JPS59197550A - 強度のすぐれた防振性Zn合金部材の製造法 - Google Patents

強度のすぐれた防振性Zn合金部材の製造法

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JPS59197550A
JPS59197550A JP7030483A JP7030483A JPS59197550A JP S59197550 A JPS59197550 A JP S59197550A JP 7030483 A JP7030483 A JP 7030483A JP 7030483 A JP7030483 A JP 7030483A JP S59197550 A JPS59197550 A JP S59197550A
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cooling
casting
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Yoshiharu Mae
前 義治
Akihiko Sakonooka
迫ノ岡 晃彦
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Mitsubishi Metal Corp
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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】 この発明は、常温及び高温強度のすぐれた防振性Zn合
金部材を工業的に安定して、かつ安価に製造する方法に
関するものである。
近年、音響機器の性能改善や、計測機器の精度向上、あ
るいは自動車や産業機械等の騒音抑制等のために防振特
性を有する合金材料が注目されてきており、その需要が
次第に増大している。
従来、このような防振材料として注目されている制振特
性のすぐれた合金は、複合型、強磁性型、転位型及び双
晶型に分類できることが知られており、その代表的なも
のとして、Cu−Mn合金、Fe−Cr−A1合金、T
i−Ni合金、炭合金等をあげることができる。しかし
ながら、これらの合金はすぐれた防振性を有してはいる
ものの製造工程が非常に複雑であり、従って高価なもの
となるのを免れ得す、汎用性に欠けるという傾向があっ
た。
ところ、で、これらとは別に、通常、超塑性合金として
使用されているところのAt’F22重量係含有するZ
n−A1合金(以下、spzと称する)も、前記複合型
の防振特性を備えた材料であることが知られており、実
際にオーディオ機器のフレームや工業用ミシンのカバー
等への使用がなされるようになうできている。L7かし
、このSPZはすぐれた防振性及び耐食性を備えてはい
るけれども高温強度が小さいので、例えばオーディオ機
器及び工業用ミシンでは内部のモータ等の発熱によって
加熱され、クリープ変形を起すというよ5な問題があっ
た。その上、これらの部材は焼き付は塗装されて使用さ
れる場合が多いので、このような焼き付は時の加熱によ
っても変形を生じたり、或いはその際の熱履歴によって
防振性が低下するおいった問題をも有していたのである
本発明者等は、上述のような観点から、すぐれfこ防振
性を備えていることはもちろんのこと、高い高温強度を
も有し、かつ熱履歴によっても防振性の劣化の少ない鋳
造用Zn合金部材を実現すべく研荒を行つ1こところ、 (a)  At: 15〜jO%(以下、%は重量割合
さする)、Cu: 0.05〜3%、そしてSi:0.
5〜7%という、特定の割合でA7 、 Cu及びSi
を添加し7て構成されるZn合金は、すぐれた防振性及
び耐食性を有し7ており、しかも、常温においてはもち
ろんのこと、加熱を伴う条件下での使用に際しても十分
に満足し得る強度及び防振性を維持し得ること、 0))  このような合金においては、結晶粒を微細化
することに加えてそれを等軸晶とすると、防振特性が飛
蹄的に向上する上、強度、特に高温強度にもすぐれた部
材が得られること、 (C)  上記合金の結晶粒の微細化(!:等軸化は、
該合金溶湯を特定の速い冷却速度でだ1定温度以下まで
凝固冷却することによって極めて容易に達成できること
、 (d)  上記特定の冷却速度は、ダイカストやその他
の金型鋳造によっても十分に実現できるので、すぐれた
特性を有する各種形状の製品を簡単かつ安価に製造する
ことが可能であり、適用分野の広い防振部材が得られる
こと、 以上(a)〜(d)に示される如き知見を得るに至った
のである。
この発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、 At:15〜30%s  Cu:0.05〜3%。
st : 0.5〜7 % 。
Zn及び不可避不純物:残り、 からなる組成を有する合金を、その融点から100°C
以下までの平均冷却速度が1°C/sec以上となるよ
うに急冷することによって、すぐれた防振特性を備える
とともに、常温及び高温における強度の商い防振性Zn
合金部材を実現する点に特徴を有するものである。
つ込で、この発明の防振性Zn合金部材の製造方法VC
おいて、合金の成分組成、及び合金溶湯の冷却条件を上
記の通りに限定した理由を説明する。
■ At含有量 At成分には、Zn合金の防振性を向上させ、かつ軽量
化する作用があるが、その含有量が15%未満では前記
作用に所望の効果を刊ることができず、他方30%を越
えて含有させると防振性に劣化傾向が現われるようにな
ることから、At含有量を15〜30%と定めた。
■ Cu含有量 Cu成分には、Atとの共存において、Zn合金の耐食
性、特に耐粒界腐食性を改善する作用があるが、その含
有″M−が0.05%未満では所望の耐食性を確保する
ことができず、他方3%を越えて含有させてもより一層
の向上効果が得られないことから、Cu含有量を帆05
〜3褒お定めた。
■ Si含有量 Si成分には、合金の常温及び高温強度を改善し7、か
つ熱履歴を伴う条件下での使用に際しても防振性の低下
を抑制する作用があるが、その含有量が0.5%未満で
は前記作用に所望の効果が得られず、他方7チを越えて
含有させると溶解鋳造時にドロスの発生が多くなること
から、Si@有旬−を0.5〜7係と定めた。
■ 冷却条件 前記本発明対象合金溶湯を、その融点から100℃以下
の温度域に至るまでの間、平均冷却速度が1°C/se
c より遅い冷却速度で冷却すると、その組織が20μ
m程度以上の粗大等軸晶となる上、これら粗大粒の成長
を来たしたり、また層状の組織を呈するようになって、
防振性能を著しく劣化するので、微細でかつ等軸の結晶
組織の得られる1’C/see以上の範囲に、融点から
100℃以下の温度域に至るまでの平均冷却速度を限定
した。
また、Zn合金の凝固収縮孔の凝集を防ぐためには、凝
固速度を速くするとともに凝固後の冷却速度をも速める
必要があり、結晶粒の粗大化を防ぐためには凝固後の冷
却速度を速くする必要があるが、融点から100℃以下
の温度に至るまでの平均冷却速度を1 ℃/see以上
とすればこれらの条件が満たされ、良好な結果が得られ
るのである。
急冷を必要とする温度域は、合金の融点から1006C
1での間で十分であり、この温度範囲を急冷することに
より、例えば常温にまで急冷したのと殆んど変らない防
振特性を実現できる。従って、冷却手段として水冷を適
用した場合には、繰返し作業の間の冷却水温上昇に対す
る格別な対策を講することなく、常に安定した操業を続
けることが可能である。
合金の融点から100℃以下までの平均冷却速度を1°
C/see以上とするための好適な手段として、ダイカ
スト鋳造をあげることができる。つまり、ダイカスト鋳
造によれば、大気中放冷にて薄物製品を鋳造する場合で
1’C/see程度の平均冷却速度(本発明対象Zn合
金の融点から常温1での平均冷却速度)が得られ、ダイ
カスト鏝造後直ちに水冷した場合には、薄物製品であれ
厚物製品であれ、60〜b できる。
そして、金型重力鋳造を行って、凝固後直ちに水冷した
場合でも、最大5℃/see程度の平均冷却速度を得る
ことができる。しかしながら、砂型鋳造の場合には0.
3℃/seeの平均冷却速度しか得ることができないの
で、砂型鋳造を本発明の防振性Zn合金部材の製造に適
用することは不適当である。
ついで、この発明を実施例により比較例と対比しながら
説明する。
実施例 I Zn −22%At−0,5%Cu−3%Si合金に関
し、冷却速度と防振性の関係を、ダイカスト鋳造後直ち
に水冷した部材(ダイカスト+急冷)、金型重力鋳造後
直ちに水冷した部材(金型重力鋳造十急冷)、及び砂型
鋳造した部徊についてそれぞれνし比較した。型寸法は
、幅:100n++nX長さ=150mの一定のものと
し、厚さを変化させたものを使用して得た冷却速度と防
振性能を第1表に示し1こ。
第1表においては、防振性能を内部摩掠Qlで表わした
が、Q−1と外部振動エネルギーEが材料中で1サイク
ル中に失う損失エネルギーΔEとの間に、 Q−1−1・4見 2π  E の関係をなしており、Q−1が大きbものほど防振性能
がすぐれていることになる。
第 1 表 第1表に示される結果からも、ダイカスト鋳造及び金型
重力鋳造による速い冷却速度で得られた各種部材は、い
ずれもすぐれた防振性能を示すことが明らかでありζ砂
型鋳造の場合は凝固直後の砂型除去が難かしいために空
冷を行ったものであるが、その冷却速度は、この発明の
平均冷却速度の範囲よりも相当に遅いものとなっており
、防振性能が極端に劣ることが明白である。
実施例 2 Zn−22%At−0,’5%Cu−3%Si合金に関
し、冷却温度(冷却水温)と防振性能との関係を測定し
た。
測定試料は、幅:100胴×長さ=150鴫×厚さ:5
朧の寸法を有する型に各々ダイカスト鋳造し、鋳造後直
ちに各種の温水中に投入することによって製造したもの
でβる。
得ら−れた測定結果は、第2表に示す通りであった。
第2表に示される結果からも、ダイカスト鋳造後直ちに
冷却したものは冷却水温に関係なく良好な防振性能を示
すことが明らかである。
第2表 このようなことから、ダイカスト鋳造後直ちに水中へ投
入して冷却する手段が、防振性Zn合金部材を製造する
ための最も有利な方法であると結論付けられるのである
。もちろん、不凍液などを用いて0℃以下に冷却するこ
とも可能ではあるが、防振性能からみれば常温水中で冷
却した場合と何ら変わるところがなかった。
実施例 3 まず、通常の方法にて第3表に示される如き化学成分組
成のZn合金A〜0を溶製し、これらを、幅:100網
×長さ:150mX厚さ=2簡の型を用いてダイカスト
鋳造した後、直ちに常温の水中に急冷した。
このようにして得られた試料について、防振性能(内部
摩擦Q−”)、及び97℃の水蒸気中に48時間暴露後
の最大粒界侵食深さ、並びに、常温、50℃、75℃及
び100℃での0.2%耐力を測定した。この結果も、
第3表に併せて示した。
第3表に示される結果からも、本発明Zn合金A〜には
いずれも内部摩擦Q−,1がI X 1 o−3以上で
最大粒界侵食深さが30μm以下というすぐれた防振性
及び耐食性を示し、さらに高い常温強度と、100℃で
の0.2係耐力が10 kgf/晴2以上2以上すぐれ
た高温強度を有しているのに対し7て、比較合金L’−
0にみられるように、従来のSPz合金、或いは成分組
成が@3表中の※印の点で本発明の範囲から外れたもの
は、前記の特性のうちの少なくともいずれかが劣ったも
のになることが明らかである。
実施例 4 本発明対象合金のうち、軽量で、高温強度及び防振性に
特にすぐれていることが明らかとなったZn−30%A
t−0,2%Cu −3%Si合金を使用して、産業機
械のエンジンカバーをダイカスト鋳造し、直ちに常温の
水中へ投入して冷却した。
このようにして得られたエンジンカバーの各特性を測定
し7たところ、防振性能(内部摩擦Q−1)は5.OX
 10  を示して従来のSPZ製品(Zn−22%A
t−0,5%Cu−0,02%Mg)のものd同程度で
あること力;確認され、また、比重は4.8と従来材に
比べて軽匍化されており(SPZは、比重が5.2であ
る)、かつ100℃での耐力も15.0kg/ran2
(!:大きく(SPzは、100℃−c 〕耐力is9
.0にり7m)、従ってエンジンの発熱による変形も認
められず実用上極めてすぐれた性能を有していることが
明らかとなった。
しかも、この部材に150℃で2時間の焼き付は塗装を
施して実使用に供したが、SPz製品の場合にはこの熱
処理によって内部摩擦Q−1が5×10−4程度に低下
したのに対して、采発明製品では5.OX 10−3と
全く変化が認められなかった。
上述のように、この発明によれば、防振性能にすぐれる
とともに、軽量で、かつ高温強度の大きな防振合金部材
を、工業的に安価に製造することが可能となるなど、工
業上有用な効果がもたらされるのである。
なお、本発明の合金は、A7 、 Cu 、 Si及び
Zn(残部)を基本組成としているが、防振性能に悪影
響を与えることのないNi 、 Ti + Zr + 
#Ln rCr 、 Fe 、 Co 、 Sb 、 
Ca及び13a等の元素f (1,01〜1%の範囲で
含有させ、クリーブ強度などの機械的性質を一層改良す
ることも可能である。
出願人  三菱金属株式会社 代理人  富 1)和 天 ほか1名

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 At:15〜30重景%。 Cu:0.05〜3重量%。 Sl:0.5〜7重量係。 Zn及び不可避不純物:残り からなる組成を有する合金を、その融点から100℃以
    下までの平均冷却速度が1 ’C/see以上となるよ
    うに急冷することを特徴とする、常温及び高温強度のす
    ぐれた防振性Zn合金部材の製造法。
JP7030483A 1983-04-21 1983-04-21 強度のすぐれた防振性Zn合金部材の製造法 Granted JPS59197550A (ja)

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