JPH0281626A

JPH0281626A - 防振部材とその製造方法

Info

Publication number: JPH0281626A
Application number: JP23603788A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Iikawa; 勤飯川
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1988-09-20
Filing date: 1988-09-20
Publication date: 1990-03-22

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】［概要］各種のｎ械的刺激により振動や騒音を発生する装置に用
いる防振材料に関し、騒音発生源に直接使用でき、精度を保ち易く、製造原価
が高くない防振部材を提供することを目的とし、多孔質の金属焼結体の基体と、該基体の所定表面を覆い
、少なくとも該基体との界面が合金化している金属表面
層とを含むように構成する。

［産業上の利用分野］本発明は、各種のｌｌ１１１的刺激により振動や騒音を
発生する装置に用いる防振材料に関するものである。

［従来の技術〕従来、各種装置で行われている騒音対策はクラスウール
、ウレタンフオームなどの吸音材を大きな体ＶＩ址使用
して騒音発生源を包囲することであった。これらの吸音
材は、高い機械的強度は有しておらず、騒音の発生源に
面接働き扮ける方法は収られなかった。

常に摩擦や衝撃等の機械的刺激を受け、騒音を発生する
軸受は等の部材を栖成するには、高い機械的強度が必要
とされる。

近年、騒音発生源に直接便用でき、騒音防止効果を発揮
できる、防振特性を有する合金が種々開発されている。

この様な防振特性を有する合金には、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ
系合金、Ｃｕ−Ｍｎ系合金、Ａｌ−Ｚｎ系合金等がある
。たとえば、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金は磁歪を利用して
振動を減衰させ、Ｃ１４−Ｍ　ｎ系合金は転位を、Ａｌ
−Ｚｎ系合金は（放細な結晶構造を利用している。

どころか、これらの材料は、製品形状に加工した後複雑
な熱処理を必要とする。製造工程においては、サイジン
グ、ネジ切り等何等かの機械加工を受けていることが多
く、加工歪みが入っている。

熱処理で加熱されると、加工歪みにより、変形等の寸法
変化を起こし易く、精度の良い部品への適用が誼しい、
さらに、製造原価が高くなると言う問題も有している。

また、磁歪を利用するものは、磁気回路中には使用し難
い等の制限がある。このため、実用に供されている例は
少ない。

［発明が解決しようする課題］このように、従来の技術によれば、騒音防止材として吸
音材を用いる場合は、騒音発生源に直接使用できず、大
きな体積の材料とその収容場所が必要であった。

騒音発生源に直接使用でき、防振特性を有する合金の場
合は、複雑な熱処理を必要とし、精度を保ち難く、製造
原価が高くなってしまった。

本発明の目的は、騒音発生源に直接使用でき、大きな体
積を必要とせず、精度を保ち易く、製造原価が高くない
防振部材を提供することである。

また、表面の硬度が高い防振部材を提供するの７）イ好
ましい。

本発明の他の目的は、複雑な工程を必要とせず、低い製
造原価で実施できる、騒音発生源に直接使用できかつ精
度を保ち易い防振部材を製造する方法を提供することで
ある。

［本発明者による解析］騒音発生源に直接使用することのて゛きる騒音防止材は
十分なｍ械的強度、精度を有することが望まれ、合金を
含む金属の使用が好ましい。

多孔質体は振動の減衰効果を持つ、多孔質の金属焼結体
中のボアは音の減衰効果に優れている。

そこで多孔質の金属焼結体を防振部材として利用するこ
とが考えられる。

ところが、実際に多孔質の金属焼結体を防振部材として
使用しようとすると、他の問題が発生した。

使用開始直後は良好な防振特性を発揮できるが、使用と
共に防振特性が劣化してしまうことか判つた。

この原因は以下のように考えられる。防振部材を使用す
る場所は、多くは衝撃、摩擦等が多い場所であり、潤滑
油、摩耗粉等のごみを避けることは難しい、これらの潤
滑油、摩耗粉等が多孔質金属焼結体のボア内に流入、堆
積して多孔質金属焼結体のボアを埋めてしまう、ボアが
埋められてしまうと多孔質金属焼結体の防振特性は劣化
する。

このため便用と共に防振特性が劣化する。

そこで、本発明は、多孔質金属焼結体を利用し、かつ使
用と共に劣化せず初期の良好な防振特性を維持する、騒
音発生源に直接使用できる防振部材を提供しようとする
ものである。

［課題を解決するための手段］第１図（Ａ＞、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の原理図を示す
、第１図（Ａ）において、多孔質の金属焼結体の基体２
の表面を表面層４が覆っており基体との界面部分４ａは
基体２と合金化している。

なお、本明細書で合金化とは上層と下地とが混じり合っ
て界面部分に不連続かなくなり、連続的に変化するよう
になる事を言い、上層と下地とは異種材料でも同種材料
でもよい。

他の部材と密着して露出することのない表面等外部から
の遮蔽を設ける必要のない表面部分には合金化した表面
層を設けなくてもよい。

第１図（Ｂ）において、金属焼結体の基体２を準備し、
その上に金属粉末６、例えば耐摩耗を有するチタン粉末
、を配置する。つぎに第１図（Ｃ）において、金属粉末
６に高エネルギビーム８を照射して、金属粉末６を溶融
し、基体２と合金化することに、より表面層４を得る。

［作用］多孔質の焼結金属体は十分な機械的強度を提供でき、騒
音発生源に直接使用できる。また、その体積が大きくな
ることもない。

多孔質の焼結金属体は複雑な熱処理を必要としない。

多孔質の焼結金属体のボアが音の減衰効果に優れている
ことを利用して騒音対策用の防振部材が形成できる。

しかし、多孔質の金属焼結体は経時的劣化の課題を持つ
、多孔質の金属焼結体の表面に金属表面層を合金化する
ことによって、この課題を解決できる。

多孔質の金属焼結体の表面に合金化表面層を設けること
により、多孔質の金属焼結体の内部のボアを外部から遮
蔽する。多孔質の金属焼結体２の中のボアが外気から遮
蔽されることで、潤滑油、牽耗粉、ごみ等によってボア
が埋められるのを防止できる。

騒音対策の防振部材は摩擦衝撃等の機械的熱的刺激に耐
えなくてはならない１表面層は熱的、機械的応力によっ
て、基体から剥離しないものが必要である。この点に関
しては、表面層を基体と合金化させることで解決した。

特に、下地である基体としてＡＩおよびＡｌ合金、上層
である表面層としてＴ１およびＴｉ合金を用いると、合
金化した’ｌ’１−ＡＩ系合金層は高い硬度を示す。

また、焼結金属多孔質体を準備し、その表面に粉末を配
置し、高エネルギビームを照射して、基材と合金化する
ことで、基体上に合金化表面層を形成でき、複雑な熱処
理や材質の選択の必要がなく、安価に経時変化のない優
れた防振効果のある防振部材が製造できる。得られる防
振部材は、熱的、機械的にも十分な強度を持つことがで
きる。

高エネルギビームで局部加熱するので、部材の変形が極
めて少ない。

なお、試験材料を電気炉などに昇温する方法では熱処理
と同等全体が加熱されるので、寸法変化の原因となる。

［実施例Ｊ第１図（Ａ）に示すような構造を有する防振部材を作製
するため、第１図（Ｂ）、（Ｃ）に示すような工程を行
う。

まず、多孔質の金属焼結体の基体２を形成する。

メツシュ２００番以下のアルミニウムＡｌ粉末を４トン
／　ｃ　ｍ　”の圧力で５Ｘ１０Ｘ５０ｍｍの板状にプ
レス成形した後、５５０℃で１時間焼結した。雰囲気ガ
スはアルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスとし、１０リット
ル／分の流量とした。得られたＡＩ焼結体２は密度が約
７５％の多孔質体であった。

つぎに、Ａ！焼結体２の上に金属表面層４を形成する。

ＡＩ焼結体２の表面に純度９９％、メツシュ２００番以
下のチタニウム（Ｔｉ）粉末６を厚さ約１００μｍ配置
し、上からＮｄ−ＹＡＧレーザ８を照射した。レーザ照
射条件は出力３００Ｗ、パルスレート２０ｐｐｓ、パル
ス幅４ｍｓ、テーブル移動速度１０ｍｍ／分、Ａｒ等の
不活性ガス雰囲気とした。なお、焦点は粉末の上方的０
．５ｍｍの所に合わせ、デフォーカス状態で１パルスあ
たりの合金化する面積を増やした条件で行った。

レーザ照射によってＴ１粉末６は溶融し、Ａｌ焼結体２
と接している部分から合金化を起こす、このようにして
合金化した金属表面層４を形成した。

レーザ光の照射は限られた面積で行われるため、焼結体
２は局部加熱されることにとどまる。

このなめ、Ａｌ焼結体２の寸法変化は１０μｍ／　５０
　ｍ　ｍ以下であり、はとんど問題とならない程度であ
った。

このようにして得た金属表面層４を備えた焼結体２は、
そのまま防振部材として用いることもできる。

合金化後の表面には、波打ちか見られる０表面をより滑
らかにする場合は、次に金属焼結体２上の金属表面層４
を平面研削盤にて研削してもよい。

例として、厚さが約２０μｍになるように研削し、表面
粗さを調整した防振部材を得た。

得られた防振部材の振動減衰率を第２図に示す方法で測
定した。防振部材】０をウレタンフォムの台座１２に支
持し、防振部材１０の裏面にピンクアップ１４を固定し
、アンプ１６、スペクトル・アナライザ１８を用いて信
号を検出する。

防振部材１０の表面に３　Ｘ　１０−’ｋｇｍの衝撃エ
ネルギを与え、振動減衰率を測定しな、比較のため金属
表面層４を形成しない金属焼結体も、金属表面層を設け
た金属焼結体と同様に測定した。

初期振動減衰率の測定の結果を第３図（Ａ）。

（Ｂ）に示す、「初期」とは、長期間の使用の前の意味
である。第３図（Ａ）は比較例の表面層を持たない多孔
質金属焼結体の振動減衰率を示す。

なお、減衰が強いほど良い防振材と言える。第３図（Ｂ
）に上記の実施例による複合構造の振動減衰率を示す、
減衰を表すｔａｎδの値は比較例が０６６８であったの
に対し、上記実施例による例の場合はとんど同等と言え
る０、６６であった。

本発明による材料は多孔質体のままの物に比べ、同等の
高い振動減衰率を示すことができるのが判る。

つぎに長期間の使用による振動減衰率の低下を調べな、
第４図に結果を比較して示す、破線Ａが比較例の多孔質
体の振動減衰率の経時変化を示す。

使用後１月程度で減衰がはっきり認められるようになり
、初期に約６５Ｘ１０’あった振動減衰率が６か月を経
過する頃には約５０Ｘ１０”３程度まで低下している。

実線Ｂは実施例による複合体の振動減衰率を示し、当初
は比較例Ａより俺かに低い振動減衰率であるが、劣化し
ないのですぐに比較例より高い減衰率を持つようになっ
ている。６か月の使用ではほとんど劣化を示していない
、第４図から多孔質体のままのものに比べ、使用中の劣
化が顕著に防止され、一定の優れた特性が保たれている
ことが判る。潤滑油、牽耗粉やごみか部品内部に流入し
、堆積することが効果的に防止されているためと考えら
れる。

なお、本実施例では表面層４の基体２との合金化により
、ＴｉとＡｌの合金か形成されるため、表面硬さはビッ
カース硬度５００と十分高く、耐摩耗性が非常によく、
振動を発生する機械部品にも極めてよく適していること
か判った。ＡＩの代りにＡｌ合金、Ｔｉの代りにＴｉ合
金を用いても同様の結果を得ることができる。

実施例ではＡＩの焼結体を使用したが、これに限らず、
たとえばＮｉ、＊ｊＭ、Ｆｅ系など他の材料も使用でき
る。多孔質の金属焼結体であれば、同様に使用可能であ
る。

金属表面層も種々の材料で形成できる。好ましくは多孔
質の金属焼結体と金属間化合物を作る物質がよい、たと
えば、Ｔｉに対してＮｉ、Ｎｊに対してＴｉ、Ｆｅに対
してＴｉ等である。

また、実施例では高エネルギビームとしてＹＡＧレーザ
を使用したが、その他のエネルギ例えは炭酸ガスレーザ
等の他のレーザや電子ビームや赤外線ビーム等を使用し
ても良いことは明らかである０部材の変形を防ぐため、
部材のごく一部のみが高温になるように加熱する。また
、使用する材料によって用いる高エネルギビームを選択
することもできる。

［発明の効果］以上説明したように、十分高い機械的強度を有し騒音発
生源に直接使用できる防振部材が得られる。

製造に複雑な熱処理を必要とせず、寸法精度を得やすい
。

合金化表面層を備えた多孔質の金属焼結体は表面層を設
けない多孔質の金属焼結体の初期防振特性とほぼ同様の
防振特性を安定に長期間発揮できる。

製造原価を顕著に増大させることなく、比較的簡単な工
程で、熱的、機械的に十分な強度を持ち、高い精度を満
たし、長期間安定した防振特性を示す防振部材を製造で
きる。

防音対策が必要な各種装置に応用が可能である。

図において２　　　多孔質の金属焼結体の基体４　　　金属表面層４ａ　　界面６　　　金属粉末８　　　高エネルギビーム

Claims

【特許請求の範囲】

（１）、多孔質の金属焼結体の基体（２）と、該基体の
所定表面を覆い、少なくとも該基体との界面（４ａ）が
合金化している金属表面層（４）とを含むことを特徴とする防振部材。
（２）、該金属焼結体の基体（２）がＡｉおよびＡｌ合
金で構成され、該金属表面層（４）がＴｉおよびＴｉ合
金で構成され、該界面（４ａ）が高硬度のＡｌ−Ｔｉ系
合金を形成していることを特徴とする請求項１記載の防
振部材。
（３）、金属粉末を焼結した多孔質の金属焼結体の基体
（２）を準備する工程と、該基体（２）の表面に金属粉末（６）を配置する工程と
、該金属粉末（６）に高エネルギービーム（８）を照射す
ることによって、該粉末を溶融し、該金属焼結体の基体
と合金化した金属表面層（４）を形成する工程とを含むことを特徴とする防振部材の製造方法。