JP2001082538A - 免震構造体用金属プラグ材料 - Google Patents
免震構造体用金属プラグ材料Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 免震構造体用金属プラグとされた際に、振動
によるせん断変形を繰り返し受けても該変形によるエネ
ルギー吸収性能をほぼ一定値に安定して維持できるとと
もに、振動による大振幅変位を受けても容易に破断しな
いという優れた性能を得ることができ、免震構造体用金
属プラグ材料としてＰｂと同等以上の性能を発揮しＰｂ
に代替えしうる免震構造体用金属プラグ材料を得るこ
と。 【解決手段】 積層ゴム型免震構造体の金属プラグに用
いられる金属材料であって、純度９５％以上のＳｎであ
り、全Ｓｎ相中における体積％で９５％以上のβ−Ｓｎ
相を含み、下記に定められるヒステリシス安定指数が
０．９０〜１．５０の範囲内であることを特徴とする免
震構造体用金属プラグ材料である。
によるせん断変形を繰り返し受けても該変形によるエネ
ルギー吸収性能をほぼ一定値に安定して維持できるとと
もに、振動による大振幅変位を受けても容易に破断しな
いという優れた性能を得ることができ、免震構造体用金
属プラグ材料としてＰｂと同等以上の性能を発揮しＰｂ
に代替えしうる免震構造体用金属プラグ材料を得るこ
と。 【解決手段】 積層ゴム型免震構造体の金属プラグに用
いられる金属材料であって、純度９５％以上のＳｎであ
り、全Ｓｎ相中における体積％で９５％以上のβ−Ｓｎ
相を含み、下記に定められるヒステリシス安定指数が
０．９０〜１．５０の範囲内であることを特徴とする免
震構造体用金属プラグ材料である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】積層ゴム型免震構造体（積層
ゴム支承）は、ゴム弾性層と補強板とが交互に上下方向
（鉛直方向）に積層されてなる積層ゴム内に塑性変形部
として円柱状の金属プラグが封入されてなる構造のもの
であり、建物と基礎の間に設置されて、荷重を支持する
とともに地震動等の振動エネルギーを金属プラグのせん
断変形を利用して吸収し、建物に入る地震力を減少させ
るものである。本発明は、免震構造体の金属プラグに用
いられる金属プラグ材料に関するものである。
ゴム支承）は、ゴム弾性層と補強板とが交互に上下方向
（鉛直方向）に積層されてなる積層ゴム内に塑性変形部
として円柱状の金属プラグが封入されてなる構造のもの
であり、建物と基礎の間に設置されて、荷重を支持する
とともに地震動等の振動エネルギーを金属プラグのせん
断変形を利用して吸収し、建物に入る地震力を減少させ
るものである。本発明は、免震構造体の金属プラグに用
いられる金属プラグ材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、積層ゴム型免震構造体における金
属プラグとして、例えば特開平８−２１４８４号公報
や、特開平９−１５１９８８号公報などに記載されてい
るように、Ｐｂ（鉛）よりなるＰｂ製プラグが用いられ
ている。これはＰｂは軟らかく展延性に富み、地震や風
揺れのような振動周期０．１〜１０Ｈｚの揺れに追従す
ることができ、また変形による材質劣化が少ないためで
ある。
属プラグとして、例えば特開平８−２１４８４号公報
や、特開平９−１５１９８８号公報などに記載されてい
るように、Ｐｂ（鉛）よりなるＰｂ製プラグが用いられ
ている。これはＰｂは軟らかく展延性に富み、地震や風
揺れのような振動周期０．１〜１０Ｈｚの揺れに追従す
ることができ、また変形による材質劣化が少ないためで
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
環境や健康への関心が高まり、Ｐｂの人体への有毒性に
ついてはＷＨＯ（世界保健機構）などで医科学的調査が
続けられており、Ｐｂの使用が建築物、その他各種産業
分野で制限される傾向となっている。このような事情か
らＰｂに代替え可能な免震構造体用金属プラグ材料が望
まれている。
環境や健康への関心が高まり、Ｐｂの人体への有毒性に
ついてはＷＨＯ（世界保健機構）などで医科学的調査が
続けられており、Ｐｂの使用が建築物、その他各種産業
分野で制限される傾向となっている。このような事情か
らＰｂに代替え可能な免震構造体用金属プラグ材料が望
まれている。
【０００４】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的は免震構造体用金属プラグとさ
れた際に、振動によるせん断変形を繰り返し受けても該
変形によるエネルギー吸収性能をほぼ一定値に安定して
維持できるとともに、振動による大振幅変位を受けても
容易に破断しないという優れた性能を得ることができ、
免震構造体用金属プラグ材料としてＰｂと同等以上の性
能を発揮しＰｂに代替えしうる免震構造体用金属プラグ
材料を提供することにある。
たものであり、その目的は免震構造体用金属プラグとさ
れた際に、振動によるせん断変形を繰り返し受けても該
変形によるエネルギー吸収性能をほぼ一定値に安定して
維持できるとともに、振動による大振幅変位を受けても
容易に破断しないという優れた性能を得ることができ、
免震構造体用金属プラグ材料としてＰｂと同等以上の性
能を発揮しＰｂに代替えしうる免震構造体用金属プラグ
材料を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明による免震構造体用金属プラグ材料は、積
層ゴム型免震構造体の金属プラグに用いられる金属材料
であって、純度９５％以上のＳｎであり、全Ｓｎ相中に
おける体積％で９５％以上のβ−Ｓｎ相を含み、下記に
定められるヒステリシス安定指数が０．９０〜１．５０
の範囲内であることを特徴とするものである。ここでヒ
ステリシス安定指数とは、砂時計型試験片を用いて繰り
返し・引張り圧縮試験を温度：１０℃、周波数：１Ｈ
ｚ、歪み：±１％、繰り返し回数：２０回という条件で
行った際に、±１％の繰り返し載荷が１回目でのヒステ
リシスの弾性歪みエネルギーＥ1 に対する、±１％の繰
り返し載荷が２０回目でのヒステリシスの弾性歪みエネ
ルギーＥ20の比（Ｅ20／Ｅ1）を表す値である。
めに、本発明による免震構造体用金属プラグ材料は、積
層ゴム型免震構造体の金属プラグに用いられる金属材料
であって、純度９５％以上のＳｎであり、全Ｓｎ相中に
おける体積％で９５％以上のβ−Ｓｎ相を含み、下記に
定められるヒステリシス安定指数が０．９０〜１．５０
の範囲内であることを特徴とするものである。ここでヒ
ステリシス安定指数とは、砂時計型試験片を用いて繰り
返し・引張り圧縮試験を温度：１０℃、周波数：１Ｈ
ｚ、歪み：±１％、繰り返し回数：２０回という条件で
行った際に、±１％の繰り返し載荷が１回目でのヒステ
リシスの弾性歪みエネルギーＥ1 に対する、±１％の繰
り返し載荷が２０回目でのヒステリシスの弾性歪みエネ
ルギーＥ20の比（Ｅ20／Ｅ1）を表す値である。
【０００６】
【発明の実施の形態】このような特徴を有する本発明に
ついて説明する。前記した特開平９−１５１９８８号公
報には、免震構造体金属プラグの材質としては、Ｐｂの
他にＳｎ（スズ）も挙げられている。これらは塑性変形
する低融点金属材料である。
ついて説明する。前記した特開平９−１５１９８８号公
報には、免震構造体金属プラグの材質としては、Ｐｂの
他にＳｎ（スズ）も挙げられている。これらは塑性変形
する低融点金属材料である。
【０００７】しかしながら、一般的Ｓｎの機械的性質
は、およそ表１に示すような値であることが知られてお
り、一般的Ｐｂと比較すると降伏強度及び引張り強度で
は約２〜４倍程度高く、伸びが約０．７倍程度と小さい
（表２の比較例１参照）。
は、およそ表１に示すような値であることが知られてお
り、一般的Ｐｂと比較すると降伏強度及び引張り強度で
は約２〜４倍程度高く、伸びが約０．７倍程度と小さい
（表２の比較例１参照）。
【０００８】
【表１】
【０００９】このため、表１に示すような機械的性質を
有する一般的Ｓｎよりなる金属プラグを積層ゴム体内に
封入した免震構造体では、該プラグとゴム弾性層との強
度差がＰｂプラグの場合よりも大きいため、免震構造体
に振動による荷重負荷が生じた際、ゴム弾性層とプラグ
との界面に応力集中が発生しやすく、大振幅変形時には
免震デバイスとしての変形が不安定になる。また、伸び
がＰｂに比べて小さいため、大振幅時にはＰｂより早期
に破断する可能性もある。このようなことから、一般的
Ｓｎを金属プラグ材料として用いた場合、Ｐｂと同等の
性能は期待できなかった。このため、前記の特開平９−
１５１９８８号公報においても、最も好ましいプラグ材
料としてＰｂを推奨しているものと推定される。
有する一般的Ｓｎよりなる金属プラグを積層ゴム体内に
封入した免震構造体では、該プラグとゴム弾性層との強
度差がＰｂプラグの場合よりも大きいため、免震構造体
に振動による荷重負荷が生じた際、ゴム弾性層とプラグ
との界面に応力集中が発生しやすく、大振幅変形時には
免震デバイスとしての変形が不安定になる。また、伸び
がＰｂに比べて小さいため、大振幅時にはＰｂより早期
に破断する可能性もある。このようなことから、一般的
Ｓｎを金属プラグ材料として用いた場合、Ｐｂと同等の
性能は期待できなかった。このため、前記の特開平９−
１５１９８８号公報においても、最も好ましいプラグ材
料としてＰｂを推奨しているものと推定される。
【００１０】そこで本発明者は、前記一般的Ｓｎの免震
構造体用金属プラグ材料としての前記欠点を解消すべく
鋭意研究を行った結果、純度および組織が緻密に制御さ
れたＳｎは金属プラグ材料として十分な性能を発揮しＰ
ｂ代替材料となりうることを見出し、本発明に到達した
ものである。
構造体用金属プラグ材料としての前記欠点を解消すべく
鋭意研究を行った結果、純度および組織が緻密に制御さ
れたＳｎは金属プラグ材料として十分な性能を発揮しＰ
ｂ代替材料となりうることを見出し、本発明に到達した
ものである。
【００１１】以下に、本発明による免震構造体用金属プ
ラグ材料を前記構成とした理由について説明する。
ラグ材料を前記構成とした理由について説明する。
【００１２】〔純度９５％以上のＳｎ〕：純度が９５％
未満であると、降伏強度と引張り強度が上昇するように
なり、後述する組織の制御だけではこれら強度レベルを
所要範囲にすることがむずかしいためである。したがっ
て、純度９５％以上のＳｎがよく、好ましい純度は９９
％以上、特に好ましくは９９．９％以上である。
未満であると、降伏強度と引張り強度が上昇するように
なり、後述する組織の制御だけではこれら強度レベルを
所要範囲にすることがむずかしいためである。したがっ
て、純度９５％以上のＳｎがよく、好ましい純度は９９
％以上、特に好ましくは９９．９％以上である。
【００１３】〔全Ｓｎ相中における体積％で９５％以上
のβ−Ｓｎ相〕：Ｓｎは２９１Ｋ（約１８℃）に変態点
がある。この変態温度以上では体心正方晶のβ相で、変
態温度以下ではダイヤモンド型のα相である。β相は軟
らかく変形能が高いが、α相は変形能が著しく低い。Ｓ
ｎ中に変形能の低いα相が多く含まれていると降伏強度
・引張り強度が上がり、伸びが小さくなる。このため、
全Ｓｎ相中におけるβ相の割合は体積％で９５％以上と
する必要がある。
のβ−Ｓｎ相〕：Ｓｎは２９１Ｋ（約１８℃）に変態点
がある。この変態温度以上では体心正方晶のβ相で、変
態温度以下ではダイヤモンド型のα相である。β相は軟
らかく変形能が高いが、α相は変形能が著しく低い。Ｓ
ｎ中に変形能の低いα相が多く含まれていると降伏強度
・引張り強度が上がり、伸びが小さくなる。このため、
全Ｓｎ相中におけるβ相の割合は体積％で９５％以上と
する必要がある。
【００１４】〔ヒステリシス安定指数：０．９０〜１．
５０〕：金属プラグ材料よりなる試験片を用いて繰り返
し・引張り圧縮試験を行い、試験片に所定変位量（変形
量）の圧縮歪みと引張り歪みとを与え、該変位量と発生
する応力との関係を求めると、図１に示すように、ヒス
テリシス曲線が得られる。ヒステリシス安定指数とは、
図２に示す断面円形の砂時計型試験片を用いて繰り返し
・引張り圧縮試験を温度：１０℃、周波数：１Ｈｚ、歪
み：±１％（プラス符号は引張り歪み、マイナス符号は
圧縮歪みを表す）、繰り返し回数：２０回、という条件
で行った際に、±１％の繰り返し載荷が１回目でのヒス
テリシスの弾性歪みエネルギーＥ1 に対する、±１％の
繰り返し載荷が２０回目でのヒステリシスの弾性歪みエ
ネルギーＥ20の比（Ｅ20／Ｅ1 ）を表す値である。弾性
歪みエネルギーはヒステリシス曲線の面積で表される。
なお図２に示すように、前記砂時計型試験片には、引張
り圧縮試験時において試験片に座屈が発生することを回
避するために平行部を設けていない。したがって、最小
径部（直径Ｄ＝１０ｍｍ）における直径Ｄの変化量の２
倍分を歪み量として換算しており、最小径部の直径Ｄを
０．０５ｍｍ変化させたときを１％歪みとしている。
５０〕：金属プラグ材料よりなる試験片を用いて繰り返
し・引張り圧縮試験を行い、試験片に所定変位量（変形
量）の圧縮歪みと引張り歪みとを与え、該変位量と発生
する応力との関係を求めると、図１に示すように、ヒス
テリシス曲線が得られる。ヒステリシス安定指数とは、
図２に示す断面円形の砂時計型試験片を用いて繰り返し
・引張り圧縮試験を温度：１０℃、周波数：１Ｈｚ、歪
み：±１％（プラス符号は引張り歪み、マイナス符号は
圧縮歪みを表す）、繰り返し回数：２０回、という条件
で行った際に、±１％の繰り返し載荷が１回目でのヒス
テリシスの弾性歪みエネルギーＥ1 に対する、±１％の
繰り返し載荷が２０回目でのヒステリシスの弾性歪みエ
ネルギーＥ20の比（Ｅ20／Ｅ1 ）を表す値である。弾性
歪みエネルギーはヒステリシス曲線の面積で表される。
なお図２に示すように、前記砂時計型試験片には、引張
り圧縮試験時において試験片に座屈が発生することを回
避するために平行部を設けていない。したがって、最小
径部（直径Ｄ＝１０ｍｍ）における直径Ｄの変化量の２
倍分を歪み量として換算しており、最小径部の直径Ｄを
０．０５ｍｍ変化させたときを１％歪みとしている。
【００１５】このヒステリシス安定指数の値が１未満と
いうことは（Ｅ1 ＞Ｅ20）、当該材料よりなる金属プラ
グでは、振動による累積歪みが増えるにしたがってプラ
グ自体が軟らかくなってしまい変形による吸収エネルギ
ーが減少することを意味している。このため、繰り返し
振動を受ける箇所での使用、また長期間の使用において
免震構造体として保持すべき効率（歪みエネルギーを熱
エネルギーに変換する効率）を考えると、この指数が
０．９０未満では実用に供さないものとなる。一方、ヒ
ステリシス安定指数が１を超えるということは（Ｅ1 ＜
Ｅ20）、当該材料よりなる金属プラグでは、振動による
累積歪みが増えると初期強度は低くても繰り返し変形後
にはプラグ自体が硬化することを意味している。このた
め、この指数が１．５を超えるようになると、ゴム弾性
層とプラグとの界面に応力集中が生じやすく、免震構造
体としての性能劣化が起こりやすくなる。
いうことは（Ｅ1 ＞Ｅ20）、当該材料よりなる金属プラ
グでは、振動による累積歪みが増えるにしたがってプラ
グ自体が軟らかくなってしまい変形による吸収エネルギ
ーが減少することを意味している。このため、繰り返し
振動を受ける箇所での使用、また長期間の使用において
免震構造体として保持すべき効率（歪みエネルギーを熱
エネルギーに変換する効率）を考えると、この指数が
０．９０未満では実用に供さないものとなる。一方、ヒ
ステリシス安定指数が１を超えるということは（Ｅ1 ＜
Ｅ20）、当該材料よりなる金属プラグでは、振動による
累積歪みが増えると初期強度は低くても繰り返し変形後
にはプラグ自体が硬化することを意味している。このた
め、この指数が１．５を超えるようになると、ゴム弾性
層とプラグとの界面に応力集中が生じやすく、免震構造
体としての性能劣化が起こりやすくなる。
【００１６】したがって、ヒステリシス安定指数は０．
９０〜１．５０の範囲内となるようにする必要があり、
好ましくは０．９５〜１．２５、より好ましくは０．９
５〜１．２０の範囲である。
９０〜１．５０の範囲内となるようにする必要があり、
好ましくは０．９５〜１．２５、より好ましくは０．９
５〜１．２０の範囲である。
【００１７】このヒステリシス安定指数については、Ｓ
ｎ組織中の何がこの指数を支配する要因であるかは現状
では不明であるものの、Ｓｎの純度や製造条件が異なる
と、Ｓｎ中のβ相，α相の変化が生じるとともに、より
微小な組織（転移と推定される）にも何らかの変化が生
じ、その結果、累積歪みに対する吸収エネルギーの安定
性が変化するのではないかと考えられる。すなわち、純
度及び製造条件を制御することによりＳｎ組織中の転移
が増殖しない状態が得られ、振動によるせん断変形を繰
り返し受けてもプラグ自体が硬化せず該変形によるエネ
ルギー吸収性能を低下させずにほぼ一定値に安定して維
持できるようになされていると考えられる。
ｎ組織中の何がこの指数を支配する要因であるかは現状
では不明であるものの、Ｓｎの純度や製造条件が異なる
と、Ｓｎ中のβ相，α相の変化が生じるとともに、より
微小な組織（転移と推定される）にも何らかの変化が生
じ、その結果、累積歪みに対する吸収エネルギーの安定
性が変化するのではないかと考えられる。すなわち、純
度及び製造条件を制御することによりＳｎ組織中の転移
が増殖しない状態が得られ、振動によるせん断変形を繰
り返し受けてもプラグ自体が硬化せず該変形によるエネ
ルギー吸収性能を低下させずにほぼ一定値に安定して維
持できるようになされていると考えられる。
【００１８】このように純度、β相Ｓｎの体積率が前記
範囲内に制御されたＳｎでは、その降伏強度：１２ＭＰ
ａ以下、引張り強度：３５ＭＰａ以下、というように強
度レベルが一般的Ｓｎに比べて低くなされており、且つ
伸びが５０％以上と一般的Ｓｎに比べて大きい。さらに
ヒステリシス安定指数が前記範囲内にあることで金属プ
ラグとされて免震構造体に使用された際の前記効率にも
問題がなく、免震構造体用金属プラグ材料としてＰｂと
同等かそれ以上の性能を発揮しうるものとなっている。
範囲内に制御されたＳｎでは、その降伏強度：１２ＭＰ
ａ以下、引張り強度：３５ＭＰａ以下、というように強
度レベルが一般的Ｓｎに比べて低くなされており、且つ
伸びが５０％以上と一般的Ｓｎに比べて大きい。さらに
ヒステリシス安定指数が前記範囲内にあることで金属プ
ラグとされて免震構造体に使用された際の前記効率にも
問題がなく、免震構造体用金属プラグ材料としてＰｂと
同等かそれ以上の性能を発揮しうるものとなっている。
【００１９】このような本発明によるＳｎプラグ材料を
つくるには、製造時における純度の調整の他に、製造条
件の調整を適宜行えばよい。すなわち、β相Ｓｎの体積
率の制御については、容体化処理から冷却に至る条件を
変態点温度（２９１Ｋ）に注意して選択することが一例
として挙げられる。また、ヒステリシス安定指数の制御
については、前述したようにこの指数を支配する組織的
要因が現状では不明のため、その製造にあたっての傾向
を把握し難いものの、実験によりヒステリシス安定指数
が所要範囲になる製造条件を予め調べておくことで、実
生産にも適用することが可能である。
つくるには、製造時における純度の調整の他に、製造条
件の調整を適宜行えばよい。すなわち、β相Ｓｎの体積
率の制御については、容体化処理から冷却に至る条件を
変態点温度（２９１Ｋ）に注意して選択することが一例
として挙げられる。また、ヒステリシス安定指数の制御
については、前述したようにこの指数を支配する組織的
要因が現状では不明のため、その製造にあたっての傾向
を把握し難いものの、実験によりヒステリシス安定指数
が所要範囲になる製造条件を予め調べておくことで、実
生産にも適用することが可能である。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。表
２に示す実施例１〜４、及び比較例２，３の各プラグ材
料を製造し、得られた各プラグ材料よりなるＪＩＳ５号
平板（厚み３ｍｍ）の試験片を用いて該各プラグ材料に
ついて後述する機械的性質を測定した。また、前記得ら
れた各プラグ材料よりなる砂時計型試験片を用いて後述
する繰り返し・引張り圧縮試験を行い、ヒステリシス安
定指数を求めた。なお、参考例１、参考例２及び比較例
１については、市販品を使用してＪＩＳ５号平板試験
片、砂時計型試験片を作製し、試験を行った。
２に示す実施例１〜４、及び比較例２，３の各プラグ材
料を製造し、得られた各プラグ材料よりなるＪＩＳ５号
平板（厚み３ｍｍ）の試験片を用いて該各プラグ材料に
ついて後述する機械的性質を測定した。また、前記得ら
れた各プラグ材料よりなる砂時計型試験片を用いて後述
する繰り返し・引張り圧縮試験を行い、ヒステリシス安
定指数を求めた。なお、参考例１、参考例２及び比較例
１については、市販品を使用してＪＩＳ５号平板試験
片、砂時計型試験片を作製し、試験を行った。
【００２１】まず、実施例１〜３、及び比較例２の各プ
ラグ材料については、純度９９．９９９％のＳｎを超高
真空中で溶解し、純度調整を行ってそれぞれの純度のＳ
ｎを得、次いでこれら各純度のＳｎそれぞれを１００℃
で容体化処理し、しかる後に空冷により、Ｓｎの変態温
度（約１８℃）より高く、かつ該変態温度に近い３０℃
まで冷却して製造したものである。
ラグ材料については、純度９９．９９９％のＳｎを超高
真空中で溶解し、純度調整を行ってそれぞれの純度のＳ
ｎを得、次いでこれら各純度のＳｎそれぞれを１００℃
で容体化処理し、しかる後に空冷により、Ｓｎの変態温
度（約１８℃）より高く、かつ該変態温度に近い３０℃
まで冷却して製造したものである。
【００２２】また、実施例４及び比較例３の各プラグ材
料については、純度９９．９９９％のＳｎを超高真空中
で溶解し、純度調整を行って純度９９．９３％のＳｎを
得、次いでこれを１００℃で容体化処理した後、実施例
４については水冷により、Ｓｎの変態温度（約１８℃）
より低く、かつ該変態温度に近い０℃まで冷却して製造
したものである。また比較例３のプラグ材料について
は、水冷により０℃まで冷却し、さらに液体窒素を用い
て−４０℃まで冷却して得たものである。なお、実施例
１〜４、及び比較例２，３での前記純度９９．９９９％
のＳｎの溶解は、耐火物からの汚染による純度低下を回
避するために水冷式銅製ルツボを使用し、電磁誘導加熱
による溶解を行った。
料については、純度９９．９９９％のＳｎを超高真空中
で溶解し、純度調整を行って純度９９．９３％のＳｎを
得、次いでこれを１００℃で容体化処理した後、実施例
４については水冷により、Ｓｎの変態温度（約１８℃）
より低く、かつ該変態温度に近い０℃まで冷却して製造
したものである。また比較例３のプラグ材料について
は、水冷により０℃まで冷却し、さらに液体窒素を用い
て−４０℃まで冷却して得たものである。なお、実施例
１〜４、及び比較例２，３での前記純度９９．９９９％
のＳｎの溶解は、耐火物からの汚染による純度低下を回
避するために水冷式銅製ルツボを使用し、電磁誘導加熱
による溶解を行った。
【００２３】このようにして得た実施例１〜４、及び比
較例２，３の各プラグ材料それぞれについて、Ｓｎ相中
のβ−Ｓｎ相（β相Ｓｎ）の体積率を、Ｘ線回析により
β−Ｓｎ相のメインピークとα−Ｓｎ（α相Ｓｎ）のメ
インピークとの回析強度比を測定し、その値から全Ｓｎ
相中におけるβ−Ｓｎ相の体積率を求めた。その結果を
表２に示す。
較例２，３の各プラグ材料それぞれについて、Ｓｎ相中
のβ−Ｓｎ相（β相Ｓｎ）の体積率を、Ｘ線回析により
β−Ｓｎ相のメインピークとα−Ｓｎ（α相Ｓｎ）のメ
インピークとの回析強度比を測定し、その値から全Ｓｎ
相中におけるβ−Ｓｎ相の体積率を求めた。その結果を
表２に示す。
【００２４】また、実施例１〜４、及び比較例２，３の
各プラグ材料それぞれについて、各プラグ材料よりなる
ＪＩＳ５号平板試験片を用いて、クロスヘッドスピー
ド：０．５ｍｍ／分、ゲージ長さ：５０ｍｍ、歪み速
度：１．６×１０4 ／秒の試験条件にて引張り試験を行
い、降伏強度、引張り強度、及び試験片が破断する時の
伸びの値を測定した。また同様にして、参考例１の純度
９９．９９９％のＡｌ材、参考例２の純度９９．９９％
のＺｎ材、比較例１の純度９９．９９％のＰｂ材につい
ても前記機械的性質を測定した。結果を表２に示す。
各プラグ材料それぞれについて、各プラグ材料よりなる
ＪＩＳ５号平板試験片を用いて、クロスヘッドスピー
ド：０．５ｍｍ／分、ゲージ長さ：５０ｍｍ、歪み速
度：１．６×１０4 ／秒の試験条件にて引張り試験を行
い、降伏強度、引張り強度、及び試験片が破断する時の
伸びの値を測定した。また同様にして、参考例１の純度
９９．９９９％のＡｌ材、参考例２の純度９９．９９％
のＺｎ材、比較例１の純度９９．９９％のＰｂ材につい
ても前記機械的性質を測定した。結果を表２に示す。
【００２５】また、実施例１〜４、及び比較例２，３の
各プラグ材料それぞれについて、各プラグ材料よりなる
図２に示す断面円形の砂時計型試験片を用いて、繰り返
し・引張り圧縮試験を温度：１０℃、周波数：１Ｈｚ、
歪み：±１％、繰り返し回数：２０回の条件で行い、±
１％の繰り返し載荷が１回目でのヒステリシスの弾性歪
みエネルギーＥ1 に対する、±１％の繰り返し載荷が２
０回目でのヒステリシスの弾性歪みエネルギーＥ20の比
（Ｅ20／Ｅ1 ）を求め、この比の値をヒステリシス安定
指数とした。
各プラグ材料それぞれについて、各プラグ材料よりなる
図２に示す断面円形の砂時計型試験片を用いて、繰り返
し・引張り圧縮試験を温度：１０℃、周波数：１Ｈｚ、
歪み：±１％、繰り返し回数：２０回の条件で行い、±
１％の繰り返し載荷が１回目でのヒステリシスの弾性歪
みエネルギーＥ1 に対する、±１％の繰り返し載荷が２
０回目でのヒステリシスの弾性歪みエネルギーＥ20の比
（Ｅ20／Ｅ1 ）を求め、この比の値をヒステリシス安定
指数とした。
【００２６】この場合、前記の繰り返し・引張り圧縮試
験によるヒステリシス曲線から、砂時計型試験片に対し
プラス１％（プラスは引張りを表す）の引張り歪み（変
位）を与えたときの応力であるσmax （図１参照）と、
マイナス１％（マイナスは圧縮を表す）の圧縮歪みを与
えたときの応力であるσmin （図１参照）とを１回目か
ら２０回目までの各ヒステリシス毎に測定する（図３〜
図５参照）。そして、両者の絶対値の和である応力Δσ
＝｜σmax ｜＋｜σmin ｜を求め、前記の比の値を（Ｅ
20／Ｅ1 ）＝（２０回目のヒステリシスでの応力Δσ）
／（１回目のヒステリシスでの応力Δσ）として求め、
これをヒステリシス安定指数とした。結果を表２に示
す。また、図３は実施例１における繰り返し・引張り圧
縮試験結果を示すグラフ図、図４は純度９９．９９９％
のＡｌ材による参考例１における同試験結果を示すグラ
フ図、図５は純度９９．９９％のＺｎ材による参考例２
における同試験結果を示すグラフ図である。
験によるヒステリシス曲線から、砂時計型試験片に対し
プラス１％（プラスは引張りを表す）の引張り歪み（変
位）を与えたときの応力であるσmax （図１参照）と、
マイナス１％（マイナスは圧縮を表す）の圧縮歪みを与
えたときの応力であるσmin （図１参照）とを１回目か
ら２０回目までの各ヒステリシス毎に測定する（図３〜
図５参照）。そして、両者の絶対値の和である応力Δσ
＝｜σmax ｜＋｜σmin ｜を求め、前記の比の値を（Ｅ
20／Ｅ1 ）＝（２０回目のヒステリシスでの応力Δσ）
／（１回目のヒステリシスでの応力Δσ）として求め、
これをヒステリシス安定指数とした。結果を表２に示
す。また、図３は実施例１における繰り返し・引張り圧
縮試験結果を示すグラフ図、図４は純度９９．９９９％
のＡｌ材による参考例１における同試験結果を示すグラ
フ図、図５は純度９９．９９％のＺｎ材による参考例２
における同試験結果を示すグラフ図である。
【００２７】
【表２】
【００２８】表２から明らかなように、比較例２はＳｎ
純度が本発明で規定する下限値を外れるため、また、比
較例３はβ−Ｓｎ相の体積率が下限値を外れるために、
両者とも降伏強度及び引張り強度が高く、伸びが小さ
く、ヒステリシス安定指数も上限値を外れている。ま
た、参考例１、２は降伏強度及び引張り強度が高く、ヒ
ステリシス安定指数も本発明の規定範囲から外れてい
る。特にＡｌ材による参考例１では、ヒステリシス安定
指数が本発明で規定する上限値１．５０に比べて２．５
４と大幅に大きく、免震構造体用金属プラグとされた際
に振動による累積歪みが増えることでプラグ自体が硬化
してしまい、免震構造体としての性能劣化が起こりやす
いこととなる。一方、Ｚｎ材による参考例２では、ヒス
テリシス安定指数が本発明で規定する下限値０．９０に
比べて０．８３と小さく、免震構造体用金属プラグとさ
れた際には累積歪みが増えるにしたがってプラグ自体が
軟らかくなってしまい、実用に供さないものとなる。
純度が本発明で規定する下限値を外れるため、また、比
較例３はβ−Ｓｎ相の体積率が下限値を外れるために、
両者とも降伏強度及び引張り強度が高く、伸びが小さ
く、ヒステリシス安定指数も上限値を外れている。ま
た、参考例１、２は降伏強度及び引張り強度が高く、ヒ
ステリシス安定指数も本発明の規定範囲から外れてい
る。特にＡｌ材による参考例１では、ヒステリシス安定
指数が本発明で規定する上限値１．５０に比べて２．５
４と大幅に大きく、免震構造体用金属プラグとされた際
に振動による累積歪みが増えることでプラグ自体が硬化
してしまい、免震構造体としての性能劣化が起こりやす
いこととなる。一方、Ｚｎ材による参考例２では、ヒス
テリシス安定指数が本発明で規定する下限値０．９０に
比べて０．８３と小さく、免震構造体用金属プラグとさ
れた際には累積歪みが増えるにしたがってプラグ自体が
軟らかくなってしまい、実用に供さないものとなる。
【００２９】これに対して実施例１〜４は、一般的Ｓｎ
並みである比較例２、３に比べて降伏強度及び引張り強
度が低くなされ、ヒステリシス安定指数にも優れてお
り、免震構造体用金属プラグとされた際に、振動による
せん断変形を繰り返し受けても該変形によるエネルギー
吸収性能をほぼ一定値に安定して維持でき、また伸びが
大幅に向上していることから、振動による大振幅変位を
受けても容易に破断しないという優れた性能を達成でき
る。
並みである比較例２、３に比べて降伏強度及び引張り強
度が低くなされ、ヒステリシス安定指数にも優れてお
り、免震構造体用金属プラグとされた際に、振動による
せん断変形を繰り返し受けても該変形によるエネルギー
吸収性能をほぼ一定値に安定して維持でき、また伸びが
大幅に向上していることから、振動による大振幅変位を
受けても容易に破断しないという優れた性能を達成でき
る。
【００３０】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、免
震構造体用金属プラグとされた際に、振動によるせん断
変形を繰り返し受けても該変形によるエネルギー吸収性
能をほぼ一定値に安定して維持できるとともに、振動に
よる大振幅変位を受けても容易に破断しないという優れ
た性能を得ることができ、免震構造体用金属プラグ材料
としてＰｂと同等以上の性能を発揮し、人体への影響の
点で使用が制限される傾向にあるＰｂに代替えしうる免
震構造体用金属プラグ材料を提供することができる。
震構造体用金属プラグとされた際に、振動によるせん断
変形を繰り返し受けても該変形によるエネルギー吸収性
能をほぼ一定値に安定して維持できるとともに、振動に
よる大振幅変位を受けても容易に破断しないという優れ
た性能を得ることができ、免震構造体用金属プラグ材料
としてＰｂと同等以上の性能を発揮し、人体への影響の
点で使用が制限される傾向にあるＰｂに代替えしうる免
震構造体用金属プラグ材料を提供することができる。
【図１】ヒステリシス曲線を示す図である。
【図２】砂時計型試験片を示す図である。
【図３】実施例１における繰り返し・引張り圧縮試験結
果を示すグラフ図である。
果を示すグラフ図である。
【図４】参考例１における繰り返し・引張り圧縮試験結
果を示すグラフ図である。
果を示すグラフ図である。
【図５】参考例２における繰り返し・引張り圧縮試験結
果を示すグラフ図である。
果を示すグラフ図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 積層ゴム型免震構造体の金属プラグに用
いられる金属材料であって、純度９５％以上のＳｎであ
り、全Ｓｎ相中における体積％で９５％以上のβ−Ｓｎ
相を含み、下記に定められるヒステリシス安定指数が
０．９０〜１．５０の範囲内であることを特徴とする免
震構造体用金属プラグ材料。ここでヒステリシス安定指
数とは、砂時計型試験片を用いて繰り返し・引張り圧縮
試験を温度：１０℃、周波数：１Ｈｚ、歪み：±１％、
繰り返し回数：２０回という条件で行った際に、±１％
の繰り返し載荷が１回目でのヒステリシスの弾性歪みエ
ネルギーＥ1 に対する、±１％の繰り返し載荷が２０回
目でのヒステリシスの弾性歪みエネルギーＥ20の比（Ｅ
20／Ｅ1 ）を表す値である。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25882499A JP2001082538A (ja) | 1999-09-13 | 1999-09-13 | 免震構造体用金属プラグ材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25882499A JP2001082538A (ja) | 1999-09-13 | 1999-09-13 | 免震構造体用金属プラグ材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001082538A true JP2001082538A (ja) | 2001-03-27 |
Family
ID=17325557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25882499A Pending JP2001082538A (ja) | 1999-09-13 | 1999-09-13 | 免震構造体用金属プラグ材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001082538A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007004394A1 (ja) | 2005-07-01 | 2007-01-11 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | 高純度錫又は錫合金及び高純度錫の製造方法 |
| KR20130135307A (ko) | 2011-09-28 | 2013-12-10 | 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤 | 고순도 란탄의 제조 방법, 고순도 란탄, 고순도 란탄으로 이루어지는 스퍼터링 타깃 및 고순도 란탄을 주성분으로 하는 메탈 게이트막 |
| US9666547B2 (en) | 2002-10-08 | 2017-05-30 | Honeywell International Inc. | Method of refining solder materials |
-
1999
- 1999-09-13 JP JP25882499A patent/JP2001082538A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9666547B2 (en) | 2002-10-08 | 2017-05-30 | Honeywell International Inc. | Method of refining solder materials |
| WO2007004394A1 (ja) | 2005-07-01 | 2007-01-11 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | 高純度錫又は錫合金及び高純度錫の製造方法 |
| KR100958652B1 (ko) | 2005-07-01 | 2010-05-20 | 닛코킨조쿠 가부시키가이샤 | 고순도 주석 또는 주석 합금 및 고순도 주석의 제조방법 |
| JP2013189710A (ja) * | 2005-07-01 | 2013-09-26 | Jx Nippon Mining & Metals Corp | 高純度錫合金 |
| US9340850B2 (en) | 2005-07-01 | 2016-05-17 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Process for producing high-purity tin |
| KR20130135307A (ko) | 2011-09-28 | 2013-12-10 | 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤 | 고순도 란탄의 제조 방법, 고순도 란탄, 고순도 란탄으로 이루어지는 스퍼터링 타깃 및 고순도 란탄을 주성분으로 하는 메탈 게이트막 |
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