JP2013147004A - 複合材 - Google Patents

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Abstract

【課題】高温環境下で使用可能な制振性および強度を備えた複合材を提供する。
【解決手段】鉄−クロム合金からなる基材と、前記基材の両面に設けられ振動を抑制する金属で構成された振動抑制層とを有するクラッド材からなり、前記基材の両面に設けられた振動抑制層の合計の厚さが、前記クラッド材全体の厚さに対して10％以上で40％以下の範囲にあることを特徴とする複合材。
【選択図】図１

Description

本発明は、産業機械および民生機械、その他色々な分野で使用される複合材に関し、特に制振性を有する複合材に関する。
本明細書で使用する「制振性」という用語は、制振機能を含むものとして使用する。
産業機械および民生機械、その他色々な分野で、制振性を有する複合材の使用が考えられている。一例として自動車での使用について説明する。自動車では、エンジンなどの駆動系を含め、振動発生源が大変多い。このため、振動発生源そのものやその周辺機器に、制振性を有する複合材を使用し、振動の発生そのものや振動の影響をできるだけ低減することが望ましい。
このような振動を抑制する機能を持つ制振材として制振鋼板が提案されている。この制振鋼板は、２枚の鋼板の間に樹脂からなる板を配置する構造を備え、２枚の鋼板に挟まれた上記樹脂が振動を吸収する作用をする。このような技術は特開昭６４−１４０２７号公報（特許文献１）に開示されている。
他の例としては、ステンレス鋼の両面に銅層を設けた３層構造のクラッドばね材がある。この３層クラッドばね材は、上記ステンレス鋼と銅層との界面に非接合部を形成し、上記非接合部で振動を吸収するものである。このような技術は特開平２−２１７１８４号公報（特許文献２）に開示されている。
特開昭６４−１４０２７号公報 特開平２−２１７１８４号公報
上述した産業機械分野や民生機械分野を含む色々な分野では、使用される制振性を有する複合材に対して、振動に十分耐え得る強度を有しなおかつ、高温環境下での使用に耐えられることが要望されている。
例えば、自動車において実際に制振性を有する複合材を使用することを考えると、振動発生源や振動の影響を受ける部分は、車の走行中高い温度になることが予想される。従って単に制振性を有するだけでなく、高温の環境下で使用できることが望ましい。このような高温環境下での使用に耐えられる制振性を有する複合材は、自動車に限らず、色々な分野で必要となることは、言うまでもない。しかし、制振性を備えた複合材を含む制振材に関して、高温環境下での使用について、充分な検討が為されていないのが現状である。
特許文献１に記載の制振鋼板は、鋼板間に樹脂の板を挟み込み、樹脂の板で振動を吸収する構造である。しかし高温環境下でこのような制振鋼板を使用すると、鋼板に挟まれた樹脂が高温の影響を受けて変質する問題がある。
また特許文献２に記載の３層構造のクラッドばね材は、ステンレス鋼と銅層との界面に非接合部を形成し、上記非接合部で振動を吸収する構造を成している。しかし、上記ステンレス鋼と上記銅層との界面が部分的に非接合状態の構造を成しているため、高温環境下でこの部分に振動が加わる状態が続くと、上記ステンレス鋼と上記銅層との接合部が振動に耐えられなくなり、徐々に非接合部分が拡大する、すなわち上記銅層が上記ステンレス鋼から剥離する恐れがある。すなわち、このような構造の３層クラッドばね材は、高温環境下で加わる振動に対して十分な強度を持たせることが難しい。
そこで、本発明の目的は、高温環境下で使用可能な制振性および強度を備えた複合材を提供することである。
上記課題を解決するための第１の発明の複合材は、鉄−クロム合金からなる基材と、前記基材の両面に設けられ振動を抑制する金属で構成された振動抑制層とを有するクラッド材からなり、前記基材の両面に設けられた振動抑制層の合計の厚さが、前記クラッド材全体の厚さに対して10％以上で40％以下の範囲にあることを特徴とする。
第２の発明の複合材は、第１の発明の複合材において、前記クラッド材の制振係数が200℃の状態で4.5％以上であることを特徴とする。
第３の発明の複合材は、第１の発明または第２の発明の複合材において、前記クラッド材の引張強さが、200℃の状態で400ＭＰａ以上であることを特徴とする。
第４の発明の複合材は、第１の発明乃至第３の発明のいずれかの発明の複合材において、前記振動抑制層が純ニッケルあるいは純鉄、純マグネシウム、Al-78Zn、Mg-0.6Zr、Cu-44Mn-2Alの内の少なくとも一つで構成されていることを特徴とする。
本発明によれば、高温環境下で制振性および強度を備える、複合材を得ることができる。
本発明に係る複合材の断面を示す断面図である。 本発明に係る複合材の製造方法を説明する説明図である。
［本発明が適用された複合材の構造の説明］
以下、本発明が適用された発明を実施するための形態（以下実施形態と記す）を、図面を使用して説明する。図１は、本発明に係る複合材１０の断面図であり、この実施形態では、複合材１０はクラッド材で構成されている。クラッド材である複合材１０は、基材１２と、基材１２の一方の面に貼り付けられた第１振動抑制層１４と、基材１２の他方の面に貼り付けられた第２振動抑制層１６とを備えている。
基材１２は、鉄−クロム合金で作られており、例えばSUS430で作られている。また第１振動抑制層１４は、振動を抑制する金属で構成されており、例えば純ニッケルで構成されている。第２振動抑制層１６は、第１振動抑制層１４と同様、振動を抑制する金属で構成されており、例えば純ニッケルで構成されている。図１に示す複合材１０は、上述した基材１２を挟んで、一方の面に第１振動抑制層１４が貼り付き、他方の面に第２振動抑制層１６が貼り付いた積層構造を成すクラッド材から成っている。
なお、第１振動抑制層１４および第２振動抑制層１６に使用する材料の一例として記載した純度の高いニッケル、特に純ニッケルは単体で高い制振機能を有する材料である。また上述したSUS430は、ニッケルを含まないフェライト系ステンレスの代表的な品種であり、ステンレス鋼の中で、高い制振機能を有している。なお、複合材１０を構成する鉄−クロム合金は、ステンレスSUS430以外のフェライト系ステンレスを用いてもよい。例えばSUS405（Fe-Cr-Al）やSUS409、SUS430LX（Fe-Cr-Nb,Ti）などがあり、これらを使用することができる。
第１振動抑制層１４や第２振動抑制層１６として使用する材料は、上述した純ニッケルの他に、純鉄、純マグネシウムなどの純金属が使用できる。また、Al-78Zn、Mg-0.6Zr、Cu-44Mn-2Alなどの合金が使用できる。上述の純金属や合金は、一種類を選んで使用しても良いし、複数個使用しても良い。複合材１０が、例えば200℃以上の高温で使用されることを考慮して、このような振動を抑制する金属を使用することにより、200℃を超える高温環境において制振性能を損なうことがない複合材を得ることが可能である。
これらの金属材料の内、クラッド圧延加工の生産性やコスト面などの観点では、上述した純ニッケルが好適であるが、これに限定されず、複合材１０の用途や使用環境などに応じて好適な金属材料を適宜選択することができる。
図１に示す実施形態では、第１振動抑制層１４や第２振動抑制層１６の材料として純ニッケルを使用している。このためクラッド圧延加工が容易であり、クラッド材全体の厚さに対し、純ニッケルの厚さを薄くしても、高い品質のクラッド材の生産が可能である。例えばクラッド材全体の厚さに対し、第１振動抑制層１４や第２振動抑制層１６を合計した純ニッケルの厚さを10％程度に薄くしても、高い品質を維持できる。
図１に示す実施形態では、第１振動抑制層１４や第２振動抑制層１６に同じ金属材料を使用している。第１振動抑制層１４と第２振動抑制層１６は同じ材料を使用しなければならないことはなく、上述した金属材料の異なる組み合わせで構成してもよい。なお、これらの金属材料として、純ニッケル以外に上述の純金属や合金を使用できる。
特に、基材１２の両面に貼り付ける第１振動抑制層１４や第２振動抑制層１６として同じ金属材料を使用することにより、クラッド圧延加工が大変容易となる。例えば２層の状態でクラッド圧延加工を行うと、クラッド圧延加工に押して反りが出易くなる。また第１振動抑制層１４や第２振動抑制層１６に略同じ厚さの同じ金属材料を使用しているので、複合材の表面と裏面とで、特性が変化することが無く、使用者が表裏を意識することなく、使用することができる。また使用者が、使用目的に基づいて加工する際に複合材の表裏を意識する必要がない。また振動源に対して、複合材の表裏と振動源との関係を考慮することが不要となる。このような構造の複合材は大変使用し易い効果を奏する。
［複合材の製造方法の説明］
次に図２を用いて、複合材１０の製造方法を説明する。図１に示した３層構造のクラッド材は冷間圧延により３枚の板を貼りあわせて合板にしたものであり、このような冷間クラッド貼り合せ圧延にて合板を作成し、さらに必要な場合には、この合板を圧延して所定の厚さに加工する。この明細書ではこのような一連の加工を、クラッド圧延加工と記している。
具体的な一例について説明すると、第１振動抑制層１４を構成する純ニッケルと、基材１２を構成するSUS430と、第２振動抑制層１６を構成する純ニッケルとを準備する。これらは通常コイル状に巻かれたものを使用する。上記金属材を、それぞれ接合面となる面を洗浄および金属ブラシにより研磨加工する。その後、上記各接合面が対向するようにして、図２に示す如く、加工ロール２２にて圧接圧延する。ここで、圧接圧延の圧化率は60%前後とすることが望ましい。このような圧化率とすることで、上記各金属材料が互いに良好に貼り合され、強固なクラッド材を得ることができる。上記クラッド貼り合せ圧延加工後、所定の板厚に仕上げるための仕上げ圧延が必要に応じ行われる。
また、クラッド貼り合せ圧延により加工硬化が著しい場合は、途中で焼鈍工程を入れることが可能である。ここで、焼鈍温度は例えば1000℃であり、焼鈍時間は例えば5min程度である。SUS430と純ニッケルは、焼鈍工程にてクラッド界面にて相互拡散が生じるが、もろい化合物層等は形成されないので、圧延と焼鈍を繰り返し行うことができる。
［クラッド材全体の厚さに対する振動抑制層の厚さについて］
次に、好ましい板厚構成について説明する。基材１２の両面を被覆する第１振動抑制層１４や第２振動抑制層１６を構成する純ニッケル層は、いずれも同じ厚さにしている。このように構成することで、クラッド圧延加工で圧延されたクラッド材である複合材の反りを低減できる。例えば基材１２の両面での第１振動抑制層１４や第２振動抑制層１６の金属材料の板厚が互いに異なる場合、加工後の材料において、一方向に反りが生じやすい。
また、純ニッケル層の合計の厚さ、すなわち第１振動抑制層１４と第２振動抑制層１６との合計の厚さは、クラッド材の合計の厚さすなわち複合材１０の全体の厚さに対して、10％以上で40％以下の範囲であることが望ましい。純ニッケル層の合計の厚さがクラッド材の合計の厚さの１０％未満であると、純ニッケル層の制振効果が十分に発揮されない。なお、純ニッケル層の割合が少なくなるとクラッド圧延加工での品質を維持することが難しくなる。しかし、純ニッケル層の合計の厚さがクラッド材の合計の厚さの10％であればまだ十分に品質を維持できる。一方、純ニッケル層の合計の厚さがクラッド材の合計の厚さの40％よりも大きいと、基材のステンレス使用による機械的強度の向上効果が十分に発揮されない。また、ニッケル金属の使用量が多くなり、材料のコストが高くなる。
なお、ステンレスや純ニッケルおよび上述した純金属や合金などの振動抑制作用をなす金属材料に関しては、クラッド圧延加工の前後で構成する金属板厚の比の変化は極めて小さく、特性などに関係する精度の関係では完全に無視できる大きさであるため、クラッド圧延加工後の基材１２の厚さと、第１振動抑制層１４の厚さおよび、第２振動抑制層１６の厚さとの比は、クラッド圧延加工を行う前のそれぞれの材料の板厚比と同じと考えることができる。このことは図１に記載の３層構造に限るものではなく、２層など他の構造であっても同じである。
［クラッド材全体の厚さ、および振動抑制金属材の板厚について］
次に、クラッド圧延加工で作られるクラッド材の厚さについて説明する。クラッド圧延加工で作られるクラッド材全体の厚さは、1mm以上で5mm以下であることが望ましい。クラッド材全体の厚さが1mm未満であると、材料全体の振動が大きくなりすぎて、制振機能が発揮されにくい。クラッド材で構成される本発明に係る複合材１０は、基材１２としてステンレスを使用し、機械的振動に対してある程度の剛体として作用し、振動抑制層などで振動エネルギを熱などの他のエネルギに変えて消費する作用をなす。クラッド材全体の厚さが1mm未満と薄くなるとクラッド材全体が揺れ、上記作用が低下する。
上述したごとく、クラッド圧延加工でステンレスと純ニッケルなどの異種金属を互いに良好に貼り付けるためには、図２に示す加工ロール２２による圧接圧延の圧化率を60%前後とすることが望ましい。クラッド圧延加工で作られるクラッド材の厚さを5mmより厚くするには、クラッド圧延加工前に準備する材料の厚さが10mmより厚くなり、生産性が問題となる。例えば圧延可能な装置の規模が大きくなり、過負荷によりロール寿命が短くなるおそれがある。また、クラッド材全体の厚さが厚くなると、純ニッケルなどに関して厚い板材が必要となり、そのような厚さのニッケル板材は、準備することが難しい。すなわち材料となる金属板材の入手が難しい。
本発明のクラッド材が適用される製品の使用環境としては、300℃以下であることが望ましい。ニッケル層の制振効果はキュリー点（358℃）まで維持されるからである。
上述した本発明の実施形態が奏する効果について、次に列挙する。
〔複合材に対する使用者の利便性の向上〕
上述の実施形態では、機械的強度が強いステンレス鋼を基材として使用し、その両面に高い制振機能を有する同じ厚さの同じ種類の金属材料を貼りあわせて複合材を構成している。この構造により複合材は、表と裏の違いで、特性が異なることがなく、どちらの面に対しても特性が同じである。この材料の利用者は、この複合材を加工するときに、表裏を意識する必要がない効果がある。この効果は利用者の生産性向上にも繋がる。
また上述したように３層構造で、表面や裏面による特性の違いが無いため、振動源に対する複合材の表面や裏面の向きを意識する必要がなく、利用者にとって大変便利である。
実施形態の複合材は、基材として強度の強いステンレス鋼を使用しているので、力の加わる部分に使用でき、広く利用できる。また、複合材であるクラッド材の厚さを1mm程度から5mm程度の範囲内で選択することが容易であり、利用者の使用目的に合わせて、クラッド材の厚さを選択できる。
上述の説明で記載するとおり、高い制振機能を有する材料として、ニッケル金属以外の材料の使用が可能である。例えば、純鉄、純マグネシウムなどの純金属を使用できる。また、Al-78Zn、Mg-0.6Zr、Cu-44Mn-2Alなどの合金を使用できる。上述の純金属や合金は、一種類を選んで使用しても良いし、複数個使用しても良い。今後本発明に係る利用が拡大するにつれて、色々な使用分野が表れ、色々な使われ方が明確となる。今後明らかとなる色々な使用状況を考えると、制振機能を有する材料としてニッケル金属だけを考えていたのでは、利用者の多様な要求に対応できないことになる。上述した種類の材料が利用できるので、利用者が要求する色々な条件に幅広く対応できる。
〔生産性の向上〕
上述の実施形態では、複合材を３層構造としているので、２層構造などに比べ、クラッド圧延加工が行い易く、また複合材の品質の向上にも繋がる。
上述の実施形態では、高い制振機能を有する金属材料として純ニッケルを使用している。純ニッケル金属は、クラッド圧延加工に大変適している。高い制振機能を有するだけでなく、クラッド圧延加工が大変容易であるため、生産性に大変優れている。
クラッド圧延加工を行う場合に、重ね合わせる金属材料の硬さに大きな差があると、圧延が難しくなる。上述の実施形態では、ステンレス鋼を純ニッケルで挟み込むように積層し、圧延を行っている。これらの材料の硬さは、クラッド圧延加工の技術の観点からは、大きな差が無く、良好な圧延が可能である。クラッド圧延加工の容易さから、利用目的に応じ、純ニッケル板の厚さをクラッド材全体の厚さの10％まで薄くすることも可能である。顧客が要望する多様な仕様に対して高い生産性を維持することができる。
〔良好な特性、高い品質〕
強度の強いステンレス鋼を基材とし、その両面に高い制振機能を有する金属材料をクラッド圧延加工により貼り合わせて複合材を構成しているので、高温環境下で制振性に優れるだけでなく、強度においても世の中のニーズに十分対応できる。
複合材の構造を３層構造とし、基材の金属の両面に同じ厚さの同種類の金属材を冷間圧延により貼りあわせているので、良好な特性に加え、高い品質のクラッド材を生産することができる。
高い制振機能を有する金属材料として純ニッケルを使用しているので、高い品質のクラッド材を生産することができる。
以下に記載する実施例１から実施例６、および比較例１から比較例８は、いずれも基材１２にステンレスの板材を使用し、その両面に純ニッケルの板材を冷間圧延により貼り合わせてクラッド材を作成し、仕上圧延を行って、各実施例および各比較例のクラッド材の最終板厚が2.0mmとなるようにしている。各実施例および各比較例の最終板厚における純ニッケル層の合計板厚の比は、３層構造の合計板厚に対する純ニッケル板の合計板厚の比を圧延前の数値に基づいて計算したものである。
（実施例１）
基材１２として板厚4.5mmのSUS430の板を用意した。この用意したSUS430の板はコイル状になっている。さらに第１振動抑制層１４や第２振動抑制層１６として板厚0.25mmのコイル状に巻かれた純ニッケル板を用意した。SUS430の板および２枚の純ニッケル板について、これらを図１に示す３層構造になるように重ねた場合の対向面となる面に対して洗浄およびブラッシングを行った。これら洗浄面を露出させ、大気中で加工ロール２２により冷間圧延し、SUS430の両面に純ニッケル板それぞれ貼り合わせた。圧延前のこれら板材の合計厚さは5.0mmである。また第１振動抑制層１４と第２振動抑制層１６に対応する純ニッケル板の合計厚さは0.5 mmである。従って板厚合計に対する純ニッケル板の合計厚さの比（ニッケル板厚比）は10％である。冷間圧延後に得られた複合材の板厚は、2.1mmであった。この複合材についてさらに仕上圧延を行い、板厚2.0mmの複合材を得た。
（実施例２）
基材１２として板厚4.0mmのコイル状に巻かれたSUS430の板を用意した。さらに第１振動抑制層１４や第２振動抑制層１６として板厚0.5mmのコイル状に巻かれた純ニッケル板を用意した。SUS430の板および２枚の純ニッケル板について、これらを図１に示す３層構造になるように重ねた場合の対向面となる面に対して洗浄およびブラッシングを行った。これら洗浄面を露出させ、大気中で加工ロール２２により冷間圧延し、SUS430の両面に純ニッケル板それぞれ貼り合わせた。圧延前のこれら板材の合計厚さは5.0ｍｍである。また第１振動抑制層１４と第２振動抑制層１６に対応する純ニッケル板の合計厚さは1.0 mmである。従って板厚合計に対する純ニッケル板の合計厚さの比（ニッケル板厚比）は20％である。冷間圧延後に得られた複合材の板厚は、2.1mmであった。この複合材についてさらに仕上圧延を行い、板厚2.0mmの複合材を得た。
（実施例３）
基材１２として板厚4.5mmのコイル状に巻かれたSUS405の板を用意した。さらに第１振動抑制層１４や第２振動抑制層１６として板厚0.25mmのコイル状に巻かれた純ニッケル板を用意した。SUS405の板および２枚の純ニッケル板について、これらを図１に示す３層構造になるように重ねた場合の対向面となる面に対して洗浄およびブラッシングを行った。これら洗浄面を露出させ、大気中で加工ロール２２により冷間圧延し、SUS405の両面に純ニッケル板それぞれ貼り合わせた。圧延前のこれら板材の合計厚さは5.0ｍｍである。また第１振動抑制層１４と第２振動抑制層１６に対応する純ニッケル板の合計厚さは0.5mmである。従って板厚合計に対する純ニッケル板の合計厚さの比（ニッケル板厚比）は10％である。冷間圧延後に得られた複合材の板厚は、2.1mmであった。この複合材についてさらに仕上圧延を行い、板厚2.0mmの複合材を得た。
（実施例４）
基材１２として板厚3.0mmのコイル状に巻かれたSUS405の板を用意した。さらに第１振動抑制層１４や第２振動抑制層１６として板厚1.0mmのコイル状に巻かれた純ニッケル板を用意した。SUS405の板および２枚の純ニッケル板について、これらを図１に示す３層構造になるように重ねた場合の対向面となる面に対して洗浄およびブラッシングを行った。これら洗浄面を露出させ、大気中で加工ロール２２により冷間圧延し、SUS405の両面に純ニッケル板それぞれ貼り合わせた。圧延前のこれら板材の合計厚さは5.0ｍｍである。また第１振動抑制層１４と第２振動抑制層１６に対応する純ニッケル板の合計厚さは2.0 mmである。従って板厚合計に対する純ニッケル板の合計厚さの比（ニッケル板厚比）は40％である。冷間圧延後に得られた複合材の板厚は、2.1mmであった。この複合材についてさらに仕上圧延を行い、板厚2.0mmの複合材を得た。
（実施例５）
基材１２として板厚4.25mmのコイル状に巻かれたSUS409の板を用意した。さらに第１振動抑制層１４や第２振動抑制層１６として板厚0.375mmのコイル状に巻かれた純ニッケル板を用意した。SUS409の板および２枚の純ニッケル板について、これらを図１に示す３層構造になるように重ねた場合の対向面となる面に対して洗浄およびブラッシングを行った。これら洗浄面を露出させ、大気中で加工ロール２２により冷間圧延し、SUS409の両面に純ニッケル板それぞれ貼り合わせた。圧延前のこれら板材の合計厚さは5.0ｍｍである。また第１振動抑制層１４と第２振動抑制層１６に対応する純ニッケル板の合計厚さは0.75 mmである。従って板厚合計に対する純ニッケル板の合計厚さの比（ニッケル板厚比）は15％である。冷間圧延後に得られた複合材の板厚は、2.1mmであった。この複合材についてさらに仕上圧延を行い、板厚2.0mmの複合材を得た。
（実施例６）
基材１２として板厚3.75mmのコイル状に巻かれたSUS409の板を用意した。さらに第１振動抑制層１４や第２振動抑制層１６として板厚0.63mmのコイル状に巻かれた純ニッケル板を用意した。SUS409の板および２枚の純ニッケル板について、これらを図１に示す３層構造になるように重ねた場合の対向面となる面に対して洗浄およびブラッシングを行った。これら洗浄面を露出させ、大気中で加工ロール２２により冷間圧延し、SUS409の両面に純ニッケル板それぞれ貼り合わせた。圧延前のこれら板材の合計厚さは5.01ｍｍである。また第１振動抑制層１４と第２振動抑制層１６に対応する純ニッケル板の合計厚さは1.26 mmである。従って板厚合計に対する純ニッケル板の合計厚さの比（ニッケル板厚比）は25％である。冷間圧延後に得られた複合材の板厚は、2.1mmであった。この複合材についてさらに仕上圧延を行い、板厚2.0mmの複合材を得た。
（比較例1）
基材１２として板厚4.9mmのコイル状に巻かれたSUS430の板を用意した。さらに第１振動抑制層１４や第２振動抑制層１６として板厚0.05mmのコイル状に巻かれた純ニッケル板を用意した。SUS430の板および２枚の純ニッケル板について、これらを図１に示す３層構造になるように重ねた場合の対向面となる面に対して洗浄およびブラッシングを行った。これら洗浄面を露出させ、大気中で加工ロール２２により冷間圧延し、SUS430の両面に純ニッケル板それぞれ貼り合わせた。圧延前のこれら板材の合計厚さは5.0ｍｍである。また第１振動抑制層１４と第２振動抑制層１６に対応する純ニッケル板の合計厚さは0.1 mmである。従って板厚合計に対する純ニッケル板の合計厚さの比（ニッケル板厚比）は2％である。冷間圧延後に得られた複合材の板厚は、2.1mmであった。この複合材についてさらに仕上圧延を行い、板厚2.0mmの複合材を得た。
（比較例２）
基材１２として板厚4.9mmのコイル状に巻かれたSUS430の板を用意した。さらに第１振動抑制層１４や第２振動抑制層１６として板厚0.08mmのコイル状に巻かれた純ニッケル板を用意した。SUS430の板および２枚の純ニッケル板について、これらを図１に示す３層構造になるように重ねた場合の対向面となる面に対して洗浄およびブラッシングを行った。これら洗浄面を露出させ、大気中で加工ロール２２により冷間圧延し、SUS430の両面に純ニッケル板それぞれ貼り合わせた。圧延前のこれら板材の合計厚さは5.06ｍｍである。また第１振動抑制層１４と第２振動抑制層１６に対応する純ニッケル板の合計厚さは0.1 6mmである。従って板厚合計に対する純ニッケル板の合計厚さの比（ニッケル板厚比）は3％である。冷間圧延後に得られた複合材の板厚は、2.1mmであった。この複合材についてさらに仕上圧延を行い、板厚2.0mmの複合材を得た。
（比較例３）
基材１２として板厚2.5mmのコイル状に巻かれたSUS430の板を用意した。さらに第１振動抑制層１４や第２振動抑制層１６として板厚1.25mmのコイル状に巻かれた純ニッケル板を用意した。SUS430の板および２枚の純ニッケル板について、これらを図１に示す３層構造になるように重ねた場合の対向面となる面に対して洗浄およびブラッシングを行った。これら洗浄面を露出させ、大気中で加工ロール２２により冷間圧延し、SUS430の両面に純ニッケル板それぞれ貼り合わせた。圧延前のこれら板材の合計厚さは5.0ｍｍである。また第１振動抑制層１４と第２振動抑制層１６に対応する純ニッケル板の合計厚さは2.5mmである。従って板厚合計に対する純ニッケル板の合計厚さの比（ニッケル板厚比）は50％である。冷間圧延後に得られた複合材の板厚は、2.1mmであった。この複合材についてさらに仕上圧延を行い、板厚2.0mmの複合材を得た。
（比較例４）
基材１２として板厚4.7mmのコイル状に巻かれたSUS405の板を用意した。さらに第１振動抑制層１４や第２振動抑制層１６として板厚0.15mmのコイル状に巻かれた純ニッケル板を用意した。SUS405の板および２枚の純ニッケル板について、これらを図１に示す３層構造になるように重ねた場合の対向面となる面に対して洗浄およびブラッシングを行った。これら洗浄面を露出させ、大気中で加工ロール２２により冷間圧延し、SUS405の両面に純ニッケル板それぞれ貼り合わせた。圧延前のこれら板材の合計厚さは5.0ｍｍである。また第１振動抑制層１４と第２振動抑制層１６に対応する純ニッケル板の合計厚さは0.3mmである。従って板厚合計に対する純ニッケル板の合計厚さの比（ニッケル板厚比）は6％である。冷間圧延後に得られた複合材の板厚は、2.1mmであった。この複合材についてさらに仕上圧延を行い、板厚2.0mmの複合材を得た。
（比較例５）
基材１２として板厚2.0mmのコイル状に巻かれたSUS405の板を用意した。さらに第１振動抑制層１４や第２振動抑制層１６として板厚1.5mmのコイル状に巻かれた純ニッケル板を用意した。SUS405の板および２枚の純ニッケル板について、これらを図１に示す３層構造になるように重ねた場合の対向面となる面に対して洗浄およびブラッシングを行った。これら洗浄面を露出させ、大気中で加工ロール２２により冷間圧延し、SUS405の両面に純ニッケル板それぞれ貼り合わせた。圧延前のこれら板材の合計厚さは5.0ｍｍである。また第１振動抑制層１４と第２振動抑制層１６に対応する純ニッケル板の合計厚さは3.0mmである。従って板厚合計に対する純ニッケル板の合計厚さの比（ニッケル板厚比）は60％である。冷間圧延後に得られた複合材の板厚は、2.1mmであった。この複合材についてさらに仕上圧延を行い、板厚2.0mmの複合材を得た。
（比較例６）
基材１２として板厚1.75mmのコイル状に巻かれたSUS405の板を用意した。さらに第１振動抑制層１４や第２振動抑制層１６として板厚1.63mmのコイル状に巻かれた純ニッケル板を用意した。SUS405の板および２枚の純ニッケル板について、これらを図１に示す３層構造になるように重ねた場合の対向面となる面に対して洗浄およびブラッシングを行った。これら洗浄面を露出させ、大気中で加工ロール２２により冷間圧延し、SUS405の両面に純ニッケル板それぞれ貼り合わせた。圧延前のこれら板材の合計厚さは5.01ｍｍである。また第１振動抑制層１４と第２振動抑制層１６に対応する純ニッケル板の合計厚さは3.26mmである。従って板厚合計に対する純ニッケル板の合計厚さの比（ニッケル板厚比）は65％である。冷間圧延後に得られた複合材の板厚は、2.1mmであった。この複合材についてさらに仕上圧延を行い、板厚2.0mmの複合材を得た。
（比較例７）
基材１２として板厚4.7mmのコイル状に巻かれたSUS409の板を用意した。さらに第１振動抑制層１４や第２振動抑制層１６として板厚0.18mmのコイル状に巻かれた純ニッケル板を用意した。SUS409の板および２枚の純ニッケル板について、これらを図１に示す３層構造になるように重ねた場合の対向面となる面に対して洗浄およびブラッシングを行った。これら洗浄面を露出させ、大気中で加工ロール２２により冷間圧延し、SUS409の両面に純ニッケル板それぞれ貼り合わせた。圧延前のこれら板材の合計厚さは5.06ｍｍである。また第１振動抑制層１４と第２振動抑制層１６に対応する純ニッケル板の合計厚さは0.36mmである。従って板厚合計に対する純ニッケル板の合計厚さの比（ニッケル板厚比）は7％である。冷間圧延後に得られた複合材の板厚は、2.1mmであった。この複合材についてさらに仕上圧延を行い、板厚2.0mmの複合材を得た。
（比較例８）
基材１２として板厚1.5mmのコイル状に巻かれたSUS409の板を用意した。さらに第１振動抑制層１４や第２振動抑制層１６として板厚1.75mmのコイル状に巻かれた純ニッケル板を用意した。SUS409の板および２枚の純ニッケル板について、これらを図１に示す３層構造になるように重ねた場合の対向面となる面に対して洗浄およびブラッシングを行った。これら洗浄面を露出させ、大気中で加工ロール２２により冷間圧延し、SUS409の両面に純ニッケル板それぞれ貼り合わせた。圧延前のこれら板材の合計厚さは5.0ｍｍである。また第１振動抑制層１４と第２振動抑制層１６に対応する純ニッケル板の合計厚さは3.5mmである。従って板厚合計に対する純ニッケル板の合計厚さの比（ニッケル板厚比）は70％である。冷間圧延後に得られた複合材の板厚は、2.1mmであった。この複合材についてさらに仕上圧延を行い、板厚2.0mmの複合材を得た。
（比較例９）
先行技術文献の欄に特許文献１として記載した特開昭６４−１４０２７号公報に開示されている内容を参考として、板厚0.8mmの軟鋼板２枚の間に厚さ0.4mmの樹脂を挟み、熱間プレスによって全体の厚さが2mmのサンドイッチ構造の制振鋼板を作製した。
［試験・評価］
上述した実施例１乃至６および比較例１乃至９のそれぞれについて、高温環境下における振動に対する制振性を備えているか、さらに所定の引張強さを備えているかについて試験を行った。なおここでは、制振性を表す数値として制振係数を用いることとする。上述した実施例１乃至６および比較例１乃至９に基づいて作製したクラッド材について、一定のサイズにこれをカットして試験片それぞれを作成した。高温環境下での特性を得るため、上述の各試験片をそれぞれ200℃に加熱しながら制振性および引張強さを測定した。制振性については、JIS G 0602「制振鋼板の振動減衰特性試験方法」に準じ、片端固定定常加振法にて試験片を加熱し、試験を行い、試験片の制振係数を測定した。また引張強さについては、JIS G 0567「鉄鋼材料及び耐熱合金の高温引張試験方法」に準じ、板状試験片を用いて評価を行った。
実施例１乃至６および比較例１乃至９についての試験結果を表１に示す。表１で実施例１乃至実施例６、および比較例１乃至比較例９にそれぞれ対応して、各実施例および各比較例の基材１２の材質、クラッド材全体の板厚に対する純ニッケルの合計板厚の比、200℃で測定した制振係数および200℃で測定した引張強さを示す。なお、上記制振係数に対する評価は、制振係数が4.5％以上であれば十分な制振性が得られるとして「○」（合格）とし、制振係数が4.5％未満のものを「×」（不合格）とした。また、上記引張強さに対する評価は、引張強さが400MPa以上のものを「○」（合格）とし、引張強さが400MPa未満のものを「×」（不合格）とした。
表１における総合評価は、クラッド材からなる複合材が、200℃での環境下で使用された場合に、制振性と引張強さを両立することができる基準として、制振係数が4.5%以上であり、さらに引張強さが400MPa以上である条件を満たしたものに、総合評価を「○」（合格）とし、上記いずれかの条件が満たされないものは、総合評価を「×」（不合格）とした。
Figure 2013147004
表１の評価結果に示すとおり、実施例１〜６は制振係数が4.5%以上となり制振性が良好であった。また実施例１〜６では、引張強さも400MPa以上で良好であった。このため実施例１〜６は、総合評価として良好と判断できる。
これに対して、比較例１，２，４，７については、第１振動抑制層１４や第2振動抑制層１６を構成するニッケル層が薄く、制振性が不十分である。すなわち制振係数が4.5%未満であり、振動に対する制振機能が不十分であった。また比較例３，５，６，８については引張強さが400MPa以下であり、不十分であった。従って、比較例３，５，６，８はいずれも総合評価では不十分と判断できる。
また、比較例9として記載した制振鋼板は、振動の減衰性能である制振係数および引張強さがいずれも不十分であった。
１０・・・複合材、１２・・・基材、１４・・・第１振動抑制層、１６・・・第２振動抑制層、２２・・・加工ロール。

Claims (4)

  1. 鉄−クロム合金からなる基材と、前記基材の両面に設けられ振動を抑制する金属で構成された振動抑制層とを有するクラッド材からなり、
    前記基材の両面に設けられた振動抑制層の合計の厚さが、前記クラッド材全体の厚さに対して10％以上で40％以下の範囲にあることを特徴とする複合材。
  2. 前記クラッド材は、200℃での制振係数が4.5％以上であることを特徴とする、請求項１に記載の複合材。
  3. 前記クラッド材は、200℃での引張強さが400ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の複合材。
  4. 前記振動抑制層が純ニッケルあるいは純鉄、純マグネシウム、Al-78Zn、Mg-0.6Zr、Cu-44Mn-2Alの内の少なくとも一つで構成されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の複合材。
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