JPS63203741A - チタニウム含有亜鉛基合金 - 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
ある丸め、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ノ・クジング、部品な
どがプラスチック化されるとともに、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
スチックの成形用金型には、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、これ
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、表面研磨に多
大の工数を必要とする。しかも、精密な金型を製作する
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１００
０℃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れる。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。しかも銅合金は
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型材料として、
亜鉛基合金が提案されている。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５１−５３４２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、鍜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、これ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、金型の製作中に大きな寸法変形が生じ
ることもあり、プラスチックの成形用金型とした場合、
表面にクク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れて、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れる。

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。しかしながらこれ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。従って精密型＃ｉ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・ Ｃ問題点を解決するための手段） 本発明はアルミニウム、銅を含有する従来の亜鉛基合金
のアルミニウム及び銅の量を厳しく制御するとともに、
ニッケルまたは／およびコバルトを添加すること丸より
、機械的強度、ならびに機械加工性を向上させるほか、
銅の析出による体積膨張を抑え、時効の影響（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
者の知見にもとづいて完成された。

本発明の亜鉛基金４ｔは、重量１００分率で、アルミニ
ウム１３〜２５％、銅λ５〜６９６、チタニウムＱＯ５
〜３％を含有し、残部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。

チタニウムは本合金の結晶粒径を微細化させ、機械的強
度や硬度を増大させる＃１か、結晶粒界に析出し、銅の
析出による体積膨張を抑えること丸より、時効の影響（
寸法変化、強度低下）を最小限に抑えることができる。

この場合マグネシウムが存在すると、アルミニウムの影
響による収縮を遅延させるため、金型加工時に寸法変形
が生じるため好ましくないので除外する。

アルミニウム及び銅の量は、その添加効果を十分に発揮
させるため、それぞれ１３〜２５重量％、４５〜６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できず、含有量が多すぎると硬度は
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。

チタニウムの量は、その添加効果を十分発揮させるため
、（ＬＯ３〜３重量％である必要がある。含有量が少な
すぎると時効による伸びが大となってしまい、含有量が
多すぎると引張り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ＪＩＳ　　Ｈ５３０１１種で規定
されるように、重量％でＰｂａＯ０７以下、Ｆｅ　α１
０以下、Ｃｄａ００５以下、５ｎｌ１００５以下並びに
本発明で意識的に抜いたＭｇ　α０１以下及び特許請求
の範囲に記載されていない全ての金属、半金属元素の総
和（ＬＯ５％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 アルミニツム４．０重量％、銅ＬＯ重量％、チタニウム
α０５重量％及び幾分亜鉛を均一に溶融させた後、ＪＩ
Ｓ　Ｈ５３０１参考図Ａに示される引張試験片（１）及
び参考図Ｂに示される硬さ試験片（２）を作成した。

この試験片ｆｌ）の鋳造直後（鋳造後３０時間以内）の
引張強度（即／−）をＪＩＳ　　Ｚ２２４１　に従って
測定した。さらに試験片（２）の、プリネル硬度（ＨＢ
）をＪＩＳ　Ｚ　２２４３に従って測定し、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 アルミニタム１３．０重量％、銅４．０重量％、チタニ
ウムα０５重量％及び幾分亜鉛としたこと以外り実施例
１七同様である。

実施例３ アルミニツム１＆０重量％、銅ａＯ重量％、チタニウム
３．Ｏ重ｆｆ１９６及び幾分亜鉛としたこと以外は実施
例１と同様である。

実施例４ アルミニツム１＆０重量％、銅２５重量％、チタニウム
０．５０７を量％及び幾分亜鉛としたこと以外Ｆｉ実施
例１七同様である。

実施例５ アルミニツム１＆０重量％、Ｊ１１４．０重量％、チタ
ニウム３．０重量％及び幾分亜鉛としたこと以外は実施
例１と同様である。

実施例６ アルミニタム１１Ｌ０重量％、銅６．０重量％、チタニ
ウム（１０５重量％及び幾分亜鉛としたこと以外４実施
例１と同様である。

実施例７ アルミニタム２ｔ０重量％、銅ｚ５重量％、チタニウム
１０重量％及び幾分亜鉛としたこと以外は実施例１と同
様である。

実施例８ アルミニウム２５．０重量％、銅４．０重量％、チタニ
ウムα０５重量％及び幾分亜鉛とｐたこと以外＃ｉ実施
例１と同様である。

実施例９ アルミニタム２玩０重量％、銅ａＯ重量％、チタニウム
０．５０重量％及び幾分亜鉛としたこと以外は実施例１
と同様である。

比較例１ アルミニウムｔＯＷ量％、＃１０重ｆｌｋ％、マグネシ
ウムα０５１１ｉ量％及び幾分亜鉛としたこと以外は実
施例１と同様である。

比較例２ アルミニタム４．０重量％、銅ミ０重量％、マグネシウ
ム（ＬＯ５重量％及び幾分亜鉛としたこと以外は実施例
１と同様である。

比較例３ アルミニツム２２０１！量％、銅１λ０重量％、マグネ
シクムα０５重量％及び幾分亜鉛としたこと以外は実施
例１と同様である。

比較例４ アルミ二りム２ＬＯＩｌ量％、銅１３．０重量％、マグ
ネシクムＱ、０５重量％、チタニウムａ００１重量％及
び残分亜鉛としたこと以外は実施例１と同様である。

比較例５ アルミ二りム２２ｈＯ重量％、銅１３．０重量％、マグ
ネシウムへ０５重量％、チタニウム１（ＬＯ重量％及び
幾分亜鉛としたこと以外は実施例１と同様である。

（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、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、表面にクク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・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、重量分率で、アルミニウム１３〜２５％、銅２．５
   〜６％、チタニウム０．０３〜３％を含有し、残部が亜
   鉛と不可避的不純物よりなることを特徴とするチタニウ
   ム基含有亜鉛基合金。