JPH0688155A

JPH0688155A - 制振性金属複合材

Info

Publication number: JPH0688155A
Application number: JP26298092A
Authority: JP
Inventors: Tatsufumi Kurofuchi; 達史黒淵
Original assignee: Mitsubishi Kasei Corp; Mitsubishi Chemical Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1992-09-04
Filing date: 1992-09-04
Publication date: 1994-03-29

Abstract

(57)【要約】【目的】制振性の優れた金属複合材を提供することで
ある。【構成】気孔率５０〜９９％の膜構造を有する多孔性
金属を骨格とし、その空隙に多孔性金属と同種または異
種の金属を充填する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は制振性金属複合材に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】制振性金属複合材は振動を減衰する性能
に秀れた金属複合材であり、精密機器のベース、シリン
ダーカバー、クランクケース等の制振性および遮音性を
必要とする部材に使用されている。従来制振性金属複合
材には、Ｚｎ−Ａｌ合金、Ｍｎ−Ｃｕ合金、Ｆｅ−Ｃｒ
合金等の各種吸振性合金、グラファイト粒子分散合金、
カーボンファイバ強化複合材等の各種複合材が使用され
ている。それらの複合材の中の平板状である主要なもの
として、２枚の金属板の中間に樹脂フィルムを介在させ
プレス成形したサンドイッチ構造の制振鋼板が知られて
いる。

【０００３】又、特開昭６２−１７０４４０号には軽金
属材料よりなる基体と、前記基体中に分散混入され、該
基体よりも比重が軽く且つ融点が高いマイクロスフェア
ーとよりなる複合軽金属材料が開示されている。

【０００４】又、特開昭５８−８１９４８号にはアルミ
ニウム合金素材中に、活性炭１〜１０重量％と、セラミ
ックス０．５〜２０重量％とを分散させたことを特徴と
する耐磨耗性ならびに振動減衰能に優れたアルミニウム
複合材料が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の材
料では振動を減衰する性能が充分でなく、又は成形上、
使用条件上や原価的に実用化するためには問題点が大き
く、使用の範囲や用途が限定されていた。

【０００６】サンドイッチ構造の制振鋼板は原価的には
実用化に適し、又制振性が良いものの、平板状であるの
でプレス成形のみで加工の自由度が小さいという欠点が
ある。そして樹脂フィルムを介在させているため、樹脂
の軟化する温度で使用することができない。ちなみに樹
脂フィルムの種類にも左右されるが、使用温度はナイロ
ン、ポリエステルで２５０℃以下、ポリオレフィン系で
は１５０℃以下である。

【０００７】又、特開昭６２−１７０４４０号に開示さ
れたマイクロスフェアーを使用したものは、制振性が大
きくなく使用の範囲が狭い。

【０００８】又、特開昭５８−８１９４８号に開示され
た活性炭とセラミックを使用したものは、制振性が大き
くない。

【０００９】本発明は制振性の優れた金属複合材を提供
することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明では、気孔率５０
〜９９％の膜構造を有する多孔性金属を骨格とし、その
空隙に該多孔性金属と同種または異種の金属を充填して
なる制振性金属複合材を構成した。なかでも、多孔性金
属の気孔率が７０〜９５％の範囲にあることが好ましい
ものとして制振性金属複合材を構成した。又、多孔性金
属の気孔の大きさが０．５〜３０ｍｍであることが好ま
しいものとして制振性金属複合材を構成した。そして、
多孔性金属の空隙に充填金属の融液を注入することによ
り充填して制振性金属複合材とするのが好ましい製造方
法である。又、多孔性金属の空隙に充填金属の粉体を注
入することにより充填して制振性金属複合材とするのも
好ましい他の製造方法である。

【００１１】

【作用】金属中で振動が減衰する一の主要なメカニズム
として、異相間の界面における摩擦によるエネルギー吸
収が知られている。このためには異相間の界面の構造、
界面の面積および異相を構成する両材料を適正に選択
し、両者間の整合性をよくすることが必要となる。本発
明は膜構造を形成する材料と空隙を充填する材料とを整
合性良く選択し、且つ界面の構造および界面の面積を適
正にし、界面における摩擦によるエネルギー吸収を充分
に大きくしている。

【００１２】次に本発明にかかる多孔性金属の膜構造に
ついて図１により説明する。図１は多孔性金属の膜構造
を模式的に示す断面図である。多孔性金属１には多数の
気泡３が含まれている。気泡３が極めて多いと気泡３が
互いに接して両者の間は薄く膜状になり、且つ膜には通
連孔４が形成される。気泡３が少ないと膜が形成され
ず、又通連孔４も形成されないが気泡３が過度に多いと
膜の強度が小さくなってしまう。通連孔４が多孔性金属
１の外部に開いて、金属が充填可能である。

【００１３】多孔性金属は膜構造を有し、又充填金属は
バルクとしての構造を有しており、両者がたとえ同種金
属であっても結晶構造的に異質であって、界面において
振動波が干渉を受けやすくて界面でのエネルギー吸収が
大きく、したがって振動を吸収しやすい。

【００１４】多孔性金属中の気孔率と気泡と界面面積の
関係は、大略、多孔性金属中の気孔率は気泡の数に比例
し、気泡の大きさの三乗に比例し、界面面積は気泡の数
に比例し、気泡の大きさの二乗に比例すると考えられ
る。

【００１５】界面でのエネルギー吸収を大きくするため
には、界面の面積が大きい方が良い。そのために気泡の
大きさ０．５〜３０ｍｍ、気孔率５０〜９９％とするこ
とにより界面面積を増やすことができるが、他方膜構造
強度を維持し、且つ金属を充填する上で連通孔を形成し
なければならない。

【００１６】ここで気泡の大きさを小さくすると、気孔
率及び界面面積の確保には有利であるが、連通孔が形成
され難いので不適合となる。気泡の大きさ０．５ｍｍ以
下では空隙に金属が充填できない。又３０ｍｍ以上では
気孔率を確保すると界面面積が小さくなってしまう。

【００１７】気孔率が５０％以下では骨格が厚く太くな
り膜構造を形成し難く、又連通孔も形成し難い。気孔率
が５０％以上であると膜構造が形成される。気孔率が７
０％以上であると膜厚が薄く連通孔も容易に形成され好
適である。気孔率が９９％以上になると膜厚が過度に薄
く連通孔が過多になり膜構造の強度が充分に得られな
い。気孔率が９５％以下の範囲で容易に適当な膜厚が得
られ、膜構造の強度も充分に得られる。

【００１８】多孔性金属として適当な金属はアルミニウ
ム、ニッケル、チタン、鉄等又はそれらの合金である。
アルミニウムは発泡性が良く廉価で最も適当なものの一
つである。充填金属は、アルミニウム、鉄等又はそれら
の合金が適当である。アルミニウムは軽量であり、廉価
であるので最も適当なものの一つである。

【００１９】金属の充填は、鋳造法、焼結法、粉末充填
法、電解法等の方法による。生産性や、機械的強度の点
から鋳造法は最も望ましいものの一つである。

【００２０】鋳造法は金属の溶融物を空隙に注入した
後、冷却固化する方法であり、多孔性アルミニウムへア
ルミニウムやチタンを充填する時使用可能である。アル
ミニウムで製作した多孔性金属骨格に溶融アルミニウム
を注入する時、骨格を形成するアルミニウムは融点６６
０℃であるが短時間であれば８００℃程度まで骨格形状
の保持性がある。従って、７００〜７５０℃に加熱され
た溶融アルミニウムを注入しても骨格の膜構造が保持さ
れるのである。

【００２１】粉末法は金属の粉体を空隙に注入した後、
焼結し固化する方法であり、多孔性アルミニウムへ鉄を
充填する時使用可能である。アルミニウムの多孔性金属
骨格に溶融アルミニウムを注入する時、骨格は８００℃
を超えると、膜構造は保持できない。たとえば１０００
℃の溶融鉄を注入することはできない。このようなとき
鉄の粉体を空隙に注入した後、焼結し固化する方法が採
用される。

【００２２】

【実施例】本発明の第１の実施例を説明する。気孔率９
０％、気泡の大きさ１〜１０ｍｍの連通孔を有する発泡
アルミニウムに、アルミニウム８８％−シリコン１２％
合金を加圧鋳造法により充填した。巾５ｃｍ、長さ１０
ｃｍ、厚さ３ｃｍの測定試料を切り出した。この試料の
振動減衰能を機械インピーダンス法により測定した。２
ｋＨｚ近傍での共振ピークにおける振動減衰能Ｑ^-1×１
０³は３０であった。

【００２３】次に本発明の第２の実施例を説明する。第
１の実施例と同一又は類似の点の説明の詳述は省略す
る。気孔率８０％、気泡の大きさ１〜５ｍｍの連通孔を
有する発泡アルミニウムに、アルミニウム８８％−シリ
コン１２％合金を加圧鋳造法により充填した。２ｋＨｚ
近傍での共振ピークにおける振動減衰能Ｑ^-1×１０³は
２０であった。

【００２４】次に本発明の第３の実施例を説明する。第
１の実施例と同一又は類似の点の説明の詳述は省略す
る。気孔率９５％、気泡の大きさ１〜２０ｍｍの連通孔
を有する発泡アルミニウムに、アルミニウム８８％−シ
リコン１２％合金を加圧鋳造法により充填した。２ｋＨ
ｚ近傍での共振ピークにおける振動減衰能Ｑ^-1×１０³
は２０であった。

【００２５】本発明の第４の実施例を説明する。気孔率
９０％、気泡の大きさ１〜１０ｍｍの連通孔を有する発
泡アルミニウムに、平均粒径３０μｍの純鉄の粉末を注
入した後、６５０°Ｃで焼結させた。巾５ｃｍ、長さ１
０ｃｍ、厚さ３ｃｍの測定試料を切り出し、振動減衰能
を機械インピーダンス法により測定した。２ｋＨｚ近傍
での共振ピークにおける振動減衰能Ｑ^-1×１０³は２５
であった。

【００２６】第１の比較例として、各実施例の充填金属
であるアルミニウム８８％−シリコン１２％合金の振動
減衰能を機械インピーダンス法により測定した。２ｋＨ
ｚ近傍での共振ピークにおける振動減衰能Ｑ^-1×１０³
は５であった。

【００２７】第２、第３及び第４の比較例として、従来
使用されているシリコン及び亜鉛含有アルミニウム制振
性合金の振動減衰能を機械インピーダンス法により測定
した。２ｋＨｚ近傍での共振ピークにおける振動減衰能
Ｑ^-1×１０³はそれぞれ８、６及び８であった。シリコ
ン及び亜鉛含有アルミニウム制振性合金の組成は表１に
示す通りである。

【００２８】

【表１】

【００２９】第５の比較例として、特開昭５８−８１９
４８号に開示されている技術による、平均粒径５００μ
ｍの活性炭５％及び平均粒径３μｍのアルミナ粉末０．
５％を含有するＪＩＳＡＣ２Ａ合金に相当する複合金
属材の振動減衰能を機械インピーダンス法により測定し
た。２ｋＨｚ近傍での共振ピークにおける振動減衰能Ｑ
^-1×１０³は６であった。ＪＩＳＡＣ２Ａ合金の組成
は表１に示す通りである。

【００３０】第１〜第４の実施例及び第１〜第５の比較
例の２ｋＨｚ近傍での共振ピークにおける振動減衰能Ｑ
^-1×１０³を表２にまとめて記載する。

【００３１】

【表２】

【００３２】実施例１〜４の振動減衰能はいずれも比較
例１〜５よりも大きい。

【００３３】実施例１〜３の振動減衰能の測定値を検討
すると、気孔率９０％、気泡の大きさ１〜１０ｍｍの連
通孔を有する発泡アルミニウムを膜構造とする実施例１
が最も大きい振動減衰能を示していることから、気孔率
及び気泡の大きさは最も適当な数値があり、それより数
値が離れると振動減衰能が減少することがわかった。

【００３４】実施例４は鉄を粉体で充填したが、アルミ
ニウムを融液で充填した実施例１と遜色ない振動減衰能
を示している。このことから金属充填の方法及び充填金
属のいかんによらず良い振動減衰能の制振性の優れた金
属複合材が得られることがわかった。

【００３５】

【発明の効果】本発明により制振性の優れた金属複合材
が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる多孔性金属の膜構造の膜構造を
模式的に示す断面図である。

【符号の説明】

１多孔性金属２膜３気泡４通連孔

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【手続補正書】

【提出日】平成５年４月２３日

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】気孔率５０〜９９％の膜構造を有する多
孔性金属を骨格とし、その空隙に該多孔性金属と同種ま
たは異種の金属を充填してなることを特徴とする制振性
金属複合材。
【請求項２】前記多孔性金属の気孔の大きさが０．５
〜３０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の制
振性金属複合材。
【請求項３】前記空隙に前記金属の融液を注入するこ
とにより充填することを特徴とする請求項１又は２に記
載の制振性金属複合材。
【請求項４】前記空隙に前記金属の粉体を注入するこ
とにより充填することを特徴とする請求項１又は２に記
載の制振性金属複合材。