】 ７０〜１５０℃の雰囲気中が７０〜１０
   ０℃の水中である請求項７記載の熱処理法。