JPH03236440A - Ａｌ―Ｃｕ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
ｌ２−Ｃｕ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Ａ。

とすると、このエネルギーに対しｌ／２となるのは振幅
がＡ　ｏ／ｆｌ　（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、ηは損失係数と呼ばれ、この損
失係数η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−Ａｌ２系、Ｎｉ−Ｔｉ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系の鋳造材も制振材料として知ら
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（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Ａ、ｊ２−Ｃ
ｕ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）Ｃｕ　０．２〜５０重量％（以
下、重量％を単に％と記す。）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、００６以上で
あることを特徴とするＡｌ−Ｃｕ系合金製制振材料、　
（２）Ｃｕ　０．２〜５０％を含有し、さらに第１の元
素群としてＭｇ０．２〜７％、ＺｎＯ１２〜８％、Ｓ　
ｉ　　０．２〜２．５％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Ａｌ−Ｃｕ系合金製制振材料、
　（３）Ｃｕ　０．２〜５０％を含有し、さらにＰｂ％
Ｓｎ、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Ａｎ−Ｃｕ系合金製制振材料、　（４）
ＣｕＯ６２〜５０％を含有し、Ｐｂ、Ｓｎ、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％、Ｈｆ０１０１〜５％及びＶ　Ｄ、０
１〜０．３５％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、残部へβ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−Ｃｕ系
合金製制振材料、　（５）Ｃｕ　０．２〜５０％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Ａｌ２−Ｃｕ系合金製割振材料の製造方法、　（６）
Ｃｕ　０．２〜５０％を含有し、さらに第１の元素群と
してＭｇ０．２〜７％、ＺｎＯ０２〜８％、Ｓｉ０．２
〜２．５％及びＮｉ０．２〜４．５％、第２の元素群と
して、Ｃｒ　０．０１〜０．５％、Ｚｒ０．０ＩＬｊＤ
Ｗｊ＋　ｈＴ　ｎ　Ｏ＋ＯＩ　　　Ｚ＋ｉｉ７［１＊　
１１丁０．０１〜Ｄ％及びＶ　０．０１〜０．３５％の
２種の７２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種以上の完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、０
０６以上となるようにすることを特徴とするＡｌ２−Ｃ
ｕ系合金製制振材料の製造方法、　（７）Ｃｕ　０．２
〜５０％を含有し、さらにＰｂ％Ｓｎ。

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ＡＩ２及び不可避不純
物を有して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−Ｃｕ系合金製制
振材料の製造方法。

（８）　Ｃｕ　　０．２〜５０％を含有し、Ｐｂ、Ｓｎ
、Ｉｎ、Ｃｄｉ　１３ｉ、３ｂのつちの１種又しよ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Ｍｇ０．２〜７％、２００１２〜８％、５ｔＯ９２
〜２．５％及びＮｉ０．２〜４．５％、第２の元素ＰＧ
１．／て＋　Ｇｒ　Ｌ［１１１１１＋Ｄ〜ｔ　石ｒ　Ｏ
＋［ｌｌ　−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Ａｇ及
び不可避不純物を有して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−Ｃ
ｕ系合金製制振材料の製造方法を提供するものである。

まず本発明における合金添加元素の作用及び限定理由に
ついて説明する。

ＣｕはＡｌ２−Ｃｕ系の析出物としてＡｌマトリクスの
中に均一、微細に析出し、塑性加工により導入された転
位のＡｌ−Ｃｕ系の析出物による一時的固着／離脱の繰
返しにより振動エネルギーが吸収され、材料に今λうれ
た振動そされめで速やかに減衰させるものである。

上述のような振動の減衰効果を得るためにＣｕは０．２
〜５０％の範囲で添加する。０．２％未満では効果が不
十分であり、５０％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
。

本発明ではＣｕ添加とともに振動減衰性をさらに向上さ
せるためにＰｂ％Ｓｎ、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％を超えると効果が
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Ｃｕ添加とともに、さらに第１の元素群
として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．ＯＬ　〜０．５％、Ｚｒ０．０１〜
０．２５％、Ｍｎ　０．０１〜２．５％、Ｈｆ０．０１
〜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制振材料製品が、
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、上限を超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、Ｃｕの添加及びＰｂ、Ｉｎ、Ｓｎ
、Ｚｎ、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Ａｎ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性性
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η
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Ａｎ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Ａｌ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。また本発明
では減面率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。損失係数ηが０．００
６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、又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
振材料は転位型に該当する。

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Ａｇ−Ｃｕ系析
出物などによる一時的固Ｗ／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Ａｌ１〜Ｃｕ系析出物などの粒子が塑性加工に
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Ａｌ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。これを重刑後、４００℃で１０時
間均質化処理し、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２　ｍｍ、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は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Ｎ００９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／１合金溶湯を
鋳造し、直径１０ｍ１１１１の丸棒とした。これを冷間
引抜きにより各種径の線に塑性加工して、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ＮｏＡ＝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ＮｏＥ〜Ｇ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、Ａｎ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）Ｃｕを０．２〜５０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−Ｃｕ系合金製制振材料。 （２）Ｃｕ０．２〜５０％を含有し、さらに第１の元素
   群として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−Ｃｕ系合金製制振材料
   。 （３）Ｃｕ０．２〜５０％を含有し、さらにＰｂ、Ｓｎ
   、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
   ．００６以上であることを特徴とするＡｌ−Ｃｕ系合金
   製制振材料。 （４）Ｃｕ０．２〜５０％を含有し、Ｐｂ、Ｓｎ、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−Ｃｕ系合金製制振材料。 （５）Ｃｕ０．２〜５０％（％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−Ｃｕ系合金製制振材料の製造方法。（６）Ｃｕ
   ０．２〜５０％を含有し、さらに第１の元素群としてＭ
   ｇ０．２〜７％、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−Ｃｕ系合金製
   制振材料の製造方法。 （７）Ｃｕ０．２〜５０％を含有し、さらにＰｂ、Ｓｎ
   、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−Ｃｕ系合金製制振材料の製造方法。 （８）Ｃｕ０．２〜５０％を含有し、Ｐｂ、Ｓｎ、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−Ｃｕ系合金製制振材
   料の製造方法。