JPH02122040A - 耐クリープZn―Al基鋳造合金 - Google Patents

耐クリープZn―Al基鋳造合金

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JPH02122040A
JPH02122040A JP1143930A JP14393089A JPH02122040A JP H02122040 A JPH02122040 A JP H02122040A JP 1143930 A JP1143930 A JP 1143930A JP 14393089 A JP14393089 A JP 14393089A JP H02122040 A JPH02122040 A JP H02122040A
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JP
Japan
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creep
resistant
casting alloy
alloy
alloys
Prior art date
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Application number
JP1143930A
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English (en)
Inventor
Robert J Barnhurst
ロバート ジェイ.バーンハースト
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Noranda Inc
Original Assignee
Noranda Inc
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C18/00Alloys based on zinc
    • C22C18/04Alloys based on zinc with aluminium as the next major constituent

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Prevention Of Electric Corrosion (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
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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、特に150℃に達する^い温度において優れ
た耐クリープ性を有するZn−Aj!I鋳造合金に関す
るものである。
従来 術および発明が解決すべき課題 多くのZn−Al鋳造合金が、満足すべき室温耐クリー
プ性を有するものとして利用され得ることは広く知られ
ている。それらに属するものとして、no、3 (ザマ
ツク3)、no、5(ザマツク5) 、ZA−8,ZA
−12及びZA−27のような合金が挙げられる。しか
し、斯様な1n−Alu造合金合金クリープ性は、アル
ミニウム合金と比較されるとき、150℃に達する高い
温度においては劣る。
課題を解決するための手段 かくて、本発明の目的は高い温度において優れた耐クリ
ープ性を有するZn−Al基鋳造合金を提供することで
ある。ざらに、本発明は低アルミニウム含り合金のポッ
トチャンバダイカスティングの可能性を含む現在のZA
族の合金(ZA−8、ZA−12、ZA−27)の特性
及び鋳造利点を有するZn−Al基鋳造合金の開発に係
る。
本発明に従うZn−Al基鋳造合金は重量百分率で3−
18%のアルミニウム、0.01−0.15%のマグネ
シウム、0.01−0.05%のマンガンまたはMn0
.01・−0,05%及びL io、02−0.1%の
間の濃度におけるマンガン及びリチウムを有し、残りが
亜鉛合金中に通常存在する不純物を除いて亜鉛である。
前記合金において、通常、銅は強度及び耐食性を増すた
めに最高2.5%、好ましくは0.5−2.5%聞存在
する。
前記Zn−Alm鋳造合金のアルミニウム含有量は好ま
しくは約6−12%、最も好ましくは約8−10%であ
る。
前記mii囲のマンガンとリチウムが、共に、前記Zn
−Al基鋳造合金中に存在?l−ることが好ましい。
前記Zn−At基ti造合金のマンガン含有量は約0.
01−0.025%であることが好ましい。
前記In−へ1基I造合金のリチウム含有量は約0.0
5−0.07%であることが好ましい。
本発明は以下添付図面を参照してより詳細に開示される
あらゆる金属の耐クリープ性は、クリープの3段階即ら
第1、第2及び第3の段階におけるその挙動に従って別
語される。第1及び第2のクリープ特性のみが工学技術
的に重要であり、それらは第1図に示されている。殆ど
の工学技術的構造物において認められるように、Zn−
Aj合金の第1の耐クリープ性は最も重要であり、そこ
では短期間の挙動が重大であり、一方、第2の酎、クリ
ープ性はより長い時」においてより重大である。第1と
第2のクリープ特性が同等に重要とされる場合もある。
種々の方法によって製造された7n−Δi基鋳造合金の
典型的なりリープ率が下記の表1に18げられる。
人−1 ZA−8永久UI          約70−   
 約42A−8プレッシャー・ダイカスト  約70 
 約7ZΔ−12砂型鋳造         約70 
 約9   約3452A−12プレッシャー・ダイカ
スト 約70ZA−27砂型ui造        約
76 約10 約52A−27プレッシャー・ダイカス
ト 約70  約9ILZRO16約95 約28 約
5 ダイカスト合金 #3        約20傘若干の
データは推定に基づく(単位二メガ・パスカル(MPa
))前記表1において認められるように、列挙された合
金の耐クリープ性は、20℃に63 Gノるよりも15
0℃の一度において、より劣る。[LZR016、極め
て少ff1(<0.04%)のアルミニウムを含むZn
−CU−Ti−Cr合金、に対するデータが比較のため
に示されている。ILZRO16は、商業的には少量生
産されているに過ぎないが、現在知られている最高の耐
クリープ性を有する1小船合金である。この合金の欠点
として、その生産のほかに、比較内省るその溶場安定性
と、ホットチVンバダイ力ステイング(この方法におい
ては、防護されていない鉄を基材とするポンプ装置に対
し溶湯が直接接触する)のための好適性の欠如とが挙げ
られ、これら欠点がダイカスディング産業においてIL
ZRO16が不人気であると判明する主な理由であった
典型的には8.4%のアルミニウム、10%の銅、0.
025%のマグネシウムを含有し残りが亜鉛である在来
のZA−8合金及びいくつかの同様のZA−8合金(よ
り高い1%のマグネシウムを含有するものを除く)であ
って指定mのマンガン、リチウムまたはマンガン及びリ
チウムを含有するものの第1及び第2の耐クリープ性が
)記の表2に示される。
温度100℃、35HPaの応力下の試験データがプレ
ッシャー・ダイカスト条件に対して提供され、同−試験
条I’を下で従来合金Z A −8と比較されている。
合金ZA−8は現在のZA合全金族第1及び第2の耐ク
リープ性の両者の最高の組合わせを示す。表2に記載さ
れそして第2図に示される試験データから、著しく優れ
た第1及び第2の耐クリープ性はマンガンとリチウムが
Zn−/1基合金に添加されるとき得られることが理解
されるであろう。しかし、第1及び第2の耐クリープ性
における実質的改善は、また、マンガンのみを添加する
ことによっても達成される。これらのデータは、プレツ
シt7−・ダイカスティング条件に対するものであるが
、新規の合金は、重力鋳造法の耐クリープ性において、
同等以上の挙動を与える。現在のZA合全金族比較して
最小の追加費用をもってホットチャンバ方式での生産を
可能にするプレッシャー・ダイカスト合金に対して最大
の要求が向けられている。
ベルギーの冶金研究センター(CRM)における研究(
英国第1337937号)は、19−24%のAl.最
高1%のCu及び(または)0.02−0.1%のMg
、0.001−0.5%のcr及び(または)0.00
1−0.5%のLl及び(または)0.001−1%(
7)Zrを含有する超可塑性亜鉛合金の定義を導くに至
った。
この研究の目的は、良好な室温耐クリープ性を有する超
可塑性合金を開発でることであった。この合金は、耐ク
リ−1性を改善するためにリチウムのみを使用し、そし
てまた、アルミニウム含有量の見地から本発明の範囲外
にある。Llを含むこの合金のクリープ率は、温度22
℃、応力69HPa  (10,0OOpsi )にお
&NTO,38%毎時のオーダーであり、それは特に1
00℃に−3いては、本発明に基づ<Zn−Alu鋳造
合金のそれより数桁大きい。
CRMに付与されたベルギー特許第775207号は耐
クリープ性を改善するために9伍のリチウムを含有する
Zn−Al合金を開示している。
該特許はまた0、25%より低い濃度で存在する3e、
Co、Mn、Ti、Zrを含む多数のその他の金属にも
言及しているが、これら金属は不純物として存在するも
のであり、特定目的のために添加されたものではない。
CRMにおけるその後の研究は、最高2%のアルミニウ
ム及び0.025−0.8%の範囲のマンガンを含有す
る耐クリープ合金(フランス特許第80 26139号
)の開発を包含した。その後の改良の一つくベルギー特
許第892733号)は同様な合金であって0.01−
0.06%のT +、zr、N +、v、cr、se、
ca、希土酸化物またはミツシュメタルを添加物どして
有するものを開示した。前記両合金のアルミニウム含量
は本発明の範囲外にある。
ダウケミカル社に付与された米国特許第3527601
号は、liとMnとを含む19種の添加元素の一つを含
有する耐クリープ亜鉛基合金の構成を1m示している。
しかし、l−iの範囲は0.1−0.5%であり、そし
てMnのそれは0.3−1.5%であり、本発明のそれ
をはるかに超えている。これら合金は微粒化された小滴
からベレットに形づくられるが、鋳造合金として企図さ
れていない。
前記合金は導管を有しない1!導炉 (channelless 1nducNon fur
nace )及びガス燃焼炉内でこれまで製・造されて
いるが、現在ZA金合金溶融するのに使用されている任
意のタイプの溶解炉もおそらく好適である。
合金を生産するための手順は以下の通りである:均質な
Zn−△1−cuの溶湯が生成される。
次に、Aノとl−iとを含む母合金がマンガンとマグネ
シウムとともに添加される。重要なことは、Aj!−L
iの添加が溶湯からのリチークムの喪失を防ぐために湯
面下で行われなくてはならないことである。溶湯は勢い
よく撹拌され、そして約600℃を超えない保持温度す
なわち鋳造温度に調整される。次いで、溶湯は溶解炉か
ら直接に、または亜鉛合金のため通常の慣行に従って溶
湯が除滓されることを条件として保温調整炉から鋳込ま
れるべく待機する。
4゜ 鋳造の間に金属が消費されるが故に、溶湯からのリチウ
ムの喪失が、リチウムが安定的に(新しい塊体として)
溶解炉に添加されない状況下で所定時間にわたって予想
される。リチウムの喪失を補償するために、溶湯の化学
的性質の調整が必要とされる。
概して、本発明は予め決定された比率をもってマンガン
、とりわけマンガン及びリチウムをZn−Al合金に添
加することによって第1及び第2の耐クリープ性の両方
を、そのような合金において著しく優れた耐クリープ性
を獲得するように改良することに係る。従って、本発明
は本明細塵に示された特定実施例に限定さるべきではな
く、口頭記載の特許請求の範囲によってのみ限定さるべ
きである。
【図面の簡単な説明】
第1図はクリープ変形曲線から決定されるパラメータを
示し、第2図は本発明に従うZn−Al合金の各種試験
片の%伸び対時間を示す。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量百分率で3−18%のアルミニウム、0.0
    1−0.15%のマグネシウム、0.01−0.05%
    のマンガンまたはマンガン0.01−0.05%及びリ
    チウム0.02−0.1%の間の濃度におけるマンガン
    及びリチウムを含有し、残りが亜鉛合金中に通常存在す
    る不純物を除き亜鉛であることを特徴とする耐クリープ
    Zn−Al基鋳造合金。
  2. (2)特許請求の範囲第1項記載の耐クリープZn−A
    l基鋳造合金において、銅が最高2.5%の量をもつて
    存在することを特徴とする耐クリープZn−Al基鋳造
    合金。
  3. (3)特許請求の範囲第2項記載の耐クリープZn−A
    l基鋳造合金において、銅の量が0.5−2.5%の間
    であることを特徴とする耐クリープZn−Al基鋳造合
    金。
  4. (4)特許請求の範囲1項記載の耐クリープZn−Al
    基鋳造合金において、アルミニウム濃度が約6−12%
    の間であることを特徴とする耐クリープZn−Al基鋳
    造合金。
  5. (5)特許請求の範囲第4項記載の耐クリープZn−A
    l基鋳造合金において、アルミニウム濃度が8−10%
    の間であることを特徴とする耐クリープZn−Al基鋳
    造合金。
  6. (6)特許請求の範囲第1項記載の耐クリープZn−A
    l基鋳造合金において、マンガン含有量が0.01−0
    .025%の間であることを特徴とする耐クリープZn
    −Al基鋳造合金。
  7. (7)特許請求の範囲第1項記載の耐クリープZn−A
    l基鋳造合金において、リチウム含有量が0.05−0
    .07%の間であることを特徴とする耐クリープZn−
    Al基鋳造合金。
  8. (8)特許請求の範囲第2項記載の耐クリープZn−A
    l基鋳造合金において、アルミニウム濃度が約6−12
    %の間であり、銅濃度が0.5−2.5%の間であるこ
    とと、そしてマンガンが0.01−0.025%の間の
    含有量を以て存在し、そしてリチウムが0.05−0.
    07%の間の含有量を以て存在することとを特徴とする
    耐クリープZn−Al基鋳造合金。
  9. (9)特許請求の範囲第2項記載の耐クリープZn−A
    l基鋳造合金において、アルミニウム濃度が8−10%
    の間であり、銅濃度が0.5−2.5%の間であること
    と、そしてマンガンが0.01−0.025%の間の含
    有量を以て存在し、そしてリチウムが0.05−0.0
    7%の間の含有量を以て存在することとを特徴とする耐
    クリープZn−Al基鋳造合金。
JP1143930A 1988-10-04 1989-06-06 耐クリープZn―Al基鋳造合金 Pending JPH02122040A (ja)

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