JPH03236436A - Ａｌ―Ｓｎ系合金製制振材料及びその製造方法 - 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） 本発明は優れた振動減衰性を有し、音響機器、精密機器
、自動車などの振動を嫌う構造部材として使用されるＡ
４２−Ｓｎ合金製制振材料及びその製造方法に関するも
のである。

（従来の技術） 一般に音響機器等振動を嫌う構造部材として使用される
制振材料の振動減衰性は次のようにして規定することが
できる。

すなわち、通常、物体を振動させると、ある周波数（ｆ
ｒ）で振幅が大きくなる。この周波数と振幅の関係いわ
ゆる共鳴曲線を第１図のグラフに示す。このグラフ中周
波数（ｆｒ）を共振周波数という。この共振周波数にお
ける最大振幅をＡＯとすると、このエネルギーに対し１
／２となるのは振幅がＡ　ｏ／Ｊ″２　（ｄＢ表示では
一３ｄＢ）となる周波数である。

この周波数幅（半値幅）をΔｆとすると下記のような式
がなりたつ。

η＝Δｆ　／　ｆ　ｒ　　・・・・・・・・・　　（１
）上記式において、ｎは損失係数と呼ばれ、この損失係
数ｎの値が大きい材料はど振動減衰能に優れ、外力が除
去された場合には振動が急速に減衰する。通常の金属材
料の損失係数ηは０．００１以下である。

（発明が解決しようとする課題） 従来、割振材料としてはＦｅ−Ｃｒ系、Ｍｎ　−Ｃｕ系
、Ｚｎ−Ａｌ系、Ｎ　ｉ　−Ｔ　ｉ系などの合金が知ら
れている。

しかしながらこれらの合金は振動減衰性が大きいが、比
重が大きいという共通の欠点を有し、機器の軽量化を図
ろうとする場合には不適当である。

またＭｇ、Ｍｇ−Ｚｒ系の鋳造材も割振材料として知ら
れており、大きい振動減衰性を示し、しかも比重が小さ
いという長所を有するが、冷間加工が全くできないとい
う欠点があった。

本発明は上記従来技術の問題点を解決したＡｌ−Ｓｎ系
合金製制振材料及びその製造方法を提供することを目的
とする。

（課題を解決するための手段） すなわち本発明は（１）Ｓｎを０．２〜３０重量％（以
下、重量％を単に％と記す。）を含有し、残部Ａｆｆ及
び不可避不純物からなり、損失係数ηが０、００６以上
であることを特徴とするＡｌ−Ｓｎ系合金製制振材料、
　（２）Ｓｎ　０．２〜３０％を含有し、さらに第１の
元素群としてＣｕ０．２〜８％、Ｍｇ０．２〜７％、Ｚ
　ｎ　０．２〜８％、Ｓｉ０．２〜２．５％及びＮｉ０
．２〜４．５％、第２の元素群として、Ｃｒ　０．０１
〜０．５％、Ｚ　ｒ　０．０１〜０．２５％、Ｍｎ　０
．０１〜２．５％、Ｈｆ０００１〜５％及びＶＯ１０１
〜０．３５％の２種の元素群の内の片方もしくは両方よ
り選ばれた１種もしくは２種以上の元素を選択的に含有
し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなり、損失係数ηが
０．００６以上であることを特徴とするＡ（２−Ｓｎ系
合金製制振材料、　（３）Ｓｎ０．２〜３０％を含有し
、さらにＰｂ、Ｉｎ、Ｃｄ、Ｂｉ、Ｓｂのうちの１種又
は２種以上を合計で０．１〜５％を含有し、残部Ａｌ及
び不可避不純物からなり、損失係数ηが０．００６以上
であることを特徴とするＡｌ−Ｓｎ系合金製制振材料、
　（４）Ｓｎ　０．２〜３０％を含有し、Ｐｂ、Ｉｎ、
Ｃｄ、Ｂｉ、Ｓｂのうちの１種又は２種以上を合計で０
．１〜５％含み、さらに第１の元素群としてＣｕＯ１２
〜８％、Ｍｇ０．２〜７％、Ｚ　ｎ　０．２〜８％、Ｓ
ｉ０．２〜２．５％及びＮｉＯ１２〜４．５％、第２の
元素群として、Ｃｒ　０．０１〜０．５％、Ｚｒ０．０
１〜０．２５％、Ｍｎ　０．０１〜２．５％、Ｈｆ　０
．０１〜５％及びＶ　０．０１〜０．３５％の２種の元
素群の内の片方もしくは両方より選ばれた１種もしくは
２種以上の元素を選択的に含有し、残部Ａｌ及び不可避
不純物からなり、損失係数ηが０．００６以上であるこ
とを特徴とするＡβ−Ｓｎ系合金製制振材料、（５）Ｓ
ｎ　０．２〜３０％を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純
物からなるアルミニウム合金材に３０％以上の減面率で
塑性加工を施して、損失係数ηを０、００６以上となる
ようにすることを特徴とするＡｌ−Ｓｎ系合金製制振材
料の製造方法、　（６）Ｓｎ０．２〜３０％を含有し、
さらに第１の元素群としてＣｕ０．２〜８％、Ｍｇ０．
２〜７％、Ｚｎ０．２〜８％、Ｓｉ０．２〜２．５％及
びＮｉ０．２〜４．５％、第２の元素群として、Ｃｒ　
０．０１〜０．５％、Ｚｒ０．０１〜０．２５％、Ｍｎ
　０．０１〜２．５％、Ｈｆ０１Ｏ１〜５％及びＶ　０
．０１〜０．３５％の２種の元素群の内の片方もしくは
両方より選ばれた１種もしくは２種以上の元素を選択的
に含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなるアルミニ
ウム合金材に３０％以上の減面率で塑性加工を施して、
損失係数ｎを０．００６以上となるようにすることを特
徴とするＡｆｆ−Ｓｎ系合金製制振材料の製造方法、　
（７）Ｓｎ　０．２〜３０％を含有し、さらにＰｂ、Ｉ
ｎ、Ｃｄ、Ｂｉ、Ｓｂのうちの１種又は２種以上を合計
で０．１〜５％を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物か
らなるアルミニウム合金材に３０％以上の減面率で塑性
加工を施して、損失係数ηを０．００６以上となるよう
にすることを特徴とするＡＱ−Ｓｎ系合金製制振材料の
製造方法及び（８）Ｓｎｏ、ｚ〜３０％を含有し、Ｐｂ
、Ｉｎ、Ｃｄ、Ｂｉ、Ｓｂのうちの１種又は２種以上を
合計で０．１〜５％含み、さらに第１の元素群としてＣ
ｕ０．２〜８％、Ｍｇ０．２〜７％、Ｚｎ０．２〜８％
、Ｓｉ０．２〜２．５％及びＮｉ０．２〜４．５％、第
２の元素群として、Ｃｒ　０．０１〜０．５％、Ｚ　ｒ
　０．０１〜０．２５％、Ｍｎ　０．０１〜２．５％、
Ｈｆ　０．０１〜５％及び■０．０１〜０．３５％の２
種の元素群の内の片方もしくは両方より選ばれた１種も
しくは２種以上の元素を選択的に含有し、残部Ａｎ及び
不可避不純物からなるアルミニウム合金材に３０％以上
の減面率で塑性加工を施して、損失係数ηを０．００６
以上となるようにすることを特徴とするＡＩ；！、−Ｓ
ｎ系合金製制振材料の製造方法を提供するものである。

まず本発明合金における添加元素の作用及び限定理由に
ついて説明する。

Ｓｎは材料内部に分布するＳｎの微細な粒子とＡｆｉマ
トリクスの界面の粘性流動による振動エネルギーの吸収
（複合相型としての要素）、及び塑性加工により導入さ
れた転位のＳｎの微細な粒子による一時的固着／離脱の
繰返しによる振動エネルギーの吸収（転位型としての要
素）の相乗効果により、材料に与えられた振動をきわめ
て速やかに減衰させるものである。この含有量が０．２
％未満では効果が不十分であり、３０％を超えると効果
が飽和する上、強度が低下したり比重が増大するといっ
た不都合が発生する。したがってＳｎ含有量は０．２〜
３０％とする。

本発明ではＳｎの添加のみでも十分であるが、振動減衰
性をさらに向上させる場合はＰｂ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｃｄ、
Ｂｉ％Ｓｂのうちの１種又は２種以上を合計で０．１〜
５％の範囲で添加することができる。この場合はこれら
の添加量が０．１％未満では特に振動減衰性の改善効果
が不十分であり、５％を越えると効果が飽和する上、耐
食性と強度が低下することがある。

また本発明ではＳｎ添加とともに、さらに第１の元素群
としてＣｕ０．２〜８％、Ｍｇ０．２〜７％、Ｚｎ０．
２〜８％、Ｓ　ｉ　　０．２〜２．５％、Ｎｉ０．２〜
４．５％、第２の元素群として、Ｃｒ０１０１〜０．５
％、Ｚ　ｒ　０．０１〜０．２５％、Ｍｎ　０．０１〜
２．５％、Ｈｆ　０．０１〜５％及びＶ　０．０１〜０
．３５９６（７）２種の元素群の内の片方もしくは両方
より選ばれた１種もしくは２種以上の元素を選択的に含
有させることにより、第１の元素群を含有した場合には
素材強度を向上させることができ、第２の元素群を含有
した場合には素材中の組織を微細にすることにより素材
の加工性及び強度を向上させることができる。したがっ
て本発明になる割振材料製品が、強度を要求される部材
に使用される場合には添加されることが望ましい。これ
ら元素はそれぞれ下限未満ではこれら効果が十分ではな
く、上限を越えると素材の加工性及び延性が低下する。

なお、上記元素群は、Ｓｎの添加及びＰｂ、Ｉｎ、Ｃｄ
、Ｂｉ、Ｓｂのうちの１種又は２種以上の添加とともに
含有させることも可能である。

なお本発明では鋳造組織の微細化剤として通常添加され
るＴｉ、Ｂは、それぞれ０．２５％以下の範囲で添加す
ることが好ましい。

また、Ｆｅのように通常のＡｆｆ地金に含まれている不
可避不純物あるいは強度、耐食性等の制振性以外の諸特
性を向上するために添加される他の添加元素は、　１．
５％以下ならば特に本発明の効果を損なうことはない。

以上の元素を含有する本発明の制振材料は、損失係数ｎ
が０．００６以上であることが必要である。

損失係数ηが０．００６未満では振動減衰性が不十分で
あり、制振材料としての必要な特性が得られないからで
ある。

次に以上のような添加元素を含有するＡｌ合金素材を用
いた制振材料の製造方法を説明する。

まず常法に従い、鋳塊、板材、鍛造材、押出材あるいは
粉末を固化したブロック等のいずれかを製造する。次に
このＡ４合金材に減面率３０％以上の塑性加工を加える
。これにより振動減衰性は大きく向上する。

塑性加工としては熱間加工又は冷間加工、あるいは熱間
加工後冷間加工を施せば良く、例えば圧延、押出、引抜
き、鍛造などいずれの手段で行っても良い。また減面率
３０％以上とすることにより損失係数ηが０．００６以
上になるようにする。前記したように損失係数ηが０．
００６未満では振動減衰性が不十分であり、制振材料と
しての必要な特性が得られない。塑性加工量は大きくす
ればするほど損失係数は向上し、また熱間加工よりも冷
間加工の方がより高い損失係数が得られるが、素材から
最終製品までの減面率が３０％以上になるようにすれば
熱間、冷間にかかわらず損失係数ηが０、００６以上と
なり、制振材料としては十分な振動減衰性が得られる。

なお、強度と延びの調整のために通常行なわれる中間焼
鈍は、熱間加工終了後、または冷間圧延の途中に施して
も本発明の効果を損なうことはない。

また、同じく強度と延びの調整のために最終加工製品に
対して施される調質焼鈍は、塑性加工により導入された
転位を減少させるので振動減衰性を若干劣化させる傾向
があるが、４００℃以下の温度で２４時間程度以下なら
ばとくに問題はない。

（作用） 制振材料はその振動減衰メカニズムにより複合相型、転
位型、強磁性型、双晶型が知られているが、本発明の制
振材料は複合相型と転位型の要素を合わせ持つこれまで
にない型のものである。

また、本発明方法において、塑性加工を加えることによ
り転位密度が増大し、前述のように転位のＳｎの微細な
粒子などによる一時的固ＩＦ／離脱の繰返しにより振動
エネルギー吸収効果が発揮されるほか、鋳造状態では粗
大であったＳｎ等の微細な粒子が塑性加工により分断微
細化されるとともに紡錘形となり、これらの粒子とＡβ
マトリクスの界面の粘性流動による振動エネルギー吸収
効果がさらに効率的に発揮される、という２つの効果が
得られ、振動減衰性が大きく向上すると考えられる。

（実施例） 次に本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明する。

実施例１ 第１表に示す組成のＡｌ合金を溶解、鋳造し、直径２５
０ｍｍの鋳塊とした。これを面削後、４００℃で１０時
間均質化処理を施し、しかる後に熱間押出（３００℃）
により直径１１０ｍｍの棒材とした（塑性加工による減
面率は約８０％）。

これより厚さ２ｍ＋ｎ、幅１０ｍｍ、長さ２００ｍｍの
試験片を切り出し、片持振動法により振動減衰性（損失
係数η）を評価した。すなわち試験片の片側端部をチャ
ッキングして発振器で強制的に振動を与え、共振周波数
ｆｒでの損失係数ηを前記した（１）式により求めた。

ただしΔｆば３ｄＢ値幅（半値幅）である。その結果を
第１表に併記した。

第１表より明らかなように、本発明になる材料は比較例
に比べて大きな損失係数ηを有し、優れた特性を示すこ
とが分る。また合金Ｎ０９９は加工性が劣り、製造中に
割れを生じて製造が不能であった。

実施例２ 実施例１のＮｏ、２の合金組成からなるＡｎ合金溶湯を
鋳造し、ｔｌｏｏｍｍＸｗ３００ｍｍの鋳塊とした。こ
れを熱間圧延、冷間圧延により各種属さの板に塑性加工
して、実施例１と同様の方法で損失係数ηを測定した。

その結果を第２表に示す。

第２表 第２表より明らかなように、本発明法によるＮｏ、Ａ〜
Ｄは損失係数ηが大きく、優れた振動減衰性を有する。

これに対し、減面率の低い比較法Ｎｏ、ＥｘＧは損失係
数ηの値が低い。

（発明の効果） このように本発明によれば、Ａｌを主成分とするため軽
量で冷間加工性に優れ、しかも優れた振動減衰性を有す
るＡｌ合金製制振材料を得ることができるもので、音響
機器、精密機器、自動車用などの振動を嫌う構造部材と
して好適であり、工業上顕著な効果を奏するものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は振動の共鳴曲線を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）Ｓｎを０．２〜３０重量％含有し、残部Ａｌ及び
   不可避不純物からなり、損失係数ηが０．００６以上で
   あることを特徴とするＡｌ−Ｓｎ系合金製制振材料。 （２）Ｓｎ０．２〜３０％を含有し、さらに第１の元素
   群としてＣｕ０．２〜８％、Ｍｇ０．２〜７％、Ｚｎ０
   ．２〜８％、Ｓｉ０．２〜２．５％及びＮｉ０．２〜４
   ．５％、第２の元素群として、Ｃｒ０．０１〜０．５％
   、Ｚｒ０．０１〜０．２５％、Ｍｎ０．０１〜２．５％
   、Ｈｆ０．０１〜５％及びＶ０．０１〜０．３５％（以
   上％は重量％を示す）の２種の元素群の内の片方もしく
   は両方より選ばれた１種もしくは２種以上の元素を選択
   的に含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなり、損失
   係数ηが０．００６以上であることを特徴とするＡｌ−
   Ｓｎ系合金製制振材料。 （３）Ｓｎ０．２〜３０％を含有し、さらにＰｂ、Ｉｎ
   、Ｃｄ、Ｂｉ、Ｓｂのうちの１種又は２種以上を合計で
   ０．１〜５％（以上％は重量％を示す）を含有し、残部
   Ａｌ及び不可避不純物からなり、損失係数ηが０．００
   ６以上であることを特徴とするＡｌ−Ｓｎ系合金製制振
   材料。 （４）Ｓｎ０．２〜３０％を含有し、Ｐｂ、Ｉｎ、Ｃｄ
   、Ｂｉ、Ｓｂのうちの１種又は２種以上を合計で０．１
   〜５％含み、さらに第１の元素群としてＣｕ０．２〜８
   ％、Ｍｇ０．２〜７％、Ｚｎ０．２〜８％、Ｓｉ０．２
   〜２．５％及びＮｉ０．２〜４．５％、第２の元素群と
   して、Ｃｒ０．０１〜０．５％、Ｚｒ０．０１〜０．２
   ５％、Ｍｎ０．０１〜２．５％、Ｈｆ０．０１〜５％及
   びＶ０．０１〜０．３５％（以上％は重量％を示す）の
   ２種の元素群の内の片方もしくは両方より選ばれた１種
   もしくは２種以上の元素を選択的に含有し、残部Ａｌ及
   び不可避不純物からなり、損失係数ηが０．００６以上
   であることを特徴とするＡｌ−Ｓｎ系合金製制振材料。 （５）Ｓｎ０．２〜３０％（％は重量％を示す）を含有
   し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなるアルミニウム合
   金材に３０％以上の減面率で塑性加工を施して、損失係
   数ηを０．００６以上となるようにすることを特徴とす
   るＡｌ−Ｓｎ系合金製制振材料の製造方法。（６）Ｓｎ
   ０．２〜３０％を含有し、さらに第１の元素群としてＣ
   ｕ０．２〜８％、Ｍｇ０．２〜７％、Ｚｎ０．２〜８％
   、Ｓｉ０．２〜２．５％及びＮｉ０．２〜４．５％、第
   ２の元素群として、Ｃｒ０．０１〜０．５％、Ｚｒ０．
   ０１〜０．２５％、Ｍｎ０．０１〜２．５％、Ｈｆ０．
   ０１〜５％及びＶ０．０１〜０．３５％（以上％は重量
   ％を示す）の２種の元素群の内の片方もしくは両方より
   選ばれた１種もしくは２種以上の元素を選択的に含有し
   、残部Ａｌ及び不可避不純物からなるアルミニウム合金
   材に３０％以上の減面率で塑性加工を施して、損失係数
   ηを０．００６以上となるようにすることを特徴とする
   Ａｌ−Ｓｎ系合金製制振材料の製造方法。 （７）Ｓｎ０．２〜３０％を含有し、さらにＰｂ、Ｉｎ
   、Ｃｄ、Ｂｉ、Ｓｂのうちの１種又は２種以上を合計で
   ０．１〜５％（以上％は重量％を示す）を含有し、残部
   Ａｌ及び不可避不純物からなるアルミニウム合金材に３
   ０％以上の減面率で塑性加工を施して、損失係数ηを０
   ．００６以上となるようにすることを特徴とするＡｌ−
   Ｓｎ系合金製制振材料の製造方法。 （８）Ｓｎ０．２〜３０％を含有し、Ｐｂ、Ｉｎ、Ｃｄ
   、Ｂｉ、Ｓｂのうちの１種又は２種以上を合計で０．１
   〜５％含み、さらに第１の元素群としてＣｕ０．２〜８
   ％、Ｍｇ０．２〜７％、Ｚｎ０．２〜８％、Ｓｉ０．２
   〜２．５％及びＮｉ０．２〜４．５％、第２の元素群と
   して、Ｃｒ０．０１〜０．５％、Ｚｒ０．０１〜０．２
   ５％、Ｍｎ０．０１〜２．５％、Ｈｆ０．０１〜５％及
   びＶ０．０１〜０．３５％（以上％は重量％を示す）の
   ２種の元素群の内の片方もしくは両方より選ばれた１種
   もしくは２種以上の元素を選択的に含有し、残部Ａｌ及
   び不可避不純物からなるアルミニウム合金材に３０％以
   上の減面率で塑性加工を施して、損失係数ηを０．００
   ６以上となるようにすることを特徴とするＡｌ−Ｓｎ系
   合金製制振材料の製造方法。