(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネシウムを１〜４．５質量％含有し、残部が亜鉛と不可避の不純物からなることを特徴とする、コールドチャンバーダイカスト、チキソキャスト又は射出成形に用いる、高温下に於ける抗張力及び耐クリープ性に優れた亜鉛合金。
【請求項２】
銅、ニッケル及びマンガンの少なくとも１種を合計で７質量％以下追加含有することを特徴とする請求項１記載の亜鉛合金。
【請求項３】
チタン、ジルコニウム、クロム、コバルト、リチウム、ベリリウム、ケイ素及びランタン系元素からなる群から選ばれた少なくとも１種を合計で２質量％以下追加含有することを特徴とする請求項１又は２記載の亜鉛合金。
【請求項４】
請求項１、２又は３記載の亜鉛合金からなり、コールドチャンバーダイカスト、チキソキャスト又は射出成形により成形されたことを特徴とする成形品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高強度耐熱亜鉛合金及びコールドチャンバーダイカスト、チキソキャスト又は射出成形により成形された成形品に関し、より詳しくはコールドチャンバーダイカスト、チキソキャスト又は射出成形に用いる、高温下に於ける抗張力及び耐クリープ性に優れた亜鉛合金及びこれを用いてコールドチャンバーダイカスト、チキソキャスト又は射出成形により成形された成形品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
亜鉛合金は装飾品を中心にして多くの用途の成形品に用いられてきている。それに加えて、最近、亜鉛合金のダイカスト、射出成形等のコストの有利性に着目して、耐熱性を必要とする一部の成形品にも亜鉛合金を活用しようという動きがあり、それで高温下に於ける抗張力に優れた亜鉛合金が求められている。
【０００３】
また、汎用として用いられている亜鉛合金であるＪＩＳ ＺＤＣ２種は高温下に於けるクリープ強度が劣るため熱に曝される状態では使用できず、また、クリープに起因するボルトのゆるみの問題が生じるため、使用範囲が限定されるという課題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来技術の有する要求、課題に鑑みてなされたものであり、コールドチャンバーダイカスト、チキソキャスト又は射出成形に用いる、高温下に於ける抗張力及び耐クリープ性に優れた新規な亜鉛合金及びこれを用いてコールドチャンバーダイカスト、チキソキャスト又は射出成形により成形された成形品を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の目的を達成するために種々検討を重ねた結果、亜鉛合金においてマグネシウムを１〜４．５質量％含有させることにより、コールドチャンバーダイカスト、チキソキャスト又は射出成形に用いる、高温下に於いて優れた抗張力及び耐クリープ性を有する亜鉛合金が得られることを見出し、本発明を完成した。
【０００６】
即ち、本発明のコールドチャンバーダイカスト、チキソキャスト又は射出成形に用いる、高温下に於ける抗張力及び耐クリープ性に優れた亜鉛合金は、マグネシウムを１〜４．５質量％含有し、残部が亜鉛と不可避の不純物からなることを特徴とする。
【０００７】
本発明の亜鉛合金は、所望により、
（ａ）銅、ニッケル及びマンガンの少なくとも１種を合計で７質量％以下、及び
（ｂ）チタン、ジルコニウム、クロム、コバルト、リチウム、ベリリウム、ケイ素及びランタン系元素からなる群から選ばれた少なくとも１種を合計で２質量％以下
からなる群から選ばれた何れか一群又は二群を追加含有することができる。
また、本発明の成形品は、上記した亜鉛合金からコールドチャンバーダイカスト、チキソキャスト又は射出成形により成形されたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の亜鉛合金においては、マグネシウムは高温下に於ける抗張力及び耐クリープ性を向上させる。マグネシウムを１質量％以上添加することにより、金属間化合物（Ｍｇ2 Ｚｎ11）が樹枝状に均一に晶出し、この樹枝状の金属間化合物が亜鉛合金の耐熱性を向上させる。しかしながら、マグネシウムの添加量が４．５質量％を越えると亜鉛合金は脆化する傾向がある。従って、本発明の亜鉛合金においてはマグネシウムの含有量を１〜４．５質量％、望ましくは１〜３質量％とする。
【０００９】
本発明の亜鉛合金においては、所望により銅、ニッケル及びマンガンの少なくとも１種を添加して亜鉛合金の機械的強度を強化させることができる。しかし、銅、ニッケル及びマンガンの少なくとも１種を合計で７質量％を超えて添加すると亜鉛合金が脆化する傾向がある。従って、本発明の亜鉛合金において銅、ニッケル及び／又はマンガンを添加する場合には、それらの少なくとも１種を合計で７質量％以下、望ましくは３質量％以下添加する。
【００１０】
本発明の亜鉛合金においては、所望によりチタン、ジルコニウム、クロム、コバルト、リチウム、ベリリウム、ケイ素及びランタン系元素からなる群から選ばれた少なくとも１種を添加して亜鉛合金の機械的強度を改善することができる。しかし、それらの添加量が合計で２質量％を超えると衝撃値が低下するのでそれらの元素からなる群から選ばれた少なくとも１種の元素の添加量は合計で２質量％以下に限定される。
【００１１】
本発明の亜鉛合金は、コールドチャンバーダイカスト、チキソキャスト及び射出成形に特に適している。
【００１２】
本明細書において、「チキソキャスト法」とは、特公平２−１５６２０号公報に記載されているような射出成形機のシリンダー内で原料亜鉛合金の半溶融状態を実現し、スクリューによる剪断力でチキソトロピーを発現させて成形する方法を意味し、又「射出成形法」とは、チキソキャスト法と同様であるが、原料亜鉛合金の溶融温度直上の温度に加熱して溶融状態で鋳造する方法を意味する。
【００１３】
【実施例】
以下に、実施例等に基づいて本発明を具体的に説明する。
実施例１〜１６及び比較例１〜５
黒鉛坩堝中にベースとしての電気亜鉛及び所要量のＭｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｓｉ、Ｌａ、Ｍｍ（ミッシュメタル）を添加した。Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｌａ、Ｍｍは母合金の形で装入し、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｓｉは直接添加で装入し、それらを溶解させて、表１及び表２に示す合金成分を表１及び表２に示す量（質量％）で含有し、残部が亜鉛と不可避の不純物からなる亜鉛合金を調製した。それらの亜鉛合金から、コールドチャンバーダイカスト、射出成形又はチキソキャストにより、下記の成形条件下で、長さ２３０ｍｍ、平行部直径６ｍｍφの引張試験片、及び長さ１５０ｍｍ、平行部直径８ｍｍφのクリープ試験片を作製した。
【００１４】
成形条件：
コールドチャンバーダイカスト：  溶湯温度４７０〜５５０℃、型温度１５０℃、型締力３５ｔｏｎ 、アキュームレーター圧力７０ｋｇｆ／ｃｍ2 。
射出成形：  溶湯温度＝液相線温度＋１０℃（合金により異なるがほぼ４００℃）、型温度１５０℃、型締力５０ｔｏｎ、射出圧力１９９０ｋｇｆ／ｃｍ2 、スクリュー回転数２２０ｒｐｍ。
チキソキャスト：  溶湯温度＝液相線温度−１０℃（合金により異なるがほぼ３８０℃）、型温度１５０℃、型締力５０ｔｏｎ 、射出圧力１９９０ｋｇｆ／ｃｍ2 、スクリュー回転数２２０rpm 。
【００１５】
これらの試験片を用いて以下の試験を実施した。
引張試験：  インストロン引張試験機による。条件：標点間距離５０ｍｍ、平行部直径６ｍｍφ、引張速度１０ｍｍ／ｍｉｎ、試験温度１００℃。
クリープ試験：  単軸クリープ試験機による。条件：標点間距離５０ｍｍ、平行部直径８ｍｍφ、試験温度１００℃、試験荷重２５ＭＰａ、１００時間後。
【００１６】
測定結果は表１及び表２に示す通りであった。なお、表１及び表２中の成形方法の欄中において、ＣＣＤＣはコールドチャンバーダイカストの略記であり、ＴＣはチキソキャストの略記である。
【００１７】
【表１】
0004204650.tif 000002
【００１８】
【表２】
0004204650.tif 000003
【００１９】
表１及び表２のデータから明らかなように、本発明の亜鉛合金である実施例１〜１６の亜鉛合金は、既存の亜鉛合金である比較例１のＩＬＺＲＯ１４の亜鉛合金と比較して、試験温度１００℃に於ける抗張力が高い値を示しており、クリープ歪も少ない。
【００２０】
一方、本発明の亜鉛合金の組成範囲から外れているＭｇ含有量が極めて少ない比較例３の亜鉛合金は抗張力及びクリープ特性の両方が既存の亜鉛合金よりも劣っており、また、Ｍｇ含有量が少ない比較例２の亜鉛合金は抗張力及びクリープ特性の両方が既存の亜鉛合金より少し改善されているに過ぎない。また、比較例４及び５の亜鉛合金の場合には鋳造性が悪く健全な鋳物が得られなかった。
【００２１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の高強度耐熱亜鉛合金はコールドチャンバーダイカスト、チキソキャスト及び射出成形に特に適しており、高温下に於ける抗張力及び耐クリープ性に優れており、亜鉛合金成形品の用途を大幅に広げるものである。