JPH10168533A - 高強度耐熱亜鉛合金及び成形品 - Google Patents
高強度耐熱亜鉛合金及び成形品Info
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- JPH10168533A JPH10168533A JP32822096A JP32822096A JPH10168533A JP H10168533 A JPH10168533 A JP H10168533A JP 32822096 A JP32822096 A JP 32822096A JP 32822096 A JP32822096 A JP 32822096A JP H10168533 A JPH10168533 A JP H10168533A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高温下に於ける抗張力及び耐クリープ性に優れ
ており、亜鉛合金成形品の用途を大幅に広げることを可
能とする亜鉛合金及びこれを用いて鋳造された成形品を
提供すること。 【解決手段】マグネシウムを０．１〜４．５重量％含有
し、所望により銅、ニッケル及びマンガンの少なくとも
１種を合計で７重量％以下、及び／又はアルミニウムを
１０重量％以下、及び／又はチタン、ジルコニウム、ク
ロム、コバルト、リチウム、ベリリウム、ケイ素及びラ
ンタン系元素からなる群から選ばれた少なくとも１種を
合計で２重量％以下追加含有し、残部が亜鉛と不可避の
不純物からなる、高温下に於ける抗張力及び耐クリープ
性に優れた亜鉛合金。
ており、亜鉛合金成形品の用途を大幅に広げることを可
能とする亜鉛合金及びこれを用いて鋳造された成形品を
提供すること。 【解決手段】マグネシウムを０．１〜４．５重量％含有
し、所望により銅、ニッケル及びマンガンの少なくとも
１種を合計で７重量％以下、及び／又はアルミニウムを
１０重量％以下、及び／又はチタン、ジルコニウム、ク
ロム、コバルト、リチウム、ベリリウム、ケイ素及びラ
ンタン系元素からなる群から選ばれた少なくとも１種を
合計で２重量％以下追加含有し、残部が亜鉛と不可避の
不純物からなる、高温下に於ける抗張力及び耐クリープ
性に優れた亜鉛合金。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高強度耐熱亜鉛合金
及び成形品に関し、より詳しくは高温下に於ける抗張力
及び耐クリープ性に優れた亜鉛合金及びこれを用いて鋳
造された成形品に関する。
及び成形品に関し、より詳しくは高温下に於ける抗張力
及び耐クリープ性に優れた亜鉛合金及びこれを用いて鋳
造された成形品に関する。
【０００２】
【従来の技術】亜鉛合金は装飾品を中心にして多くの用
途の成形品に用いられてきている。それに加えて、最
近、亜鉛合金のダイカスト、射出成形等のコストの有利
性に着目して、耐熱性を必要とする一部の成形品にも亜
鉛合金を活用しようという動きがあり、それで高温下に
於ける抗張力に優れた亜鉛合金が求められている。
途の成形品に用いられてきている。それに加えて、最
近、亜鉛合金のダイカスト、射出成形等のコストの有利
性に着目して、耐熱性を必要とする一部の成形品にも亜
鉛合金を活用しようという動きがあり、それで高温下に
於ける抗張力に優れた亜鉛合金が求められている。
【０００３】また、汎用として用いられている亜鉛合金
であるＪＩＳ ＺＤＣ２種は高温下に於けるクリープ強
度が劣るため熱に曝される状態では使用できず、また、
クリープに起因するボルトのゆるみの問題が生じるた
め、使用範囲が限定されるという課題がある。
であるＪＩＳ ＺＤＣ２種は高温下に於けるクリープ強
度が劣るため熱に曝される状態では使用できず、また、
クリープに起因するボルトのゆるみの問題が生じるた
め、使用範囲が限定されるという課題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来技術の有する要求、課題に鑑みてなされたものであ
り、高温下に於ける抗張力及び耐クリープ性に優れた新
規な亜鉛合金及びこれを用いて得た成形品を提供するこ
とを目的とする。
従来技術の有する要求、課題に鑑みてなされたものであ
り、高温下に於ける抗張力及び耐クリープ性に優れた新
規な亜鉛合金及びこれを用いて得た成形品を提供するこ
とを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するために種々検討を重ねた結果、亜鉛合金に
おいてマグネシウムを０．１〜４．５重量％含有させる
ことにより、高温下に於いて優れた抗張力及び耐クリー
プ性を有する亜鉛合金が得られることを見出し、本発明
を完成した。
的を達成するために種々検討を重ねた結果、亜鉛合金に
おいてマグネシウムを０．１〜４．５重量％含有させる
ことにより、高温下に於いて優れた抗張力及び耐クリー
プ性を有する亜鉛合金が得られることを見出し、本発明
を完成した。
【０００６】即ち、本発明の高温下に於ける抗張力及び
耐クリープ性に優れた亜鉛合金は、マグネシウムを０．
１〜４．５重量％含有し、残部が亜鉛と不可避の不純物
からなることを特徴とする。本発明の亜鉛合金は、所望
により、（ａ）銅、ニッケル及びマンガンの少なくとも
１種を合計で７重量％以下、（ｂ）アルミニウムを１０
重量％以下、及び（ｃ）チタン、ジルコニウム、クロ
ム、コバルト、リチウム、ベリリウム、ケイ素及びラン
タン系元素からなる群から選ばれた少なくとも１種を合
計で２重量％以下からなる群から選ばれた何れか一群又
は二群あるいは全群を追加含有することができる。ま
た、本発明の成形品は、上記した亜鉛合金からなること
を特徴とする。
耐クリープ性に優れた亜鉛合金は、マグネシウムを０．
１〜４．５重量％含有し、残部が亜鉛と不可避の不純物
からなることを特徴とする。本発明の亜鉛合金は、所望
により、（ａ）銅、ニッケル及びマンガンの少なくとも
１種を合計で７重量％以下、（ｂ）アルミニウムを１０
重量％以下、及び（ｃ）チタン、ジルコニウム、クロ
ム、コバルト、リチウム、ベリリウム、ケイ素及びラン
タン系元素からなる群から選ばれた少なくとも１種を合
計で２重量％以下からなる群から選ばれた何れか一群又
は二群あるいは全群を追加含有することができる。ま
た、本発明の成形品は、上記した亜鉛合金からなること
を特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の亜鉛合金においては、マ
グネシウムは高温下に於ける抗張力及び耐クリープ性を
向上させる。マグネシウムを０．１重量％以上添加する
ことにより、金属間化合物（Ｍｇ2 Ｚｎ11）が樹枝状に
均一に晶出し、この樹枝状の金属間化合物が亜鉛合金の
耐熱性を向上させる。しかしながら、マグネシウムの添
加量が４．５重量％を越えると亜鉛合金は脆化する傾向
がある。従って、本発明の亜鉛合金においてはマグネシ
ウムの含有量を０．１〜４．５重量％、望ましくは１〜
３重量％とする。
グネシウムは高温下に於ける抗張力及び耐クリープ性を
向上させる。マグネシウムを０．１重量％以上添加する
ことにより、金属間化合物（Ｍｇ2 Ｚｎ11）が樹枝状に
均一に晶出し、この樹枝状の金属間化合物が亜鉛合金の
耐熱性を向上させる。しかしながら、マグネシウムの添
加量が４．５重量％を越えると亜鉛合金は脆化する傾向
がある。従って、本発明の亜鉛合金においてはマグネシ
ウムの含有量を０．１〜４．５重量％、望ましくは１〜
３重量％とする。
【０００８】本発明の亜鉛合金においては、所望により
銅、ニッケル及びマンガンの少なくとも１種を添加して
亜鉛合金の機械的強度を強化させることができる。しか
し、銅、ニッケル及びマンガンの少なくとも１種を合計
で７重量％を超えて添加すると亜鉛合金が脆化する傾向
がある。従って、本発明の亜鉛合金において銅、ニッケ
ル及び／又はマンガンを添加する場合には、それらの少
なくとも１種を合計で７重量％以下、望ましくは３重量
％以下添加する。
銅、ニッケル及びマンガンの少なくとも１種を添加して
亜鉛合金の機械的強度を強化させることができる。しか
し、銅、ニッケル及びマンガンの少なくとも１種を合計
で７重量％を超えて添加すると亜鉛合金が脆化する傾向
がある。従って、本発明の亜鉛合金において銅、ニッケ
ル及び／又はマンガンを添加する場合には、それらの少
なくとも１種を合計で７重量％以下、望ましくは３重量
％以下添加する。
【０００９】本発明の亜鉛合金においては、所望により
アルミニウムを添加して亜鉛合金の機械的強度を向上さ
せることができ、且つ、亜鉛合金溶湯の流動性を改善す
ることが可能である。アルミニウムの添加量が３重量％
以下の場合には機械的強度への効果が主であり、３重量
％を超える場合には亜鉛合金溶湯の流動性が改善され
る。また、０．０２重量％程度の添加で亜鉛合金溶湯の
酸化を防止することができる。しかしながら、アルミニ
ウムの添加量が１０重量％を超えると亜鉛合金の融点が
上昇し、且つ、鋳造した際に特有の鋳巣が発生しやすく
なるので望ましくない。従って、本発明の亜鉛合金にお
いてアルミニウムを添加する場合には１０重量％以下添
加し、ホットチャンバーダイカスト用としては望ましく
は３〜９重量％添加する。
アルミニウムを添加して亜鉛合金の機械的強度を向上さ
せることができ、且つ、亜鉛合金溶湯の流動性を改善す
ることが可能である。アルミニウムの添加量が３重量％
以下の場合には機械的強度への効果が主であり、３重量
％を超える場合には亜鉛合金溶湯の流動性が改善され
る。また、０．０２重量％程度の添加で亜鉛合金溶湯の
酸化を防止することができる。しかしながら、アルミニ
ウムの添加量が１０重量％を超えると亜鉛合金の融点が
上昇し、且つ、鋳造した際に特有の鋳巣が発生しやすく
なるので望ましくない。従って、本発明の亜鉛合金にお
いてアルミニウムを添加する場合には１０重量％以下添
加し、ホットチャンバーダイカスト用としては望ましく
は３〜９重量％添加する。
【００１０】本発明の亜鉛合金においては、所望により
チタン、ジルコニウム、クロム、コバルト、リチウム、
ベリリウム、ケイ素及びランタン系元素からなる群から
選ばれた少なくとも１種を添加して亜鉛合金の機械的強
度を改善することができる。しかし、それらの添加量が
合計で２重量％を超えると衝撃値が低下するのでそれら
の元素からなる群から選ばれた少なくとも１種の元素の
添加量は合計で２重量％以下に限定される。
チタン、ジルコニウム、クロム、コバルト、リチウム、
ベリリウム、ケイ素及びランタン系元素からなる群から
選ばれた少なくとも１種を添加して亜鉛合金の機械的強
度を改善することができる。しかし、それらの添加量が
合計で２重量％を超えると衝撃値が低下するのでそれら
の元素からなる群から選ばれた少なくとも１種の元素の
添加量は合計で２重量％以下に限定される。
【００１１】本発明の亜鉛合金は、コールドチャンバー
ダイカスト、チキソキャスト及び射出成形に特に適して
いる。また、アルミニウムを３重量％以上含有する本発
明の亜鉛合金はホットチャンバーダイカストが可能であ
る。更に、本発明の亜鉛合金は一般の砂型鋳造、金型鋳
造、低圧鋳造、各種精密鋳造にも適用することが可能で
ある。これらの鋳造方法により本発明の成形品を得るこ
とができる。
ダイカスト、チキソキャスト及び射出成形に特に適して
いる。また、アルミニウムを３重量％以上含有する本発
明の亜鉛合金はホットチャンバーダイカストが可能であ
る。更に、本発明の亜鉛合金は一般の砂型鋳造、金型鋳
造、低圧鋳造、各種精密鋳造にも適用することが可能で
ある。これらの鋳造方法により本発明の成形品を得るこ
とができる。
【００１２】本明細書において、「チキソキャスト法」
とは、特公平２−１５６２０号公報に記載されているよ
うな射出成形機のシリンダー内で原料亜鉛合金の半溶融
状態を実現し、スクリューによる剪断力でチキソトロピ
ーを発現させて成形する方法を意味し、又「射出成形
法」とは、チキソキャスト法と同様であるが、原料亜鉛
合金の溶融温度直上の温度に加熱して溶融状態で鋳造す
る方法を意味する。
とは、特公平２−１５６２０号公報に記載されているよ
うな射出成形機のシリンダー内で原料亜鉛合金の半溶融
状態を実現し、スクリューによる剪断力でチキソトロピ
ーを発現させて成形する方法を意味し、又「射出成形
法」とは、チキソキャスト法と同様であるが、原料亜鉛
合金の溶融温度直上の温度に加熱して溶融状態で鋳造す
る方法を意味する。
【００１３】
【実施例】以下に、実施例等に基づいて本発明を具体的
に説明する。 実施例１〜２４及び比較例１〜６ 黒鉛坩堝中にベースとしての電気亜鉛及び所要量のＣ
ｕ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｌ
ｉ、Ｂｅ、Ｓｉ、Ｍｍ（ミッシュメタル）を添加した。
Ｍｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｌ
ａ、Ｍｍは母合金の形で装入し、Ｍｇ、Ａｌ、Ｌｉ、Ｂ
ｅ、Ｓｉは直接添加で装入し、それらを溶解させて、表
１及び表２に示す合金成分を表１及び表２に示す量（重
量％）で含有し、残部が亜鉛と不可避の不純物からなる
亜鉛合金を調製した。それらの亜鉛合金から、ホットチ
ャンバーダイカスト、コールドチャンバーダイカスト、
射出成形又はチキソキャストにより、下記の成形条件下
で、長さ２３０mm、平行部直径６mmφの引張試験片、及
び長さ１５０mm、平行部直径８mmφのクリープ試験片を
作製した。
に説明する。 実施例１〜２４及び比較例１〜６ 黒鉛坩堝中にベースとしての電気亜鉛及び所要量のＣ
ｕ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｌ
ｉ、Ｂｅ、Ｓｉ、Ｍｍ（ミッシュメタル）を添加した。
Ｍｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｌ
ａ、Ｍｍは母合金の形で装入し、Ｍｇ、Ａｌ、Ｌｉ、Ｂ
ｅ、Ｓｉは直接添加で装入し、それらを溶解させて、表
１及び表２に示す合金成分を表１及び表２に示す量（重
量％）で含有し、残部が亜鉛と不可避の不純物からなる
亜鉛合金を調製した。それらの亜鉛合金から、ホットチ
ャンバーダイカスト、コールドチャンバーダイカスト、
射出成形又はチキソキャストにより、下記の成形条件下
で、長さ２３０mm、平行部直径６mmφの引張試験片、及
び長さ１５０mm、平行部直径８mmφのクリープ試験片を
作製した。
【００１４】成形条件： ホットチャンバーダイカスト： 溶湯温度４３０℃、型
温度１５０℃、型締力３５ton 、アキュームレーター圧
力８５kgf/cm2 。 コールドチャンバーダイカスト： 溶湯温度４７０〜５
５０℃、型温度１５０℃、型締力３５ton 、アキューム
レーター圧力７０kgf/cm2 。 射出成形： 溶湯温度＝液相線温度＋１０℃（合金によ
り異なるがほぼ４００℃）、型温度１５０℃、型締力５
０ton 、射出圧力１９９０kgf/cm2 、スクリュー回転数
２２０rpm 。 チキソキャスト： 溶湯温度＝液相線温度−１０℃（合
金により異なるがほぼ３８０℃）、型温度１５０℃、型
締力５０ton 、射出圧力１９９０kgf/cm2 、スクリュー
回転数２２０rpm 。
温度１５０℃、型締力３５ton 、アキュームレーター圧
力８５kgf/cm2 。 コールドチャンバーダイカスト： 溶湯温度４７０〜５
５０℃、型温度１５０℃、型締力３５ton 、アキューム
レーター圧力７０kgf/cm2 。 射出成形： 溶湯温度＝液相線温度＋１０℃（合金によ
り異なるがほぼ４００℃）、型温度１５０℃、型締力５
０ton 、射出圧力１９９０kgf/cm2 、スクリュー回転数
２２０rpm 。 チキソキャスト： 溶湯温度＝液相線温度−１０℃（合
金により異なるがほぼ３８０℃）、型温度１５０℃、型
締力５０ton 、射出圧力１９９０kgf/cm2 、スクリュー
回転数２２０rpm 。
【００１５】これらの試験片を用いて以下の試験を実施
した。 引張試験： インストロン引張試験機による。条件：標
点間距離５０mm、平行部直径６mmφ、引張速度１０mm/m
in、試験温度１００℃。 クリープ試験： 単軸クリープ試験機による。条件：標
点間距離５０mm、平行部直径８mmφ、試験温度１００
℃、試験荷重２５ＭＰａ、１００時間後。
した。 引張試験： インストロン引張試験機による。条件：標
点間距離５０mm、平行部直径６mmφ、引張速度１０mm/m
in、試験温度１００℃。 クリープ試験： 単軸クリープ試験機による。条件：標
点間距離５０mm、平行部直径８mmφ、試験温度１００
℃、試験荷重２５ＭＰａ、１００時間後。
【００１６】測定結果は表１及び表２に示す通りであっ
た。なお、表１及び表２中の成形方法の欄中において、
ＣＣＤＣはコールドチャンバーダイカストの略記であ
り、ＨＣＤＣはホットチャンバーダイカストの略記であ
り、ＴＣはチキソキャストの略記である。なお、実施例
１９及び比較例５の亜鉛合金についてはクレープ歪の経
時変化を求めた。その結果は図１に示す通りであった。
た。なお、表１及び表２中の成形方法の欄中において、
ＣＣＤＣはコールドチャンバーダイカストの略記であ
り、ＨＣＤＣはホットチャンバーダイカストの略記であ
り、ＴＣはチキソキャストの略記である。なお、実施例
１９及び比較例５の亜鉛合金についてはクレープ歪の経
時変化を求めた。その結果は図１に示す通りであった。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【表２】
【００１９】表１及び表２のデータから明らかなよう
に、本発明の亜鉛合金である実施例１〜２４の亜鉛合金
は、既存の亜鉛合金である比較例１のＩＬＺＲＯ１４及
び比較例５のＺＤＣ２種の亜鉛合金と比較して、試験温
度１００℃に於ける抗張力が高い値を示しており、クリ
ープ歪も少ない。
に、本発明の亜鉛合金である実施例１〜２４の亜鉛合金
は、既存の亜鉛合金である比較例１のＩＬＺＲＯ１４及
び比較例５のＺＤＣ２種の亜鉛合金と比較して、試験温
度１００℃に於ける抗張力が高い値を示しており、クリ
ープ歪も少ない。
【００２０】一方、本発明の亜鉛合金の組成範囲から外
れている比較例２の亜鉛合金はマグネシウム含有量が少
ないため、抗張力及びクリープ特性の両方が既存の亜鉛
合金よりも劣っている。また、比較例３、４及び５の亜
鉛合金の場合には鋳造性が悪く健全な鋳物が得られなか
った。図１から明らかなように、実施例１９の亜鉛合金
は比較例５（ＪＩＳ ＺＤＣ２種）の亜鉛合金と比較し
て、試験温度１００℃、試験荷重２５ＭＰａの条件に於
けるクリープ特性が大きく改善されている。
れている比較例２の亜鉛合金はマグネシウム含有量が少
ないため、抗張力及びクリープ特性の両方が既存の亜鉛
合金よりも劣っている。また、比較例３、４及び５の亜
鉛合金の場合には鋳造性が悪く健全な鋳物が得られなか
った。図１から明らかなように、実施例１９の亜鉛合金
は比較例５（ＪＩＳ ＺＤＣ２種）の亜鉛合金と比較し
て、試験温度１００℃、試験荷重２５ＭＰａの条件に於
けるクリープ特性が大きく改善されている。
【００２１】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の高強度
耐熱亜鉛合金は高温下に於ける抗張力及び耐クリープ性
に優れており、亜鉛合金成形品の用途を大幅に広げるも
のである。
耐熱亜鉛合金は高温下に於ける抗張力及び耐クリープ性
に優れており、亜鉛合金成形品の用途を大幅に広げるも
のである。
【図１】 実施例１９及び比較例５の亜鉛合金のクリー
プ試験における経時変化を示すグラフである。
プ試験における経時変化を示すグラフである。
Claims (5)
- 【請求項１】マグネシウムを０．１〜４．５重量％含有
し、残部が亜鉛と不可避の不純物からなることを特徴と
する、高温下に於ける抗張力及び耐クリープ性に優れた
亜鉛合金。 - 【請求項２】銅、ニッケル及びマンガンの少なくとも１
種を合計で７重量％以下追加含有することを特徴とする
請求項１記載の亜鉛合金。 - 【請求項３】アルミニウムを１０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記載の亜鉛合金。 - 【請求項４】チタン、ジルコニウム、クロム、コバル
ト、リチウム、ベリリウム、ケイ素及びランタン系元素
からなる群から選ばれた少なくとも１種を合計で２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記載の亜鉛合金。 - 【請求項５】請求項１、２、３又は４記載の亜鉛合金か
らなることを特徴とする成形品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32822096A JP4204650B2 (ja) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | 高強度耐熱亜鉛合金及び成形品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32822096A JP4204650B2 (ja) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | 高強度耐熱亜鉛合金及び成形品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10168533A true JPH10168533A (ja) | 1998-06-23 |
| JP4204650B2 JP4204650B2 (ja) | 2009-01-07 |
Family
ID=18207792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32822096A Expired - Fee Related JP4204650B2 (ja) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | 高強度耐熱亜鉛合金及び成形品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4204650B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US7901522B2 (en) | 2003-01-16 | 2011-03-08 | Alcan Technology & Management Ltd. | Aluminum alloy with increased resistance and low quench sensitivity |
| CN102011029A (zh) * | 2010-12-08 | 2011-04-13 | 宁波博威合金材料股份有限公司 | 一种拉链牙带用锌合金及拉链牙带的制备方法 |
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