JPH0448040A - 高強度金型用合金 - 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
り、しかも溶接性が良好なプラスチック成形に用いる高
強度金型用合金に関する。

（従来の技術） 近年、オフィスオートメーション機器等の各種機器のハ
ウジングや構成部品、自動車構成部品等がプラスチック
化され、その性能の向上やデザイン変更を図るべく、頻
繁なモデルチェンジが行われてきている。これに伴い成
形品のライフサイクルが短くなり、多品種少量生産が実
施されている。このため、プラスチック成形用金型の構
成部材としては、鋳造・加工が容易な材料が求められて
いる。

従来の射出成形用金型、特に射出成形用金型の構成部材
としては、３５５Ｃ系の機械構造用炭素鋼鉄が凡用され
ている。即ち、Ｓ５５系炭素鋼は射出成形用材料として
要求される強度、溶接性、しぼ加工性、磨き加工性等が
良好であるばかりでなく、被削性にも優れており、かつ
金型用材料の中では比較的安価であるという特徴を有し
ているいるからである。

しかながら、前述した様な多品種少量生産の時流に則り
、さらに金型の低コスト化、短納期化を図ろうという要
望が益々強くなっており、このような要望に対応するに
は、Ｓ５５系炭素鋼鉄では、金型製作コストの大半を占
める機械加工費の低減を十分図ることができないという
課題を有している。

そこで、近年、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の構成材として、亜鉛基合金や銅
合金が使用されている。

亜鉛基合金は、ＺＡＭＡＸ、ＺＡＳ、Ｋ　ｌ　ｒｋｓｊ
ｔｅ等の低融点合金をベースとしている。

また、鋼合金は、例えば、特公昭５Ｂ−１１３８０号公
報に記載の如く、銅の他にアルミニウム、鉄、マンガン
等を含有している。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記従来の亜鉛基合金は、強度・硬度等
の機械的物性が劣るため、かなりの余裕をみて設計しな
ければならず、また、鏡面がでないため使用できる部位
・製品が限定されてしまい、またピンホール、引は巣等
の鋳造欠陥を防ぐことが難しく、溶接等の補修が必須で
あるが、冷却条件が溶接部分で著しく変化するため、組
織にむらが発生し、それが成形品に転写されてしまうと
いう問題がある。一方、銅合金にしても、硬度が低く鏡
面性がでないという問題がある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記の如き従来の問題点を解消することを目
的としてなされたものであって、１重量百分率でアルミ
ニウム５乃至１５％、鉄０．５乃至５％、ニッケル及び
／もしくはコバルト０．１乃至２％、マンガン０．５乃
至２％、亜鉛０．５乃至２％、及び残部が銅と不可避的
不純物とからなる高強度金型用合金、２．Ｍ量百分率で
アルミニウム５乃至１５％、鉄０．５乃至５％、ニッケ
ル及び／もしくはコバルトＯ１乃至２％、マンガン０．
５乃至２％、亜鉛０．５乃至２％、銀０．０１乃至１％
、及び残部が銅々不可避的不純物とからなる高強度金型
用合金、及び、３０重量百分率でアルミニウム５乃至１
５％、鉄０．５乃至５％、ニッケル及び／もしくはコバ
ルト０．１乃至２％、マンガン０．５乃至２％、亜鉛０
．５乃至２％、稀土類元素の内の１種又は２種以上の元
素０．０１乃至１％、及び残部が銅と不可避的不純物と
からなる高強度金型用合金に存し、これにより上記目的
が達成される。

本発明において、合金の含有量を前記の如く限定した理
由に・ついて説明する。

■アルミニウムの含有量 本発明合金においては、アルミニウムを含有することに
より、アルミニウムが銅と合金化することで、機械的強
度を向上させる効果を有する。その効果は、重量百分率
で５％未満では大きな効果を期待することができず、ま
た１５％を越えると脆性が増し、衝撃強度が著しく低下
してしまうため、その範囲を重量百分率で５乃至１５％
と定めた。

■鉄の含有量 本発明合金においては、鉄を含有することで機械的強度
の向上に効果があるが、その含有量は重量百分率で０．
５％未満では効果がなく、また５％を越えると脱化が著
しいため、その範囲を重量百分率で０．５乃至５％と定
めた。■ニッケル及び／もしくはコバルトの含有量本発
明合金においては、ニッケル及び／もしくはコバルトを
含有することにより、硬度、耐蝕性を向上させる効果が
あるが、その含有量は重量百分率で０．１％未満では効
果が得られず、３％を越えると脆性が増すため、その範
囲を重量百分率で０．１乃至３％と定めた。

■マンガンの含有量 本発明合金においては、マンガンを含有することで機械
的強度を向上させる効果があるが、その含有量は、重量
百分率で０．５％未満では効果を得ることができず、２
％を越えると脆性が増すため、その含有量を重量百分率
で０．５乃至２％と定めた。

■亜鉛の含有量 本発明合金においては、亜鉛を含有することで機械加工
性を向上させる効果があるが、重量百分率で０．５％未
満では所定の効果を期待することができず、２％を越え
ると著しく強度低下をきたすため、その含有量を重量百
分率で０５乃至２％と定めた。

■銀の含有量 本発明合金においては、銀を含有することで機械的強度
を向上させる効果があるが、重量百分率で０．０１％未
満では向上効果を得ることができず、１％を越えると際
立った効果が期待できないのにコストアップになってし
まうため、その含有量を重量百分率で０．０１乃至１％
と定めた。

■稀土類元素の含有量 本発明合金においては、稀土類元素を含有することで機
械的強度を向上させる効果がある。

稀土類元素とは、周期率表１１ＩＡ族中のランタノイド
系列の元素を指す、２種類以上含有してもよく、この場
合はランタノイド系元素の混合物であるミツシュメタル
（以下、ｒＭｍ」という）が好適に用いられる０重量百
分率でＯ，１％未満では、機械的強度向上が得られず、
５％を越えると、著しく脆性が増加してしまうため、重
量百分率で０．１乃至５％と定めた。

（作用） 本発明においては、銅およびアルミニウムを主成分とす
るため、機械的強度を確保し、鋳造・加工性が良好であ
る。

本発明においては、マンガン、鉄、亜鉛等の含有するこ
とによって、機械的強度・機械的強度及び表面硬度が向
上し、ニッケルの含有によって、耐酸化性向上及び靭性
の向上が図られている。

本発明においては、銀を含有するため、機械的強度が向
上している。

本発明においては、稀土類元素の内の１種又は２種以上
の元素を含有しているので、機械的強度が向上している
。

（実施例） 以下、本発明を実施例により詳細に説明する。

１〜５、　　　１〜３ 表１に示す如き本発明合金及び比較例合金について、そ
れぞれ、合金を溶融し、砂型閉鎖鋳造型を用いて鋳造し
、試験片を作成した。この試験片について、それぞれ、
引張強度とブリネル硬度を測定した。なお、原料として
は、各成分とも、純度９９．９９％以上の高純度のもの
を使用した。その結果を表１に示す。

（以下余白） 表１ 表１から明らかなように、本発明の合金は、引張強度で
６０〜７０ｋｇ／−２、ブリネル硬度１４０〜１７０Ｈ
Ｂの値を示したが、比較例の合金の場合は、いずれも満
足のいくものではなかった。

夾１」［１二」」− 表２に示す如き本発明合金及び比較例合金について、そ
れぞれ、合金を溶融し、砂型閉鎖鋳造型を用いて鋳造し
、試験片を作成した。この試験片について、それぞれ、
引張強度とブリネル硬度を測定した。なお、原料として
は、各成分とも、純度９９．９９％以上の高純度のもの
を使用した。その結果を表２に示す。

（以下余白） 表２から明らかなように、本発明の合金は、引張強度で
７０ｋｇ／閤！以上、ブリネル硬度１１７０ＨＢ以上の
値を示したが、比較例の合金の場合は、いずれも満足の
いくものではなかった。

実施例１１−１５ 表３に示す如き本発明合金及び比較例合金について、そ
れぞれ、合金を溶融し、砂型閉鎖鋳造型を用いて鋳造し
、試験片を作成した。この試験片について、それぞれ、
引張強度とブリネル硬度を測定した。なお、原料として
は、各成分とも、純度９９．９９％以上の高純度のもの
を使用した。その結果を表３に示す。

（以下余白） 表３から明らかなように、本発明の合金は、引張強度で
７０ｋｇ／ｍ”以上、ブリネル硬度１７０ＨＢ以上の値
を示したが、比較例の合金の場合は、いずれも満足のい
くものではなかった。

（発明の効果） 本発明高強度合金は、重量百分率でアルミニウム５乃至
１５％、鉄０．５乃至５％、ニッケル及び／もしくはコ
バルト０．１乃至３％、マンガン０．５乃至２％、亜鉛
０．５乃至２％、及び残部が銅と不可避的不純物とから
なるので、機械的強度を確保し、且つ鋳造・加工性が良
好である。

また、本発明高強度合金は、重量百分率でアルミニウム
５乃至１５％、鉄０．５乃至５％、ニッケル及び／もし
くはコバルト０．１乃至３％、マンガン０．５乃至２％
、亜鉛０．　５乃至２％、銀０．０１乃至１％、及び残
部が銅と不可避的不純物とからなるので、機械的強度を
確保し、且つ鋳造・加工性が良好である。

また、本発明高強度合金は、重量百分率でアまた、本発
明高強度合金は、重量百分率でアルミニウム５乃至１５
％、鉄０．５乃至５％、ニッケル及び／もしくはコバル
トＯ，ｌｌ至３％、マンガン０．５乃至２％、亜鉛０．
５乃至２％、稀土類元素の内の１種又は２種以上の元素
０．１乃至５％、及び残部が銅と不可避的不純物とから
なるので、機械的強度を確保し、且つ鋳造・加工性が良
好である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、重量百分率でアルミニウム５乃至１５％、鉄０．５
   乃至５％、ニッケル及び／もしくはコバルト０．１乃至
   ３％、マンガン０．５乃至２％、亜鉛０．５乃至２％、
   及び残部が銅と不可避的不純物とからなる高強度金型用
   合金。 ２、重量百分率でアルミニウム５乃至１５％、鉄０．５
   乃至５％、ニッケル及び／もしくはコバルト０．１乃至
   ３％、マンガン０．５乃至２％、亜鉛０．５乃至２％、
   銀０．０１乃至１％、及び残部が銅と不可避的不純物と
   からなる高強度金型用合金。 ３、重量百分率でアルミニウム５乃至１５％、鉄０．５
   乃至５％、ニッケル及び／もしくはコバルト０．１乃至
   ３％、マンガン０．５乃至２％、亜鉛０．５乃至２％、
   稀土類元素の内の１種又は２種以上の元素０．１乃至５
   ％、及び残部が銅と不可避的不純物とからなる高強度金
   型用合金。