JPH03264638A - アルミニウム合金制振材料 - Google Patents

アルミニウム合金制振材料

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JPH03264638A
JPH03264638A JP6204190A JP6204190A JPH03264638A JP H03264638 A JPH03264638 A JP H03264638A JP 6204190 A JP6204190 A JP 6204190A JP 6204190 A JP6204190 A JP 6204190A JP H03264638 A JPH03264638 A JP H03264638A
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JP
Japan
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intergranular corrosion
aluminum alloy
corrosion layer
resin
damping material
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JP6204190A
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English (en)
Inventor
Kenichi Ogura
健一 小倉
Minoru Hayashi
稔 林
Katsutoshi Sasaki
佐々木 勝敏
Satoru Shoji
了 東海林
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Furukawa Aluminum Co Ltd
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Furukawa Aluminum Co Ltd
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は優れた振動減衰性を有し、音響機器、精密機器
、自動車などの振動を嫌う構造部材として使用されるア
ルミニウム合金制振材料に関するものである。
〔従来の技術〕
一般に物体を振動させると、ある周波数(fr )で振
幅が大きくなる(第1図)。この周波数を共振周波数と
いう。共振周波数での振幅をA。とすると、このエネル
ギーに対し1/2となるのは振幅がAo /72  (
dB表示では一3dB)となる周波数である。この周波
数幅(半値幅、3dB値幅)をΔfとすると、損失係数
ηは次式で表される。
η=Δf / f r この損失係数ηの値が大きい材料はど振動減衰性に優れ
、外力が除去された場合には振動が急速に減衰する。通
常の金属材料の損失係数ηは0.001以下である。
従来、音響機器、精密機器、自動車などの振動を嫌う構
造部材の金属材料、所謂制振材料としては、Fe−Cr
系、M n −Cu系、Zn−Affi系、Ni−Ti
系などの合金が知られている。またMg、Mg−Zr系
の鋳造材も制振材として知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
Fe−Cr系、Mn−Cu系、Zn−An系、N i 
−T i系などの合金は振動減衰性が大きいが、比重が
大きいという共通の欠点を有し、機器の軽量化を計ろう
とする場合には不適当である。一方、Mg、Mg−Zr
系の鋳造材も大きい振動減衰性を示し、しかも比重が小
さいという長所を有するが、冷間加工が全く出来ないと
いう欠点がある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、これらを鑑み種々検討の結果、比重が小さく
しかも冷間加工が容易なアルミニウム合金制振材料を開
発したものである。
即ち請求項1の発明は、Cu0.2〜114%を含み、
残部Alと不可避的不純物からなるアルミニウム合金に
、表面から少なくとも20戸以上の深さの粒界腐食層を
形成したことを特徴とするアルミニウム合金制振材料で
あり、請求項2の発明は、Cu0.2〜11−t%を含
み、残部Alと不可避的不純物からなるアルミニウム合
金に、表面から少なくとも20−以上の深さの樹脂を含
浸した粒界腐食層を形成したことを特徴とするアルミニ
ウム合金制振材料である。また請求項3の発明は、Cu
O02〜11wt%、Ni0.2〜10匈t%を含み、
残部Alと不可避的不純物からなるアルミニウム合金に
、表面から少なくとも2〇−以上の深さの粒界腐食層を
形成したことを特徴とするアルミニウム合金制振材料で
あり、請求項4の発明は、Cu0.2〜11wt%、N
 i 0.2〜10wt%を含み、残部Alと不可避的
不純物からなるアルミニウム合金に、表面から少なくと
も20−以上の深さの樹脂を含浸した粒界腐食層を形成
したことを特徴とするアルミニウム合金制振材料である
。さらに請求項5の発明は、Cu0.2〜11wt%、
S i0.2〜3wt%、Mg0.1〜2wt%を含み
、残部Alと不可避的不純物からなるアルミニウム合金
に、表面から少なくとも20−以上の深さの粒界腐食層
を形成したことを特徴とするアルミニウム合金制振材料
であり、請求項6の発明は、Cu 0.2〜11wt%
、Si0.2〜3wt%、Mg0.1〜2wt%を含み
、残部/M2と不可避的不純物からなるアルミニウム合
金に、表面から少なくとも20戸以上の深さの樹脂を含
浸した粒界腐食層を形成したことを特徴とするアルミニ
ウム合金制振材である。
〔作用〕
制振材料はその振動減衰メカニズムにより、転位型、複
合相型、強磁性型、双晶型に分類される。
本発明制振材料は上記メカニズムとは異なり、表面に形
成せしめた粒界腐食層の結晶粒同士の微小な擦れあいに
より振動エネルギーを吸収させ、振動を速やかに吸収さ
せる、あるいは表面に形成せしめた粒界腐食層に樹脂を
含浸し、粒界の微小空隙に充填された樹脂の粘弾性的変
形により振動エネルギーを吸収させ、振動を速やかに吸
収さゼるという技術的発想に基づくものである。
即ち、本発明は表面から2〇頗以上の深さまで粒界腐食
処理をしたアルミニウム合金、あるいは表面から20−
以上の深さまで樹脂を含浸した粒界腐食層を形成したア
ルミニウム合金が極めて良好な振動減衰性を示し、しか
も比重が小さく冷間加工が容易であることを見出したも
のである。
結晶粒界を優先的に腐食させる手段としては、結晶粒界
に腐食されやすい電位が卑な金属間化合物を析出させる
、あるいは結晶粒界近傍を粒内に比べ電位を卑にした後
に腐食処理を施すことが効果的である。そのため、材料
に加工、熱処理を組み合わせた処理が施された後に粒界
腐食処理が施されることが多いが、本発明合金において
は如何なる加工・熱処理状態においても結晶粒界近傍の
電位が粒内に比べて卑になるため、腐食処理により粒界
腐食層が形成される合金組成である。
本発明においてCuを添加すると、An−Cu系金属間
化合物が粒界に優先的に析出し、粒界近傍にCu欠乏層
が形成される。このCu欠乏層は粒内に比べ電位が卑で
あるため、腐食処理により優先溶解させることができる
。その含有量を0.2〜11wt%と限定したのは、0
.2wt%未満ではAI!。
Cu系金属間化合物の析出がおこらず、Cu欠乏層が形
成されないため粒界腐食ができず、11wt%を超える
とA/2−Cu系金属間化合物が粒界だけではなく、粒
内にも多量に析出するため、粒界を優先腐食させること
が困難となるためである。
請求項3,4の発明においてNiはAA−Cu系金属間
化合物を粒界に優先的に析出させるのを促進する効果が
あるために添加するがその含有量が0.2wt%未満で
は効果が少なく 10wt%を超えるとAj2−Cu系
金属間化合物が粒界だけではなく、粒内にも多量に析出
するため粒界を優先腐食させることが困難となるため含
有量を0.2〜10wt%と限定したものである。
また請求項5.6の発明においてStSMgはCuと共
に、6/!−Cu−3i、 Affi−Cu−Mg系等
の析出物を形成し、粒界腐食感受性を向上させる効果が
ある。その含有量をSi0.2〜3wt%、Mg0.1
〜2wt%と限定したのは、それぞれ下限未満ではAl
−Cu−3t、Al−Cu−Mg系等の析出物の形成量
が少なく粒界腐食感受性向上効果が不十分であり、上限
を超えるとMg−3t系化合物が形成され、Affi−
Cu系析出量が減少するため粒界腐食感受性が低下する
ためである。
本発明においてFeなど通常のアルミ地金に含まれる不
純物は0.5wt%以下であれば特に本発明の効果を損
なうことはない。また、鋳造組織の微細化剤として通常
添加されるTi、Bなどは0.5wt%以下であれば特
に本発明の効果を損なうことはない。
以上のような添加元素を含有するAffi合金は、従来
の溶解鋳造方法でもメカニカルアロイングや急冷凝固粉
末法等の粉末冶金法等、どの様な工程を取っても良い。
このようにして製造したアルミニウム合金は続いて腐食
層が表面から20n以上になるように粒界腐食処理が施
される。粒界腐食処理はNaC1などの塩類、HF、H
(lなどの酸やNaOHなどのアルカリなどの水溶液中
またはこれらの混合溶液中に浸漬するか、更にはアノー
ド電流を付加して電解することによりおこなわれ、何れ
の場合も腐食層が20IIm以上の深さになるようにお
こなえばよい。
このような粒界腐食処理を施したアルミニウム合金は、
そのままでも優れた振動減衰性を示すが、更に粒界腐食
層に樹脂を含浸させると、振動減衰性は飛躍的に向上す
る。含浸させる樹脂としてはアルキド樹脂、ニトロセル
ローズ樹脂、ブチラール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ
プロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、エポキシ樹脂、ア
ミノアルキド樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、
酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル樹脂、シリコン樹脂などや
、これらの混合樹脂およびこれらを変形させたものなど
がいずれも好適に用いられるが、これ□らのなかでも特
に粘弾性が高いポリエステル樹脂、ポリプロピレン樹脂
、ポリエチレン樹脂、シリコン樹脂等が最も高い振動減
衰性を示す。これらの樹脂はスプレー塗装、静電塗装、
TFS塗装、浸漬、粉体塗装などの方法により粒界腐食
処理を施したアルミニウム合金に含浸される。その際少
なく七も粒界腐食層を完全に充填するまで含浸すること
が望ましい。
一般に振動時には物体の表面において振幅が最大となる
ので、粒界腐食と樹脂含浸は表面層に施せば有効である
が、その深さが20−未満では振動減衰性が不十分であ
り、制振材料として使用するには20−以上の深さの粒
界腐食層もしくは樹脂を含浸した粒界腐食層を形成する
必要がある。
なお、本発明アルミニウム合金制振材料は冷間加工が可
能であるが、必要に応じて粒界腐食処理前もしくは樹脂
含浸処理前に冷間加工をおこなっても特に本発明の効果
を損なうものではない。
〔実施例〕
実施例1 第1表に示す組成のアルミニウム合金鋳塊を熱間圧延と
冷間圧延により厚さ2mmの板材とした。
次に480”Cで2時間の溶体化処理した後、200°
Cで2時間の粒界析出処理を施し、続いて3%NaCj
2+1%H(l溶液(50°C)中に浸漬し種々の深さ
の粒界腐食層を形成した。また、これら粒界腐食処理材
の一部についてはポリエチレン樹脂を浸漬法により含浸
し、粒界腐食層の粒界空隙を完全に充填した。これより
厚さ2胴、幅110l1、長さ250 mmの試験片を
切り出し、片持ち梁振動法により振動減衰性(損失係数
η)を評価した。
即ち試験片の片側端部をチャッキングして発振器で強制
的にランダム振動を与え、それによる試験片の振動を検
出する。この入力振動と検出(出力)振動とを2チヤン
ネル高速フ一リエ変換分析器(2ch、 FFT )に
より周波数領域での入出力振幅比(周波数応答関数)を
求める。最大の振幅比を示す共振周波数(fr )およ
び最大振幅比より3dB低下する周波数幅(Δf)を測
定し、損失係数ηを次式により求めた(半値幅法)。
η−Δf / f r なお粒界腐食層の深さは、試料断面を研磨し光学顕微鏡
により測定した。これらの測定値を第1表に併記した。
2 第1表より明らかなように、本発明合金の組成をはずれ
る比較品No7.8は腐食処理を施しても粒界を優先的
に腐食させることができず、全面溶解型の腐食形態とな
り、損失係数ηは低い値を示した。また本発明合金の組
成であるものの粒界腐食層が201M未満の比較品No
9.10も損失係数ηが低い。一方樹脂を含浸させた材
料では、粒界腐食処理のみの材料より高い損失係数ηを
示しており、特に20−以上の粒界腐食層を形成した材
料で顕著である。
実施例2 第2表に示す組成のアルミニウム合金鋳塊を実施例1と
同様な工程により加工、処理して厚さ2柵、幅10肛、
長さ250肛の試験片を作成し、実施例1と同様の方法
で振動減衰性(損失係数η)および粒界腐食層深さを測
定し第2表に併記した。
第2表より明らかなように、本発明合金の組成をはずれ
る比較品N017〜20は腐食処理を施しても粒界を優
先的に腐食させることができず、全面溶解型の腐食形態
となり、損失係数ηは低い値を示した。また本発明合金
の組成であるものの粒界腐食層が20−未満の比較品N
o、21.22も損失係数ηが低い。一方樹脂を含浸さ
せた材料では、粒界腐食処理のみの材料より高い損失係
数ηを示しており、特に20μm以上の粒界腐食層を形
成した材料で顕著である。
実施例3 第3表に示す組成のアルミニウム合金鋳塊を実施例1と
同様な工程により加工、処理して厚さ2mm、幅10m
m、長さ250 mmの試験片を作成し、実施例1と同
様の方法で振動減衰性(損失係数η)および粒界腐食層
深さを測定し第3表に併記した。
6 第3表より明らかなように、本発明合金の組成をはずれ
る比較品No、39〜42は腐食処理を施しても粒界を
優先的に腐食させることができず、全面溶解型あるいは
孔食型の腐食形態となり、損失係数ηは低い値を示した
。また本発明合金の組成であるものの粒界腐食層が20
tn+未満の比較品N043.44も損失係数ηが低い
。一方樹脂を含浸させた材料では、粒界腐食処理のみの
材料より高い損失係数ηを示しており、特に20μm以
上の粒界腐食層を形成した材料で顕著である。
〔発明の効果] このように本発明によれば、アルミをヘース七するため
軽量で、冷間加工性に優れ、しかも優れた振動減衰性を
有するアルミニウム合金制振材料を得ることができるも
ので、工業上顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第10は振動の共振曲線。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Cu0.2〜11wt%を含み、残部Alと不可
    避的不純物からなるアルミニウム合金に、表面から少な
    くとも20μm以上の深さの粒界腐食層を形成したこと
    を特徴とするアルミニウム合金制振材料。
  2. (2)Cu0.2〜11wt%を含み、残部Alと不可
    避的不純物からなるアルミニウム合金に、表面から少な
    くとも20μm以上の深さの樹脂を含浸した粒界腐食層
    を形成したことを特徴とするアルミニウム合金制振材料
  3. (3)Cu0.2〜11wt%、Ni0.2〜10wt
    %を含み、残部Alと不可避的不純物からなるアルミニ
    ウム合金に、表面から少なくとも20μm以上の深さの
    粒界腐食層を形成したことを特徴とするアルミニウム合
    金制振材料。
  4. (4)Cu0.2〜11wt%、Ni0.2〜10wt
    %を含み、残部Alと不可避的不純物からなるアルミニ
    ウム合金に、表面から少なくとも20μm以上の深さの
    樹脂を含浸した粒界腐食層を形成したことを特徴とする
    アルミニウム合金制振材料。
  5. (5)Cu0.2〜11wt%、Si0.2〜3wt%
    、Mg0.1〜2wt%を含み、残部Alと不可避的不
    純物からなるアルミニウム合金に、表面から少なくとも
    20μm以上の深さの粒界腐食層を形成したことを特徴
    とするアルミニウム合金制振材料。
  6. (6)Cu0.2〜11wt%、Si0.2〜3wt%
    、Mg0.1〜2wt%を含み、残部Alと不可避的不
    純物からなるアルミニウム合金に、表面から少なくとも
    20μm以上の深さの樹脂を含浸した粒界腐食層を形成
    したことを特徴とするアルミニウム合金制振材料。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105908031A (zh) * 2016-05-12 2016-08-31 天津大学 高导电率的铝合金材料及其制备方法
CN106566964A (zh) * 2016-11-16 2017-04-19 南京工程学院 一种高强韧双峰分布铝合金复合材料及其制备方法
CN114729425A (zh) * 2019-12-04 2022-07-08 日之出控股株式会社 铸造用铝合金和使用其铸造的铝铸件

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