JPH04351A - 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ア
ルミニウム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］ −ＪＩＱ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　
／−１’２　　（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性に優れ
、外力が除去された場合には振動が象、速に減衰する。

通常の金属材料の損失係数ηはｏ、ｏｏｉ以下である。

従来、音響機器、精密機器、自動車などの振動を嫌う構
造部材の金属材料、いわゆる制振材料としては、Ｆｅ−
Ｃｒ系、Ｍｎ−Ｃｕ系、Ｚｎ−Ａｌ系、Ｎｉ−Ｔｉ系な
どの合金が知られている。

またＭｇ、Ｍｇ−Ｚｒ系の鋳造材も制振材として知られ
ている。

〔発明が解決しようとしている課題］ Ｆｅ−Ｃｒ系、Ｍ　ｎ−Ｃｕ系、Ｚｎ−Ａｌ系、Ｎｉ−
Ｔｉ系など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。一方Ｍｇ、Ｍｇ−Ｚｒ系の鋳
造材も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、冷間加工が全く出来ないという欠
点があった。

〔課題を解決するための手段］ 本発明は、これらを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なアルミ合金制振材料の製造方法
を開発したものであり、請求項１記載の発明は、Ｂｉを
０．１〜１５ｗｔ％を含み、Ｈｆ。

Ｗ、Ｍｏのうちより１種もしくは２種以上を合計で０．
０５〜１０ｗｔ％を含有し、残部ＡＮと不可避不純物か
らなるアルミニウム合金鋳塊に、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
の製造方法であり、請求項２記載の発明は、ｓｂを０．
１〜１５ｗｔ％を含み、Ｈｆ、Ｗ、Ｍｏのうちより１種
もしくは２種以上を合計で０．０５〜ｌｈｔ％を含有し
、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウムを合金
鋳塊に、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であり、請求項
３記載の発明は、Ｇｅを０．１〜１５ｗｔ％を含み、Ｈ
ｆ、Ｗ、Ｍｏのうちより１種もしくは２種以上を合計で
０．０５〜１０ｗｔ％を含有し、残部Ａｊ２と不可避不
純物からなるアルミニウム合金鋳塊に、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
式により示される数値である。

Ｓ。

〔作用〕

制振材料はその振動減衰メカニズムにより、転位型、複
合相型、強磁性型、双晶型に分類され、本発明になる制
振材料は複合相型と転位型の要素を併せ持つ材料である
。

ＡｌにＢｉ、ＳｂまたはＧｅを添加するとＢｉ。

ｓｂまたはＧｅ粒子、あるいはこれらの化合物がアルミ
マトリックス中に均一に分布する。このような材料に振
動を加えると、Ｂｉ、ＳｂまたはＧｅ粒子・化合物相と
マトリックスとの界面における粘性流動により振動エネ
ルギーが速やかに吸収され、極めて高い振動減衰性が得
られる（複合相型としての効果）。また、塑性加工によ
り導入される転位は低融点金属粒子・化合物への固着／
離脱が繰り返されるので、振動エネルギーが吸収され、
高い振動減衰性が得られる（転位型としての効果）。こ
のように、複合相型、転位型２種の振動減衰メカニズム
相乗効果により極めて高い振動減衰性が得られる。この
ような効果を発揮させるにはＢｉ、ＳｂまたはＧｅの添
加のみでも充分であるが、さらにＨｆ、Ｗ、Ｍｏなどを
添加するとさらに振動減衰性が向上する。

上記の如＜Ｂｉ、ＳｂまたはＧｅは振動減衰性を向上す
させるために添加するもので、Ｂｉ、ＳｂまたはＧｅを
０．１〜１５ｗｔ％含有することと限定したのは、０．
１ｗｔ％未満ではマトリックス中に分布するＢｉ、Ｓｂ
またはＧｅ粒子・化合物の形成量が少なく振動減衰効果
が不充分である。１５ｗｔ％を超えると効果が飽和する
うえ、Ｂｉ、ＳｂまたはＧｅ粒子・化合物の分布が不均
一となり振動減衰性がばらつく、粗大なりｉ、Ｓｂまた
はＧｅ粒子・化合物が形成されることにより塑性加工性
、機械的性質、耐食性などが劣化する恐れがあるためで
ある。このような効果を示す元素として、ほかにも、Ｈ
ｇ、Ｓｅ、Ｔ／！などがあり、これら元素を添加しても
振動減衰性は損なわれない、また、Ｈｆ、Ｗ、Ｍｏのう
ちより１種もしくは２種以上を合計で０．０５〜ｌｋｔ
％と限定したのは、０．０５ｗｔ％未満では、金属間化
合物の形成量が少なく振動減衰能向上効果が不充分であ
り、１０ｗｔ％を超えると効果が飽和するうえ、塑性加
工性が劣化するためである。

なお鋳造組織の微細化剤として通常添加されるＴｉ、Ｂ
は０．０５ｗｔ％の範囲で添加することが好ましい。ま
たＳｉ、Ｆｅ等通常のＡ！地金に含まれる不純物は０．
５ｗｔ％以下ならば特に本発明の効果を損なうことはな
い。

以上のような組成のＡ／２合金は、通常の方法で熔解、
鋳造し、必要に応して均質化処理を施す。

この状態のＡｌ合金鋳塊は、通常のＡＮ地金に比べれば
若干価れた振動減衰性を有しているが、制振材として使
用するには不充分である０次に二のＡｌ合金鋳塊に減面
率３０％以上の塑性加工を加えることにより振動減衰性
を大きく向上する。即ち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Ｂｉなどの粒子・
化合物への一時的な固着／＃脱の繰り返しによる振動エ
ネルギーの吸収効果が発揮されるほか、鋳造状態では粗
大であったＢｉ、ＳｂまたはＧｅの粒子・化合物が塑性
加工により分断微細化され、Ｂｉ、ＳｂまたはＧｅの粒
子・化合物とマトリックスと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、振動減衰性
が向上する。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
、押し出し、引き抜き、鍛造などいずれの手段で行って
も良いが、減面率３０％以上とし、損失係数ηが０．０
０６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、また熱間加工より冷間加工の方が
より高い損失係数が得られるが、鋳塊から最終加工品ま
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η０．００６以上得られ、制振材
としては充分な振動減衰性が得られる。

なお、強度と伸びの調整のために通例行われる焼鈍は、
熱間加工終了後、または冷間加工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、同じく強度と伸び
の調整のために最終加工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
減衰性を劣化させる傾向があるが、４００’Ｃ以下の温
度で２４時間程度ならば特に問題ない。

〔実施例］ 次に実施例により本発明を更に詳細に説明する。

実施例１ 第１表に示す組成のＡＩ１合金を溶解、鋳造し、厚さ５
０ｆｆＩＩ１１、幅１２０ｍ＋、長さ３００ｍの鋳塊と
した。

これを５００℃で１０時間の均質化処理を行い、熱間圧
延、冷間圧延により板厚５ｍの板材とした。これより厚
さ２ＩＩＩＩＩ＋、椙１０賦、長さ２５０閣の試験片を
切り出し、片持梁振動法により振動減衰性（ｔｊｌ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
的にランダム振動を与え、試験片の振動を検出する。こ
の入力振動と検出（出力）振動とを２チヤンネル高速フ
ーリエ変換器（ＦＦＴ）により周波数領域での入出力振
幅比を求める。

最大の振幅比を示す共振周波数（ｆｒ）、および最大振
幅比より３ｄＢ低下する周波数幅（Δｆ）を測定し、損
失係数ηを次式により求めた。

η＝Δｆ　／　ｆ　ｒ この損失係数ηの値を第１表に併記する。

第　　１　　表 し棒より実施例１同様に厚さ２ｍ、幅１０ｍ、長さ２５
０　ｍの試験片を切り出し、片持梁振動法により振動減
衰性（損失係数η）を評価した。結果を第２表に併記し
た。

第２表 第１表より明らかなように、本発明の製造法によるＮｏ
、　１〜５は高い損失係数ηを示している。

方、本発明の製造方法を外れる隘６は損失係数ηが低く
、阻７，８は塑性加工が行えなかった。

実施例２ 第１表の随２に示す組成のＡ２合金を溶解、鋳造し直径
３００ＩＩＩｌ、長さ４００ｗ（７）鋳塊とし、５００
’Ｃで１０時間の均質化処理を行った。これを第２表に
示す直径の丸棒に押し出しを行った。この押し用筆２表
より明らかなように、本発明によるＮｏ、　１１〜１４
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Ｎα１５は損失係数ηの
値が低い。

実施例３ 第３表に示す組成のＡ！金合金溶解、鋳造し、厚さ５０
ＩＩＩ［１１１幅１２０ｏｎ、長さ３００ｍｍの鋳塊と
した。

これを５００°Ｃで１０時間の均質化処理を行い、熱間
圧延、冷間圧延により板厚５閣の板材とした。これより
厚さ２ＩＩＩＩ、幅ｌ０ＩＩＩ１１、長さ２５０ｍ＋（
７）試験片を切り出し、実施例１と同様に片持梁振動法
により振動減衰性（損失係数η）を評価した。その結果
を第３表に併記した。

第３表 低く、Ｎｃｔ２７．２８は塑性加工が行えなかった。

実施例４ 第３表の阻２２に示す組成のＡｌ合金を溶解、鋳造し直
径３００ｍ、長さ４００閣の鋳塊とし、５００°Ｃで１
０時間の均質化処理を行った。これを第４表に示す直径
の丸棒に押し出しを行った。この押し出し棒より実施例
３同様に厚さ２１ａｌ１１、幅１０ｍｍ、長さ２５０ｍ
の試験片を切り出し、片持梁振動法により振動減衰性（
損失係数η）を評価した。結果を第４表に併記した。

第４表 第３表より明らかなように、本発明の製造法による阻２
１〜２５は高い損失係数ηを示している。

方、本発明の製造法を外れる漱２６は損失係数ηが第４
表より明らかなように、本発明によるＮα３１〜３４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律３５は損失係数ηの値が
低い。

実施例５ 第５表に示す組成のＡｎ合金を溶解、鋳造し厚さ５０ｍ
、幅１２０＋ｍ＋、長さ３００ｍの鋳塊とした。これを
ｓｏｏ’ｃで１０時間の均質化処理を行い、熱間圧延、
冷間圧延により板厚５閣の板材とした。これより厚さ２
鵬、幅１０１ＩＩ！ｌ、長さ２５０ｍの試験片を切り出
し、実施例１と同様に片持梁振動法により振動減衰性（
損失係数η）を評価した。その結果を第５表に併記した
。

第５表 第５表より明らかなように、本発明の製造法によるＮα
４１〜４５は高い損失係数ηを示している。

方、本発明の製造法を外れる漱４６は損失係数ηが低く
、Ｎ１１４７．４８は塑性加工が行えなかった。

実施例６ 第５表のＮＣＬ４２に示す組成のＡｆ金合金溶解、鋳造
し直径３００ＩＩＩｆｆｌ、長さ４００ｍの鋳塊とし、
５００℃で１０時間の均質化処理を行った。これを第５
表に示す直径の丸棒に押し出しを行った。この押し出し
棒より実施例５同様に厚さ２ＩａＩ１１、輻１ＯＩａＩ
１１、長さ２５０　ｍの試験片を切り出し、片持梁振動
法により振動減衰性（損失係数η）評価した。結果を第
６表に併記した。

第６表 優れた振動減衰性を有するアルミニウム合金制振材料を
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。 特許出願人　古河アルミニウム工業株式会社第６表より
明らかなように、本発明による随５１〜５４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随５５は損失係数ηの値が低い。 〔発明の効果〕

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｂｉを０．１〜１５ｗｔ％を含み、Ｈｆ、Ｗ、Ｍ
   ｏのうちより１種もしくは２種以上を合計で０．０５〜
   １０ｗｔ％を含有し、残部Ａｌと不可避不純物からなる
   アルミニウム合金鋳塊に、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。
2. （２）Ｓｂを０．１〜１５ｗｔ％を含み、Ｈｆ、Ｗ、Ｍ
   ｏのうちより１種もしくは２種以上を合計で０．０５〜
   １０ｗｔ％を含有し、残部Ａｌと不可避不純物からなる
   アルミニウムを合金鋳塊に、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。
3. （３）Ｇｅを０．１〜１５ｗｔ％を含み、Ｈｆ、Ｗ、Ｍ
   ｏのうちより１種もしくは２種以上を合計で０．０５〜
   １０ｗｔ％を含有し、残部Ａｌと不可避不純物からなる
   アルミニウム合金鋳塊に、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。