JPS61204361A - プレス成形性の優れた制振鋼板 - 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） 近年、自動車の品質については燃費、耐触性（防錆性）
がクローズアップされているが、今後重要視されてくる
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。本発明はこのような目的に
応えるものであり、プレス成形性の優れた制振鋼板に関
するものである。

（従来の技術） 従来、制振鋼板としては、（１）２枚の鋼板の間に粘弾
性を有する樹脂をはさみ樹脂のすり変形により制振性を
付与するもの、（２）　Ｍｎ　−Ｃｕ　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、（３）　Ｆ
ｅ　−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、（４）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、（５）Ｚｎ−、Ｕ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（１）〜（５）のタイプの制振鋼板は各々（１）
プレス成形性が劣り、また制振性の得られる温度範囲が
狭くかつ低い、（２）ヤング率が低く、製造コストが高
い、（３）冷間加工によって制振性が消失する、（４）
冷間加工性が極めて低い、（５）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（１）〜（５）のタイプの制振鋼板の欠点を解決す
るものとして、本発明者らによる鋼板に共析塑性を中心
としたＺｎ　−ｆｉｌｌ系の溶融めっきを施す方法（特
開昭５９−２２　ａ　１．６１　）、あるいは超塑性Ｚ
ｎ−Ｕ合金を圧延により鋼板に圧接する方法（鉄と鋼、
７０（１９８４）１６．２２６９）、即ち。

Ｚｎ　−）Ｊ１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。

（発明が解決しようとする問題点） これらは特にＺｎ−Ａｉｔ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９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が、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りプレス成形性は前者に比べ
ても極めて劣り、自動車用鋼板として適すものではない
。

かかる状況に鑑み、本発明の目的とするところは、例え
ば自動車用鋼板としての用途に適す優れたプレス成形性
を有し、かつ極めて優れた振動減衰能を付与した薄鋼板
を提供することにある。

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

（１）　　０．４〜６０重量％のＭを含有し、残部はＺ
ｎおよび不、可避的不純物からなる組成の溶融めっき鋼
板で、めっき層と素地鋼板の界面に０．１〜４０μｍ厚
さの合金層を形成せしめたプレス成形性の優れた制振鋼
板。

（２）前記（１）の発明において、３％以下のＭｎ、Ａ
ｌ含有責の２〜１０％以内の８１．３％以下のＰ。

５％以下のＦｅ、５％以下のＣｕ、５チ以下のＭｇ、１
％以下のＴ１．０．５％以下のＰｂ、１％以下のＺｒ、
１％以下のＬａ、１％以下のＣｅのうち１種あるいは２
種以上をめっき層組成として含有せしめたプレス成形性
の侵れた制振鋼板にある。

（作用） 本発明者等は鋼板にＺｎ−Ａｌ１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。

即ち、素地鋼板とめつき層の界面に鋼板とめつき層との
合金層を形成させることによって著しく高い振動減衰能
が得られることであり、その機構は、該合金層内に生ず
る微小亀裂によって界面辷りによる大きなエネルギー吸
収（ｓｌｉｐ　ｄａｍｐｉｎｇ　）が起こることに依る
ものである。言い換えれば、この合金層におけるエネル
ギー吸収に依る振動吸収と、合金化していない部分の微
細結晶粒めっき層におけ号粒界の粘性流動に依る振動吸
収とが重畳して起こる場合にのみ高い制振性能が得られ
ると言うことである。

エネルギー吸収について以下に説明する。

素地鋼板とめつき層の界面に形成せしめた合金層は、そ
の熱膨張率、塑性変形能が素地鋼板、めっき層と大きく
異なる。従って、高温で合金層を形成せしめた後の冷却
時に、収縮率の相違に基づいて合金層内には極めて微細
な高密度の亀裂を生じ、この微小亀裂によって界面辷り
によるエネルギー吸収が起こるのである。さらに、ユー
ザーにおけるプレス成形時にも、上記塑性変形能の相違
によって該合金層に微小亀裂が導入されるので、本発明
鋼板はかかる観点からもプレス成形用制振鋼板として適
すものである。

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−、Ｑ合金単体の場合には当然起こらない。

圧延により超塑性Ｚｎ−Ａ１合金と鋼板を圧接せしめる
前記開示技術（鉄と鋼、マＯ（１９Ｂ４）１６゜２２６
９）においては、本発明の基本的構成要件である合金層
によるエネルギー吸収の技術思想は何等記述されていな
い。また仮に、前記開示技術に記述されている「超塑性
合金の組織調節をかねて圧接後３５０℃−３０ｍｉｎの
焼なまし処理」を行っても、上記エネルギー吸収効果を
発揮せしめ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り、合金層
を形成するに必要な元素の拡散時間が得られず、また、
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。

さらに、開示技術の方法は前述の如く、製造コストが高
いばかりか、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
状態となシブレス成形性は極めて劣シ、かかる観点から
も自動車用鋼板として適さない。

本発明者らによる開示技術（特開昭５９−２２６１６１
）は溶融めっき法ではあるが、同じく、合金層によるエ
ネルギー吸収の技術思想は何等記述されていない。加え
て、かかる方法では、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％
Ａ１．を中心としだめつき組成はＭ含有量が高いために
合金化反応速度が小さく、これだけでは上記エネルギー
吸収効果を得ることはできない。

即ち、合金層内の微小亀裂によるエネルギー吸収効果の
得られるのは、本発明によってのみである。

以下に実験結果を用いて詳細に説明する。

第１図は、振動減衰能に及ぼすめっき層組成の影響を示
すものである（めつき相厚さは片面１００μｍ、めっき
層と素地界面の合金層厚さは５μｍの一定条件）。Ｍ含
有量が０．４〜６０重量％（以下、重量％）の場合に高
い制振性が得られることが明らかである。望ましくは３
〜７％、１６〜２８俤、３０〜６０％の範囲であシ、最
も望ましくは、１６〜２８ｔＩ６の場合である。本発明
者らの検討した結果では、上記の各組成範囲は各々異な
る技術的意味があるが、高い制振性が得られる観点では
共通する。Ａｔ：３〜７チの範囲はＺｎ−Ａｌ１系の共
晶組成に近く、合金化していない部分のめつき層は共晶
組織を呈し、従って、微細結晶粒となる。Ａｇ：１６〜
２日チの範囲は共析組成に近く、かかる場合に合金化し
ていない部分のめつき層は共析組織を呈し、最も微細な
結晶粒である。１．従って、制振性も、最も高いものと
なる。Ａｌ：３０〜６０チの範囲は共析組織と、Ｍ濃度
の高い単−相（α相）とからなる場合である。

かかる場合は共析組織の存在比率は前記Ａｌ＝１６〜２
日チに比べて低いものの、微細共析組織のわずかな存在
によってかなり高い制振性が得られる。

第２図は、めっき層と素地界面の合金層厚さく片面）の
振動減衰能、めっき密着性に及ぼす影響を示すものであ
る（めっき層厚さは片面１００μｍ、めっき層組成は、
Ｚｎ　：　７　Ｂ、Ａｌｌ：２２　　％の一定条件）。

合金層厚さが０．１μｍ以上の場合に極めて高い制振性
が得られることが明らかである。最も望ましくは、０．
３μｍ以上の合金層を形成せしめた場合である。合金層
厚さの制振性に対する影響度は、第１図に示すめっき層
組成とほぼ同等の大きい値を示す。この点からも本発明
の有効性が明らかである。

めっき密着性は合金層厚さの増加に伴い劣化する傾向が
見られるが、該合金層厚さが４０μｍ以下であれば、密
着面げのような厳しい成形が十分可能である。プレス成
形性の要求レベルが低い場合には当然、合金層厚さの上
限は緩和されうる。

第３図は、めっき層厚さの影響を示したものである（め
っき層組成は、Ｚｎ　：　７　Ｂ、ＡＪｌ：２２％、合
金層厚さは２μｍの一定条件）。

合金化していない部分のめつき層も粒界の粘性流動によ
って制振性に寄与することから、めっき層厚さが増加す
るほど制振性はわずかに向上する傾向を示す。しかしな
がら本発明では°、制振性が単に合金化していない部分
のめつき層に依るものではなく、合金層のエネルギー吸
収との相乗効果による。従って、めっき層厚さの影響は
従来技術と比較して相対的に小さい。即ち、めっき層厚
さは、通常の溶融めっき法で製造可能な５μｍ　以上で
あれば特に規定する必要はない。最も望ましい範囲とし
ては、１０μｍ以上３００μｍ以下（片面）である。

第１図に示した如く、本発明の対象とするめつき層は、
合金化部分を除いて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シ振動減衰効果を与え、
合金層によるエネルギー吸収と重畳して、その相乗効果
によって著しい制振性能を発揮する。従って、微細結晶
粒組織を得ると言う観点でめっき層組成は第１図に示す
範囲が良い。この基本組成に加えて、３％以下のＭｎ、
　Ａｔ含有量の２〜１０ｑｂ以内のＳｌ、　３チ以下の
Ｐ、ｓ％以下のＦｓ、５％以下ＯＣｕ、５％以下ノＭ＃
、１チ以下のＴ１．０．５％以下のＰｂ、１％以下のＺ
’ｒ　。

１チ以下のＬａ、１チ以下のＣｅのうち・１種あるいは
２種以上を含有せしめることは以下の点から望ましい。

即ち、該添加量のＭｎは制振性のある温度域を低下させ
る効果があり、本発明鋼板を室温近くでの用途に適用す
る際に適す。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、耐
熱性を高める効果が大きい。該添加量のＰも同様に高温
安定性を高める。該添加量のＦｅは、本発明範囲内の合
金層を容易に形成せしめる点で有効である。該添加量の
Ｃｕ　はめつき層の延性を高める効果がちシ、めっき層
密着性を良好とする。該添加量のＭｔはめつき層の耐蝕
性を高める効果がある。該添加量のｐｂ。

Ｚｒ　　はめつき密着性を高め、該添加量のＬａ、Ｃ。

はめつき層と素地鋼板との濡れ性を高め、良好なめっき
を得るのに有効である。

素地鋼板としては、プレス成形に供される自動車用鋼板
素材として使用できるものであれば特に限定する必要は
ないが、Ｔ１やＮｂ等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。さらに、脱炭鋼板やＴ１やＮｂ等を添加
した極低炭素鋼板自体の振動減衰能の高い材料を用いる
ことも可能であり、より望ましいことも言うまでもない
。

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
ス成形が良好であシ、また、室温でのプレス成形時にも
めつき層の変形能が優れているので密着性に富み、かつ
室温から３００℃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に使用す
ればその低減効果は大きい。エンジン周りやマフラー、
あるいは各種モーター類のカ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り、対象性を要求され
る用途にも適す。

（実施例） 以下に本発明の実施例を比較例と共に挙げる。

溶融めっき法により、第１表に示すめっき層組成、めっ
き厚さ、合金層厚さを有するめっき鋼板を作製し供試材
とした。溶融めっきはゼンジマー法により行った。浴温
は５００〜７００℃の範囲であシ、各合金組成の融点よ
り１５℃以上高い温度域である。この範囲であればめっ
き性、めっき密着性とも問題がなく、また、浴温自体に
よる制振性の相違は顕著でなかった。合金層厚さの調整
は、めっき時の溶融金属浴への浸漬時間、浴温度、めっ
き後の高温保持などの手段によシ行った。素地鋼板は、
Ｃ：０．０３、ｓｔ；ｏ、ｏｌ、Ｍｎ　：　０．２０、
Ｐ：０．Ｏｌ５、Ｓ：Ｏ，Ｏｌ、Ａ１：ｏ、ｏ５ｏ、Ｎ
′：ｏ、ｏｏｓｏ（重量％）のアルミキルド鋼薄鋼板で
、板厚は０．８　ｇである。比較例の一つとして、超塑
性Ｚｎ−Ａｌ１合金を圧延により圧接する方法にて供試
材を作製した。この場合、市販の超塑性Ｚｎ−２２％Ｍ
合金と表面を活性状態にした鋼板（板厚３．ＯＵ）を２
００℃で８０％の圧下率で圧延した。圧延後の複合板の
板厚は０．８ｕであり、Ｚｎ−Ａ１合金の厚さは片側２
０μである。圧延後３５０℃に加熱して３０　ｍｉｎ保
持した後水焼き入れし、室温で一日保持した後、２００
℃−２０ｍｉｎ　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。

損失係数二μ＝（ｎπ）−１・Ｉｎ　（ＡＯ７Ａ、　）
、Ａｏ：初めの振幅、Ａ、ｌｌ：ｎ番目の振幅 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１０ｑ６の予引張を与え
た後測定を行い、プレス成形後の性能をシミュレートし
た。

機械的性質の測定は、ＪＩ３５号試験片を用いてＪＩＳ
引張試験方法に基づいて室温で行い、めっき密着性の評
価は密着面げを行った場合のめっき層剥離程度を感応判
定した。

第１表 註）Ｎｌ１１９は圧接法。

第２表に制振性能および機械的性質の測定結果を示す。

同表より、本発明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２５０１：までを示したが、２７５℃未満で
同様）における極めて優れた制振性能、さらに良好なめ
つｉ密着性を有することが明らかである。

第２表 ＊）　めっき密着性指数 １：剥離なし、２：剥離軽度、３：剥離甚大柱）　　Ｎ
ａｚｏは素地冷延鋼板の焼鈍状態柱）　機械的性質は室
温での値 （発明の効果） 本発明により、プレス成形性の優れた制振鋼板が提供で
きるものである。又工業的にも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。

【図面の簡単な説明】

第１図はＺｎ−Ａｔ！合金めつき中のＭ量と損失係数と
の関係を示す説明図表、第２図は合金層厚と損失係数と
の関係を示す説明図表、第３図はめっき層厚とめつき密
着性と損失係数との関係を示す説明図表である。 第　　Ｉ　　Ｚ 茶　先　暖

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）０．４〜６０重量％のＡｌを含有し、残部はＺｎ
   および不可避的不純物からなる組成の溶融めつき鋼板で
   、めつき層と素地鋼板の界面に０．１〜４０μｍ厚さの
   合金層を形成せしめたプレス成形性の優れた制振鋼板。
2. （２）３％以下のＭｎ、Ａｌ含有量の２〜１０％以内の
   Ｓｉ、３％以下のＰ、５％以下のＦｅ、５％以下のＣｕ
   、５％以下のＭｇ、１％以下のＴｉ、０．５％以下のＰ
   ｂ、１％以下のＺｒ、１％以下のＬａ、１％以下のＣｅ
   のうち１種あるいは２種以上をめつき層組成として含有
   せしめた特許請求の範囲第１項記載のプレス成形性の優
   れた制振鋼板。