JPH01317680A - 複合強化された亜鉛基合金製部材の製造方法並びに複合強化された亜鉛基合金製の部材及び金型 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は複合化された亜鉛基合金に係わり、とりわけ機
械的強度の向上を計った亜鉛基合金の製造方法および複
合強化された亜鉛基合金に関する。

（従来技術） 亜鉛基合金は鋳造性および転写性に優れていて、鋳造に
より樹脂用金型全製作することができ、機械加工工程の
大巾な削減カｊ計れる利点があるために、樹脂成形品の
試作品用金型として太いに利用されているが、その反面
機械的性質が脈弱と云う欠点がある。近年成形品の多様
化に合わせ多品種小量生産のための樹脂用金型に対して
°低コスト短納期等の要望が強まり、従来試作品用金型
に用いられている亜鉛基合金の機械的性質の強度向上を
計ったものが求められていて、その目的のために種々の
試みがなされている。しかしそれらの試みの殆んどはＭ
あるいはＣｕまたはＴｉあるいはＢｅ等の添加で合金成
分を変えて強度向上を計ろうとしている。

（発明が解決しようとする課題） 樹脂用金型に用いられる亜鉛基合金は、Ｚｎに約４％の
Ｍ、約１俤のＣｕ全添加した鋳造用合金が一般的である
。しかしこうし次合金は機械的性質が脆弱であるために
金型に使用したときにはコーナ部に割れを生じる問題が
ある。そのために合金成分を変えて機械的強度の向上全
させる試みでは小さな試験片ではそれなりの効果が表わ
れるものがあるが、金型のような大きな製品に適用する
には現状では種々の問題がある。その例を第９図を参照
して説明すると、Ａ／−を添加したものは、凝固速度が
大きく影響し、金型のような大きな製品では場所により
凝固速度が異なるために、均一で安定した強度向上が得
られることは困難であり、かつまたＡｔの添加量が増加
すると渦流れを悪くし、そのために鋳巣が発生しやすく
、転写性も悪くなり、鋳造製品の製作上問題がある。ま
たＣｕ全添加したものは凝固速度の影響も大きく、さら
にＺｎ　　ＡＬ　　Ｃｕ三元系金属においてε相４出　
（し、硬度の向上は望めるが強さの点では大きな改善は
望めない。さらにＴｉあるいはＢｅ　ｆ添加したときに
は、Ｚｎ　−Ａｔ−Ｃｕの三元系金属合金が素地を形成
するため、ＡｔあるいはＣｕ　ｋ添加したときと同じく
凝固速度が犬きく影響し、機械的強度が低下する問題が
ある。

本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、−膜構造用
鋼材を亜鉛基合金で鋳ぐるむことにより、亜鉛基合金の
特性である鋳造性および転写性全失うことなく、機械的
強度の向上を計った亜鉛基合金の製造方法および複合強
化された亜鉛基合金を提供することを目的としている。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は上記問題点全解決するために鋼材を脱脂および
酸洗にて表面の清浄化処理後、ｚｎｃｔ２３５０〜ｇｏ
ｏ　ｔ／ｌ、ＮａＦ　２０〜７０　？／ｌ、　ＮａＯＨ
ＩＱ　〜４０２μとを含んだ水溶混合液でフラキシング
処理および加熱処理を施し鋳型内所定位置に保持して、
溶融した亜鉛基合金で鋳ぐるみ強固な接合を得る亜鉛基
合金の製造方法を特徴としている。

また本発明は脱脂および酸洗いにて表面の清浄化処理、
フラキシング処理、加熱処理とを施し鋳型内所定位置に
保持した鋼材と、溶融し次亜鉛基合金を鋳型に注湯して
前記鋼材が鋳ぐるまれ複合強化された亜鉛基合金を特徴
としている。

さらに樹脂用金型に利用する場合に、成形時の力が加わ
る方向に対抗するよりに配設し鋳型内所定位置に保持し
た鋼材と、溶融した亜鉛基合金を鋳型内に注湯して前記
鋼材が鋳ぐるまれ複合化された亜鉛基合金を特徴として
いる。

（作用） 鋼材を脱脂および酸洗で表面の清浄化処理後、ｚｎ　ｃ
ｔ２３５０〜８００９μ、　Ｎａ　Ｆ’　２０〜７０　
？／ｌ　、　Ｎａ　０Ｈ１０〜４０９／ｌｋ含む混合液
でフラキシング処理を施こすことにエリ鋼材表面の活性
化をはかり、その後加熱処理にて予熱を与え、溶融した
亜鉛基合金を注湯して鋼材が昇温されることにより亜鉛
基合金内にＦｅが拡散することを促がしている。

（実施例） 一般に構造用鋼材は表面にスケール、錆等が付着してお
り、それ等をシ目ブトプラストで鋼材表面より除去し、
その後脱脂お工び酸洗で表面清浄化のための下地処理を
行う。

この脱脂処理は脱脂剤を含有する溶液に浸漬して行なわ
れる。この脱脂溶液は特に規定はしないカＮａ　ＯＨ、
Ｎａｚ　Ｏｎ　Ｓ　ｉ　０２等の５〜２０％、好ましく
は１０チ濃度の水溶液を用いる。脱脂浴の温度は常温〜
８０℃の温度で行なわれるが高温の方が高速脱脂に好都
合であす、６０°近辺が好ましい。また酸洗処理は通常
行なわれている酸洗法が用いられる。即ち５〜２０％程
度のＨＣｌもしくはＨ２ＳＯ４の水溶液による浸漬で、
６０℃付近の温度で２０〜　゛９００秒程度が好ましい
。

これらの表面清浄化処理を施した鋼材と亜鉛基合金との
接合をよくするために鋼材に７ラキシング処理を施す。

このフラキシング処理としてＺｎＣｔｚ　３５０〜ｇｏ
ｏ　ｆ／ｌ、　ＮａＦ　２０〜７０ｆ／ｚ、ＮａＯＨ１
０〜４０ｆμの混合液に浸漬捷たはスプレィでの吹付に
より行う。

その後鋼材を乾燥および予熱を目的として１５０〜２６
５℃で所定時間加熱を保持した後鋳型内の所定位置に設
置し、４２０〜５２０℃の溶湯温度の亜鉛基合金を鋳型
に注湯して鋼材を鋳ぐるむ。この際Ｆ’ｅ　−Ｚｎ間の
拡散を促がすのであるが、この拡散は亜鉛基合金の溶融
温度である３８０〜３９０℃付近よりはじまり、温度上
昇に伴ない活発になり、５００℃近傍で極太値を示しそ
の後ゆるやかな状態となる。一方予熱を与えられた鋼材
は第３図に示すように溶湯により加熱され、亜鉛基合金
の注湯温度付近まで昇温されるが、鋼材と亜鉛基合金と
の境界面での拡散を十分促がすために溶湯の凝固までの
時間全１０〜２０分保持し、除冷させる。即ち亜鉛基合
金と鋼材との拡散は第３図Ｔの間なされる。以上のよう
に鋼材を亜鉛基合金で鋳ぐるんだ複合化された亜鉛基合
金の鋼材と亜鉛基合金の境界部の顕微鏡写真（４００倍
）を第１図に示し、第２図にはｐｅの拡散状態を示すＢ
ＰＭＡ写真を示す。

この第２図によると亜鉛基合金内にｐｅが拡散している
状態が解る。このようにして複合化された亜鉛基合金を
第４　（ａ）、（ｂ）図の試験片で第５（ａ）、Φ）図
のようにして試験した結果を下記第１表および第６図に
示す。

第１表 この試験は万能試験機で亜鉛基合金にクラプク（破壊〕
が発生した時の値である。また複合化率は第４（ａ）、
Φ）図のＷに対するＳの値の比率である。

これによると複合化率が高まるにつれて、引張り強さ、
曲げ強さのいずれの強度も向上している。

次に第７図、第８図について説明する。本実施例は樹脂
用金型で、成形時に力が加わると隅部工り亀裂の生じ易
いキャビティ側金型１に適用した例で、丸棒３を折り曲
げて１個所を溶接し口状にした鋼材をショツトブラスト
処理後、６０℃で１０俤のＮａ　ＯＨ水溶液に浸漬して
脱脂、水洗、さらに６０℃、ｌＯ％ＨＣｚ水溶液に浸漬
して酸洗い、水洗いを行った。前記下地処理を行った後
鋼材表面の活性化を計るために、ＺｎＣＬ２７００ｆ／
ｚ、ＮａＦ５Ｑｆ／ｌ。

ＮａＯＨ２５Ｖｌ−ｔｌ”含む混合液に浸漬してフラキ
シング処理を施す。その後乾燥、予熱のために２５０℃
で１５分間加熱を施し、鋳型内の所定位置に配役保持す
る。樹脂金型は空間部４に樹脂が注入されると内力がか
かるので、その力に対抗する工うに鋼材全配設し、溶融
した亜鉛基合金を鋳型に注湯して、口字状丸棒３金鋳ぐ
るんだキャビティ側金型ｌが製作できる。

このようにして製作されたこの金型を使用して型締力５
０トンの機械でポリプロピレン樹脂を連続ＩＱ、０００
回の成形試験を行った結果、割れ、亀裂等の異常はみと
められなかった。

〔発明の効果〕

以上説明したように下地処理お工びフラキシング処理を
施した鋼材を亜鉛基合金で鋳ぐるむことにより、亜鉛基
合金の特性である鋳造性、転写性の良さを失なわずに機
械的性質の強い複合化さｎた亜鉛基合金が得られた。ま
たこれ全樹脂用金型に利用することにより強度の強い金
型が簡単に製作できる大きな利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は亜鉛基合金と鋼材との接合部の顕微鏡写真（４
００倍）、第２図は接合部におけるＦｅの拡散状態を示
すＥＰＭＡ写真、第３回は鋼材の温度変化の形態の説明
図、第４　（ａ）、（ｔ））図は試験片を示す図、第５
（ａ）、Φ）図は試験片に力を加えた方向を説明する図
、第６図は複合化率と強さの変化を示す図、第７図はキ
ャピテイ側金型の平面図、第８図は第７図■−■断面図
、第９図は亜鉛基合金の添加物による凝固までの保持時
間による強さの変化を示す図である。 １・・・キャビティ側金型、　２・・・コア側金型、３
・・・丸棒、　４・・・空間

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　鋼材を鋳ぐるむことにより複合強化することを特徴
   とする亜鉛基合金の製造方法。 ２　鋼材は脱脂及び酸洗いにより表面の清浄化処理を行
   ない、フラキシング処理、乾燥及び予熱のための加熱処
   理を施し、溶融亜鉛基合金で鋳ぐるみ強固な接合を得る
   ことを特徴とする請求項１記載の亜鉛基合金の製造方法
   。 ３　鋼材を鋳型内の所定位置に設置し、１回の亜鉛基合
   金の鋳造でニアネットシェイプの成形品を得ることを特
   徴とする請求項１記載の亜鉛基合金の製造方法。 ４　フラキシング処理はＺｎｃｌ＿２３５０〜８００・
   ｇ／ｌ、ＮａＦ２０〜７０ｇ／ｌ、ＮａＯＨ１０〜４０
   ｇ／ｌを含む混合液に浸漬することを特徴とする請求項
   ２記載の亜鉛基合金の製造方法。 ５　脱脂及び酸洗いの表面清浄化処理、フラキシング処
   理、乾燥および予熱のための加熱処理とを施し鋳型内の
   所定位置に保持した鋼材と、溶融した亜鉛基合金を鋳型
   に注湯して前記鋼材が鋳ぐるまれたことを特徴とする複
   合化された亜鉛基合金。 ６　樹脂用金型において、成形時の力が加わる方向に対
   して、その力に抗するより配設され、鋳型内所定位置に
   保持した鋼材と、溶融した亜鉛基合金を鋳型に注湯して
   前記鋼材が鋳ぐるまれたことを特徴とする請求項５記載
   の複合化された亜鉛基合金。