JPH03223436A

JPH03223436A - アルミニウム合金制振材料とその製造方法

Info

Publication number: JPH03223436A
Application number: JP1825090A
Authority: JP
Inventors: Kunihiko Kishino; 邦彦岸野; Satoru Shoji; 了東海林; Katsutoshi Sasaki; 佐々木　勝敏
Original assignee: Furukawa Aluminum Co Ltd
Current assignee: Furukawa Aluminum Co Ltd
Priority date: 1990-01-29
Filing date: 1990-01-29
Publication date: 1991-10-02

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、
自動車なと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に関するものである。

し従来の技術〕一般に物体を振動させると、第１図に示すようにある周
波数（ｆ　ｒ）で振幅が太き（なる。

この周波数を共振周波数という。共振周波数での振幅を
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／Ｅ（ｄＢ表示ては３ｄＢ）となる周波数で
ある。この周波数幅（半値幅、３ｄＢ値幅）を△ｆとす
ると、損失係数ηは次式で表される。

η＝△ｆ　ｌ　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急速に減衰する。通
常の金属材料の損失係数ηは０．０（ＩＩ以下である。

従来、音響機器１精密機器、自動車なとの振動を嫌う構
造部材の金属材料、所謂制振材料としては、Ｆｅ−Ｃｒ
系、Ｍｒｌ−Ｃｕ系、　　ＺｎＡｌ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する課題〕

Ｆｅ−Ｃｒ系、Ｍｎ−Ｃｕ系、Ｚｎ−Ａｌ系。

Ｎ　ｉ　−Ｔ　ｉ系などの合金は振動減衰性が大きいか
、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。一方、Ｍｇ、Ｍ
ｇ−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しているが、冷間加工が全
く出来ないという欠点かある。

〔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
も冷間加工が容易なアルミニウム合金制振材料とその製
造方法を開発したものである。

即ち本発明制振材料の一つは、Ｍｇ２〜１１Ｗ１％（以
下Ｗ（％を％と略記）を含み、更にＭｎ０．０１〜２．
５％、　　Ｃｕ　０．０１〜１％、Ｃｒ０．０１〜２０
％、Ｚ　ｒ０．０１〜０．４％、Ｔ　ｉ　　０．００５
〜１．０％、Ｂ　０．０００１〜０．１％、Ｎｉ０．０
５〜３％、７００１〜２％の範囲内で何れか１種又は２
種以上を含み、残部Ａｌと不可避的不純物からなるアル
ミニウム合金に、表面から少なくとも２０μｍ以上の深
さの粒界腐食層を形成したことを特徴とするものである
。

また本発明制振材料の他の一つは、Ｍｇ２〜１１％を含
み、更にＭｎ０．０１〜２．５％、Ｃｕ０．０１〜１％
、Ｃｒ　０．Ｏ１〜２．０％、Ｚ　ｒ０．０１〜０．４
％、Ｔｉ０．００５〜１０％、８０．０００１〜０１％
、Ｎｉ００５〜３％、Ｖ０．０１〜２％の範囲内で何れ
か１種又は２種以上を含み、残部Ａｌと不可避的不純物
からなるアルミニウム合金に、表面から少なくとも２０
μｍ以上の深さの粒界腐食層を形成し、これに樹脂を含
浸して表面から少なくとも２０μｍ以上の深さの樹脂を
含浸した粒界腐食層を形成したことを特徴とするもので
ある。

また本発明製造方法の一つは、Ｍｇ２〜１１％を含み、
更にＭｎＱ、ＱＩ　〜２．５％、　　Ｃｕ０．０１〜１
％、Ｃｒ０．０１〜２．０％、Ｚ　ｒ　０．Ｏ１〜０．
４％、Ｔｉ０．００５〜１０％、Ｂ　０．０００１〜０
．１％、Ｎｉ００５〜３％、Ｖ０．０１〜２％の箱内で
何れか１種又は２種以上を含み、残部Ａｌと不可避的不
純物からなるアルミニウム合金を、溶体化処理した後、
１００〜２５０℃で１時間以上加熱して結晶粒界にβ相
析出物を析出させ、これを腐食処理してその表面から少
なくとも２０μｍ以上の深さの粒界腐食層を形成したこ
とを特徴とするものである。

更に本発明製造方法の他の一つは、Ｍｇ２〜１１％を含
み、更にＭｎ０．０１〜２．５％、Ｃｕ０．０１〜１％
、Ｃｒｙ、旧〜２０％、Ｚ　ｒ　０．Ｏ１〜０．４％、
Ｔｉ０．００５〜１０％、Ｂ　０．０００１〜０１％、
Ｎ１００５〜３％、Ｖ０．０１〜２％の範囲内で何れか
１種又は２種以上を含み、残部Ａｌと不可避的不純物か
らなるアルミニウム合金を、溶体化処理した後、１００
〜２５０℃で１時間以上加熱して結晶粒界にβ相析出物
を析出させ、これを腐食処理してその表面から少なくと
も２０μｍ以上の深さの粒界腐食層を形成し、しかる後
粒界腐食層に樹脂含浸処理を施して表面から少なくとも
２０μｍ以上の深さの樹脂を含浸した粒界腐食層を形成
したことを特徴とするものである。

〔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１強磁性型、双晶型１こ分類される。本発明制振
材料は上記メカニズムとは異なり、表面に形成せしめた
粒界腐食層の結晶粒同士の微小な擦れあいにより振動エ
ネルギーを吸収させ、振動を速やかに吸収させるか、あ
るいは表面に形成せしめた粒界腐食層に樹脂を含浸し、
粒界の微小空隙に充填された樹脂の粘弾性的変形により
振動エネルギーを吸収させ、振動を速やかに吸収させる
ものである。

結晶粒界を優先的に腐食させる手段としては、結晶粒界
に腐食されやすい電位が卑な金属間化合物を析出させる
か、あるいは結晶粒界近傍を粒内に比べて卑にした後、
腐食処理を施すことが効果的である。

以下本発明における合金組成範囲を上記の如く限定した
理由について述べる。

Ｍｇ含有量を２〜１１％と限定したのは、Ｍｇはβ相（
ｉ−Ｍｇ系金属間化合物）を粒界に優先的に析出させ、
腐食処理により電位の卑なβ相を優先溶解されるために
添加するもので、２％未満ではβ相の析出がおこらず、
１１％を越えるとβ相が粒界だけでなく、粒内にも多量
に析出するため、粒界を優先腐食されることが困難とな
るためである。

その他の含有元素としてＭｎ０．０１〜２．５％。

Ｃｕ　０．０１〜１％、Ｃｒ０．０１〜２．０％、Ｚｒ
０．０１〜　０４％、Ｔｉ０．００５〜１．０％、Ｂ　
０．（１００１〜０．１％、Ｎ　ｉ　０．０５〜３％、
Ｖ０．０１〜２％の範囲内で何れか１種又は２種以上と
限定したのは、何れも材料の強度を向上するするも、下
限未満では効果が充分でなく、上限を越えると粗大な化
合物を生じ、材料の延性を阻害する恐れがあるためであ
る。

尚その他の不純物として、Ｓｉ、Ｆｅはそれぞれ０５％
以下、他の不純物は０．１％以下であれば特に本発明の
効果を損なうことはない。また鋳造性改良の目的でＢｅ
を５００ｐｐｍ以下添加することも可能である。

次に本発明製造方法において、Ｍｇ２〜１１％を含み、
更にＭｎ０．０１〜２．５％、　　Ｃｕ　０．０１〜１
％、Ｃｒ０．０１〜　２．０％、Ｚｒ０．Ｏ１〜　０．
４％、Ｔｉ０．００５〜　１．０％、Ｂ　０．０００１
〜　０．１％、Ｎｉ０１０５〜３％、Ｖ０．０１〜２％
のの範囲内で何れか１種又は２種以上を含み、残部Ａｌ
と不可避的不純物からなるアルミニウム合金、例えば圧
延材、板、押出材、管、鋳造品、鋳物等を、溶体化処理
後、１００〜２５０℃で１時間以上加熱するのは、結晶
粒界に主としてβ相析出物を析出させるためであり、加
熱温度が１００℃未満あるいは２５０℃を越え、また保
持時間が１時間未満では、充分にβ相を粒界析出させる
ことができないためである。最も好適な条件は１１０〜
１８０℃で２時間以上保持することである。尚溶体化処
理は４００〜５５０℃で１時間以上行なうのが適当であ
り、Ｍｇを一旦均一に固溶させることにより、続く析出
処理において粒界に均一にβ相を析出させるもので、溶
体化処理条件は多少はずれていても本発明の効果を大き
く損なうことはない。

このようにして粒界析出処理を行なったアルミニラム合
金は、続いて腐食層が表面から２０μｍ以上になるよう
に粒界腐食処理が施される。

粒界腐食処理はＮａＣ１などの塩類、ＨＦ　　ＨＣＩな
との酸や、ＮａＯＨなどのアルカリ水溶液中、又はこれ
等の混合溶液中に浸漬するか、更にはアノード電流を付
加して電解することにより行なわれ、何れの場合も腐食
層が２０μｍ以上の深さになるように行なえばよい。

このような粒界腐食処理を施したアルミニウム合金は、
そのままでも優れた振動減衰性を示すが、更に粒界腐食
層に樹脂を含浸させると、振動減衰性は飛躍的に向上す
る。含浸させる樹脂としては、アルキド樹脂、ニトロセ
ルローズ樹脂、ブチラール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポ
リプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、エボキン樹脂、
アミノアルキド樹脂、アクリル樹脂。

ポリエステル樹脂、酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル樹脂、
シリコン樹脂などや、これ等の混合樹脂及びこれ等を変
形させたものなど何れも好適に用いられるが、これらの
なかでも特に粘弾性が高いポリエステル樹脂、ポリプロ
ピレン樹脂シリコン樹脂等が最も高い振動減衰性を示す
。

これ等の樹脂はスプレー塗装、静電塗装、ＴＦＳ塗装、
浸漬、粉体塗装なとの方法により、粒界腐食処理を施し
たアルミニウム合金に含浸される。その際少なくとも粒
界腐食層を完全に充土眞するまで含浸することが望まし
い。

一般に振動時には物体の表面において振幅が最大となる
ので、粒界腐食と樹脂含浸を表面層に施せば有効である
が、その深さが２０μｍ未満では振動減衰性が不十分で
あり、制振材料として使用するには２０μｍ以上の深さ
の粒界腐食層もしくは樹脂を含浸した粒界腐食層を形成
する必要がある。

尚本発明アルミニウム合金制振材料は冷間加工が可能で
あるが、必要に応じて粒界腐食処理前もしくは樹脂含浸
処理前に冷間加工を行なっても、特に本発明の効果を損
なうことはない。

〔実施例〕

以下本発明を実施例について説明する。

実施例１第１表に示す組成のアルミニウム合金鋳塊を熱間圧延と
冷間圧延により摩さ２　ｍｍの板材とした。次に４９１
１”Ｃ：て８時間溶体化処理した後、１５０℃て１２時
間粒界析出処理を施し、続いて３％Ｎａ（１＋１％ＨＣ
／水溶液（５０℃）中に浸漬し、種々の深さの粒界腐食
層を形成した。これより厚さ２ｍｍ、幅１０Ｍ、長さ２
５０ｍｍの試験片を切り出し、片持ち梁振動法により振
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ッキングして発振器により
強制的にう：・ダム振動を与え、それによる試験片の振
動を検出し、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（２ｃｈ、ＦＦＴ）により周波
数領域での入出力振幅比（周波数応答関数）を求め、最
大の振幅比を示す共振周波数（ｆｒ）及び最大の振幅比
より３ｄＢ低下する周波数幅（△ｆ）を測定し、次式に
より損失係数ηを求めた。

η＝△ｆ　／　ｆ　ｒ尚粒界腐食層の深さは試験片の断面を研磨し、光学顕微
鏡により測定した。

第１表から明らかなように、本発明例Ｎα１〜５は損失
係数ηが０．０１２以上の高い値を示す。

これに対し本発明制振材料より合金組成がはずれる比較
何階６〜７は腐食処理を施しても粒界を優先的に腐食さ
せることができず、全面溶解型の腐食形態となり、損失
係数ηは低い値を示す。また本発明制振材料の合金組成
であっても粒界腐食層が２０μｍ以下の比較例Ｎα８で
は損失係数ηが低いことが判る。

実施例２第１表中Ｎα２の組成のアルミニウム合金鋳塊を熱間圧
延により厚さ３ｍｍの板に仕上げ、４９０℃で８時間溶
体化処理した後、第２表に示す各種条件の析出処理を施
し、実施例１と同様の粒界腐食処理を施し、その一部試
料にポリエチレン樹脂を粒界腐食層に含浸させた。これ
らについて実施例１と同様にして損失係数ηを測定した
。その結果を第２表に併記した。

第２表第２表から明らかなように、本発明製造方法により析出
処理を施して２０μｍ以上の粒界腐食層を形成した本発
明何階′９〜１１は、高い損失係数ηを示し、樹脂を含
浸したものは特に高い損失係数を示す。

これに対し本発明製造方法をはずれる析出処理の比較例
Ｎα１２〜１４は粒界腐食を生じさせることができず、
損失係数ηも低い値となっていることが判る。

〔発明の効果〕

このように本発明によれば、アルミをベースとするため
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図は物体の振動共振曲線の説明図である。ｆｒ、共振周波数ＡＯ：共振周波数での振幅 △ｆ：周波数幅

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｍｇ２〜１１ｗｔ％を含み、更にＭｎ０．０１〜
２．５ｗｔ％、Ｃｕ０．０１〜１ｗｔ％、Ｃｒ０．０１
〜２．０ｗｔ％、Ｚｒ０．０１〜０．４ｗｔ％、Ｔｉ０
．００５〜１．０ｗｔ％、Ｂ０．０００１〜０．１ｗｔ
％、Ｎｉ０．０５〜３ｗｔ％、Ｖ０．０１〜２ｗｔ％の
範囲内で何れか１種又は２種以上を含み、残部Ａｌと不
可避的不純物からなるアルミニウム合金に、表面から少
なくとも２０μｍ以上の深さの粒界腐食層を形成したこ
とを特徴とするアルミニウム合金制振材料。
（２）Ｍｇ２〜１１ｗｔ％を含み、更にＭｎ０．０１〜
２．５ｗｔ％、Ｃｕ０．０１〜１ｗｔ％、Ｃｒ０．０１
〜２．０ｗｔ％、Ｚｒ０．０１〜０．４ｗｔ％、Ｔｉ０
．００５〜１．０ｗｔ％、Ｂ０．０００１〜０．１ｗｔ
％、Ｎｉ０．０５〜３ｗｔ％、Ｖ０．０１〜２ｗｔ％の
範囲内で何れか１種又は２種以上を含み、残部Ａｌと不
可避的不純物からなるアルミニウム合金に、表面から少
なくとも２０μｍ以上の深さの粒界腐食層を形成し、こ
れに樹脂を含浸して表面から少なくとも２０μｍ以上の
深さの樹脂を含浸した粒界腐食層を形成したことを特徴
とするアルミニウム合金制振材料。
（３）Ｍｇ２〜１１ｗｔ％を含み、更にＭｎ０．０１〜
２．５ｗｔ％、Ｃｕ０．０１〜１ｗｔ％、Ｃｒ０．０１
〜２．０ｗｔ％、Ｚｒ０．０１〜０．４ｗｔ％、Ｔｉ０
．００５〜１．０ｗｔ％、Ｂ０．０００１〜０．１ｗｔ
％、Ｎｉ０．０５〜３ｗｔ％、Ｖ０．０１〜２ｗｔ％の
範囲内で何れか１種又は２種以上を含み、残部Ａｌと不
可避的不純物からなるアルミニウム合金を、溶体化処理
した後、１００〜２５０℃で１時間以上加熱して結晶粒
界にβ相析出物を析出させ、これを腐食処理してその表
面から少なくとも２０μｍ以上の深さの粒界腐食層を形
成した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）Ｍｇ２〜１１ｗｔ％を含み、更にＭｎ０．０１〜
２．５ｗｔ％、Ｃｕ０．０１〜１ｗｔ％、Ｃｒ０．０１
〜２．０ｗｔ％、Ｚｒ０．０１〜０．４ｗｔ％、Ｔｉ０
．００５〜１．０ｗｔ％、Ｂ０．０００１〜０．１ｗｔ
％、Ｎｉ０．０５〜３ｗｔ％、Ｖ０．０１〜２ｗｔ％の
範囲内で何れか１種又は２種以上を含み、残部Ａｌと不
可避的不純物からなるアルミニウム合金を、溶体化処理
した後、１００〜２５０℃で１時間以上加熱して結晶粒
界にβ相を析出させ、これを腐食処理してその表面から
少なくとも２０μｍ以上の深さの粒界腐食層を形成し、
しかる後粒界腐食層に樹脂含浸処理を施して表面から少
なくとも２０μｍ以上の深さの樹脂を含浸した粒界腐食
層を形成した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。