JP2013184380A - 制振複合材 - Google Patents
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Abstract
【課題】高温の環境下で良好な制振性と機械的強度とを有する制振複合材を提供する。
【解決手段】亜鉛−アルミニウム合金からなる基材１１と、基材１１の両面に設けられた、フェライト系ステンレスからなる金属層１２、１３と、を有するクラッド材１０からなり、基材１１の両面に設けられた金属層１２、１３の合計の厚さが、クラッド材１０の厚さに対して４０％以上８０％以下である。
【選択図】図１
【解決手段】亜鉛−アルミニウム合金からなる基材１１と、基材１１の両面に設けられた、フェライト系ステンレスからなる金属層１２、１３と、を有するクラッド材１０からなり、基材１１の両面に設けられた金属層１２、１３の合計の厚さが、クラッド材１０の厚さに対して４０％以上８０％以下である。
【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。
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、所謂、制振複合材の使用が検討されている。例えば、自動車では、エンジンなどの駆動系を含め、振動を発生させる振動発生源が多く存在する。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による周辺機器への影響をできるだけ抑制することが望ましい。
このような振動を抑制する機能を有する制振材として制振鋼板がある（例えば特許文献１）。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ものである。
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（例えば特許文献２）。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。
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、複合材に対して振動に十分耐え得る機械的強度を有し、なおかつ、高温環境下での使用においても良好な制振性を有することが要望されている。
例えば、自動車において、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。従って単に常温で良好な制振性を有するだけでなく、高温の環境下でも良好な制振性を有することが望ましい。このような高温の環境下で良好な制振性を有する複合材は、自動車に限らず、色々な分野でも必要となることは、言うまでもない。
そこで、本発明の目的は、高温の環境下で良好な制振性と機械的強度とを有する制振複合材を提供することである。
本発明は、上記課題を解決するため、亜鉛−アルミニウム合金からなる基材と、前記基材の両面に設けられた、フェライト系ステンレスからなる金属層と、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前記金属層の合計の厚さが、前記クラッド材の厚さに対して４０％以上８０％以下である制振複合材を提供する。
また、本発明は、上記目的を達成するため、上記の本発明に係る制振複合材において、以下のような改良や変更を加えることができる。
（１）前記基材の両面に設けられた前記金属層は、同一のフェライト系ステンレスからなる。
（２）前記基材の両面に設けられた前記金属層は、同じ厚さを有する。
（３）前記金属層は、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４０５、ＳＵＳ４０９、ＳＵＳ４３０ＬＸのうちのいずれかのフェライト系ステンレスからなる。
（４）前記クラッド材は、１ｍｍ以上５ｍｍ以下の厚さを有する。
（１）前記基材の両面に設けられた前記金属層は、同一のフェライト系ステンレスからなる。
（２）前記基材の両面に設けられた前記金属層は、同じ厚さを有する。
（３）前記金属層は、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４０５、ＳＵＳ４０９、ＳＵＳ４３０ＬＸのうちのいずれかのフェライト系ステンレスからなる。
（４）前記クラッド材は、１ｍｍ以上５ｍｍ以下の厚さを有する。
本発明によれば、高温の環境下で良好な制振性と機械的強度とを有する制振複合材を得ることができる。
以下、本発明の実施の形態に係る制振複合材を、図面に基づき説明する。図１は、本発明に係る制振複合材１の断面図である。
本実施の形態に係る制振複合材１は、基材１１と、基材１１の一方の面に積層された第１金属層１２と、基材１１の第１金属層１２が積層された面と対向する面に積層された第２金属層１３と、を有するクラッド材１０からなる。
基材１１は、亜鉛−アルミニウム合金で構成され、例えばＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌなどが挙げられる。Ｚｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる合金は、比較的安価であり、高温で優れた制振性を有する。このため、クラッド材１０が、例えば２００℃以上の高温で使用されることを考慮して、亜鉛−アルミニウム合金を基材１１に使用することにより、２００℃以上の高温の環境において良好な制振性を有する制振複合材１を得ることができる。
第１金属層１２および第２金属層１３は、高温での良好な制振性および強度を発現させる機能を有する層であり、例えばフェライト系ステンレスで構成される。このフェライト系ステンレスとしては、例えばＳＵＳ４３０（Ｆｅ−１８ｍａｓｓ％Ｃｒ）、ＳＵＳ４０５（Ｆｅ−１３ｍａｓｓ％Ｃｒ−Ａｌ）、ＳＵＳ４０９（Ｆｅ−１３ｍａｓｓ％Ｃｒ−Ｔｉ）、ＳＵＳ４３０ＬＸ（Ｆｅ−１８ｍａｓｓ％Ｃｒ−Ｔｉ，またはＦｅ−１８ｍａｓｓ％Ｃｒ−Ｎｂ）などが挙げられる。
上述したようなフェライト系ステンレスは、機械的強度や耐食性に優れ、かつ制振性にも優れる金属である。このため、基材１１の両面に設けることにより、引張強さなどのクラッド材１０に必要な機械的強度を確保することに加えて、クラッド材１０として高温での良好な制振性を発現させるとともに、その特性のバラツキを小さい範囲内とすることができる。
なお、第１金属層１２および第２金属層１３は、フェライト系ステンレスで構成されることであれば、同種のフェライト系ステンレスであっても異種のフェライト系ステンレスであっても構わない。特に、第１金属層１２および第２金属層１３として同種のフェライト系ステンレスを使用ことにより、クラッド圧延加工が容易となる。このため、クラッド圧延加工を行う場合に、クラッド圧延加工のときの圧力よってクラッド材１０に生じる反りを生じにくくすることができる。また、第１金属層１２および第２金属層１３として同じ厚さで、かつ同種のフェライト系ステンレスを使用することにより、クラッド材１０の表面と裏面とで同じ特性を発現することができるため、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制振複合材の表裏を意識する必要がない。例えば、使用者が他の部材とクラッド材１０とを接合するなどの場合に、他の部材と接合させる面を間違えることなどを防止することができる。
［クラッド材の各層の厚さ］
基材１１の両面を被覆する第１金属層１２、第２金属層１３の厚さは、いずれも同じ厚さであることが好ましい。第１金属層１２、第２金属層１３を構成する金属板の板厚を同じ厚さにすることで、クラッド圧延加工で形成されたクラッド材１０の反りを低減することができる。
基材１１の両面を被覆する第１金属層１２、第２金属層１３の厚さは、いずれも同じ厚さであることが好ましい。第１金属層１２、第２金属層１３を構成する金属板の板厚を同じ厚さにすることで、クラッド圧延加工で形成されたクラッド材１０の反りを低減することができる。
また、亜鉛−アルミニウム合金からなる基材１１の両面に設けられた金属層の合計の厚さ（第１金属層１２の厚さと第２金属層１３の厚さとの合計の厚さ）は、クラッド材１０の厚さに対して、４０％以上８０％以下の範囲であることが望ましい。金属層の合計の厚さがクラッド材１０の厚さの４０％未満であると、２００℃以上の高温の環境下において、引張強さなどが低下して複合材としての十分な機械的強度が得られにくくなる。また、クラッド材１０に対する金属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。一方、金属層の合計の厚さがクラッド材１０の厚さの８０％よりも大きいと、クラッド材１０における基材１１の割合が少なくなり、基材１１が有する制振性の効果が十分に発揮されず、２００℃以上の高温において良好な制振性が得られにくくなる。
なお、フェライト系ステンレスからなる金属層の厚さ、および基材１１の厚さに関して、クラッド圧延加工の前後で構成する金属板の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１１の厚さ、第１金属層１２の厚さ、および第２金属層１３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金属板の板厚比と同じとすることができる。
次に、クラッド圧延加工で形成されるクラッド材１０の厚さについて説明する。クラッド圧延加工で形成されるクラッド材１０の厚さは、１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが望ましい。クラッド材１０の厚さが１ｍｍ未満であると、クラッド材１０の振動が大きくなりすぎて、制振性が発揮されにくいことがある。より具体的に、本発明に係るクラッド材１０は、基材１１として亜鉛−アルミニウム合金を使用し、金属層としてフェライト系ステンレスを使用することにより、基材１１や金属層が機械的振動に対してある程度の剛体として作用し、振動エネルギーを熱などの他のエネルギーに変換して振動を抑制する作用をなすと考えられる。このため、クラッド材１０の厚さが１ｍｍ未満と薄くなるとクラッド材１０全体が揺れ、上記作用が低下するおそれがある。
一方、クラッド圧延加工で形成されるクラッド材１０の厚さを５ｍｍよりも厚くする場合は、クラッド圧延加工前に準備する材料の厚さを１０ｍｍより厚くする必要があるため、例えば、圧延装置の規模を大きくする必要があることや、過負荷によりロール寿命が短くなることなどに起因する生産性の低下が懸念される。また、クラッド材１０の厚さが厚くなると、各層を形成するための金属板として厚い厚さの板材が必要となるため、金属板の入手が困難になることや、それに伴って高価なものとなるおそれがある。
［制振複合材の製造方法］
次に図２を用いて、制振複合材１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枚の金属板を貼りあわせて合板にしたものである。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。本実施の形態では、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。
次に図２を用いて、制振複合材１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枚の金属板を貼りあわせて合板にしたものである。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。本実施の形態では、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金属層１２および第２金属層１３をそれぞれ構成するフェライト系ステンレスからなる金属板と、基材１１を構成する亜鉛−アルミニウム合金からなる金属板と、を準備する。上記した各種の金属板について、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、上記した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２４（２４ａ、２４ｂ）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、上記した各金属板が互いに良好に貼り合され、強固なクラッド材１０を得ることができる。このように圧延加工した後、所定の板厚に仕上げるための仕上げ圧延加工が必要に応じ行われる。
なお、圧延加工による加工硬化が著しい場合は、クラッド圧延加工後に焼鈍工程を入れて制振複合材を作製することがよい。ここで、焼鈍工程における焼鈍温度は例えば１０００℃であり、焼鈍時間は例えば５ｍｉｎ程度がよい。
本実施の形態に係る制振複合材１が適用される製品の使用環境としては、基材１１を構成する亜鉛−アルミニウム合金の液相等を考慮すると２６０℃以下であることが望ましい。
以下、実施例を説明する。
以下で説明する実施例１乃至９、および比較例１乃至５は、いずれも亜鉛−アルミニウム合金からなる金属板を使用し、その両面にフェライト系ステンレスからなる金属板を冷間圧延により貼り合わせて、基材１１の両面に第１金属層１２および第２金属層１３を積層させた、厚さが１．８ｍｍのクラッド材１０を作製した。なお、各実施例における基材１１の厚さの比は、圧延加工前における３層構造の合計板厚に対する亜鉛−アルミニウム合金の板厚の比に基づいて算出したものである。
（実施例１）
基材１１を構成する板厚が３．０ｍｍのＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板（１枚）と、第１金属層１２および第２金属層１３を構成する板厚が１．０ｍｍのＳＵＳ４３０からなる金属板（２枚）とを用意した。そして、これらの金属板を図１に示すような３層構造に積層させ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。その後、これら洗浄面を露出させるようにしてＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板の両面にＳＵＳ４３０からなる金属板をそれぞれ貼り合わせ、大気中で加工ロール２４により冷間圧延して、基材１１の両面に第１金属層１２および第２金属層１３を積層させた、厚さが１．８ｍｍのクラッド材１０からなる制振複合材を作製した。なお、クラッド材１０の厚さに対する金属層の合計の厚さは、４０％である。
基材１１を構成する板厚が３．０ｍｍのＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板（１枚）と、第１金属層１２および第２金属層１３を構成する板厚が１．０ｍｍのＳＵＳ４３０からなる金属板（２枚）とを用意した。そして、これらの金属板を図１に示すような３層構造に積層させ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。その後、これら洗浄面を露出させるようにしてＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板の両面にＳＵＳ４３０からなる金属板をそれぞれ貼り合わせ、大気中で加工ロール２４により冷間圧延して、基材１１の両面に第１金属層１２および第２金属層１３を積層させた、厚さが１．８ｍｍのクラッド材１０からなる制振複合材を作製した。なお、クラッド材１０の厚さに対する金属層の合計の厚さは、４０％である。
（実施例２）
基材１１を構成する板厚が２．２４ｍｍのＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板（１枚）と、第１金属層１２および第２金属層１３を構成する板厚が１．３８ｍｍのＳＵＳ４３０からなる金属板（２枚）とを用意した。そして、これらの金属板を図１に示すような３層構造に積層させ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。その後、これら洗浄面を露出させるようにしてＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板の両面にＳＵＳ４３０からなる金属板をそれぞれ貼り合わせ、大気中で加工ロール２４により冷間圧延して、基材１１の両面に第１金属層１２および第２金属層１３を積層させた、厚さが１．８ｍｍのクラッド材１０からなる制振複合材を作製した。なお、クラッド材１０の厚さに対する金属層の合計の厚さは、５５％である。
基材１１を構成する板厚が２．２４ｍｍのＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板（１枚）と、第１金属層１２および第２金属層１３を構成する板厚が１．３８ｍｍのＳＵＳ４３０からなる金属板（２枚）とを用意した。そして、これらの金属板を図１に示すような３層構造に積層させ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。その後、これら洗浄面を露出させるようにしてＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板の両面にＳＵＳ４３０からなる金属板をそれぞれ貼り合わせ、大気中で加工ロール２４により冷間圧延して、基材１１の両面に第１金属層１２および第２金属層１３を積層させた、厚さが１．８ｍｍのクラッド材１０からなる制振複合材を作製した。なお、クラッド材１０の厚さに対する金属層の合計の厚さは、５５％である。
（実施例３）
基材１１を構成する板厚が２．７５ｍｍのＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板（１枚）と、第１金属層１２および第２金属層１３を構成する板厚が１．１３ｍｍのＳＵＳ４０５からなる金属板（２枚）とを用意した。そして、これらの金属板を図１に示すような３層構造に積層させ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。その後、これら洗浄面を露出させるようにしてＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板の両面にＳＵＳ４０５からなる金属板をそれぞれ貼り合わせ、大気中で加工ロール２４により冷間圧延して、基材１１の両面に第１金属層１２および第２金属層１３を積層させた、厚さが１．８ｍｍのクラッド材１０からなる制振複合材を作製した。なお、クラッド材１０の厚さに対する金属層の合計の厚さは、４５％である。
基材１１を構成する板厚が２．７５ｍｍのＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板（１枚）と、第１金属層１２および第２金属層１３を構成する板厚が１．１３ｍｍのＳＵＳ４０５からなる金属板（２枚）とを用意した。そして、これらの金属板を図１に示すような３層構造に積層させ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。その後、これら洗浄面を露出させるようにしてＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板の両面にＳＵＳ４０５からなる金属板をそれぞれ貼り合わせ、大気中で加工ロール２４により冷間圧延して、基材１１の両面に第１金属層１２および第２金属層１３を積層させた、厚さが１．８ｍｍのクラッド材１０からなる制振複合材を作製した。なお、クラッド材１０の厚さに対する金属層の合計の厚さは、４５％である。
（実施例４）
基材１１を構成する板厚が２．５ｍｍのＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板（１枚）と、第１金属層１２および第２金属層１３を構成する板厚が１．２５ｍｍのＳＵＳ４０５からなる金属板（２枚）とを用意した。そして、これらの金属板を図１に示すような３層構造に積層させ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。その後、これら洗浄面を露出させるようにしてＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板の両面にＳＵＳ４０５からなる金属板をそれぞれ貼り合わせ、大気中で加工ロール２４により冷間圧延して、基材１１の両面に第１金属層１２および第２金属層１３を積層させた、厚さが１．８ｍｍのクラッド材１０からなる制振複合材を作製した。なお、クラッド材１０の厚さに対する金属層の合計の厚さは、５０％である。
基材１１を構成する板厚が２．５ｍｍのＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板（１枚）と、第１金属層１２および第２金属層１３を構成する板厚が１．２５ｍｍのＳＵＳ４０５からなる金属板（２枚）とを用意した。そして、これらの金属板を図１に示すような３層構造に積層させ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。その後、これら洗浄面を露出させるようにしてＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板の両面にＳＵＳ４０５からなる金属板をそれぞれ貼り合わせ、大気中で加工ロール２４により冷間圧延して、基材１１の両面に第１金属層１２および第２金属層１３を積層させた、厚さが１．８ｍｍのクラッド材１０からなる制振複合材を作製した。なお、クラッド材１０の厚さに対する金属層の合計の厚さは、５０％である。
（実施例５）
基材１１を構成する板厚が１．７５ｍｍのＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板（１枚）と、第１金属層１２および第２金属層１３を構成する板厚が１．６３ｍｍのＳＵＳ４０９からなる金属板（２枚）とを用意した。そして、これらの金属板を図１に示すような３層構造に積層させ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。その後、これら洗浄面を露出させるようにしてＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板の両面にＳＵＳ４０９からなる金属板をそれぞれ貼り合わせ、大気中で加工ロール２４により冷間圧延して、基材１１の両面に第１金属層１２および第２金属層１３を積層させた、厚さが１．８ｍｍのクラッド材１０からなる制振複合材を作製した。なお、クラッド材１０の厚さに対する金属層の合計の厚さは、６５％である。
基材１１を構成する板厚が１．７５ｍｍのＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板（１枚）と、第１金属層１２および第２金属層１３を構成する板厚が１．６３ｍｍのＳＵＳ４０９からなる金属板（２枚）とを用意した。そして、これらの金属板を図１に示すような３層構造に積層させ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。その後、これら洗浄面を露出させるようにしてＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板の両面にＳＵＳ４０９からなる金属板をそれぞれ貼り合わせ、大気中で加工ロール２４により冷間圧延して、基材１１の両面に第１金属層１２および第２金属層１３を積層させた、厚さが１．８ｍｍのクラッド材１０からなる制振複合材を作製した。なお、クラッド材１０の厚さに対する金属層の合計の厚さは、６５％である。
（実施例６）
基材１１を構成する板厚が２．０ｍｍのＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板（１枚）と、第１金属層１２および第２金属層１３を構成する板厚が１．５ｍｍのＳＵＳ４０９からなる金属板（２枚）とを用意した。そして、これらの金属板を図１に示すような３層構造に積層させ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。その後、これら洗浄面を露出させるようにしてＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板の両面にＳＵＳ４０９からなる金属板をそれぞれ貼り合わせ、大気中で加工ロール２４により冷間圧延して、基材１１の両面に第１金属層１２および第２金属層１３を積層させた、厚さが１．８ｍｍのクラッド材１０からなる制振複合材を作製した。なお、クラッド材１０の厚さに対する金属層の合計の厚さは、６０％である。
基材１１を構成する板厚が２．０ｍｍのＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板（１枚）と、第１金属層１２および第２金属層１３を構成する板厚が１．５ｍｍのＳＵＳ４０９からなる金属板（２枚）とを用意した。そして、これらの金属板を図１に示すような３層構造に積層させ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。その後、これら洗浄面を露出させるようにしてＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板の両面にＳＵＳ４０９からなる金属板をそれぞれ貼り合わせ、大気中で加工ロール２４により冷間圧延して、基材１１の両面に第１金属層１２および第２金属層１３を積層させた、厚さが１．８ｍｍのクラッド材１０からなる制振複合材を作製した。なお、クラッド材１０の厚さに対する金属層の合計の厚さは、６０％である。
（実施例７）
基材１１を構成する板厚が１．５ｍｍのＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板（１枚）と、第１金属層１２および第２金属層１３を構成する板厚が１．７５ｍｍのＳＵＳ４３０からなる金属板（２枚）とを用意した。そして、これらの金属板を図１に示すような３層構造に積層させ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。その後、これら洗浄面を露出させるようにしてＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板の両面にＳＵＳ４３０からなる金属板をそれぞれ貼り合わせ、大気中で加工ロール２４により冷間圧延して、基材１１の両面に第１金属層１２および第２金属層１３を積層させた、厚さが１．８ｍｍのクラッド材１０からなる制振複合材を作製した。なお、クラッド材１０の厚さに対する金属層の合計の厚さは、７０％である。
基材１１を構成する板厚が１．５ｍｍのＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板（１枚）と、第１金属層１２および第２金属層１３を構成する板厚が１．７５ｍｍのＳＵＳ４３０からなる金属板（２枚）とを用意した。そして、これらの金属板を図１に示すような３層構造に積層させ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。その後、これら洗浄面を露出させるようにしてＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板の両面にＳＵＳ４３０からなる金属板をそれぞれ貼り合わせ、大気中で加工ロール２４により冷間圧延して、基材１１の両面に第１金属層１２および第２金属層１３を積層させた、厚さが１．８ｍｍのクラッド材１０からなる制振複合材を作製した。なお、クラッド材１０の厚さに対する金属層の合計の厚さは、７０％である。
（実施例８）
基材１１を構成する板厚が１．２４ｍｍのＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板（１枚）と、第１金属層１２および第２金属層１３を構成する板厚が１．８８ｍｍのＳＵＳ４０５からなる金属板（２枚）とを用意した。そして、これらの金属板を図１に示すような３層構造に積層させ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。その後、これら洗浄面を露出させるようにしてＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板の両面にＳＵＳ４０５からなる金属板をそれぞれ貼り合わせ、大気中で加工ロール２４により冷間圧延して、基材１１の両面に第１金属層１２および第２金属層１３を積層させた、厚さが１．８ｍｍのクラッド材１０からなる制振複合材を作製した。なお、クラッド材１０の厚さに対する金属層の合計の厚さは、７５％である。
基材１１を構成する板厚が１．２４ｍｍのＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板（１枚）と、第１金属層１２および第２金属層１３を構成する板厚が１．８８ｍｍのＳＵＳ４０５からなる金属板（２枚）とを用意した。そして、これらの金属板を図１に示すような３層構造に積層させ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。その後、これら洗浄面を露出させるようにしてＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板の両面にＳＵＳ４０５からなる金属板をそれぞれ貼り合わせ、大気中で加工ロール２４により冷間圧延して、基材１１の両面に第１金属層１２および第２金属層１３を積層させた、厚さが１．８ｍｍのクラッド材１０からなる制振複合材を作製した。なお、クラッド材１０の厚さに対する金属層の合計の厚さは、７５％である。
（実施例９）
基材１１を構成する板厚が１．０ｍｍのＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板（１枚）と、第１金属層１２および第２金属層１３を構成する板厚が２．０ｍｍのＳＵＳ４０５からなる金属板（２枚）とを用意した。そして、これらの金属板を図１に示すような３層構造に積層させ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。その後、これら洗浄面を露出させるようにしてＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板の両面にＳＵＳ４０５からなる金属板をそれぞれ貼り合わせ、大気中で加工ロール２４により冷間圧延して、基材１１の両面に第１金属層１２および第２金属層１３を積層させた、厚さが１．８ｍｍのクラッド材１０からなる制振複合材を作製した。なお、クラッド材１０の厚さに対する金属層の合計の厚さは、８０％である。
基材１１を構成する板厚が１．０ｍｍのＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板（１枚）と、第１金属層１２および第２金属層１３を構成する板厚が２．０ｍｍのＳＵＳ４０５からなる金属板（２枚）とを用意した。そして、これらの金属板を図１に示すような３層構造に積層させ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。その後、これら洗浄面を露出させるようにしてＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板の両面にＳＵＳ４０５からなる金属板をそれぞれ貼り合わせ、大気中で加工ロール２４により冷間圧延して、基材１１の両面に第１金属層１２および第２金属層１３を積層させた、厚さが１．８ｍｍのクラッド材１０からなる制振複合材を作製した。なお、クラッド材１０の厚さに対する金属層の合計の厚さは、８０％である。
（比較例１）
基材１１を構成する板厚が４．５ｍｍのＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板（１枚）と、第１金属層１２および第２金属層１３を構成する板厚が０．２５ｍｍのＳＵＳ４３０からなる金属板（２枚）とを用意した。そして、これらの金属板を図１に示すような３層構造に積層させ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。その後、これら洗浄面を露出させるようにしてＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板の両面にＳＵＳ４３０からなる金属板をそれぞれ貼り合わせ、大気中で加工ロール２４により冷間圧延して、基材１１の両面に第１金属層１２および第２金属層１３を積層させた、厚さが１．８ｍｍのクラッド材１０からなる制振複合材を作製した。なお、クラッド材１０の厚さに対する金属層の合計の厚さは、１０％である。
基材１１を構成する板厚が４．５ｍｍのＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板（１枚）と、第１金属層１２および第２金属層１３を構成する板厚が０．２５ｍｍのＳＵＳ４３０からなる金属板（２枚）とを用意した。そして、これらの金属板を図１に示すような３層構造に積層させ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。その後、これら洗浄面を露出させるようにしてＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板の両面にＳＵＳ４３０からなる金属板をそれぞれ貼り合わせ、大気中で加工ロール２４により冷間圧延して、基材１１の両面に第１金属層１２および第２金属層１３を積層させた、厚さが１．８ｍｍのクラッド材１０からなる制振複合材を作製した。なお、クラッド材１０の厚さに対する金属層の合計の厚さは、１０％である。
（比較例２）
基材１１を構成する板厚が４．０ｍｍのＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板（１枚）と、第１金属層１２および第２金属層１３を構成する板厚が０．５ｍｍのＳＵＳ４３０からなる金属板（２枚）とを用意した。そして、これらの金属板を図１に示すような３層構造に積層させ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。その後、これら洗浄面を露出させるようにしてＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板の両面にＳＵＳ４３０からなる金属板をそれぞれ貼り合わせ、大気中で加工ロール２４により冷間圧延して、基材１１の両面に第１金属層１２および第２金属層１３を積層させた、厚さが１．８ｍｍのクラッド材１０からなる制振複合材を作製した。なお、クラッド材１０の厚さに対する金属層の合計の厚さは、２０％である。
基材１１を構成する板厚が４．０ｍｍのＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板（１枚）と、第１金属層１２および第２金属層１３を構成する板厚が０．５ｍｍのＳＵＳ４３０からなる金属板（２枚）とを用意した。そして、これらの金属板を図１に示すような３層構造に積層させ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。その後、これら洗浄面を露出させるようにしてＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板の両面にＳＵＳ４３０からなる金属板をそれぞれ貼り合わせ、大気中で加工ロール２４により冷間圧延して、基材１１の両面に第１金属層１２および第２金属層１３を積層させた、厚さが１．８ｍｍのクラッド材１０からなる制振複合材を作製した。なお、クラッド材１０の厚さに対する金属層の合計の厚さは、２０％である。
（比較例３）
基材１１を構成する板厚が４．２４ｍｍのＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板（１枚）と、第１金属層１２および第２金属層１３を構成する板厚が０．３８ｍｍのＳＵＳ４０５からなる金属板（２枚）とを用意した。そして、これらの金属板を図１に示すような３層構造に積層させ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。その後、これら洗浄面を露出させるようにしてＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板の両面にＳＵＳ４０５からなる金属板をそれぞれ貼り合わせ、大気中で加工ロール２４により冷間圧延して、基材１１の両面に第１金属層１２および第２金属層１３を積層させた、厚さが１．８ｍｍのクラッド材１０からなる制振複合材を作製した。なお、クラッド材１０の厚さに対する金属層の合計の厚さは、１５％である。
基材１１を構成する板厚が４．２４ｍｍのＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板（１枚）と、第１金属層１２および第２金属層１３を構成する板厚が０．３８ｍｍのＳＵＳ４０５からなる金属板（２枚）とを用意した。そして、これらの金属板を図１に示すような３層構造に積層させ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。その後、これら洗浄面を露出させるようにしてＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板の両面にＳＵＳ４０５からなる金属板をそれぞれ貼り合わせ、大気中で加工ロール２４により冷間圧延して、基材１１の両面に第１金属層１２および第２金属層１３を積層させた、厚さが１．８ｍｍのクラッド材１０からなる制振複合材を作製した。なお、クラッド材１０の厚さに対する金属層の合計の厚さは、１５％である。
（比較例４）
基材１１を構成する板厚が３．７４ｍｍのＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板（１枚）と、第１金属層１２および第２金属層１３を構成する板厚が０．６３ｍｍのＳＵＳ４０９からなる金属板（２枚）とを用意した。そして、これらの金属板を図１に示すような３層構造に積層させ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。その後、これら洗浄面を露出させるようにしてＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板の両面にＳＵＳ４０９からなる金属板をそれぞれ貼り合わせ、大気中で加工ロール２４により冷間圧延して、基材１１の両面に第１金属層１２および第２金属層１３を積層させた、厚さが１．８ｍｍのクラッド材１０からなる制振複合材を作製した。なお、クラッド材１０の厚さに対する金属層の合計の厚さは、２５％である。
基材１１を構成する板厚が３．７４ｍｍのＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板（１枚）と、第１金属層１２および第２金属層１３を構成する板厚が０．６３ｍｍのＳＵＳ４０９からなる金属板（２枚）とを用意した。そして、これらの金属板を図１に示すような３層構造に積層させ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。その後、これら洗浄面を露出させるようにしてＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板の両面にＳＵＳ４０９からなる金属板をそれぞれ貼り合わせ、大気中で加工ロール２４により冷間圧延して、基材１１の両面に第１金属層１２および第２金属層１３を積層させた、厚さが１．８ｍｍのクラッド材１０からなる制振複合材を作製した。なお、クラッド材１０の厚さに対する金属層の合計の厚さは、２５％である。
（比較例５）
基材１１を構成する板厚が０．７４ｍｍのＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板（１枚）と、第１金属層１２および第２金属層１３を構成する板厚が２．１３ｍｍのＳＵＳ４０９からなる金属板（２枚）とを用意した。そして、これらの金属板を図１に示すような３層構造に積層させ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。その後、これら洗浄面を露出させるようにしてＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板の両面にＳＵＳ４０９からなる金属板をそれぞれ貼り合わせ、大気中で加工ロール２４により冷間圧延して、基材１１の両面に第１金属層１２および第２金属層１３を積層させた、厚さが１．８ｍｍのクラッド材１０からなる制振複合材を作製した。なお、クラッド材１０の厚さに対する金属層の合計の厚さは、８５％である。
基材１１を構成する板厚が０．７４ｍｍのＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板（１枚）と、第１金属層１２および第２金属層１３を構成する板厚が２．１３ｍｍのＳＵＳ４０９からなる金属板（２枚）とを用意した。そして、これらの金属板を図１に示すような３層構造に積層させ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。その後、これら洗浄面を露出させるようにしてＺｎ−２２ｍａｓｓ％Ａｌからなる金属板の両面にＳＵＳ４０９からなる金属板をそれぞれ貼り合わせ、大気中で加工ロール２４により冷間圧延して、基材１１の両面に第１金属層１２および第２金属層１３を積層させた、厚さが１．８ｍｍのクラッド材１０からなる制振複合材を作製した。なお、クラッド材１０の厚さに対する金属層の合計の厚さは、８５％である。
（比較例６）
板厚が0.７ｍｍの軟鋼板２枚の間に、厚さが０．４ｍｍの樹脂を挟み、熱間プレスによって全体の厚さが１．８ｍｍの制振鋼板を作製した。
板厚が0.７ｍｍの軟鋼板２枚の間に、厚さが０．４ｍｍの樹脂を挟み、熱間プレスによって全体の厚さが１．８ｍｍの制振鋼板を作製した。
［試験・評価］
上述した実施例１乃至９および比較例１乃至６のそれぞれについて、高温（２５０℃）の環境下における制振性、および引張強さを試験した。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９および比較例１乃至６のそれぞれについて、高温（２５０℃）の環境下における制振性、および引張強さを試験した。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。
（制振性）
上述した実施例１乃至９および比較例１乃至５で作製した制振複合材、および比較例６で作製した制振鋼板を、所定のサイズにカットして試験片それぞれを作製した。その後、各試験片をそれぞれ２５０℃に加熱し、制振性の試験を行った。制振性の試験は、ＪＩＳ Ｇ ０６０２「制振鋼板の振動減衰特性試験方法」に準じて、試験片を加熱した後、片端固定打撃加振法にて試験を行い、試験片の制振係数を測定した。制振係数は、上記試験にて得られた減衰曲線の隣り合うｎ番目の振幅の極大値（χn）およびｎ＋１番目の振幅の極大値（χn+1）から、それらの自然対数値（対数減衰率Δ＝ loge（χn ／χn+1）、n≧1）を求め、求めた自然対数値（対数減衰率）を百分率（％）で示したものである。
上述した実施例１乃至９および比較例１乃至５で作製した制振複合材、および比較例６で作製した制振鋼板を、所定のサイズにカットして試験片それぞれを作製した。その後、各試験片をそれぞれ２５０℃に加熱し、制振性の試験を行った。制振性の試験は、ＪＩＳ Ｇ ０６０２「制振鋼板の振動減衰特性試験方法」に準じて、試験片を加熱した後、片端固定打撃加振法にて試験を行い、試験片の制振係数を測定した。制振係数は、上記試験にて得られた減衰曲線の隣り合うｎ番目の振幅の極大値（χn）およびｎ＋１番目の振幅の極大値（χn+1）から、それらの自然対数値（対数減衰率Δ＝ loge（χn ／χn+1）、n≧1）を求め、求めた自然対数値（対数減衰率）を百分率（％）で示したものである。
（引張強さ）
上述した実施例１乃至９および比較例１乃至５で作製した制振複合材、および比較例６で作製した制振鋼板を、所定のサイズにカットして試験片それぞれを作製した。その後、各試験片をそれぞれ２５０℃に加熱しながら引張強さの試験を行った。引張強さの試験は、ＪＩＳ Ｇ ０５６７「鉄鋼材料及び耐熱合金の高温引張試験方法」に準じて行った。
上述した実施例１乃至９および比較例１乃至５で作製した制振複合材、および比較例６で作製した制振鋼板を、所定のサイズにカットして試験片それぞれを作製した。その後、各試験片をそれぞれ２５０℃に加熱しながら引張強さの試験を行った。引張強さの試験は、ＪＩＳ Ｇ ０５６７「鉄鋼材料及び耐熱合金の高温引張試験方法」に準じて行った。
実施例１乃至９、および比較例１乃至６の試験結果を表１に示す。表１において、クラッド材１０の厚さに対する金属層の合計の厚さの比は、「金属層の厚さ比（％）」と示した。なお、評価は、制振係数が７．０％以上で、引張強さが２００ＭＰａ以上であるものを「○」（合格）とし、制振係数が７．０％未満で、引張強さが２００ＭＰａ未満であるものを「×」（不合格）とした。
表１の評価結果に示すとおり、実施例１乃至９の制振複合材では、高温（２５０℃）での制振係数が７．０％以上であり、良好な制振性を有することが判る。また、実施例１乃至９の制振複合材では、高温（２５０℃）での引張強さも２００ＭＰａ以上であり、良好な機械的強度を有することが判った。
これに対して、比較例１乃至４の制振複合材では、高い制振係数を有するものの、引張強さが不十分であった。一方、比較例５の制振複合材、および比較例６の制振鋼板では、高い引張強さを有するものの、制振係数が不十分であった。
以上、本発明によれば、亜鉛−アルミニウム合金からなる基材と、基材の両面に設けられた、フェライト系ステンレスからなる金属層と、を有するクラッド材からなり、基材の両面に設けられた金属層の合計の厚さが、クラッド材の厚さに対して４０％以上８０％以下である制振複合材とすることにより、高温の環境下で良好な制振性と機械的強度とを有することが確認された。
なお、本発明は、上記実施の形態および実施例に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。また、実施の形態および実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
１ 制振複合材
１０ クラッド材
１１ 基材
１２ 第１金属層
１３ 第２金属層
２４ａ、２４ｂ 加工ロール
１０ クラッド材
１１ 基材
１２ 第１金属層
１３ 第２金属層
２４ａ、２４ｂ 加工ロール
Claims (5)
- 亜鉛−アルミニウム合金からなる基材と、
前記基材の両面に設けられた、フェライト系ステンレスからなる金属層と、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前記金属層の合計の厚さが、前記クラッド材の厚さに対して４０％以上８０％以下であることを特徴とする制振複合材。 - 前記基材の両面に設けられた前記金属層は、同一のフェライト系ステンレスからなる請求項１に記載の制振複合材。
- 前記基材の両面に設けられた前記金属層は、同じ厚さを有する請求項１又は２に記載の制振複合材。
- 前記金属層は、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４０５、ＳＵＳ４０９、ＳＵＳ４３０ＬＸのうちのいずれかのフェライト系ステンレスからなる請求項１〜３のいずれかに記載の制振複合材。
- 前記クラッド材は、１ｍｍ以上５ｍｍ以下の厚さを有する請求項１〜４のいずれかに記載の制振複合材。
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