JPH01234538A - 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、主としてプラスチックの成形に用いられる金
型等に好適に使用される高強度の亜鉛基合金に関する。

（従来の技術） 近年、ＯＡ機器等の各種機器のハウジング、部品等がプ
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われている。

それに伴って、プラスチック製品の成形サイクルの短縮
が計られ、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、従来の
材料に代わって、鋳造、加工が容易で、短期間に製作が
可能な新しい材料が求められている。

従来、プラスチックの成形用金型、特に射出成形用金型
には、寸法精度、成形ショット数の面から、鋳鉄、鋳鋼
等の金属が用いられてきた。

これらの金属は、機械的強度は優れるものの、鋳造・加
工が困難であり、鋳造温度が高いため、鋳造に大規模な
設備を必要とする。

又、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が必要となる。

しかも、精密な金型を製作するためには、切削、放電加
工等の機械加工に多大の時間を必要とする。

従って、納期、コストの面から多品種少量生産の要求に
合わなくなってきている。

そこで、鋳鉄、鋳鋼に代わって、銅合金が使用されてい
るが、銅合金は鋳造温度が高いため、鋳造には酸化防止
等の設備や処理が、特別に必要となる。さらに、その鋳
造温度が１０００°Ｃ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ので、鋳型の
製作が困難で、高価になるという問題点があった。

しかも銅合金から金型を製作する場合は、鋳鉄や鋳鋼と
同様に長時間の放電加工を必要とするため、多品種少量
生産用金型の要求には合わなくなってきている。

このような欠点を解決するために、鋳造温度が低（、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。

この亜鉛基合金の多くば、グイキャスト用亜鉛合金（Ｚ
ＤＣ−１）をヘースとしており、亜鉛のほかにアルミニ
ウム、銅、マグネシウム等を含有している。

例えば、特公昭４８−２０９　Ｇ　７号公報にυＪ、ア
ルミニウム、銅、マグネシウム、ヘリリウム、チタニウ
ム、及び残部亜鉛からなる耐摩耗性亜鉛基合金が、また
、特公昭４８−２０９６７号公報には、アルミニウム、
ｊ同、マグネシウム、ヘリリウム、チタニウム、銀及び
残部亜鉛からなる耐摩耗性亜鉛基合金が開示されている
。

しかしながら、上記亜鉛基合金は機械的強度が不十分で
あり、プラスチック成形用金型として使用した場合、成
形作業を重ねるにつれて、金型の精度が低下し、製品に
いわゆるばりが発生ずる恐れがある。

又、合金の延性が不足するため、金型加工時やプラスチ
ック成形時に、割れやクランクを発生し易い等の欠点が
あり、そのために試作用金型程度にしか用いることがで
きなかった。

そこで、亜鉛基合金の強度を高めるために、アルミニウ
ムもしくは銅の添加量を増加させることが考えられるが
、これらの元素が増加すると、時効による寸法変化が大
きくなり、精密金型や複雑な形状の金型には向かなくな
るという問題点があった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、上記欠点に鑑がみ、機械的強度が大き
く、延性がすぐれ、時効による寸法変化が小さく、鋳造
性、加工性のすくれた亜鉛基合金を提供することにある
。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされた
ものであり、重量百分率で、アルミニウム６〜１５％、
銅８〜１５％、珪素０．０１〜１％、ストロンチウム０
．００１〜０．１％、マグネシウム０．０１〜０．３％
を含有し、残部が亜鉛及び不可避的不純物からなること
により、上記目的が達成される。

即ち、本発明は亜鉛基合金のアルミニウム及び銅の添加
量を厳しく制御すると共に、珪素の添加により、機械的
強度、硬度を向上させるほかに、ストロンチウムの添加
により、時効の影響（寸法変化、強度低下）を最小限に
抑える。

本発明において、アルミニウムの量は、その添加効果を
十分に発揮させるために、６〜１５重景％重量される。

過小の場合は十分な機械的強度や硬度を得るごとができ
ず、過多の場合は凝固開始点が上昇し、相分離を起こし
易くなり、合金内部にひ＆Ｊや巣が発生する原因となる
。

銅及び珪素の添加量は、それぞれ、８〜１５重量％、０
．０１〜１重量％である。

過小の場合は十分な機械的強度や硬度を得ることができ
ず、過多の場合は硬度は高くなるものの、脆性が増し、
十分な機械的強度が得られなくなる。

また、ストロンチウムの添加量は、０．００１〜０．１
重量％である。

過小の場合は時効の影響（寸法変化、強度低下）を低減
させることが不可能になり、過多の場合は脆性が増し、
十分な機械的強度が得られなくなる。

マグネシウムは結晶粒界に析出し、特に粒界腐食の防止
に効果を有することが知られており、その添加量は０．
０１−”０．３重量％である。

過少の場合は効果がなく、過多の場合は合金の強度が低
下し、脆性が増す。

尚、ここで不可避的不純物とは、通常ダイキャス１〜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
、なお精錬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すべての元素
を指し、具体的にはＪＩｓ−Ｈ２ＳＯ４一種で規定され
るように、重量百分率でＰ　ｂ　Ｏ，ＯＯ７以下、Ｆ　
ｅ　０．１０以下、ｃｄ　０．００５以下、Ｓｎ０．０
０５以下を指す。

（実施例） 以下に本発明の詳細な説明する。

実施例１〜９、比較例１〜５ 所定量の亜鉛、アルミニウム、銅、マグネシウム、珪素
、ストロンチウムを均一に溶解して、表１に示す組成を
有する合金を作製した後、この合金からＪＩＳ−Ｈ５３
０１参考図八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（１）の引張強度Ｃｋｇ／曲イ）をＪＩＳ−
Ｚ２２４１に従って測定した。

又、試験片（２）のブリネル硬度（ＨＢ）をＪＩｓ−Ｚ
２２４３に従って測定した。

更に、試験片（２）を、９０℃で７２０時間時効処理し
、時効処理前後の寸法変化（％）を測定した。以上の測
定結果を表２に示した。

表１ 表２ 以上の結果より、珪素及びストロンチウムの添加効果は
、それぞれ、０．０１〜１重量％、ｏ、ｏｏｉ〜０．１
重量％の範囲で明確に認められる。

（発明の効果） 本発明の亜鉛基合金は、叙上の如く、珪素とストロンチ
ウムの添加と、アルミニウム、銅の混合比を厳しく制御
することにより、亜鉛基合金の鋳造性並びに加工性を損
なうことなく、機械的強度、延性及び硬度を向上させる
と共に、時効による寸法変化を抑制することができ、亜
鉛基台金の欠点である割れ易さを改善することができる
。

従って、本合金をプラスチックの成形用金型として使用
した場合、表面に割れやクラックの発生する恐れがなく
、又、成形作業を重ねても、金型の精度が低下しないの
で、プラスチック製品にばりの発生がなく、ラスチック
の成形用金型として非常に有用である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、重量百分率で、アルミニウム６〜１５％、銅８〜１
   ５％、珪素０．０１〜１％、ストロンチウム０．００１
   〜０．１％、マグネシウム０．０１〜０．３％を含有し
   、残部が亜鉛及び不可避的不純物からなることを特徴と
   する亜鉛基合金。