JPH0941057A - Zinc alloy for thixocasting and injection molding - Google Patents
Zinc alloy for thixocasting and injection moldingInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はチキソキャストおよ
び射出成形用亜鉛合金に関する。The present invention relates to zinc alloys for thixocasting and injection molding.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、亜鉛合金はダイカストにより成形
され、自動車部品、電気製品部品、建築金物として用い
られてきた。2. Description of the Related Art Heretofore, zinc alloys have been molded by die casting and have been used as automobile parts, electric parts and building hardware.
【0003】亜鉛合金のダイカスト法は一般にホットチ
ャンバー型が用いられるが、この方法に適用できる亜鉛
合金はその成分範囲が限られている。すなわち、アルミ
ニウムが7重量%以上では射出部からの鉄の溶出が著し
くなりホトチャンバーダイカストできない。逆に、アル
ミニウムが0.5重量%程度以下では射出部が固着して
上記と同様にホットチャンバーダイカストできない。ま
た、アルミニウム量との兼合いにもよるが、銅が一般に
3重量%以上になると流動性が低下し健全なダイカスト
鋳物が得られなくなる。A hot-chamber type is generally used for the die-casting method of a zinc alloy, but the zinc alloy applicable to this method has a limited range of components. That is, when the amount of aluminum is 7% by weight or more, the elution of iron from the injection portion is remarkable and the photo chamber cannot be die cast. On the other hand, when the content of aluminum is about 0.5% by weight or less, the injection portion is fixed and hot chamber die casting cannot be performed as in the above case. Further, although it depends on the balance with the amount of aluminum, generally, when the content of copper is 3% by weight or more, the fluidity is lowered and a sound die cast product cannot be obtained.
【0004】こうした亜鉛合金成分範囲の限定の結果、
亜鉛合金はホットチャンバーダイカストに用いられる。
つまり、ダイカスト部品として用いることのできる合金
は、JIS記号ZDC1およびZNC2と一部型用合金
であるZAS等に限られている。これらの合金にはアル
ミニウムは4重量%含有され、銅はZASで3重量%、
汎用品であるZDC2では含有されない。As a result of the limitation of the zinc alloy composition range,
Zinc alloy is used for hot chamber die casting.
That is, the alloys that can be used as the die-cast parts are limited to JIS symbols ZDC1 and ZNC2 and ZAS which is a partial mold alloy. These alloys contain 4% by weight of aluminum, 3% by weight of copper in ZAS,
It is not contained in ZDC2, which is a general-purpose product.
【0005】亜鉛合金においては、傾向としてアルミニ
ウム量と銅量に比例して強度が向上するので、結果とし
て高強度の亜鉛合金はこうしたダイカスト部品に使うこ
とができないことになり、実際、亜鉛ダイカスト部品は
自動車の外装品等に用途が限定されている。また、アル
ミニウムを含む亜鉛合金はクリープ強度に特に劣るため
熱のかかるところに使用できない。また、クリープに起
因するボルトのゆるみ問題等、使用範囲を限定される課
題がある。In zinc alloys, the strength tends to be improved in proportion to the amounts of aluminum and copper, and as a result, high strength zinc alloys cannot be used for such die casting parts. Is limited to automobile exterior parts. Further, a zinc alloy containing aluminum is particularly inferior in creep strength and cannot be used in a place where heat is applied. In addition, there is a problem that the range of use is limited, such as a problem of bolt loosening caused by creep.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、これら従来
技術の課題を解消し、高強度で良好な耐熱性を有し、成
形製品の用途を大幅に広げることを可能としたチキソキ
ャストおよび射出成形用亜鉛合金を提供することを目的
とする。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has solved these problems of the prior art, has high strength and good heat resistance, and enables thixocasting and injection that can broadly expand the applications of molded products. An object is to provide a zinc alloy for molding.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明者は上記の課題を
解決するために種々検討を重ねた結果、最近、金属に適
用され始めているチキソキャスト、射出成形による部材
成形を試みた。すなわち、図1にそれらの装置構成図を
示す。同図において、1は原料ホッパー、2は供給部、
3は往復運動螺旋(スクリュー)、4は帯状ヒーター、
5は胴体、6は逆止弁、7はノズル、8は金型、9は金
型締付け、10は回転駆動・ショット系をそれぞれ示
す。この装置はチキソキャスト法、射出成形法のいずれ
にも適用できる。As a result of various studies to solve the above problems, the present inventor has tried to form members by thixocasting and injection molding, which have recently been applied to metals. That is, FIG. 1 shows a block diagram of those devices. In the figure, 1 is a raw material hopper, 2 is a supply unit,
3 is a reciprocating spiral (screw), 4 is a band heater,
Reference numeral 5 is a body, 6 is a check valve, 7 is a nozzle, 8 is a mold, 9 is mold clamping, and 10 is a rotary drive / shot system. This device can be applied to both the thixocast method and the injection molding method.
【0008】これら図1に示されるシステムではホット
チャンバーダイカストマシンのピストンとスリーブのよ
うに直接接触し溶湯中で摩耗する部分がない。従って、
アルミニウム7重量%以上で顕著になる鉄の溶出の問題
は大幅に緩和される。また、アルミニウム0.5重量%
以下で見られる射出部の固着の問題も解決されるし、銅
量が増した場合やニッケルやマンガンを添加した場合の
流動性の低下に伴う鋳造性の低下についても射出プロセ
スの変更により解決される。例えば、凝固温度範囲の拡
大はダイカストでは流動性の低下であるがチキソキャス
トでは有利な条件である。さらに、例えば、チタンのよ
うにクリープ特性には極めて優れているが、溶湯中で酸
化が著しいためホットチャンバーダイカストのように長
時間溶湯を保持する方法には不向きな含有元素でも、チ
キソキャストや射出成形では溶解している時間が短いの
で、含有可能である。In the system shown in FIG. 1, there is no part that is in direct contact with the piston and sleeve of the hot chamber die casting machine and is worn in the molten metal. Therefore,
The problem of iron elution, which becomes noticeable when the content of aluminum is 7% by weight or more, is greatly alleviated. Also, 0.5% by weight of aluminum
The problem of sticking in the injection part, which is seen below, is also solved, and the decrease in castability due to the decrease in fluidity when the amount of copper is increased or nickel or manganese is added is also solved by changing the injection process. It For example, the expansion of the solidification temperature range is a decrease in fluidity in die casting, but an advantageous condition in thixocasting. Furthermore, for example, although it has excellent creep properties such as titanium, it is not suitable for the method of holding the molten metal for a long time such as hot chamber die casting because of the remarkable oxidation in the molten metal. It can be included in the molding because the time of dissolution is short.
【0009】これは新しい成形方法のメリットのようで
あるが、こうした成形方法に伴って適した合金の組成範
囲が変わり、さらには従来不可能であった部品の成形を
可能にするというのは本発明者の独自のアプローチであ
る。This seems to be an advantage of the new forming method. However, the composition range of the alloy suitable for the forming method is changed, and it is possible to form a part which has been impossible in the past. This is the inventor's unique approach.
【0010】すなわち、本発明の第1は、銅、ニッケ
ル、マンガンのうち1種類以上の合計が3重量%以下含
まれ、また必要に応じてチタン、ジルコニウムのうち1
種類以上の合計が2重量%以下含み、さらに必要に応じ
てアルミニウム、クロム、スカンジウム、ベリリウム、
リチウム、イットリウム、ランタノイドのうち1種類以
上を合計0.5重量%以下含み、残部が亜鉛と不可避不
純物からなるチキソキャストおよび射出成形用亜鉛合金
である(以下、亜鉛合金Aという)。That is, the first aspect of the present invention is that the total content of at least one of copper, nickel, and manganese is 3 wt% or less, and if necessary, one of titanium and zirconium is used.
2% by weight or less in total of more than one kind, and if necessary, aluminum, chromium, scandium, beryllium,
A zinc alloy for thixocasting and injection molding containing one or more kinds of lithium, yttrium, and lanthanoid in a total amount of 0.5% by weight or less and the balance of zinc and inevitable impurities (hereinafter referred to as zinc alloy A).
【0011】この亜鉛合金Aはいずれもアルミニウムを
殆ど含まず(アルミニウム0.5重量%以下)、耐クリ
ープ性に優れた合金である。この亜鉛合金Aは、従来よ
り用いられているホットチャンバーダイカストには適用
できないがチキソキャストおよび射出成形は可能であ
る。銅、ニッケル、マンガンは合わせて3重量%までは
亜鉛に固溶し合金を強化するが、3重量%を超えるとイ
プシロン相が晶出し脆化する。チタン、ジルコニウムは
クリープ強度を著しく向上させるが2重量%を超えると
効果が飽和する。その他、クロム等の亜鉛合金に一般に
有効とされる元素は同様に亜鉛合金Aにおいても有効で
ある。Each of the zinc alloys A contains almost no aluminum (0.5% by weight or less of aluminum), and has excellent creep resistance. This zinc alloy A cannot be applied to hot chamber die castings that have been conventionally used, but can be thixocasted and injection molded. Up to 3% by weight of copper, nickel and manganese in total form a solid solution in zinc to strengthen the alloy, but if it exceeds 3% by weight, the epsilon phase crystallizes and becomes brittle. Titanium and zirconium remarkably improve the creep strength, but when the amount exceeds 2% by weight, the effect is saturated. Other elements that are generally effective for zinc alloys such as chromium are also effective for zinc alloy A.
【0012】また、本発明の第2は、銅、ニッケル、マ
ンガンのうち1種以上の合計が20重量%以下、アルミ
ニウムを7〜30重量%およびマグネシウム0.1重量
%以下を含み、また必要に応じてチタン、ジルコニウ
ム、クロム、スカンジウム、ベリリウム、リチウム、イ
ットリウム、ランタノイドのうち1種以上の合計が0.
5重量%以下含み、残部が亜鉛と不可避不純物からなる
チキソキャストおよび射出成形用亜鉛合金である(以
下、亜鉛合金Bという)。In a second aspect of the present invention, the total content of at least one of copper, nickel and manganese is 20% by weight or less, aluminum is 7 to 30% by weight and magnesium is 0.1% by weight or less, and is required. The total of one or more selected from titanium, zirconium, chromium, scandium, beryllium, lithium, yttrium, and lanthanoid is 0.
A zinc alloy for thixocasting and injection molding containing 5% by weight or less and the balance zinc and unavoidable impurities (hereinafter referred to as zinc alloy B).
【0013】この亜鉛合金Bはアルミニウムを7重量%
以上含む高強度合金である。この亜鉛合金Bは、従来よ
り用いられているホットチャンバーダイカストなは適用
できないがチキソキャストおよび射出成形は可能であ
る。例えばアルミニウムを7重量%含有することにより
ZDC2より20%程度強度が向上する。アルミニウム
量の増加につれて強度が向上するが、30重量%を超え
ると融点も向上し亜鉛合金成形としての利点が薄れる。
銅については一般鋳造においても流動性から従来2重量
%程度、ニッケル、マンガンについては一般に含有され
なが、チキソキャストおよび射出成形では有効で20重
量%まで強度向上に寄与する。但し、20重量%を超え
ると脆化する。その他の含有元素の効果については一般
の亜鉛合金と同様に有効である。This zinc alloy B contains 7% by weight of aluminum.
It is a high strength alloy containing the above. This zinc alloy B is not applicable to the conventionally used hot chamber die casting, but can be thixocasted and injection molded. For example, by containing 7% by weight of aluminum, the strength is improved by about 20% as compared with ZDC2. Strength increases as the amount of aluminum increases, but if it exceeds 30% by weight, the melting point also improves and the advantage of zinc alloy molding diminishes.
Copper is conventionally contained in about 2% by weight in general casting even in general casting, and nickel and manganese are not generally contained, but it is effective in thixocasting and injection molding and contributes to strength improvement up to 20% by weight. However, if it exceeds 20% by weight, embrittlement occurs. The effect of other contained elements is as effective as that of a general zinc alloy.
【0014】さらに、本発明の第3は、銅、ニッケル、
マンガンのうち1種類以上の合計が15重量%以下、ア
ルミニウム2〜7重量%未満およびマグネシウム0.1
重量%以下を含み、また必要に応じて、チタン、ジルコ
ニウム、クロム、スカンジウム、ベリリウム、リチウ
ム、イットリウム、ランタノイドのうち1種以上の合計
が0.5重量%以下含まれ、残部が亜鉛と不可避不純物
からなるチキソキャストおよび射出成形用亜鉛合金であ
る(以下、亜鉛合金Cという)。Further, a third aspect of the present invention is that copper, nickel,
The total amount of one or more kinds of manganese is 15% by weight or less, 2 to less than 7% by weight of aluminum, and 0.1 of magnesium.
% Or less, and if necessary, 0.5% by weight or less of the total of one or more of titanium, zirconium, chromium, scandium, beryllium, lithium, yttrium, and lanthanoids, and the balance zinc and unavoidable impurities. Is a zinc alloy for thixocasting and injection molding (hereinafter referred to as zinc alloy C).
【0015】亜鉛合金Cはアルミニウムを2〜7重量%
未満を含むホットチャンバーダイカスト可能な合金であ
るが、これらについてもチキソキャストおよび射出成形
は可能である。これらの亜鉛合金Cについてホットチャ
ンバーダイカストよりもチキソキャストや射出成形のほ
うがピンホールが少なく伸びが向上する。銅はホットチ
ャンバーダイカスト用としては含有したとして1〜1.
5重量%、最大で3重量%で、それ以上の含有では流動
性が低下してホットチャンバーダイカストできない。マ
ンガン、ニッケルも強度向上に有効であるが流動性の低
下のためホットチャンバーダイカストでは含有できない
合金である。しかし、これらの合金についてもチキソト
ロピーの効果によりチキソキャストおよび射出成形可能
である。その他の少量の含有元素の効果については一般
の亜鉛合金と同様に有効である。Zinc alloy C contains 2 to 7% by weight of aluminum
Hot chamber die castable alloys containing less than these but thixocasting and injection molding are also possible for these. With these zinc alloys C, thixocasting and injection molding have fewer pinholes and better elongation than hot chamber die casting. As for copper for hot chamber die casting, copper is contained 1-1.
If the content is 5% by weight or a maximum of 3% by weight and the content is more than 5% by weight, the fluidity is lowered and hot chamber die casting cannot be performed. Manganese and nickel are also effective for improving the strength, but they are alloys that cannot be contained in hot chamber die castings because they lower the fluidity. However, these alloys can also be thixocasted and injection molded due to the effect of thixotropy. The effect of other small amounts of contained elements is as effective as that of general zinc alloys.
【0016】これら亜鉛合金A〜Cは旋盤、フライス、
平面研削等の機械切削加工等により作成される切削粉と
しての亜鉛合金チップとして用いてもよい。これらの亜
鉛合金A〜Cまたは亜鉛合金チップを用いチキソキャス
トおよび射出成形することによって自動車、家電、OA
等の部品を含めた広範な製品が得られる。These zinc alloys A to C are lathes, mills,
It may be used as a zinc alloy chip as cutting powder created by mechanical cutting such as surface grinding. By using thixocasting and injection molding using these zinc alloys A to C or zinc alloy chips, automobiles, home appliances, OA
A wide range of products including parts such as
【0017】[0017]
【実施例】以下、実施例等に基づいて本発明を具体的に
説明する。実施例1〜18および比較例1〜8 黒鉛坩堝中に、ベースとしての電気亜鉛および所要量の
Al、Cu、Mn、NiおよびMgを装入し、さらに所
望によりTi、Zr、Cr、Sc、Y、La系(ミッシ
ュメタル)、Li、Beからなる1種以上の元素を、L
i、Beは直接添加で装入し、それ以外は母合金の形で
装入し溶融させて、表1〜3に示す合金成分を表1〜3
に示す量(重量%)で含有し、残部が亜鉛と不可避不純
物からなる亜鉛合金を調製した。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below based on embodiments and the like. Examples 1 to 18 and Comparative Examples 1 to 8 Graphite crucibles were charged with electrolytic zinc as a base and required amounts of Al, Cu, Mn, Ni and Mg, and further Ti, Zr, Cr, Sc, if desired. At least one element selected from Y, La-based (Misch metal), Li, and Be
i and Be are charged by direct addition, and the other components are charged in the form of a mother alloy and melted, and the alloy components shown in Tables 1 to 3 are added.
A zinc alloy containing the amount (% by weight) shown in 1) and the balance zinc and unavoidable impurities was prepared.
【0018】それらの亜鉛合金から、ホットチャンバー
ダイカスト成形については、溶湯温度430℃(一部合
金により異なる。液相線温度+40K)、型温度150
℃、型締力25ton、アキュムレーター圧力85kg
f/cm2の条件で、射出成形については、溶湯温度4
00℃(一部合金により異なる。液相線温度+10
K)、型温度150℃、型締力50ton、射出圧力1
990kgf/cm2、スクリュー回転数220rpm
の条件で150×150×2(mm)および150×1
50×5(mm)の板および標点間距離50mm、断面
6mmφの引張試験片を製造した。なお、チキソキャス
トは溶湯温度を380℃(一部含金により異なる。液相
線温度−10K)とし他条件は射出成形と同様とした。
これらの試験片を用いて下記試験を行なった。For hot chamber die casting from these zinc alloys, the molten metal temperature is 430 ° C. (partly depending on the alloy. Liquidus temperature + 40K), mold temperature 150.
℃, mold clamping force 25 ton, accumulator pressure 85kg
For injection molding under the condition of f / cm 2 , the melt temperature is 4
00 ℃ (Depends on the alloy partially. Liquidus temperature +10
K), mold temperature 150 ° C, mold clamping force 50 ton, injection pressure 1
990 kgf / cm 2 , screw rotation speed 220 rpm
150 × 150 × 2 (mm) and 150 × 1 under the conditions
A 50 × 5 (mm) plate and a tensile test piece having a gauge length of 50 mm and a cross section of 6 mmφ were manufactured. In the thixocasting, the temperature of the molten metal was 380 ° C. (a part depends on the content of the metal.
The following tests were conducted using these test pieces.
【0019】引張試験:インストロン試験機により、雰
囲気温度25、引張速度10mm/minで引張強度を
測定した。結果を表1に示す。 クリープ試験:表1に示される耐熱合金について、JI
S Z 2271により、雰囲気温度100℃、25M
Paの圧力を加え、歪み(%)を測定した。結果を図2
に示す。Tensile test: Tensile strength was measured by an Instron tester at an ambient temperature of 25 and a tensile speed of 10 mm / min. The results are shown in Table 1. Creep test: For the heat-resistant alloys shown in Table 1, JI
According to S Z 2271, ambient temperature 100 ° C, 25M
The pressure of Pa was applied and the strain (%) was measured. Figure 2 shows the results.
Shown in
【0020】[0020]
【表1】 [Table 1]
【0021】[0021]
【表2】 [Table 2]
【0022】[0022]
【表3】 [Table 3]
【0023】[0023]
【発明の効果】以上説明したように、本発明のチキソキ
ャストおよび射出成形亜鉛合金は、従来35年以上にわ
たってこの種の成形品に用いられてきたホットチャンバ
ーダイカスト用亜鉛合金ではなし得なかった画期的な強
度と耐熱特性を有し、亜鉛合金成形品の用途を大幅に広
げるものである。As described above, the thixocast and injection-molded zinc alloy of the present invention cannot be used as a zinc alloy for hot chamber die casting which has been used for molded articles of this type for over 35 years. It has long-term strength and heat resistance properties, and will greatly expand the applications of zinc alloy molded products.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】 射出成形(またはチキソキャスト)機の部分
断面図。FIG. 1 is a partial cross-sectional view of an injection molding (or thixocast) machine.
【図2】 亜鉛合金のクリープ挙動を示すグラフ。FIG. 2 is a graph showing the creep behavior of zinc alloy.
1:原料ホッパー、2:供給部、3:往復運動螺旋(ス
クリュー)、4:帯状ヒーター、5:胴体、6:逆止
弁、7:ノズル、8:金型、9:金型締付け、10:回
転駆動・ショット系。1: Raw material hopper, 2: Supply part, 3: Reciprocating spiral (screw), 4: Band heater, 5: Body, 6: Check valve, 7: Nozzle, 8: Mold, 9: Mold tightening, 10 : Rotational drive / shot system.
Claims (11)
上の合計が3重量%以下含まれ、残部が亜鉛と不可避不
純物からなるチキソキャストおよび射出成形用亜鉛合
金。1. A zinc alloy for thixocasting and injection molding, containing 3% by weight or less of a total of one or more kinds of copper, nickel and manganese, and the balance zinc and unavoidable impurities.
の合計が2重量%以下がさらに含まれ請求項1に記載の
チキソキャストおよび射出成形用亜鉛合金。2. The zinc alloy for thixocasting and injection molding according to claim 1, further containing 2% by weight or less of the total of at least one of titanium and zirconium.
ベリリウム、リチウム、イットリウム、ランタノイドの
うち1種類以上の合計が0.5重量%以下がさらに含ま
れる請求項1または2に記載のチキソキャストおよび射
出成形用亜鉛合金。3. Aluminum, chromium, scandium,
The zinc alloy for thixocasting and injection molding according to claim 1 or 2, further comprising 0.5% by weight or less of a total of one or more kinds of beryllium, lithium, yttrium, and lanthanoid.
上の合計が20重量%以下、アルミニウム7〜30重量
%およびマグネシウム0.1重量%以下を含み、残部が
亜鉛と不可避不純物からなるチキソキャストおよび射出
成形用亜鉛合金。4. A thixocast in which the total of one or more of copper, nickel and manganese is 20% by weight or less, 7 to 30% by weight of aluminum and 0.1% by weight or less of magnesium, and the balance is zinc and inevitable impurities. And zinc alloys for injection molding.
ジウム、ベリリウム、リチウム、イットリウム、ランタ
ノイドのうち1種類以上の合計が0.5重量%以下がさ
らに含まれる請求項4に記載のチキソキャストおよび射
出成形用亜鉛合金。5. The thixocast and injection molding according to claim 4, further comprising 0.5% by weight or less of the total of at least one of titanium, zirconium, chromium, scandium, beryllium, lithium, yttrium, and lanthanoid. Zinc alloy.
上の合計が15重量%以下、アルミニウム2〜7重量%
未満およびマグネシウム0.1重量%以下を含み、残部
が亜鉛と不可避の不純物からなるチキソキャストおよび
射出成形用亜鉛合金。6. A total of one or more of copper, nickel, and manganese is 15% by weight or less, and aluminum is 2 to 7% by weight.
Zinc alloy for thixocasting and injection molding, containing less than 0.1% by weight of magnesium and the balance zinc and unavoidable impurities.
ジウム、ベリリウム、リチウム、イットリウム、ランタ
ノイドのうち1種以上の合計が0.5重量%以下がさら
に含まれる請求項6に記載のチキソキャストおよび射出
成形用亜鉛合金。7. The thixocast and injection molding according to claim 6, further comprising 0.5% by weight or less of the total of one or more of titanium, zirconium, chromium, scandium, beryllium, lithium, yttrium and lanthanoid. Zinc alloy.
合金チップ。8. A zinc alloy chip having the composition according to claim 1.
鉛合金チップを用いたチキソキャスト法。9. A thixocasting method using the zinc alloy or the zinc alloy chip according to claim 1.
亜鉛合金チップを用いた射出成形法。10. An injection molding method using the zinc alloy or the zinc alloy chip according to claim 1.
金チップを用いたチキソキャストおよび射出成形製品。11. A thixocast and injection molded product using the zinc alloy or zinc alloy chips of claims 1-8.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21546395A JPH0941057A (en) | 1995-08-02 | 1995-08-02 | Zinc alloy for thixocasting and injection molding |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP21546395A JPH0941057A (en) | 1995-08-02 | 1995-08-02 | Zinc alloy for thixocasting and injection molding |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0941057A true JPH0941057A (en) | 1997-02-10 |
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ID=16672797
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JP21546395A Pending JPH0941057A (en) | 1995-08-02 | 1995-08-02 | Zinc alloy for thixocasting and injection molding |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH0941057A (en) |
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