JPS61287734A - 制振性と比剛性の優れた複層薄鋼板 - 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） 本発明は、制振性と比剛性の優れた複層鋼板に関するも
のである。詳しくは自動車産業界を中心とした鋼板使用
産業における最近の動向として。

軽量化の追求、静粛性の追求の二つの方向が挙げられる
。

軽量化の方策として、従来の材料面からの取９組みは、
高強度鋼板の使用による使用鋼板の薄手化の方向が王で
あったが、最近では、樹脂材料や鋼板と樹脂の複層鋼板
の使用による方法に力が注がれている。

一方、消費者嗜好の反映（二より、走行時の騒音を低減
させるべく、静粛性向上策が種々検討されており、その
主な取り組みと、して９割振鋼板の適用拡大が行われつ
つある。

本発明は、これら自動車産業界において今後量も必要性
の高い「軽量化の実現可能な材料」。

「割振効果を有する材料」という２つの要請を同時に満
足する材料を提供するものである。本発明の材料は自動
車産業界のみならず、家電業界、動力関係など、「軽量
化」、「制振性」の機能を必要とする産業分野であれば
いずｎにも利用可能である。

（従来の技術１問題点） まず、従来の軽量化を達成するための材料面からの方策
としては、第一に高強度鋼板の使用、第二に樹脂材料や
鋼板と樹脂の複層鋼板の使用、第三にアルミニウムなど
の軽量金属の使用が種々試みられてきた。これらの技術
は軽量化に対しては各々有効性を有するが、制振性を兼
備しているとは言えない。

一方、制振機能を追求した材料としては、２枚の鋼板の
間（二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、　Ｍｎ　−Ｏｕ金合金代表さ
れる双晶形成およびその移動を利用するもの、　Ｆｅ　
−Ｏｒ金合金代表さ九る磁区壁の非可逆移動を利用する
もの、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。

あるいは粒界の粘性流動を利用し′ｆｃＺｎ−Ｍ合金な
どが知られている。しかしながら、これらの技術、製品
によって自動車部品などの軽量化を達成することはでき
ない。単なる重量の軽減という観点からは、前記Ｚｎ　
−Ｍ＠−金などは比重が鋼板と比較して小さいために有
効であるが、剛性が低いために、自動車、家電製品など
のパネルとして用いることができない。また、前記の２
枚の鋼板の間に粘弾性を有する樹脂をはさんだタイプの
割振鋼板は最も広く使用されているものであるが（特公
昭５８−４９２４２号公報）、かかる材料に樹脂自体の
厚さは薄く、鋼板の全厚さが冷延鋼板と比較してほとん
ど減少しないために軽量化効果はない。

さらに、制振性付与の機構としても樹脂のすり変形を利
用するために剛性が低くなる欠点がある。

即ち、軽量化を達成する際の前提となるのは。

従来の材料と等しい剛性をもつことであり、このような
条件下で比重の小さい材料が望ましい。さらに、かかる
条件を満足する場合において制振性を付与することが最
も望ましいのである。従来の軽量化を目指した材料開発
２制振性を目指した材料開発は、これらの両機能を同時
に必ずしも満たすものではない。

本発明は、高い剛性と制振性を同時に付与することによ
り、軽量化と制振性付与という両目的をかなえる材料を
提供する。

（問題点を解決するための手段） 即ち２本発明の要旨は、樹脂層とこれを両面から挾む鋼
板とからなる積層板、又は樹脂層の片面に鋼板の存在す
る積層板において、０．４〜６０重量％のＭを含有し残
部はＺｎおよび不可避的不純物からなる金属層を、鋼板
の表面に存在せしめたことを特徴とする制振性と比剛性
の優ｎ２複層薄鋼板である。

（作　用） 本発明者等は、軽量材料と割振材料の両者について研究
を進めた結果、樹脂層と鋼板とからなる複層鋼板におい
て、鋼板表面自体に割振機能を付与することによって、
従来の材料にない高い比剛性２制振性、さらにプレス成
形性を有する材料となるとの新規知見を見出した。

樹脂層と鋼板とからなる複［ＩＱ板（以下ラミネート鋼
板と称す）は比重の小さい樹脂の表面側に弾性定数の大
きい鋼板を配することにより、比重の割に剛性が高い、
即ち、比剛性（剛性／比重）に優れた材料になっている
（特公昭５８−４９２４２号公報）。しかしながら、か
かる効果は樹脂として粘弾性領域以外のものを使用した
場合に得られるものであるから２本質的に高い制振性を
有することはない。樹脂層に制振性を付与使用とすると
、樹脂自体を粘弾性領域のものとする必要がある。

この場合には、制振機能を発揮する際（二樹脂がずり変
形を起こし、高い比剛性は得られない。この両者の中間
的な樹脂を用いれば９両機能とも低下することになる。

また、上記ラミネート鋼板は、軽量化程度を大きくする
には樹脂層厚さを厚くして鋼板厚さを薄くすることが有
効であるが、この場合には、鋼板の成形性が低下する九
め実際のプレス成形用鋼板としての適用（二限界がある
。

本発明は、ラミネート鋼板としてのかかる欠点を克服し
て、高い制振性と良好なプレス成形性を付与することＣ
ユ成功した。即ち、樹脂層と鋼板からなる複層鋼板にお
いて、鋼板の表面に０．４〜６０重量％のＭを含有し残
部はＺｎおよび不可避的不純物からなる金属層を存在せ
しめること（：より、優ｆＬｆｃ比剛性、制振性、プレ
ス成形性が得られる。

０．４〜６０重量％のＭを含有し残部はＺｎおよび不可
避的不純物からなる金属層は、微細結晶粒を有し、これ
に基づく粒界の粘性流動によって割振機能を発揮する。

さらに、かかる金属層は超塑性的挙動を示すために、こ
れが表面に存在することにより鋼板の加工性は極めて高
くなり、鋼板板厚が薄い場合にも成形性は良好である。

かかる会金層は鋼板表面のうち樹脂と接触する側、接触
しない側の片側だけ７両側のいずｎでも上記効果は得ら
れる。

既述の粘弾性樹脂と鋼板からなるタイプの制振鋼板はず
り変形を起こす友めに比剛性は低くなるが９本発明材料
はかかる欠点はない。こｆｉは１本発明ではＺｎ−Ｍ金
属層の粒界の粘性流動（二よる制振性付与であり９粒果
の粘性流動自体は微小な変形量であるので２制振性能は
高めるが比剛性を低下する（二は至らない。従って、鋼
板表面のうち樹脂側（−この金属層が存在しても良いの
である。

Ｚｎ−Ａｔ！合金（王として２２ＡＭｔ金）の超塑性お
よび制振性に関しては種々報告があり、また鋼板とかか
る付合の複せ体についても報告がある、（鉄と鋼、７０
（１９８４）１６．２２６９）。しかしながら。

かかる方法によっては本発明が目的とする高い比剛性２
制振性、２″レス成形性の全てを満たすことはできない
。即ち２合金単体では剛性自体は極めて・小さく、また
鋼板との複合体の場合には本発明と比較して剛性は低く
なり、逆に同一の剛性を得ようとすると鋼板板厚を厚く
する必要があり９本来の目的である軽量化は達成できな
い。

以下に９本発明の各構成要素を特定する理由を述べる。

第一に、基本的な複層鋼板の構成として樹脂層とこれを
両面から挾む鋼板とからなる積層板、又は樹脂層の片面
（＝鋼板の存在する積層板であり。

０、４〜６０重量％のＭを含有し残部はＺｎおよび不可
避的不純物からなる金属層を鋼板の表面に存在せしめる
。

樹脂層と鋼板からなることは、比剛性を高めるためであ
り、鋼板表面に該金属層が存在することは２制振性の付
与、プレス成形性を高めるためである。

樹脂としては、その種類、厚さを特に規定する必要はな
く、ラミネート鋼板の樹脂として使用されるナイロン、
ポリゾロピレン等いず九でもよい。

厚さが増加するに伴い軽量化効果は高くなり、加工性に
低下する傾向であるが２本発明材は、従来のラミネート
鋼板に比べ成形性が良好なことから特Ｃ；上限を規定す
る必要はない。望ましくは、比剛性を高めるという観点
および軽量化効果の観点から０．１箇以上が良く、加工
性の観点から０．２　ｍ以下が良い。

鋼板の種類、厚さについてもとくに限定する必要はなく
９通常の冷延鋼板と同様の成分、製造条件で製造される
ものであれば強度水準、加工性水準等規定する必要はな
い。低炭素アルミニウムキルド鋼の他、　Ｔｉ、　ＮＬ
等を添加した極低炭素鋼、さらにＰ、５１２Ｍ傅を添加
して高強度化したものも使用できる。また鋼板厚さも、
薄くなる（二伴い成形性は低下する傾向にあるものの９
本発明材は従来のラミネート鋼板と比較して成形性は著
しく優れ、特に下限を限定する必要はないが、望ましく
は０．１　ｆｉ以上である。樹脂の両側に鋼板を存在せ
しめる場合には、各々の板厚９強度、材質水準などは同
一でも良いし、異なっていても良い。

鋼板表面に存在せしめる金属層は上述のＺｎとＡｔの組
成範囲であれば特に限定する必要はない。最も望ましく
は、Ａ１含有量が１０〜３５５６’の範囲である。該金
属層の厚さは厚い程制振性、複層鋼板としての加工性が
向上するが特（二限定する必要はない。望ましくは９片
側の厚さが５μｍ以上であり最も望ましくは、１５μｍ
以上である。該金属層は鋼板の片側９両側いずれ（二存
在式しめてもよい。

また、鋼板が樹脂層の両側に存在する場合には。

金属層は少なくとも一方の鋼板表面に存在すればよく、
この場合も鋼板の片側９両側いずれも可能である。具体
的には、例えば、樹脂の片面に鋼板を積層する場合は、
Ｚｎ−Ａｔ仕合金金属その鋼板の両側、樹脂と接する側
、又は樹脂と接しない表面に存在せしめる。鋼板を樹脂
の両側に積層する場合は、Ｚｎ−ｋ１合金金属を双方の
鋼板両側、一方の鋼板の両側、一方の鋼板の樹脂と接す
る側、一方の鋼板の樹脂と接しない側、あるいはこの一
方の鋼板に対して、他方の鋼板は一方の鋼板と異なる側
にＺｎ−Ａｌを存在せしめた両鋼板の組み会わせ等によ
り効果が得られる０ また、必要に応じて、上記金属層成分として上記基本組
成に加えて、３％以下のＭｎ、Ａｔ含有量の２〜１０％
以内のＳｉ、３％以下のＰ、５％以下のｒｅ、５％以下
のＯＬ＋、５Ｘ以下のＭｇ、ＩＸ以下のＴ！、０．５％
以下のＰｂ、１％以下のＺｒ、１％以下の：ｔ、ａ、Ｉ
Ｘ以下のＯｅ　　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シ
１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金高める。該添加量の
Ｆｅは１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Ｏｕはめつき層の延性を高め
る効果があり、めっき層密着性を良好とする。該添加量
のＭｇ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　はめつき密着性全高め、該添加量
のＬａ　、　Ｏｅはめつき層と素地鋼板との濡れ性に高
め、良好なめっきを得る料の最表層に潤滑、防錆などを
目的として塗油、クロメート処理などを施すことは本発
明の主旨に何等反するものではなく、これらを初めとし
た各種処理を施したものも有効である。樹脂と鋼板の複
合体を得た後、最表面にめっき法によυ該金属層を形成
せしめる方法、鋼板の片側あるいは両側にめっき法で、
あるいは圧延による圧接法によシ該金属層を形成せしめ
た佼、この複層鋼板を樹脂と接着、温間プレス法などで
複合化する方法等でる。

（実施例） 以下に本発明の実施例を比較例と共に挙げる。

ゼンジマー型溶融めっき法および圧延による圧接法で鋼
板表面にＺｎ−Ａｔ系金楓層を存在せしめ、かかる後、
該鋼板を接着法および温間プレス法で樹脂との複層鋼板
とした。鋼板は、　Ｏ：　０．０４％。

Ｓｉ：０−０３％、Ｍｎ：０−２０％、Ｐ：０−０２０
チ、Ｓ：０−０１２％、ＡＡ：０．０５０チＩ　Ｎ　Ｉ
ＩＯ・００５０％の組成を有する鋼を常法により冷延鋼
板としたものである。溶融めっき法による場合はライン
通板時に焼鈍を行い、圧接法の場合はこれに先立って連
続焼鈍した。鋼板板厚、樹脂の種類、厚き、金属層の組
成、厚さを第１表に示す。

制振性の測定は、室温で、−次共鳴周波数における自由
減衰から次式によシ求めた。

損失係数：　７　＝　（ｎπ）・ノ、、（Ａ、／Ａ何）
Ａｏ：初めの振幅 Ａｎ：ｎ番目の振幅 比８１１性はＡ８ＴＭ　Ｄ−７９０法で求めた。

また、プレス成形性はＪＩＳ法によりエリクセン値を求
めて評価した。

本発明材と比較材の各特性値の測定結果を第２表に示す
。

本発明材は、その制氷性能においては従来の粘弾性樹脂
夕１プの制振鋼板と匹敵する値を有し、死角１１性にお
いては従来のラミ坏−ト鋼板と匹敵する高い値を有す。

また、成形性においては従来の冷延鋼板とほぼ同等の優
れた性能を示す。比較例はいずれも、上記３特性のいず
れかが劣ることが明らかである。

従って、本発明材は優れた制振性、高い比１４＋Ｊ性、
良好な成形性の３者を同時１ｃ　６’ｆ４足する材料と
して、各産業分野において、軽量化、制振性を達成でき
る成形用材料として極めて有効である。

第２表 ＊：１．０■厚の冷延鋼板を１００とした場合の値（発
明の効果） 本発明によれば１制振性に優れ、かつ加工性にも優れた
鋼板が得られる。

又比剛性においても、従来のラミネート鋼板に匹敵する
値を示すものであり、工業的に優れたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は複層鋼板の構成の種類を示す図である。 ｌ・・・樹脂層、２・・・鋼板、３・・・Ｚｌｌ　−Ａ
ｔ系金属層。 代理人　弁理士　秋　沢　政　光 他２名

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）樹脂層とこれを両面から挾む鋼板とからなる積層
   板、又は樹脂層の片面に鋼板の存在する積層板において
   、０．４〜６０重量％のＭを含有し残部はＺｎおよび不
   可避的不純物からなる金属層を、鋼板の表面に存在せし
   めたことを特徴とする制振性と比剛性の優れた複層薄鋼
   板。