JPS63203740A - 亜鉛基合金 - 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、機械的強度に優れ、かつ鋳造・加工が容易で
あるため、プラスチックの成形に用いる金型として使用
可能な亜鉛基合金に関する。

（従来の技術） 近年、ＯＡ機器などの各種機器のハウジング、部品など
がプラスチック化さｈ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なわれている＠それ
に伴って、プラスチックの成形サイクルが短くなり、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、りの成形用金型には、鋳造、加工が容易な材料が求
められている。

プラスチックの成形用金型、特に射出成形用金型には、
鋳鉄、鋳鋼などの金属が用いられている◎ しかし、こｈらの金属は、機械的強度には優れるものの
、鋳造−加工が困難である。鋳鉄・鋳鋼は鋳造温度が高
いため、鋳造には大規模な設備を要する。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、
表面研摩に多大の工数を必要とする。しかも、精密な金
型な製作するためには、切削、放電加工などの機械加工
に多大の時間を必要とする。銅合金も鋳造温度が高いた
め、鋳造には酸化防止などの設備や処理を要する。鋳造
温度は１０００℃を越えるため、鋳型には石膏が使用で
きず、セラミックモールドが用いらｈる。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
かも鋼合金は同様に長時間の放電が必要である。

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ック成形用金牌材料として、
亜鉛基合金が提案さｈているＯ この亜鉛基合金は、グイキャスト用亜鉛合金（ＺＤＣ−
１）をベースとしており、亜鉛のほかにアルミニウム、
銅、マグネシウムなどを含有している。例えば特公昭５
１−５３４２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、銀および残部が亜鉛か
らなる耐摩耗性亜鉛基合金が開示されている。

しかし、こｈらの亜鉛基合金は機械的強度が不十分であ
るうえに、粒界腐食を防止する目的で添加したマグネシ
ウムがアルミニウムの影響による寸法変形を遅らせる作
用を有するため、金型の製作中に大ぎな寸法変形が生じ
ることもあり、プラスチックの成形用金型とした場合、
表面にクラックの発生するおそれがある。また、この金
型を用いて成形作業を重ねるにつ九て、金型の精度が低
下し、成形品にパリが発生するおそれがあり、そのため
に試作型程度にしか用いることができない。

そこでさらに合金の強度をあげるためには、アルミニウ
ムもしくは銅の含有量を増大させることが考えらｈる。

特にアルミニウムの添加は強度の増加に著しい効果があ
る。しかしながらこｈらの元素を増加させていくと、時
効による寸法変形が大きくなる拳従って積重型はおろか
、形状の複雑な型には向かないのが実情である。特に銅
の関与した寸法変形は場合によっては約１％にも達し機
械的強度にも影響するうえ、相変態温度が高いため溶体
化処理などの方法が取りにくいなどの欠点がある◎ （発明が解決しようとする問題点） 本発明は上記従来の問題点を解決するものであり、その
目的とするところは、機械的強度に優れ、かつ時効によ
る寸法変化が小さく、鋳造・加工が容易でしかも短時間
で製作可能な金型合金を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、アルミニウム、綱を含有する従来の亜鉛基合
金に、さらに必要量のマグネシウムまたは／およびカル
シウム、およびランタニド系列の希土類元素を添加する
ことにより、機械的強度、ならびに機械加工性を向上さ
せるとともに、銅の析出による体積膨張を抑えることに
より、時効の影Ｉｔ（寸法変形、強度低下）を最小限に
抑えることができるとの発明者の知見に基いて完成され
た。

本発明の亜鉛基合金は、重量百分率で、アルミニウム１
０〜３０％、銅α５〜１０％、マグネシウムまたは／お
よびカルシウムへ０５〜Ｌ５％、ランタニド系列のうち
１種類以上の元素１１１〜５％を含有し、残分が亜鉛と
不可避的不純物よりなることにより、上記目的が達成さ
れる。

ランタニド系列の希土類元素は銅と、ＭｍＣｕｓＭｍＣ
ｕｓ　（Ｍｍ　：　ｉ　ｙシェ、メタル／Ｌｍ（ランタ
ン）、Ｃｅ　（セリウム）等他のランタニドでもよい〕
の形で金属間化合物を生成し合金内に分散するため、機
械的強度、ならびに機械加工性を向上さることにより、
時効の影Ｗ（寸法変形、強度低下）を最小ａに抑えるこ
とができる。この場合、マグネシウムまたは／およびカ
ルシウムの存在下で、この効果が顕著に発揮さｈる。

この理由は定かではないが、おそらくは粒界析出したマ
グネシウムやカルシウムが銅の拡散を阻害するためと考
えらｈる。

アルミニウムおよび銅の量は、その添加効果を十分に発
揮させるために、それぞれ１０〜３０重量％、Ｑ５〜１
０重量％である必要があり、含有量が少なすぎると機械
的強度や硬度が十分に発揮されず、多すぎると硬度は増
すものの脆くなるとともに本発明による時効低減が困難
になる。

マグネシウムまたは／およびカルシウム、およびランタ
ニド系列のうち１ｍ類以上の元素の量はそれぞれへ０５
〜１５重鳳％、α０１〜５重鳳％である必要がある。添
加量が少なすぎると時効による伸びが大きくなってしま
い、多すぎると引張強度が低くなってしまう。

なお、ここで言う不可避的不純物とは、通常グイキャス
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、なお精練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全ての元
素をさし、具体的にはＪＩＢ　Ｈ５３０１１種で規定さ
れるように、重量％でＰｂａ００７以下、Ｆｅα１０以
下、Ｃｄ（ＬＯＯ５以下、８ｎＱＯＯ５以下並びに本発
明テ意識的に抜いたＭｇαＯ１以下及び特許請求の範囲
に記載さｈていない全ての金属、半金属元素の総和α０
５％までを指す。

（実施例） 以下に本発明を実施例について述べる＠実施例１ アルミニウム１４．０重量％、銅ａ５重量％、マグネシ
ウム（１０５重量％、ミフシェメタル０．０１重量％及
び残分亜鈴を均一に溶融させた後、ＪＩＢ　Ｈ５３０１
参考囚人に示さｈる引張試験片＋１１及び参考図Ｂに示
される硬さ試験片（！１を作成した。

この試験片（１１の鋳造直後（鋳造後３０時間以内）の
引張強度（Ｋｆ／ｍ　）をＪＩＢ　Ｚ　２２４１に従っ
て測定した。さらに試験片（２）の、ブリネル硬度（Ｍ
Ｂ）をＪＩＢ　Ｚ　２２４３　Ｃ従？”Ｃ測定し、また
９５℃Ｘ　７２０　ｈｒ　時効における伸びを測定した
。その結果を第１表に示す＠実施例２〜２７ 第１．２表に示す組成としたこと以外は実施例１と同様
にして測定した結果を第１．２表に示す。

比較例１〜５ 第２表に示す組成としたこと以外は実施例１と同様にし
て測定した結果を第２表に示す◇（以下余白） （発明の効果） 本発明亜鉛基合金は、上記の如き構成とされているので
、表面硬度が高く、かつ機械的強度、ならびに機械加工
性に優れているほか、銅の析出による体積膨張を押えて
時効の影響（寸法変形、強度低下）が著しく小さい。従
って、この合金をプラスチックの成形用金型とした場合
、表面にクラックが発生するおそれはない。この金型を
用いて成形作業を重ねても、金型の精度が低下しない・
この合金は鋳造温度が低く、鋳造争加工も容易である。

その結果、本発明亜鉛基合金は、プラスチックの成形用
金型の材料として有用である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、重量百分率で、アルミニウム１０〜３０％、銅０．
   ５〜１０％、マグネシウムまたは／およびカルシウム０
   ．０５〜１．５％、ランタニド系列のうち１種類以上の
   元素０．０１〜５％を含有し、残分が亜鉛と不可避的不
   純物よりなることを特徴とする亜鉛基合金。