JPH09157704A

JPH09157704A - 可塑性を有する制振性部材およびその製造方法

Info

Publication number: JPH09157704A
Application number: JP31217195A
Authority: JP
Inventors: Koji Hoshino; 孝二星野; Toru Kono; 通河野
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1995-11-30
Filing date: 1995-11-30
Publication date: 1997-06-17

Abstract

(57)【要約】【課題】微細気孔と高い空孔率を有し、可塑性をも有
する制振性部材およびその製造方法。【解決手段】金属粉末ないし該金属と合金を形成し得る
単一または複数の金属粉末ないし、または合金粉末から
なる空孔部分と骨格部分を有する三次元網目状多孔質焼
結体であり、さらに該多孔質焼結体が、圧縮成形された
可塑性を有する制振性部材と前記空孔部分の平均孔径が
５０〜２５０μｍであり、かつ前記骨格部分の平均孔径
が３０μｍ以下であることが望ましく、金属粉末ないし
該金属と合金を形成し得る単一または複数の金属粉末な
いし，または合金粉末と、非水溶性炭化水素系有機溶剤
と、界面活性剤と、水溶性樹脂結合剤と、水とを含む水
系スラリ−を成形した後、前記有機溶剤を蒸発させて、
三次元網目状構造を有する成形体を得た後、これを焼結
して三次元網目状構造を有する多孔質焼結体とし、さら
に該多孔質焼結体を圧縮成形されることが望ましい可塑
性を有する制振性部材の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般の制振合金と
同様に、例えば機械装置等の振動発生や騒音発生を抑制
する機械部品に適用する可塑性を有する制振性の焼結部
材およびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来技術としては、特公平６−９９７３
０公報に記載されている様に、金属粉末を主原料とし
て、一般的な粉末冶金技術による粉末焼結法により、成
形、焼結して形成された空孔を有する焼結体の該空孔内
に、水または有機溶剤に微粉末を混合した混合溶剤を浸
透させ、加熱または減圧状態にして、上記微粉末を上記
空孔内に残存させることを特徴とする焼結防振合金の製
造方法が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、制振性部材に対
しても、より一層の制振性の向上と、また、他の性能を
も併せ持ち、多機能化した部材が要請される様になって
来ている。上述せる従来の焼結防振金属は、焼結体母材
と、この焼結体に形成された空孔内に保持された材質の
異なる微粉末との振動伝達特性の差によつて、制振効果
を得るものである。そのため焼結体の空孔の内壁面と、
この空孔内壁に保持される物質との接触面積が大きいほ
ど制振効果が大きくなる。したがつて、焼結体の強度が
許される限り、空孔率が大きく、かつ空孔の平均孔径が
小さいほど好ましい。しかし、上述の従来技術では、
空孔の平均孔径があまり小さくなると、空孔内に微粉末
等の物質を注入、保持させるのが困難となり、防振効果
の向上にも限度があった。また、上述の従来技術では、
得られる焼結体は、一般的な粉末冶金法で得られるもの
で、特に多機能性は有していないので、上述の要請に充
分に答えることが出来ないのが現状で問題であった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述の観点から、焼結体において、制振性に一層優れ、
かつ、他の性能おも具備した焼結体を開発すべく研究を
進めた結果、金属ないし、または合金の粉末と、非水溶
性炭化水素系有機溶剤と界面活性剤を添加した水とを混
合してスラリ−（発泡スラリ−）にすると、界面活性剤
によって非水溶性有機溶剤と粉末とが内包された微細に
して、整寸のミセルと呼ばれるコロイド状の混合液滴が
形成され、この混合物スラリ−から、例えば公知のドク
タ−ブレ−ド法やスリップキャスト法などの方法で所定
形状の成形体を成形し、この成形体を５℃以上の温度に
保持すると、前記非水溶性炭化水素系有機溶剤は、水よ
り大きい蒸気圧を有するので、これが気化して、ガスと
なつて成形体から蒸発することから、成形体内には、微
細にして整寸の気泡が多数発生して、多孔質成形体が形
成されるようになり、この様な多孔質成形体を焼結する
と、空孔部分と骨格部分を有し、かつ前記骨格部分に、
前記空孔よりも相対的に微細な微細細孔を有する、高い
空孔率を有する多孔質焼結体が得られ、これら焼結体は
可塑性を有し、これを適切な条件で圧縮成形すると、本
発明の制振部材として必要な強度、高品質の制振特性が
得られるとの研究結果を得たのである。

【０００５】本発明は、上記研究結果に基づいて得られ
たもので、（１）金属粉末ないし該金属と合金を形成し
得る単一または複数の金属粉末ないし、または合金粉末
からなる空孔部分と骨格部分を有する三次元網目状多孔
質焼結体であり、さらに該多孔質焼結体が、圧縮成形さ
れた可塑性を有する制振性部材、（２）前記空孔部分の
平均孔径が５０〜２５０μｍであり、かつ前記骨格部分
の平均孔径が３０μｍ以下である（１）記載の可塑性を
有する制振性部材、（３）金属粉末ないし該金属と合金
を形成し得る単一または複数の金属粉末ないし，または
合金粉末と、非水溶性炭化水素系有機溶剤と、界面活性
剤と、水溶性樹脂結合剤と、水とを含む水系スラリ−を
成形した後、前記有機溶剤を蒸発させて、三次元網目状
構造を有する成形体を得た後、これを焼結して三次元網
目状構造を有する多孔質焼結体とし、さらに該多孔質焼
結体を圧縮成形する（１）または（２）記載の可塑性を
有する制振性部材の製造方法、に特徴を有するものであ
る。

【０００６】本発明においては、多孔質焼結体が、空孔
部分と骨格部分を有する三次元網目状構造を有し、かつ
前記骨格部分に、前記空孔よりも相対的に微細な微細細
孔を有するので、前記三次元網目状構造による振動エネ
ルギ−吸収効果によって高い制振性が得られるばかりで
なく、前記骨格部分に微細細孔が存在するために金属粉
末間の振動の伝達が阻害されるために、極めて優れた制
振性が得られ、さらに、前記多孔質焼結体を比重の異な
る金属粉末ないし該金属と合金を形成し得る金属粒子な
いし、または合金粒子から構成し、異種金属間の接合界
面で生じるエネルギ−損失に基づく制振性効果を具備さ
せることによって、極めて優れた制振性を得ることが可
能となる。

【０００７】使用せる金属粉末の平均粒径は、多孔質焼
結体の空孔部分および骨格部分の空孔率および平均空孔
径を調節する作用があるが、その値が０．５μｍ未満だ
と空孔部分の平均孔径がバラツク様になること、一方そ
の値が５０μｍを越えると、高い空孔率が得難くなるこ
とから、その値は、０．５〜５０μｍが良く、望ましく
は、５〜３０μｍが良い。

【０００８】また、前記空孔部分は、振動エネルギ−を
吸収して、前記多孔質焼結体の制振効果を調節する作用
があるが、その値が、２５０μｍを越えると制振材とし
ての全体の強度が不足するようになり、一方、５０μｍ
未満では振動エネルギ−の吸収が不十分となって十分な
制振効果が得られなくなることから、その値は、５０〜
２５０μｍ、望ましくは７０〜１５０μｍが良い。

【０００９】上述の三次元網目状基体は、金属ないし、
または合金から構成されているため、その利用される金
属成分種の組成に応じた耐熱性を有しており、有機物質
等と比較して、より耐熱性が要求される環境下での使用
が可能となる。

【００１０】なお、使用されるスラリーの構成として
は、重量％で炭素数５〜８の有機溶剤：０．０５〜１０
％、界面活性剤：０．０５〜５０％、水溶性樹脂結合
剤：０．５〜２０％、水：残、であることが望ましい。
水溶性樹脂結合剤は、成形体のハンドリングを容易にす
るために必要である。

【００１１】また上記スラリーに必要に応じて、可塑
剤：０．１〜１５％を更に加えても良い。

【００１２】また、上記有機溶剤の炭素数を５〜８とし
たのは、その値が４以下で液体のものは常温常圧下では
存在せず（すべて気体）、一方その値が９以上になる
と、蒸気圧が小さくなり、気泡形成がきわめて困難にな
るという理由にもとづくものである。この有機溶剤に
は、界面活性剤の作用でミセルを形成し、成形後５℃以
上の温度に保持することで気化して、微細にして整寸の
気泡を成形体中に形成する作用があるが、その割合が
０．０５％未満では気泡の発生が不十分で、所望の高い
空孔率をもった多孔質金属焼結体を製造することができ
ず、一方その割合が１０％を越えると、ミセルが大径化
し、これに伴い成形体中に形成される気泡も大径化して
しまい、成形体および金属焼結体の強度が急激に低下す
るようになることから、その割合は、０．０５〜１０％
が良く、望ましくは０．５〜５％が良い。さらに、上記
有機溶剤としては、ネオペンタン、ヘキサン、イソヘキ
サン、ヘプタン、イソヘプタン、ベンゼン、オフタンお
よびトルエンの使用が望ましい。

【００１３】界面活性剤には、上記の通り有機溶剤を内
包したミセルを形成する作用があるが、その割合が０．
０５％未満では、前記ミセルの形成が不安定となり、こ
れが原因で微細にして整寸のミセルを形成することがで
きず、一方その割合が５％を越えても、前記作用により
一層の向上効果現われないことから、その割合は０．０
５〜５％が良く、望ましくは０．５〜３％が良い。また
界面活性剤としては、一般に洗剤の使用でよく、市販の
台所用中性合成洗剤（例えばアルキルグリコシドとポリ
オキシエチレンチルキルエーテルの２８％混合水溶液）
で十分である。

【００１４】水溶性樹脂結合剤には、多孔質成形体の強
度を向上させて、これのハンドリングを可能ならしめる
作用があるが、その割合が０．５％未満では、所望の強
度向上効果が得られず、一方その割合が２０％を越える
と所定形状への成形が困難になることから、その割合は
０．５〜２０％が良く、望ましくは２〜１０％が良い。
また上記水溶性樹脂結合剤としては、メチルセルロー
ス、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシ
エチルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース
アンモニウム、エチルセルロースおよびポリビニールア
ルコールの使用が望ましい。

【００１５】金属粉ないし、または合金粉の割合は５〜
８０％とするのがよく、これはその割合が５％未満では
焼結体の強度が急激に低下するようになり、一方その割
合が８０％を越えると高空孔率化が困難になるという理
由にもとづくものであり、この場合５０〜７０％の割合
が望ましい。

【００１６】可塑剤として添加される多価アルコール、
油脂、エーテル、およびエステルには、成形体に可塑性
を付与する作用があるので、必要に応じて添加される
が、その割合が０．１％未満では前記作用に所望の効果
が得られず、一方その割合が１５％を越えると多孔質成
形体の強度が急激に低下するようになることから、その
割合は０．１〜１５％が良く、望ましくは２〜１０％が
良い。また、上記多価アルコールとしては、エチレング
リコール、ポリエチレングリーコールおよびグリセリ
ン、油脂としては、イワシ油、菜種油およびオリーブ
油、エーテルとしては、石油エーテル、さらにエステル
としては、フタル酸ジエチル、フタル酸ジＮブチル、フ
タル酸ジエチルヘキシル、フタル酸ジＮオクチル、ソル
ビタンモノオレート、ソルビタントリオレエート、ソル
ビタンパルミテートおよびソルビタン、ソルビタンステ
カレート、の使用がそれぞれ望ましい。

【００１７】

【発明の実施の形態】まづ、金属粉末および合金粉末と
して、表１、２に示した平均粒径および組成を有する各
種の金属粉末および合金粉末、有機溶剤して、ネオペン
タン（以下、Ａ−１という）、ヘキサン（同じくＡ−２
という、以下同じ）、イソヘキサン（Ａ−３）、ヘプタ
ン（Ａ−４）、イソヘプタン（Ａ−５）、ベンゼン（Ａ
−６）、オクタン（Ａ−７）、およびトルエン（Ａ−
８）、界面活性剤として上記の市販の台所用中性合成洗
剤、水溶性樹脂結合剤として、メチルセルロース（以
下、Ｂ−１という）、ヒドロキシプロピルメチルセルロ
ース（同じくＢ−２という以下同じ）ヒドロキシエチル
メチルセルロース（Ｂ−３）、カルボキシメチルセルロ
ースアンモニウム（Ｂ−４）、エチルセルロース（Ｂ−
５）およびポリビニルアルコール（Ｂ−６）、可塑剤と
して、ポリエチレングリコール（以下Ｃ−１という）、
オリーブ油（同じくＣ−２という、以下同じ）、石油エ
ーテル（Ｃ−３）、フタル酸ジＮブチル（Ｃ−４）、お
よびソルビタンモノオレート（Ｃ−５）をそれぞれ用意
し、これらを表１、２に示される配合組成で水に配合
し、通常の条件で混合し、本発明用金属スラリー１〜１
４をそれぞれ調製した。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】

【００２０】ついで、これらの各種スラリーを、それぞ
れキャビティ面に複数の微小貫通孔が設けられた石膏型
に注入して成形体とし、この成形体にそれぞれ表３に示
した気泡形成条件、脱脂条件、焼結条件で処理し、巾：
１０ｍｍΧ、長さ：１００ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を
もった本発明多孔質焼結体１〜１４をそれぞれ作製し
た。つぎに、これらの多孔質焼結体の一面を研磨し、顕
微鏡下で空孔を観察し、空孔率を測定すると共に、中心
線を含む縦断面における任意１０_ケ所を金属顕微鏡で２
００倍で観察して、それぞれの観察委個所における最大
孔径と最小孔径を測定し、その平均値を求めた。これら
の測定結果を表４に示した。

【００２１】

【表３】

【００２２】

【表４】

【００２３】ついで、上述の本発明多孔質焼結体１〜１
４をそれぞれ圧縮変形率：５０％の圧縮条件で、圧縮加
工し、本発明制振性部材１〜１４をそれぞれ製作し
た。制振性部材の強度は、この圧縮加工条件を変えるこ
とにより、多孔質焼結体の空孔率を変化せしめ調節する
ことで可能となる。

【００２４】比較例として、全体を１００重量％とした
とき、０．８重量％のステアリン酸亜鉛、および残部が
粒度１００〜３５０メッシュのアトマイズ鉄粉末からな
る原料粉末を、Ｖ型混合機により２０分混合した。そし
て通常の金型により２４００ｋｇｆ／ｃｍ²の圧力で圧
縮成形して、成形密度６．２ｇ／ｃｍ³を得た後、連続
焼結炉で１１５０℃、４０分、Ｎ₂雰囲気の焼結条件で
焼結を行った。この結果空孔の空孔率が２０％で、空孔
の最大平均孔径が５０μｍ、最小平均孔径が２μｍの焼
結体を得た。そして、平均粒径が１μｍのグラファイト
微粉末２５重量％および残部の７５重量％の水からなる
混合スラリ−中に、上記焼結体を大気中にて２時間浸漬
して焼結体の空孔にグラファイト混合スラリ−を浸透さ
せた。そして電気炉で８０℃で２時間加熱して水を蒸発
させ、焼結体の空孔内にグラファイト微粉末を充填し、
これを比較制振性部材１とした。

【００２５】次いで、上述の比較制振性部材１である焼
結合金を、さらに８．０ｔｏｎ／ｃｍ²の圧力で再圧縮
加工して再圧縮圧密度を７．８ｇ／ｃｍ²を得た。この
焼結合金の空孔の空孔率は３．６％で、空孔の平均孔径
は２０μｍで、空孔の最大平均孔径は３０μｍ、最小平
均孔径は２μｍであった。この焼結合金を比較制振性部
材２とした。

【００２６】次いで、本発明制振性部材１〜１４および
比較制振性部材１、２について、９０度の曲げ試験を行
い、可塑性の有無を試べ、この試験でクラック等の発生
なきものを可塑性“有”とし、クラック等の発生せるも
のを可塑性“無”と判定した。また、上記各部材につい
て、インパルス加振による自由振動減衰法により試験を
用い、各部材の対数減衰率（δ）を測定した。これらの
結果を表５に示した。

【００２７】

【表５】

【００２８】

【発明の効果】本発明の制振性部材の制振性は、三次元
網目状構造を有するので、振動エネルギ−吸収効果によ
って高い制振性が得られ、かつ三次元網目状構造を構成
する骨格部分に微細細孔を有するので、金属粉末間の振
動の伝達が阻害されることによって制振性がたかめら
れ、さらに、本発明の制振性部材を比重の異なる金属粉
末ないし該金属と合金を形成し得る金属粒子ないし、ま
たは合金粒子から構成し、異種金属間の接合界面で生じ
るエネルギ−損失に基づく制振性効果を具備させること
ができ、これらの効果の複合効果によって、極めて優れ
た制振性を有する部材であり、加えて可塑性を併せ有す
ることによって、制振性を利用する産業分野において、
大いに貢献するものである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属粉末ないし該金属と合金を形成し得る
単一または複数の金属粉末ないし、または合金粉末から
なる空孔部分と骨格部分を有する三次元網目状多孔質焼
結体であり、さらに該多孔質焼結体が、圧縮成形された
ことを特徴とする可塑性を有する制振性部材。
【請求項２】前記空孔部分の平均孔径が５０〜２５０μ
ｍであり、かつ前記骨格部分の平均孔径が３０μｍ以下
であることを特徴とする請求項１記載の可塑性を有する
制振性部材。
【請求項３】金属粉末ないし該金属と合金を形成し得る
単一または複数の金属粉末ないし，または合金粉末と、
非水溶性炭化水素系有機溶剤と、界面活性剤と、水溶性
樹脂結合剤と、水とを含む水系スラリ−を成形した後、
前記有機溶剤を蒸発させて、三次元網目状構造を有する
成形体を得た後、これを焼結して三次元網目状構造を有
する多孔質焼結体とし、さらに該多孔質焼結体を圧縮成
形さすることを特徴とする請求項１または２記載の可塑
性を有する制振性部材の製造方法。