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JPS6232255B2 - - Google Patents
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JPS6232255B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6232255B2
JPS6232255B2 JP58070304A JP7030483A JPS6232255B2 JP S6232255 B2 JPS6232255 B2 JP S6232255B2 JP 58070304 A JP58070304 A JP 58070304A JP 7030483 A JP7030483 A JP 7030483A JP S6232255 B2 JPS6232255 B2 JP S6232255B2
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JP
Japan
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alloy
vibration
cooling
casting
cooling rate
Prior art date
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Application number
JP58070304A
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JPS59197550A (ja
Inventor
Yoshiharu Mae
Akihiko Sakonooka
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Mitsubishi Metal Corp
Original Assignee
Mitsubishi Metal Corp
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Publication date
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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―Al合金、Ti―Ni合金、Mg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、従つて高価なものとなる
のを免れ得ず、汎用性に欠けるという傾向があつ
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Alを22重量%含
有するZn―Al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、実際にオーデイ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
になつてきている。しかし、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、例えばオーデイオ機器及び工業
用ミシンでは内部のモータ等の発熱によつて加熱
され、クリープ変形を起すというような問題があ
つた。その上、これらの部材は焼き付け塗装され
て使用される場合が多いので、このような焼き付
け時の加熱によつても変形を生じたり、或いはそ
の際の熱履歴によつて防振性が低下するといつた
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
た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、かつ熱履歴によつても防振
性の劣化の少ない鋳造用Zn合金部材を実現すべ
く研究を行つたところ、 (a) Al:15〜30%(以下、%は重量割合とす
る)、Cu:0.05〜3%、そしてSi:0.5〜7%と
いう、特定の割合でAl、Cu及びSiを添加して
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、 (b) 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
特性が飛躍的に向上する上、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と等軸化は、該合
金溶湯を特定の速い冷却速度で所定温度以下ま
で凝固冷却することによつ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
の金型鋳造によつ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つたの
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、 Al:15〜30%、Cu:0.05〜3%、 Si: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
℃以下までの平均冷却速度が1℃/sec以上とな
るように急冷することによつて、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
の高い防振性Zn合金部材を実現する点に特徴を
有するものである。 ついで、この発明の防振性Zn合金部材の製造
方法において、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。 Al含有量 Al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得ることができ
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、Al含有量
を15〜30%と定めた。 Cu含有量 Cu成分には、Alと共存において、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、その含有量が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0.05〜3%と定めた。 Si含有量 Si成分には、合金の常温及び高温強度を改善
し、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%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含有量を
0.5〜7%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℃/secより遅い冷却速度で冷却すると、その
組織が20μm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
を呈するようになつて、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
℃/sec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℃/sec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
100℃ま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。従つ
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
を講ずることなく、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℃/sec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
物製品を製造する場合で1℃/sec程度の平均冷
却速度(本発明対象Zn合金の融点から常温まで
の平均冷却速度)が得られ、ダイカスト鋳造後直
ちに水冷した場合には、薄物製品であれ厚物製品
であれ、60〜1℃/sec程度の平均冷却速度を得
ることができる。 そして、金型重力鋳造を行つて、凝固後直ちに
水冷した場合でも、最大5℃/sec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℃/sec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 1 Zn―22%Al―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+急
冷)、及び砂型鋳造した部材についてそれぞれ測
定し比較した。型寸法は、幅:100mm×長さ:150
mm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
た。 第1表においては、防振性能を内部摩擦Q-1
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=1/2π・ΔE/E の関係をなしており、Q-1が大きいものほど防振
性能がすぐれていることになる。
【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、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つたものであ
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つており、防振
性能が極端に劣ることが明白である。 実施例 2 Zn―22%Al―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:100mm×長さ:150mm×厚さ:
5mm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つ
て製造したものである。 得られた測定結果は、第2表に示す通りであつ
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。
【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つた。 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〜Oを溶製し、これら
を、幅:100mm×長さ:150mm×厚さ:2mm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-1)、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〜Kはいずれも内部摩擦Q-1が1×10-3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%耐力が10Kgf/mm2以上というすぐれ
た高温強度を有しているのに対して、比較合金L
―Oにみられるように、従来のSPZ合金、或いは
成分組成が第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
いずれかが劣つたものになることが明らかであ
る。 実施例 4
【表】 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つた
Zn―30%Al―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
性を測定したところ、防振性能(内部摩擦Q-1
は5.0×10-3を示して従来のSPZ製品(Zn―22%
Al―0.5%Cu―0.02%Mg)のものと同程度である
ことが確認され、また、比重は4.8と従来材に比
べて軽量化されており(SPZは、比重が5.2であ
る)、かつ100℃での耐力も15.0Kg/mm2と大きく
(SPZは、100℃での耐力が9.0Kg/mm2)、従つてエ
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つ
た。 しかも、この部材に150℃で2時間の焼き付け
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つて内部摩擦Q-1が5×10-4
程度に低下したのに対して、本発明製品では5.0
×10-3と全く変化が認められなかつた。 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
が可能になるなど、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、Al、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、Mn、Cr、
Fe、Co、Sb、Ca及びBa等の元素を0.01〜1%の
範囲で含有させ、クリープ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。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 Al:15〜30重量%、 Cu:0.05〜3重量%、 Si:0.5〜7重量%、 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℃/sec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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