JPH04346A - アルミニウム合金制振材料の製造方法 - 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
Ｎ合金制振材料の製造方法に関するものである。

〔従来の技術及びその課題〕

一般に物体を振動させると、ある周波数（ｆｒ　）で振
幅が大きくなる（第１図）。この周波数を共振周波数と
いう。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Ａｏ　／７
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、損失係数ηは
次式で表される。

η＝Δｆ　／　ｆ　ｒ 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２、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。

そして従来、音響機器、精密機器、自動車等の振動を嫌
う構造部材用の金属材料、いわゆる制振材料としては、
Ｆｅ−Ｃｒ系、ＭｎＣｕ系、Ｚｎ−Ａｊｌ！系、Ｎｉ−
Ｔｉ系などの合金が知られている。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、機器の軽量化を計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、冷間加工性が全くできないと
いう欠点があった。

〔課題を解決するための手段］ 本発明はこれに鑑み種々検討の結果、比重が小さくしか
も冷間加工が容易であるＡｆを主成分とした制振材料の
製造方法を開発したものである。

即ち請求項１のアルミニウム合金制振材料の製造方法は
、Ｐ０．０５〜１０ｗｔ％を含有するＡＮ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以上とすることを特徴とするものであり、請求項
２のアルミニウム合金制振材料の製造方法は、Ｐ　０．
０５〜１０ｗｔ％を含有し、さらに第１の元素群として
Ｃｕ　０．２〜８　ｗｔ％、Ｍｇ０．２〜７ｗｔ％、Ｚ
　ｎ　０．２〜８　ｗｔ％、Ｓ　ｉ０．２〜２．５＠ｔ
％、Ｎ　ｉ０．２〜４．５ｗｔ％、第２の元素群として
、Ｃｒ０．０１〜Ｌ、０ｗｔ％、Ｚ　ｒ　０．０１〜０
．２５ｗｔ％、ＭｎＱ、０１〜２．５ｗｔ％、Ｈｆ０．
０１〜５１１ｔ％、Ｖ０．０１〜０．３５ｗｔ％の２種
の元素群の内の片方もしくは両方より選んだ１種もしく
は２種以上の元素を含有するＡｌ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
上とすることを特徴とするものであり、請求項３のアル
ミニウム合金制振材料の製造方法は、Ｐ　０．０５〜１
０ｗｔ％を含有し、さらにＳｎ、、Ｐｂ、Ｉｎ、Ｃｄ、
、Ｂｉ、Ｓｂのうちの１種または２種以上を合計で０．
１〜５ｗｔ％含有するＡ２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以上とす
ることを特徴とするものである。また請求項４のアルミ
ニウム合金制振材料の製造方法は、Ｐ０．０５〜１０ｗ
ｔ％を含有し、さらにＳｎ、Ｐｂ、Ｉｎ５ｃｃｔ、Ｂｉ
、Ｓｂのうちの１種または２種以上を合計で０．１〜５
ｗｔ％含有し、さらに第１の元素群としてＣｕ０．２〜
８１１ｔ％、Ｍｇ０．２〜７ｗｔ％、Ｚｎ０．２〜８ｗ
ｔ％、Ｓ　ｉ　０．２〜２．５　ｗｔ％、Ｎ　ｉ　０．
２〜４．５ｗｔ％、第２の元素群として、Ｃｒ０．０１
〜１．０ｗｔ％、Ｚｒ０．ＯＩ〜０．２５ｗｔ％、Ｍ　
ｎ０．０１〜２．５ｗｔ％、Ｈｒ０．０ｌ−５ｗｔ％、
Ｖ０．０１〜０゜３５ｗｔ％の２種の元素群の内の片方
もしくは両方より選んだ１種もしくは２種以上の元素を
含有するＡｌ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以上とすることを特徴
とするものである。

ここにおいて減面率とは圧延、押出等の塑性加工におい
て素材の断面積（Ｓｏ）と製品の断面積（Ｓ）とから次
式で示される数値である。

（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、本発明の製
造方法になる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式のものである。即ち材料内部
に分布するＰを含む微細な粒子とＡ！マトリックスの界
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）、および塑性加工により導入された転位の
Ｐを含む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
に減衰せしめるものである。

この効果を発揮させるにはＰの添加のみでも充分である
が、さらにこれにＳｎ、Ｐｂ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｂｉ
、Ｓｂのうちの１種または２種以上を添加するとこれら
もまた各々の相の微細粒子を形成するため、振動減衰性
をさらに向上させることができる。またＣｕ、Ｍｇ、Ｚ
ｎ、Ｓ　ｉ、Ｎ　ｉはマトリックス中に微細な析出物を
生じて素材の強度を向上し、また、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｍｎ、
Ｈｆ、■は素材中の組織を微細にすることにより素材の
加工性および強度を向上する。

次に本発明の製造方法、限定範囲についてさらに詳しく
説明する。

Ｐは上述の様な振動の減衰効果を得るために０．０５〜
１０ｗｔ％の範囲で添加する。０．０５＠ｔ％未満では
効果が不充分であり、１０ｗｔ％を超えると効果が飽和
する上、低融点相が生して強度、靭性が低下する、比重
が増大するといったと不都合が発生する。

振動減衰性をさらに向上させるためにＳｎ、Ｐｂ、Ｉｎ
、Ｚｎ、、Ｃｄ、Ｂｉ、、Ｓｂのうちの１種または２種
以上を合計で０．１〜５ｗｔ％の範囲で添加する。この
場合はこれらの添加量がＱ、ｌ　ｗｔ％ｔ％では特に振
動減衰性の改善効果が認められず、５ｗｔ％を超えると
効果が飽和する上、耐食性と強度が低下する。

また素材強度を向上するＣｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓｉ、、Ｎ
ｉ、または素材中の組織を微細にすることにより素材の
加工性および強度を向上するＣｒ、Ｚｒ、Ｍｎ、ＨＥ、
■は本発明になる制振材製品が、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充分ではな
く、上限を超えると素材の加工性および延性が低下する
。

なお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０．２５ｗｔ％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Ａ！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下の緒特性
を向上するために添加される他の添加元素は、１．５ｗ
ｔ％以下ならば特に本発明の効果を損なうことはない。

以上のような添加元素を含有するＡｌ合金素材は常法に
従い製造した鋳塊、板材、鍛造材、押出材あるいは粉末
を固化したブロック等何れでもよい。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とにより振
動減衰性は太き（向上する。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Ｐの微細な粒
子などによる一時的固着／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Ｐ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Ａｌマトリ
ッ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のである。塑性加工と
しては熱間加工または冷間加工、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、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０．００６未満では振動減衰性が
不充分であり、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以上得られ、制振材料としては充分
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例行われる中間焼鈍
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、同しく強度と伸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あるいは時効処理等の熱処理は
、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°Ｃ以下
の温度で２４時間程度以下ならばとくに問題はない。

〔実施例〕

以下、実施例について説明する。

実施例１ 第１表に示す組成のＡ２合金を溶解・鋳造し、厚さ１１
００ａ＋、幅２５０■の鋳塊とした。これを固剤（片側
５■ずつ）後、４８０°Ｃで１０時間均質化処理を施し
、しかる後に熱間圧延（４５０°Ｃ）により板厚１８ａ
ｎの板材とした（塑性加工による減面率は約８０％）。

これより厚さ２閣、幅１０ｍ、長さ２００ｍ＋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。即ち試験片の片側端部をチャンキングし
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（１）式により求めた。その結果を第１表に
併記した。

η＝Δｆ　／　ｆ　ｒ・・・・・・（１）但しΔｆは３
ｄＢ値幅（半値幅） 第１表より明らかなように、本発明になる材料は比較例
に比べ大きな損失係数ηを有し、優れた特性を示すこと
が分かる。また合金Ｎ０．　９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 第２表の合金組成からなるＡＩ２合金溶湯をアトマイズ
により粉末を作製し、その内より１５０−以下の粉末を
分級し、この粉末を封缶・脱ガス法にヨリφ２５０ｍの
ビレットを作製した。このビレットを熱間押出（４５０
°Ｃ）により第３表に示す各種サイズの棒材に押し出し
た。これらの棒材を実施例１と同様の方法で損失係数η
を測定した。その結果を第３表に示す。

第中表より明らかなように、本発明法による隘Ａ−Ｄは
損失係数ηが大きく、優れた振動減衰性を存する。これ
に対し、減面率の低い比較例Ｎ（ＬＥＦ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、ＡＡ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、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図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｐ０．０５〜１０ｗｔ％を含有するＡｌ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以上とすることを特徴とするアルミニウム合
   金制振材料の製造方法。
2. （２）Ｐ０．０５〜１０ｗｔ％を含有し、さらに第１の
   元素群としてＣｕ０．２〜８ｗｔ％、Ｍｇ０．２〜７ｗ
   ｔ％、Ｚｎ０．２〜８ｗｔ％、Ｓｉ０．２〜２．５ｗｔ
   ％、Ｎｉ０．２〜４．５ｗｔ％、第２の元素群として、
   Ｃｒ０．０１〜１．０ｗｔ％、Ｚｒ０．０１〜０．２５
   ｗｔ％、Ｍｎ０．０１〜２．５ｗｔ％、Ｈｆ０．０１〜
   ５ｗｔ％、Ｖ０．０１〜０．３５ｗｔ％の２種の元素群
   の内の片方もしくは両方より選んだ１種もしくは２種以
   上の元素を含有するＡｌ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以上とする
   ことを特徴とするアルミニウム合金制振材料の製造方法
   。
3. （３）Ｐ０．０５〜１０ｗｔ％を含有し、さらにＳｎ、
   Ｐｂ、Ｉｎ、Ｃｄ、Ｂｉ、Ｓｂのうちの１種または２種
   以上を合計で０．１〜５ｗｔ％含有するＡｌ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以上とすることを特徴とするアルミニウム合金
   制振材料の製造方法。
4. （４）Ｐ０．０５〜１０ｗｔ％を含有し、さらにＳｎ、
   Ｐｂ、Ｉｎ、Ｃｄ、Ｂｉ、Ｓｂのうちの１種または２種
   以上を合計で０．１〜５ｗｔ％含有し、さらに第１の元
   素群としてＣｕ０．２〜８ｗｔ％、Ｍｇ０．２〜７ｗｔ
   ％、Ｚｎ０．２〜８ｗｔ％、Ｓｉ０．２〜２．５ｗｔ％
   、Ｎｉ０．２〜４．５ｗｔ％、第２の元素群として、Ｃ
   ｒ０．０１〜１．０ｗｔ％、Ｚｒ０．０１〜０．２５ｗ
   ｔ％、Ｍｎ０．０１〜２．５ｗｔ％、Ｈｆ０．０１〜５
   ｗｔ％、Ｖ０．０１〜０．３５ｗｔ％の２種の元素群の
   内の片方もしくは両方より選んだ１種もしくは２種以上
   の元素を含有するＡｌ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アルミニウム合金制振材料の
   製造方法。