JPS61195960A - 高加工性を有する制振鋼板の製造方法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は加工性を有する制振鋼板の製造方法に関するも
のである・ 近年、自動車の品質については燃費、耐蝕性（防錆性）
がクローズアップされているが、今後重要視され【〈る
特性の一つは静粛性にあると予想される。静粛性は、振
動の少ないエンジンの開発を目指す方向と、エンジンか
ら発生した振動が乗用席や外部に伝播しないように振動
を吸収する制振材を周囲に使用する対策の組合わせによ
って達成されるものである。本発明は後者の目的に応え
るものであり、加工性を有する制振鋼板の製造方法に関
するものである。

（従来の技術） 従来、制振鋼板としては、（ａ）　２枚の鋼板の間に粘
弾性を有する樹脂をはさみ樹脂のずり変形により制振性
を付与するもの、（ｂ）　Ｍｕ　−Ｃｏ合金に代表され
る双晶形成およびその移動を利用するもの、（ｅ）Ｆ・
−Ｃｒ合金に代表される磁区壁の非可逆移動を利用する
もの、（ｄ）鋳鉄に代表される母金属と第二相との界面
での粘性流動を利用するもの、（・）Ｚｆｉ−Ａ４合金
に代表される結晶粒界の粘性流動を利用するものなどが
知られている。しかしながら、厳しいプレス成形性が要
求され、また温度上昇を伴う部位の存在する自動車用の
鋼板素材用途には、これらはいずれも適さない・即ち、
上記（荀〜（・）のタイプの制振鋼板は各々（旬プレス
成形性が劣シ、また制振性の得られる温度範囲が狭くか
つ低い、（ｂ）ヤング率が低く、製造コストが高い、（
Ｃ）冷間加工によって制振性が消失する、（ｄ）冷間加
工性が極めて低い、（・）剛性が低く製造コストが高い
等の欠点を有するものである。

上記（−）〜（・）のタイプの制振鋼板の欠点を解決す
るものとして、本発明者らＫよる鋼板に共析塑性を中心
としたＺｎ−ｊＬＡの溶融めりきｔ−施す方法（特開昭
５９−２２６１６１号）、あるいは超塑性Ｚｎ−Ａ７合
金を圧延により鋼板に圧接する方法（鉄と鋼、７０（１
９８４）１６．２２６９　）、即ち、Ｚｎ−Ａ７合金の
振動減衰能を維持したまま剛性を高めるために、高い剛
性を有する鋼板との複合体とする方法による制振鋼板の
製造技術が開示されている。

これらは特にＺｖ＊−ＡＩ、系の超塑性が出現する高温
域である程度の減衰能が得られる利点がある。しかしな
がら、かかる方法は鋼板との複合体であるために、いず
れにおいても得られる減衰能のレベルが上記の鋼板と樹
脂を複合させるタイプのものと比較して低い欠点や、め
っき層厚さや接合合金厚さの影響が大きく、実用上可能
なめっき層厚さでは振動減衰効果が小さい欠点がある。

さらに、後者の圧接法の場合には超塑性合金を用いるた
めに製造コストが高いばかシか、鋼板と合金との良好な
接合を得るためには高い圧延率を必要とし、このために
素地鋼板自体が圧延状態となジグレス成形性は前者に比
べても極めて劣シ、自動車用鋼板として適すものではな
い。

（発明が解決しようとする問題点） かかる状況に鑑み、本発明の目的とするところは、自動
車用鋼板としての用途に適すプレス成形性を有し、かつ
耐蝕性と極めて優れた振動減衰能を付与した薄鋼板とそ
の製造方法を提示することにあシ、具体的には、鋼板Ｉ
ＫＺｔＩ−Ａ１．系の溶融めっきを施し、薄いめっき層
厚さによっても極めて高い振動減衰能を得る方法忙関す
る。

（問題点を解決するための手段とその作用）即ち、本発
明の主旨とするところは以下の如くである。

（１）　　ｋｔ：１６〜２８％’に含有し、残部Ｚｎ、
必要に応じてＭｎ　＠　８１　＃　Ｃｕ　＃　ＭＥ　＃
　Ｐ＃　Ｆｅ　　の１８１又は２種以上からなる組成の
溶融めっきを施し、次いで２７５〜４４５℃の温度で２
分以上保持すること１Ｆｔ％徴とする、加工性を有する
制振鋼板の製造方法。

（２）　　Ａｔ：　１６〜２８−を含有し、残部ｚＩＫ
、必要に応じてＭｇｌ　ｅ　８１　、　Ｃｕ　、　Ｍｇ
　ｅ　Ｐ　＊　Ｆｅ　　のＩｌｌ又は２Ｗ１以上からな
る組成の溶融めっきを施し、次いで２７５〜４４５℃の
温度で２分以上保持し、次いで調質圧延することを特徴
とする、制振鋼板の製造方法である。

本発明者等は鋼板にＺｎ−Ａｌ系の溶融めっきを施す方
法について研究を進めた結果、以下に示す新規知見を見
出し、本発明を完成させたものである。

第一の知見は、めりきを施した後、２７５℃以上４７５
℃以下の温度域に２分以上保持することにより素地鋼板
とめつき屡の界面に鋼板とめっき層との合金層を形成さ
せることが可能であシ、この合金層の存在によって振動
減衰能が著しく向上することである。この機構は、かか
る合金層の熱膨張率が素地鋼板、めっき層と大きく異な
るために、該熱処理後の冷却時に収縮率の相違に基づい
て合金層内に微小亀裂を生じ、この微小亀裂によって界
面上）によるエネルギー吸収（ｓｌｌｐ　ｄａｍｐｌｎ
ｇ）が起ζることに依るものである。

かかる合金層の形成は、鋼板と複合体を形成していない
Ｚｎ−ｒり合金単体の場合には当然起こらな％　ｓ　。

圧延により超塑性りｎ−Ａ１．合金と鋼板を圧接せしめ
る前記開示技術においても、かかる効果を発揮するに有
効な合金層の形成は起こらない。これは、圧延は極めて
短時間に終了するものであル、合金層を形成するに必要
な元素の拡散時間が得られないため、および圧接法の場
合は固相−固相の反応であるために合金化反応速度自体
も小さいためである。前記開示技術（鉄と鋼、７０（１
９８４）１６，２２６９）では、超塑性合金の組織調節
をかねて圧接後「３５０℃−３０分の焼なまし」処理を
行うとの記述があるが、かかる処理を行っても−ロｐ・
ｂｍｐｉｔｖを起こすに有効な合金層は得られないとの
結果を得た。これは、Ｕ濃度が約２２％と高く合金化反
応速度が極めて小さいために、「固相−固相の反応」で
は高温、長時間の保持であっても有効な量の合金層は形
成されないということである。！ｒい換えれば、少なく
とも「固相−固相の反応」に先立って、反応速度の大き
い「固相一液相の反応」が存在しなければならないとい
うことである。また、かかる方法は記述の如く、製造コ
ストが高いぼかシか、鋼板と合金との良好な接合を得る
ためＫは高い圧延率を必要とし、このために素地鋼板自
体が圧延状態となシブレス成形性は前者に比べても極め
て劣〕、自動車用鋼板として適すものではない。

本発明者らによる開示技術（特開昭５９−２２６１６１
号）は溶融めりき法であるため、固相の素地鋼板はめつ
き層金属が凝固するまでの短時間、液相状態のめつき層
と反応することができ、圧接法と比較すれば有利である
が、２２チムｔｔ−中心としためつき組成はＡｔ含有量
が高いために合金化反応速度が小さく、これだけでは上
記効果を得るＫは到底不十分で、「固相一液相の反応」
と「固相−固相の反応Ｊ　（２７５℃以上４４５℃以下
での保持）を必要とするのである。また、結晶粒を微細
化して超塑性１制振性を付与せしめるためにめっき後の
冷却速度を高くすることを基本思想とする。従りて、凝
固後にも、有効な合金層を形成するに必ｉＰな元素の拡
散時間は得られない。即ち、合金層を形成せしめて、冷
却時に生ずる合金層内の微小亀裂による５ｌｉｐ　ｄａ
ｍｐｉｔ＋ｇの得られるのは、本発明によってのみであ
る。

保持温度は２７５℃以上４４５℃以下の範囲で有ればよ
いが最も望ましくは３００℃以上４２０℃以下の範囲で
ある。該温度における保持時間は２分以上であれば、い
ずれの温度域においても上記効果を発揮せしめるに必要
な合金層厚さかえられるが、さらに望ましくは３分以上
であシ、最も望ましくは１０分以上である。

該温度域での保持は、めっき後の冷却過程あるいはめっ
き層温度が２７５℃未満になりた後加熱して行う方法の
いずれでもよく規定する必要はないが、後者では共析変
態温度ｔ−２回多く通過するため合金化していない部分
のめっき層組織がよシ微細化するので最も望ましい。

第二の知見は、合金層の厚さによりて効果を一層向上せ
しめることが判った。即ち、上記効果を最も有効に発揮
せしめるための合金層厚さは０．３Ｊｉｍ以上であると
の知見を得た。最大限の効果は０、５１１ｍ以上の場合
に得られる０合金層厚さの増加に伴いめっき層全体とし
ての加工性は若干劣化し、めっき剥離の問題が出現する
傾向を呈することから、合金層厚さの上限は５．０μｍ
以下が望ましい。

第三の知見は、調質圧延ｔ−施す効果に関する。

本発明者等は上記の２７５℃以上４４５℃以下の温度に
保持し冷却した後、圧下率Ｏ，Ｓ＊以上の調質圧延を施
すことによって制振性が更に向上するとの知見を得た。

これは、調質圧延を施すことによって前記の合金層内に
微小亀裂がさらに高密度に発生することに依るものであ
る。冷却中および調質圧延によりて導入される微小亀裂
はめつき層内を貫通しないために、その存在によるめっ
き密着性の劣化は問題とならない、圧下率は０．５％以
上であれば目的を達するが、１．０−であればさらに望
ましい。上限は材質の関係から１０−未満である。薄鋼
板の製造においては、通常、降伏点伸びの存在する材料
に対しては、これを消去せしめるためｔｔｃｔｓ質圧延
を織す。一方、Ｔｌ、Ｎｂ等を添加した極低炭素鋼や複
合組織鋼板のように焼鈍ままで降伏点伸びの存在しない
材料に対しては、調質圧延は特に施す必要がない、しか
しながら、本発明におゆる調質圧延はかかる降伏点伸び
の消去を目的とするものではなく、上記技術思想に基づ
くものである。従って、降伏点伸びの存在しない材料に
対しても調質圧延１ｋｔＩ／Ａすことは極やて有効であ
る。ただし、本発明の基本となる２７５℃以上４４５℃
以下の温度での保持を行っていなければ調質圧延の効果
は単に従来の降伏点伸びの消去に対するものく止まるこ
とはいうまでもなく、本発明の新規性が明白である。

調質圧延を行う場合、２７５℃以上４４５℃以下の温度
に保持−冷却した時点から調質圧延までの処理は４！に
必要としないが、冷却時の冷却速度が２０℃／　ｌ＠（
１１に越えて大きく、共析変態を完了していない場合は
、室温あるいは２５０℃以下の温度で保持し、共析変＃
１１４ヲ完了させることが圧延抵抗を小さくして望まし
い。

前記開示技術（特開昭５９−２２６１６１号）では明細
書中に「共析点近傍、および回復温度域の２００〜３０
０℃で数−程度の軽い変形を加えれば、回復によりサプ
グレインができ、更に微細粒になったシ、また冷却速度
が緩冷却の方向に緩和される傾向がある」ことが示され
ているが、かかる「２００〜３００℃で数−程度の軽い
変形」は本発明における調質圧延とは全く異なるもので
あるし、またその技術思想も全く異なるものである。

即ち、技術思想においても、本発明における調質圧延の
技術的意義は、適量の合金層の存在下で調質圧延により
微小亀裂を導入して５ｌｉｐ　ｄａｍｐｉｎｇ効釆を付
与するものであるのに対し、前記開示技術では単なる細
粒化の目的である。

第四の知見は、２７５℃以上４４５℃以下の温度に保持
した後冷却するに際し、２７５℃以上の温度から２３０
℃までを平均冷却速度が１０ｔ、／ｓ・１以上の急速冷
却することＫよる制振性の向上効果である。かかる現象
は、めっき層のうち合金化していない部分の結晶粒を微
細化することを介して粒界の粘性流動を高め、それに依
る制振性の向上に基づくものである。急速冷却の本質的
な効果は、約２７５℃の共析変態温度を大きい速度で通
過させて共析変態組織を微細化することにある・従うて
、急速冷却を行う温度範囲は２７５℃以上の温度から２
３０℃まででよい。有効冷却速度範囲はｌＯ℃／　１８
６以上であるが、最も望ましくは２０Ｃ／ｓｅａである
。

次にめっき層の組成について述べる６本発明の対象とす
るめっき層は、合金化部分を除いて共析組織を中心とし
た微細結晶粒組織が前提であシ、この微細組織が粒界の
粘性流動により振動減衰効果を与え、合金層による５ｌ
ｌｐ　ｄａｍｐｉｎｇ　と重畳して著しい効果を発揮す
る。従って、めっき層中のＡｊ濃度は１６〜２８９Ｇが
必要である。この範囲以外では共析組織の比率が少なく
なって好ましくない。さらに、この基本組成に加え【め
っき層中に（ｈｔ含有量の２−以上１０９６以下に相当
するＳＳ）、２１以下のＭｓ　、　５　％以下ＯＣａ、
１％以下のＭｇのうち一種あるいは二極以上を含有せし
めることは、本発明鋼板に特徴ある付随効果を付与する
・該添加量の８１は高温での長時間使用中の素地鋼板と
めつき層との過合金化を抑制する。即ち４耐熱性を高め
る効果が大きい。該添加量のＮｏは制振性のある温度域
を低下させる効果があシ、本発明鋼板を室温近くでの用
途に適用する際に適し、また、別と共存することでめり
き層の延性を高める。該添加量のＣｏはめつき層の延性
を高める効果があシ、めっき層密着性を良好とする。該
添加量のＭｇはめっき層の耐蝕性を高める効果がある。

また、２チ以下のＰ、５１以下のＦ−金含有することも
同等差支えない。

本発明鋼板は共析組織を中心とした微細組織の粒界粘性
流動による振動減衰効果に加えて合金層によるａｌｐ　
ｄａｍｐｉｍｇが重畳して著しい制振効果を発揮し、極
めて薄いめっき厚さによっても大きい制振性が得られる
。従って、めっき厚さは目付量：　３０１／ｍ２以上あ
ればよいが、４５１７　ｍ２以上であればさらに制振性
は大きくなシ望ましい。

上限は２００＃／ｍ以下のめつき量でよい。

素地鋼板としては、プレス成形に供される自動軍用鋼板
素材として使用できるものであれば特に限定する心機は
ないが、ＴｉやＮｂ％を添加した極低炭素鋼板であれば
さらにプレス成形性が良好であるので好ましいことは言
うまでもない。

以上のようにして製造された本発明鋼板は、素地鋼板の
加工性が損なわれないために、めっき鋼板としてのプレ
ス成形が良好であり、また、室温でのプレス成形時にも
めつき層の変形態が優れているので密着性に富み、かつ
室温から２７０℃程度の高温まで極めて高い制振性を有
する。従って、振動、騒音の発生源となる部位ＫＯ！用
すればその低減効果は大きい・エンジン周りヤマフラー
、あるいは各種モーター類のガバー等のように温度が高
くなる部位に対しては特に有用である。また、本発明鋼
板は優れた防錆性を有するものである。

（実施例） 以下に本発明の実施例を比較例と共に挙げる。

溶融めっき法によｌ＃Ｈｉに示すめっき層組成、めっき
厚さ、熱処理、調質圧延の各条件下でめっきを行い制振
性測定用の供試材を得た。溶融めっき法はデンジマー法
によるものであシ、浴温は５００〜５７０℃の範囲であ
シ、各合金組成の融点よｊ０１５℃以上高い温度域であ
る。この範囲であればめっき性、めりき密着性とも問題
がなく、また、浴温くよる制振性の相違は顕著でなかっ
た。

めっき後の冷却過程あるいは２７５℃未満になった後に
加熱して２７５〜４４５℃の範囲に保持するＫは、ラジ
アントチ、−プにより加熱され恒温保持された炉を通板
することにより行りたが他の方法でも何等支障はない。

冷却速度の制御は気水噴霧冷却の噴霧圧、噴霧量忙よシ
行りたが他の方法でも何等支障はない。調質圧延は室温
〜１００℃の範囲で行ったが温度による各特性への顕著
な影響は見られなかった。素地鋼板はＣ：０．０３，８
１：０．０１．Ｍｔｌ：０．２０．Ｐ：０．０１５，８
　：　０．０１．　Ａｊ：０．０５Ｇ　、Ｎ　：　０．
００５０　（重量−）のアルミキルド鋼薄鋼板で、板厚
は０．８−である。比較として上記２７５〜４４５℃で
の保持を行わないもの、および超塑性Ｚｎ−Ａ１．合金
を圧延により圧接する方法にて供試材を作製した。後者
については、市販の超塑性Ｚｎ−２２チＡＬ合金と表面
を活性状態にした鋼板（板厚３．０−）を２００℃で５
Ｏｑｋの圧下率で圧延した。圧延後の複合板の板厚は０
．８■、であシ、Ｚｎ−ｊす合金の厚さは片側２０μで
ある。圧延後３５０℃に加熱して３０分保持した後水焼
き入れし、室温で一日保持した後、２００℃−２０分の
加熱処理を行って徐冷した。

制振性の測定は、−次共鳴周波数における自由減衰から
次式によって求めた。

損失係数：　Ｗ　＝　（ｎ　ｚ　）−’　・Ｉｎ　（Ａ
ｏ／Ａｎ）　ｅＡｏ：初めの振＠ｉｆ　＃　Ａｎ　：　
ｖｓ査目の振幅測定温度は２５０℃であシ、一部は室温
、１５０℃でも行った。また、一部の供試材は１０−の
予引張を与えた後測定を行い、プレス頭形後の性能をシ
ミ、レートした。

機械的性質の測定は、ＪＴＳ５号試験片を用いてＪＩ８
引張試験方法に基づいて室温で行った。

第２表に制振性能および機械的性質の測定結果を示す。

同表よシ、本発明によって得られる鋼板はプレス成形に
供される自動車用鋼板素材として十分な機械的性質と、
室温から高温まで（ここでは２５０℃までを示したが、
２７５℃未満で同様）極めて優れた制振性能を有するこ
とが明らかである。

（発明の効果） 本発明により、制振性の優れた鋼板が得られる、又工業
的に容易に製造することができる等の優れた効果が得ら
れるものである。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ａｌ：１６〜２８％を含有し、残部Ｚｎ、必要に
   応じてＭｎ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｐ、Ｆｅの１種又は２
   種以上からなる組成の溶融めっきを施し、次いで２７５
   〜４４５℃の温度で２分以上保持することを特徴とする
   、加工性を有する制振鋼板の製造方法。
2. （２）Ａｌ：１６〜２８％を含有し、残部Ｚｎ、必要に
   応じてＭｎ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｐ、Ｆｅの１種又は２
   種以上からなる組成の溶融めっきを施し、次いで２７５
   〜４４５℃の温度で２分以上保持し、次いで調質圧延す
   ることを特徴とする、制振鋼板の製造方法。
3. （３）特許請求の範囲第１項又は第２項の加工性を有す
   る制振鋼板の製造方法において、２７５〜４４５℃保温
   により鋼板とめっき層の界面に０．３μｍ以上の合金層
   を生成せしめることを特徴とする、加工性を有する制振
   鋼板の製造方法。
4. （４）特許請求の範囲第２項の加工性を有する制振鋼板
   の製造方法において圧下率０．５％以上の調質圧延を施
   すことを特徴とする、加工性を有する制振鋼板の製造方
   法。