JPH09108776A

JPH09108776A - 銅合金を用いた鋳造用金型

Info

Publication number: JPH09108776A
Application number: JP26714695A
Authority: JP
Inventors: Naokuni Muramatsu; 尚国村松
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1995-10-16
Filing date: 1995-10-16
Publication date: 1997-04-28
Anticipated expiration: 2015-10-16
Also published as: JP2971790B2

Abstract

(57)【要約】【課題】鋳造用金型として最適の熱伝導性−硬さバラン
スを有し、健全なアルミ鋳造品をハイサイクルで生産す
ることができ、また金型の製作・補修も容易な鋳造用金
型を提供する。【解決手段】金型を、ブリネル硬さが 180〜300 でか
つ、熱伝導度が0.25〜0.55cal／ｓ・cm・℃を満足する
銅合金で製作する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、アルミ鋳造用金
型としてとりわけ好適な熱伝導性−硬さバランスに優れ
た銅合金製の鋳造用金型に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、アルミ鋳造用の金型としては、熱
間ダイス鋼が一般的に用いられている。というのは、こ
の熱間ダイス鋼は、安価なことに加え、耐熱性に優れて
いるからである。しかしながら、その他の面からは必ず
しも十分とはいい難く、以下に述べるような問題を残し
ていた。 (1) 金型の昇温に長時間が必要。鋳造に入る前には、そのつど金型の予熱昇温が必要であ
るが、鋼材は一般に熱伝導度が低いので、この昇温に時
間がかかる。 (2) 鋳造のサイクルタイムが長い。鋳造サイクルは、注湯→凝固→鋳物取り出しからなる
が、熱伝導度の低い鋼材では金型の抜熱能力が低いの
で、凝固に長時間を要す。 (3) 鋳物不良が発生する。熱伝導度の低い鋼材では、金型の温度制御が難しく、と
くに加熱したい箇所の温度保持や冷却したい箇所の抜熱
が制御できない。このため、前者の場合には湯回り不足
（形状不良）が、また後者の場合には引け巣（ピンホー
ル欠陥）が生じる。

【０００３】上述したとおり、従来の熱間ダイス鋼は、
熱伝導度が低いために種々の問題を残していた。ところ
で、熱伝導性の観点からは、熱伝導度の高い銅合金の使
用が考えられるが、銅合金は鋼材に比べて柔らかいの
で、機械加工性及び金型の補修に必要な溶接性の点に問
題を残していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、鋳造用金
型として最適の熱伝導度と硬さを付与することにより、
上記した種々の問題を有利に克服した銅合金製の金型を
提案することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】さて発明者らは、鋳造用
金型としての最適の熱伝導性−硬さバランスに関し、そ
の最適範囲を見出すべく、熱伝導度と硬さの種々に異な
る材料を用いて金型を製作し、 300mmφ×20mmＴのアル
ミニウム製品を鋳造し、得られた鋳造品の品質、鋳造サ
イクル及び金型製作の難易度について調査した。その結
果を表１に示す。

【０００６】

【表１】

【０００７】同表に示したとおり、この種金型として
は、熱伝導度が0.25〜0.55cal／ｓ・cm・℃でかつ、硬
さがブリネル硬さで 180〜300 の範囲を満足しているも
のが最適であることが判明した。この発明は、上記の知
見に立脚するものである。

【０００８】すなわち、この発明は、ブリネル硬さが 1
80〜300 でかつ、熱伝導度が0.25〜0.55 cal／ｓ・cm・
℃を満足することを特徴とする銅合金を用いた鋳造用金
型である。この鋳造用金型は、アルミ鋳造用金型として
の用途に用いてとりわけ好適なものである。

【０００９】かかる鋳造用金型素材としては、Ni：1.0
〜2.0 wt％、Co：0.1 〜0.6 wt％、Be：0.15〜0.30wt％
およびMg：0.2 〜0.7 wt％を含有し、残部は実質的にCu
の組成になる銅合金が有利に適合する。

【００１０】

【発明の実施の形態】この発明において、金型のブリネ
ル硬さ（Ｈ_B) を 180〜300 、熱伝導度を0.25〜0.55 c
al／ｓ・cm・℃の範囲に限定した理由は次のとおりであ
る。すなわち、Ｈ_Bが 180に満たないと軟らかすぎて切
削性が悪くなり、一方 300を超えると硬すぎて切削工数
が増加する。また、熱伝導度が0.25 cal／ｓ・cm・℃に
満たないと、鋳造サイクルが長くなると共に、鋳造欠陥
が増大し、一方0.55cal／ｓ・cm・℃を超えると熱伝導
性が高すぎて溶接性が悪化する。

【００１１】次に、この発明において、金型材料として
の銅合金の成分組成を上記の範囲に限定した理由につい
て説明する。 Ni：1.0 〜2.0 wt％ Niは、NiBe化合物の形成による強度向上のために添加す
るが、含有量が 1.0wt％に満たないとその添加効果に乏
しく、一方 2.0wt％を超えると強度改善効果は飽和に達
し、むしろ熱伝導度が低下する不利が生じるので、含有
量は 1.0〜2.0wt％の範囲に限定した。

【００１２】Co：0.1 〜0.6 wt％ Coは、CoBe化合物の形成による強度向上のために添加す
るが、含有量が 0.1wt％未満ではその添加効果に乏し
く、一方 0.6wt％を超えて多量に含有されると脆性が増
し熱間加工性が阻害されるので、 0.1〜0.6 wt％の範囲
に限定した。

【００１３】Be：0.15〜0.30wt％ Beは、NiやCoと結合し、NiBeやCoBe化合物を形成して強
度の向上に有効に寄与するが、含有量が0.15wt％に満た
ないとその添加効果に乏しく、一方0.30wt％を超えると
熱伝導度が低下する不利が生じるので、0.15〜0.30wt％
の範囲に限定した。

【００１４】Mg：0.2 〜0.7 wt％ Mgは、高温での延性向上のために添加するが、含有量が
0.2wt％未満では延性改善効果が十分ではなく、一方
0.7wt％を超えると延性改善効果が劣化するだけでなく
熱伝導度の面でも不利となるので、 0.2〜0.7 wt％の範
囲で含有させるものとした。

【００１５】次に、この発明の銅合金製の金型の製造方
法について説明する。本合金は、析出硬化型合金である
ため、溶体化処理と時効処理の２ステップの熱処理を施
すことが必要であり、それぞれ 850〜1000℃、 400〜50
0 ℃で処理することが好ましい。本合金は、上記の熱処
理を除けば、他の一般の銅基合金材料と同様の製造法に
よって製造することができ、かくして、ブリネル硬さが
180〜300 でかつ熱伝導度が0.25〜0.55 cal／ｓ・cm・
℃以上の優れた熱伝導性−硬さバランスを有し、アルミ
鋳造品の鋳造欠陥がなく、鋳造サイクルが短く、しかも
金型の製作・補修が良好な鋳造用金型が得られるのであ
る。

【００１６】

【実施例】表２に示す種々の組成になる銅合金の鋳塊
を、熱間塑性加工により粗成形した後、 900℃，１時間
の溶体化処理を施した。ついで、中間成形後、 450℃，
３時間の時効処理を施した後、切削加工により最終製品
形状に仕上げた。かくして得られた各供試材の硬さ（Ｈ
_B）及び熱伝導度について調査した結果を表２に併記す
る。なお、表２には、比較のため、従来材である熱間ダ
イス鋼（SKD61)およびジルコニウム入りクロム銅製の金
型についての調査結果も併せて示す。

【００１７】

【表２】

【００１８】同表から明らかなように、この発明に従い
得られた金型はいずれも、硬さおよび熱伝導度が所定の
範囲を満足する優れた熱伝導性−硬さバランスを呈して
いる。

【００１９】

【発明の効果】かくして、この発明によれば、最適の熱
伝導性−硬さバランスをそなえる鋳造用金型を得ること
ができ、ひいては欠陥のない健全なアルミ鋳造品をハイ
サイクルで生産できるだけでなく、金型の製作・補修も
従来材である熱間ダイス鋼とほぼ同様に行うことができ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ブリネル硬さが 180〜300 でかつ、熱伝導
度が0.25〜0.55 cal／ｓ・cm・℃を満足することを特徴
とする銅合金を用いた鋳造用金型。
【請求項２】金型がアルミ鋳造用である、請求項１記載
の鋳造用金型。
【請求項３】銅合金の成分組成が、 Ni：1.0 〜2.0 wt％、 Co：0.1 〜0.6 wt％、 Be：0.15〜0.30wt％および Mg：0.2 〜0.7 wt％を含有し、残部は実質的にCuの組成
になる請求項１又は２記載の鋳造用金型。