(57)【要約】【課題】従来の中空構造を有する金属材料の製法としては、溶融時に増粘材と発泡核材を用いる鋳造法や金属粉末に高分子材料を混ぜ成型する粉末法があるが、セル形態の制御が不可能で空洞の大きさもミリオーダになる点や金属粉末の作成が困難かつ危険性を有する点などが問題とされている。本申請技術は前記問題を解決し、金属内部に中空構造を付与することを課題とする。【解決手段】溶融状態の金属中に中空構造を有する粒子を好適な割合で添加し、混錬することで金属粒子の周囲に中空粒子が付着した二次粒子を形成せしめ、前記二次粒子を溶融金属中に好適な割合で添加して、更に追加混錬することで、固化させることによって断面が環状あるいは樹状の中空構造を有する金属材料が生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融状態の金属に対して５０重量％以上の中空構造を有する金属粒子を分散させた後で冷却固化させることを特徴とする中空構造を有する金属材料の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の中空構造を有する金属粒子が、溶融状態の金属に対して０．５重量％以上の中空構造を有する固体粒子を分散させた後で冷却固化させて形成されるものであることを特徴とする請求項１に記載の金属材料の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の中空構造を有する固体粒子の外部の体積等価直径が大きさ１μｍから100μｍ以下で、内部に外部体積に対して５０％以上の空洞を有する事を特徴とする請求項１または請求項２に記載の金属材料の製造方法
【請求項４】
請求項１から請求項３に記載のいずれかの方法で製造した中空構造を有する金属材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空構造を有する粒子を使用して製造する中空構造を有する金属材料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内部が気体の中空構造を有する金属材料は、中空構造を持たない材料に比べて密度が低く、熱や音の伝達を抑制する構造を持つため、自動車などのエネルギー削減につながる高強度・低比重の構造部材や、音響特性・伝熱特性を制御可能な構造部材などに用いられる。
【０００３】
従来の中空構造を有する金属材料の製法としては、大きく分けて溶融時に増粘剤と発泡核剤を用いて溶融金属中に発泡核剤由来の中空構造を作る鋳造法（非特許文献１）、あるいは金属粉末に高分子材料を混ぜて成型する粉末焼結法（非特許文献２）がある。
【０００４】
鋳造法としては、金属を加熱して溶融させた後、温度を下げて溶融金属に粘性を付与したあと発泡剤を添加して、発泡反応状態にある発泡溶融金属を成形する方法（特許文献１）、溶融金属に増粘剤を添加して攪拌し、これに発泡剤を添加し、鋳型内で発泡充満させてから急冷する方法（特許文献２）がある。
【０００５】
粉末焼結法としては、金属粉末、バインダ、水溶性粉末および水溶性高分子材料を混練し、水によって水溶性粉末及び水溶性高分子材料を抽出、除去後、焼成することにより、金属多孔体を得る方法（特許文献３）、ポアの空間をスペーサー材料によって確保して、金属とスペーサーを圧縮成型したあと、スペーサーを除去することにより、ポーラス金属材料を製造する方法（特許文献４）、多孔質の有機高分子材料を分散剤含有水溶液と金属粉末を混合した液に含浸し、乾燥後非酸化性ガス雰囲気中で加熱することにより有機高分子材料を脱脂し更に原料粉末を焼結する方法（特許文献５）などがある。
【０００６】
また、粒子を用いて多孔質材料を作り出す手法としては、水を内包するマイクロカプセルを金属アルコキシドと共存させ、加水分解反応により多孔質セラミックスを製造する方法などがある（特許文献６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−２３３４２８号公報
【特許文献２】特開２００２−３７１３２７号公報
【特許文献３】特開２０００−１７３４９号公報
【特許文献４】特開２００４−２９２８８８号公報
【特許文献５】特開平５−２８７３２９号公報
【特許文献６】特開平６−２９３５７７号公報
【特許文献７】特願２０１０−２８２４７７号
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ａｃｔａ  Ｍａｔｅｒｉａｌｉａ，ｖｏｌ．４９，ｐｐ．１６７７−１６８６，２００１．
【非特許文献２】Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｖｏｌ．２，ｐｐ．１６８−１７４，２０００．
【非特許文献３】Ｓｃｒｉｐｔａ  Ｍａｔｅｒｉａｌｉａ，vol．６５，ｐｐ．８２７−８２９，２０１１．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記の背景技術において、溶融時に増粘剤と発泡核材を用いる方法は、溶融金属の粘度制御が困難なため、セル形態が制御できず、中空構造のサイズも数ミリオーダーと大きくなってしまうことが問題である。
【００１０】
前記の背景技術における金属粉末に高分子材料を混ぜ成型する方法は、金属粉末作成が困難・危険であること、大型成型品の作製が困難であることが問題である。
【００１１】
前記の背景技術におけるマイクロカプセルを利用した多孔質セラミックスの製造方法は、内部に水が入った中実構造のマイクロカプセルを用いており、直接中空構造を生み出せないこととセラミックスを対象としており金属での作成例がないことが問題である。
【００１２】
このような問題点を解消するために、本発明者等は先に「溶融状態にある金属中に、内部に中空構造を有する粒子を混錬し分散させた後、固化させることにより、中空構造を有した金属材料または金属粒子を生成させる方法」を提案した（特許文献７、非特許文献３）。
【００１３】
申請者らのこの方法では、シリカ中空粒子と溶融金属を混錬して二次粒子を形成させた後、さらに溶融金属を加えて混錬することで、複雑な空洞構造を有する金属材料を製造でき、また前記金属材料固有の音響減衰特性を示すとされている。しかしながら、特許文献７では空洞構造を有する金属材料の生成に関する実施例は１例のみしか示されおらず、固有の音響減衰を示す条件や空孔のサイズおよび空隙率などの生成条件が音響減衰特性に及ぼす影響については明示されていない。
【００１４】
本発明は、前記の従来の中空構造を有する金属に関する問題を解決することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは上記目的を達成するため鋭意研究を重ねた結果、本発明者らがすでに提案した特願２０１０−２８２４７７に記載した方法において、溶融状態の金属と内部に中空構造を有する等価直径１μｍから１００μｍの粒子を、溶融金属に対して中空構造を有する粒子が０．５重量％以上含む状態で混錬して形成せしめた金属の周りあるいは内部に中空構造を有する粒子を保持した二次粒子を、二次粒子に対して５０重量％以上の溶融金属と追加混錬することで、断面が環状あるいは樹状の中空構造を有する金属材料が生成する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る中空構造を有する金属材料では以下の効果を得ることができる。（１）中空構造を有し金属の融点以上もしくは同等の融点を持つ粒子を添加すれば混錬工程のみで、簡便に金属材料中に中空構造を付与することができる。（２）中空構造を有する粒子径と溶融金属の混合割合を制御することで、金属材料の中空構造形状や空隙率を容易に変えることができる。（３）金属材料の中空構造形状や空隙率を変えることで、中空構造を有する金属の強度および振動減衰特性を変えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の構成を示した図である、
【図２】実施例１で得られた中空構造を有する金属の断面の光学顕微鏡画像である。
【図３】実施例２で得られた中空構造を有する金属の断面の光学顕微鏡画像である。
【図４】実施例３で得られた中空構造を有する金属の断面の光学顕微鏡画像である。
【図５】実施例４で得られた中空構造を有する金属の断面の光学顕微鏡画像である。
【図６】実施例５で得られた中空構造を有する金属の断面の光学顕微鏡画像である。
【図７】実施例６で得られた中空構造を有する金属の断面の光学顕微鏡画像である。
【図８】実施例１から実施例７で作成した中空構造を有する金属と中空構造のない金属の空隙率と圧縮降伏応力の関係を示した図である。
【図９】実施例１から実施例６で作成した中空構造を有する金属の空隙率と中空構造のない金属を１とした場合の３MHｚから３０MHｚ帯域での音響透過率の関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明における中空構造を有する金属材料の製造方法では、溶融状態の金属中に中空構造を有する粒子を好適な割合で添加し、混錬することで金属粒子の周囲に中空粒子が付着した二次粒子を形成せしめ、前記二次粒子を溶融金属中に好適な割合で添加して、更に追加混錬することで、固化させることによって断面が環状あるいは樹状の中空構造を有する金属材料が生成する。以下、本発明を実施するための最良の形態について図１を参照して説明する。
【００１９】
本発明を実施するための最良の形態では、容器１に金属２と中空構造を有する粒子３を好適な割合で入れ、加熱手段４によって金属２を溶融させたあと、混錬手段５によって、中空構造を有する粒子３は金属２の溶融体中に分散される。溶融状態の金属２と中空構造を有する粒子３を混錬しつつ、冷却手段６によって溶融状態の金属２を固化させることによって、中空粒子が付着した構造を有する金属の二次粒子７が生成する。更に前記の二次粒子７と金属８を好適な割合で容器９に入れ、加熱手段１０によって金属８を溶融させた後、混錬手段１１によって、二次粒子７は金属８の溶融体中に分散される。溶融状態の金属８と二次粒子７を混錬しつつ、冷却手段１２によって溶融状態の金属８を固化させることによって、断面が環状あるいは樹状の中空構造を有する金属材料１３が生成する。
【００２０】
前記容器１については、溶融させる金属２の融点以上で安定に形状を保持できるものであれば特に限定されるものではないが、アルミナ、石英、フッ素樹脂、ニッケル、ステンレス製のるつぼなどが例示される。また、前記容器９についても金属８の融点以上で安定に形状を保持できるものであれば特に限定されず前記容器１を用いても良い。
【００２１】
前記金属２の種類については、加熱手段によって溶融状態に相変化する材料であれば特に限定されるものではないが、中空構造を有する粒子４の添加および混錬による分散を容易に行うために、融点８００℃以下の金属が好ましく、ＳｎＳｂＣｕ合金、ＳｎＰｂ合金、ＳｎＰｂＣｄ合金、ＳｎＢｉＣｄ合金、ＳｎＢｉ合金、より具体的には、ホワイトメタル（ＳｎＳｂＣｕ合金）やUアロイ（ＳｎＢｉ合金）が例示される。また、前記金属８についても加熱手段によって溶融状態に相変化する材料であれば特に限定されず前記金属２を用いても良い。
【００２２】
前記中空構造を有する粒子３については、中空構造を有し、溶融した金属２中に添加するまで粒子形状を維持できる粒子であれば、特に限定されるものではないが、混錬の容易性や耐久性の観点から、中空構造を有する粒子３の直径は１μｍ以上１００μm以下が好ましく、より好ましくは１６μｍ以上６０μｍ以下であることが望ましい。また、中空構造を有する粒子３の内包する空洞の総体積については外部体積に対して５０％以上であることが好ましく、より好ましくは７６％以上が望ましい。また、中空構造を有する粒子３が形状を保つことができる耐熱温度については、金属２の溶融体中に微細な気泡を分散できれば溶融金属中に中空構造が形成されるため、瞬時に粒子が溶解しなければ特に限定されるものではないが、金属２中で１秒以上形状を保持できることが好ましく、より好ましくは粒子の融点が金属２の融点以上であることが望ましい。具体的な中空構造を有する粒子としては中空ポリマーマイクロカプセル（マツモトマイクロスフェアー、松本油脂製薬）、シリカ中空粒子（ＧｌａｓｓＢｕｂｂｌｅｓ、スリーエム）、などが例示される。
【００２３】
容器１に入れる金属２と中空構造を有する粒子３の割合は、金属２に対して中空構造を有する粒子３が０．５重量％以上であることが望ましく、特に好ましくは１．５％以上であることが望ましい。前記の好適な割合で金属２と中空構造を有する粒子３を混錬し、金属２が固化すると金属２の溶融体の外部および内部に中空構造を有する粒子３が付着した二次粒子７が形成する。また、容器９に入れる前記二次粒子７と金属８の割合は、二次粒子７に対して金属８を５０重量％以上であることが望ましく、特に好ましくは２００重量％以上８００重量％以下であることが望ましい。前記の好適な割合で二次粒子７と金属８を混錬し、金属８が固化すると図２から図7に示すような断面が環状あるいは樹状の中空構造を有する金属材料１３が生成する。
【００２４】
前記加熱手段４については、金属２を融点以上に加熱し溶融できる既知の加熱手段を用いれば特に限定されず、好ましくは、電気加熱炉、オイルバス、ホットプレートスターラーなどが例示される。また、前記加熱手段１０についても、金属８を融点以上に加熱し溶融できる既知の加熱手段を用いれば特に限定されず前記加熱手段４を用いても良い。
【００２５】
前記混錬手段５については、金属２の溶融体中に中空構造を有する粒子３を分散させることができれば、特に限定されるものではないが、攪拌棒、ホモジナイザー、押出混錬による混錬などが例示される。また、混錬を行う際に、金属が溶融状態を保つことができれば、混錬中の加熱手段４の使用は必須ではない。同様に、前記混錬手段１１についても、金属８の溶融体中に二次粒子７を分散させることができれば特に限定されるものではなく前記混錬手段５を用いても良い。また、混錬中の加熱手段１０の使用も必須ではない。
【００２６】
前記冷却手段６については、溶融状態にある金属２を融点以下に下げることができれば特に制限はないが、速やかに冷却する際には、水による冷却、低温恒温器による冷却が例示される。また、常温・常圧で金属２が固化する場合には、冷却手段６は必須ではない。また、前記冷却手段１２についても溶融状態にある金属８を融点以下に下げることができれば特に制限はなく、前記冷却手段６を用いても良い。また、また、常温・常圧で金属８が固化する場合には、冷却手段１２は必須ではない。
【００２７】
以下、本発明を実施例に基づき更に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【実施例１】
【００２８】
ホワイトメタル８０ｇ、平均径１６μｍで内部に直径約１４μｍの空洞を持つシリカ中空粒子（Glassbubbles  ｉＭ３０Ｋ、スリーエム）１．２ｇをのアルミナるつぼにいれ、２５０℃に設定した電気炉によって十分加熱し、ホワイトメタルを溶融状態にする。溶融状態のホワイトメタルとシリカ中空粒子が入ったるつぼをステンレス製の攪拌棒によって約６０ｒｐｍで混錬すると、溶融状態のホワイトメタルが中空粒子によって包まれたパウダー状に変化する。攪拌棒を引き抜き、室温で静置すると溶融状態のホワイトメタルが固化し、表面および内部に中空構造を有する直径２０μｍから５ｍｍの二次粒子が生成する。更に前記二次粒子８１．２ｇをアルミナるつぼにいれ、ホワイトメタルを１６０ｇ追加し再度２５０℃に設定した電気炉によって十分加熱する。追加したホワイトメタルが溶融状態になった後、溶融状態のホワイトメタルと前記二次粒子が入ったるつぼをステンレス製の攪拌棒によって約６０ｒｐｍで一様になるまで混錬する。攪拌棒を引き抜き、室温で静置すると追加で投入した溶融状態のホワイトメタルが固化し、内部に中空構造を有する金属が生成する。また前記中空構造を有する金属の比重測定結果より空隙率は２４％であった。本実施例１によって生成した金属の断面の光学顕微鏡画像を図２に示す。図２に示すように金属内部に環状や樹状の空洞が確認でき、シリカ中空粒子および二次粒子に由来した空隙率が２４％の中空構造を有する金属の作成が確認された。
【実施例２】
【００２９】
ホワイトメタル４０ｇ、平均径１６μｍで内部に直径約１４μｍの空洞を持つシリカ中空粒子（Glassbubbles  ｉＭ３０Ｋ、スリーエム）０．６ｇをのアルミナるつぼにいれ、２５０℃に設定した電気炉によって十分加熱し、ホワイトメタルを溶融状態にする。溶融状態のホワイトメタルとシリカ中空粒子が入ったるつぼをステンレス製の攪拌棒によって約６０ｒｐｍで混錬すると、溶融状態のホワイトメタルが中空粒子によって包まれたパウダー状に変化する。攪拌棒を引き抜き、室温で静置すると溶融状態のホワイトメタルが固化し、表面および内部に中空構造を有する直径２０μｍから５ｍｍの二次粒子が生成する。更に前記二次粒子４０．６ｇをアルミナるつぼにいれ、ホワイトメタルを１６０ｇ追加し再度２５０℃に設定した電気炉によって十分加熱する。追加したホワイトメタルが溶融状態になった後、溶融状態のホワイトメタルと前記二次粒子が入ったるつぼをステンレス製の攪拌棒によって約６０ｒｐｍで一様になるまで混錬する。攪拌棒を引き抜き、室温で静置すると追加で投入した溶融状態のホワイトメタルが固化し、内部に中空構造を有する金属が生成する。また前記中空構造を有する金属の比重測定結果より空隙率は１８．１％であった。本実施例２によって生成した金属の断面の光学顕微鏡画像を図３に示す。図３に示すように金属内部に環状や樹状の空洞が確認でき、シリカ中空粒子および二次粒子に由来した空隙率が１８．１％の中空構造を有する金属の作成が確認された。
【実施例３】
【００３０】
ホワイトメタル２０ｇ、平均径１６μｍで内部に直径約１４μｍの空洞を持つシリカ中空粒子（Glassbubbles  ｉＭ３０Ｋ、スリーエム）０．３ｇをのアルミナるつぼにいれ、２５０℃に設定した電気炉によって十分加熱し、ホワイトメタルを溶融状態にする。溶融状態のホワイトメタルとシリカ中空粒子が入ったるつぼをステンレス製の攪拌棒によって約６０ｒｐｍで混錬すると、溶融状態のホワイトメタルが中空粒子によって包まれたパウダー状に変化する。攪拌棒を引き抜き、室温で静置すると溶融状態のホワイトメタルが固化し、表面および内部に中空構造を有する直径２０μｍから５ｍｍの二次粒子が生成する。更に前記二次粒子２０．３ｇをアルミナるつぼにいれ、ホワイトメタルを１６０ｇ追加し再度２５０℃に設定した電気炉によって十分加熱する。追加したホワイトメタルが溶融状態になった後、溶融状態のホワイトメタルと前記二次粒子が入ったるつぼをステンレス製の攪拌棒によって約６０ｒｐｍで一様になるまで混錬する。攪拌棒を引き抜き、室温で静置すると追加で投入した溶融状態のホワイトメタルが固化し、内部に中空構造を有する金属が生成する。また前記中空構造を有する金属の比重測定結果より空隙率は１０％であった。本実施例３によって生成した金属の断面の光学顕微鏡画像を図４に示す。図４に示すように金属内部に環状や樹状の空洞が確認でき、シリカ中空粒子および二次粒子に由来した空隙率が１０％の中空構造を有する金属の作成が確認された。
【実施例４】
【００３１】
ホワイトメタル８０ｇ、平均径６０μｍで内部に直径約５８μｍの空洞を持つシリカ中空粒子（Glassbubbles  Ｋ２０、スリーエム）１．２ｇをのアルミナるつぼにいれ、２５０℃に設定した電気炉によって十分加熱し、ホワイトメタルを溶融状態にする。溶融状態のホワイトメタルとシリカ中空粒子が入ったるつぼをステンレス製の攪拌棒によって約６０ｒｐｍで混錬すると、溶融状態のホワイトメタルが中空粒子によって包まれたパウダー状に変化する。攪拌棒を引き抜き、室温で静置すると溶融状態のホワイトメタルが固化し、表面および内部に中空構造を有する直径２０μｍから５ｍｍの二次粒子が生成する。更に前記二次粒子８１．２ｇをアルミナるつぼにいれ、ホワイトメタルを１６０ｇ追加し再度２５０℃に設定した電気炉によって十分加熱する。追加したホワイトメタルが溶融状態になった後、溶融状態のホワイトメタルと前記二次粒子が入ったるつぼをステンレス製の攪拌棒によって約６０ｒｐｍで一様になるまで混錬する。攪拌棒を引き抜き、室温で静置すると追加で投入した溶融状態のホワイトメタルが固化し、内部に中空構造を有する金属が生成する。また前記中空構造を有する金属の比重測定結果より空隙率は２７．１％であった。本実施例１によって生成した金属の断面の光学顕微鏡画像を図５に示す。図５に示すように金属内部に環状や樹状の空洞が確認でき、シリカ中空粒子および二次粒子に由来した空隙率が２７．１％の中空構造を有する金属の作成が確認された。
【実施例５】
【００３２】
ホワイトメタル４０ｇ、平均径６０μｍで内部に直径約５８μｍの空洞を持つシリカ中空粒子（Glassbubbles  Ｋ２０、スリーエム）０．６ｇをのアルミナるつぼにいれ、２５０℃に設定した電気炉によって十分加熱し、ホワイトメタルを溶融状態にする。溶融状態のホワイトメタルとシリカ中空粒子が入ったるつぼをステンレス製の攪拌棒によって約６０ｒｐｍで混錬すると、溶融状態のホワイトメタルが中空粒子によって包まれたパウダー状に変化する。攪拌棒を引き抜き、室温で静置すると溶融状態のホワイトメタルが固化し、表面および内部に中空構造を有する直径２０μｍから５ｍｍの二次粒子が生成する。更に前記二次粒子４０．６ｇをアルミナるつぼにいれ、ホワイトメタルを１６０ｇ追加し再度２５０℃に設定した電気炉によって十分加熱する。追加したホワイトメタルが溶融状態になった後、溶融状態のホワイトメタルと前記二次粒子が入ったるつぼをステンレス製の攪拌棒によって約６０ｒｐｍで一様になるまで混錬する。攪拌棒を引き抜き、室温で静置すると追加で投入した溶融状態のホワイトメタルが固化し、内部に中空構造を有する金属が生成する。また前記中空構造を有する金属の比重測定結果より空隙率は２４．５％であった。本実施例２によって生成した金属の断面の光学顕微鏡画像を図６に示す。図６に示すように金属内部に環状や樹状の空洞が確認でき、シリカ中空粒子および二次粒子に由来した空隙率が２４．５％の中空構造を有する金属の作成が確認された。
【実施例６】
【００３３】
ホワイトメタル２０ｇ、平均径６０μｍで内部に直径約５８μｍの空洞を持つ シリカ中空粒子（Glassbubbles  Ｋ２０、スリーエム）０．３ｇをのアルミナるつぼにいれ、 ２５０℃に設定した電気炉によって十分加熱し、ホワイトメタルを溶融状態にする。 溶融状態のホワイトメタルとシリカ中空粒子が入ったるつぼをステンレス製の攪拌棒によって 約６０ｒｐｍで混錬すると、溶融状態のホワイトメタルが中空粒子によって包まれたパウダー状に変化する。 攪拌棒を引き抜き、室温で静置すると溶融状態のホワイトメタルが固化し、 表面および内部に中空構造を有する直径２０μｍから５ｍｍの二次粒子が生成する。 更に前記二次粒子２０．３ｇをアルミナるつぼにいれ、 ホワイトメタルを１６０ｇ追加し再度２５０℃に設定した電気炉によって十分加熱する。 追加したホワイトメタルが溶融状態になった後、溶融状態のホワイトメタルと前記二次粒子が入った るつぼをステンレス製の攪拌棒によって約６０ｒｐｍで一様になるまで混錬する。 攪拌棒を引き抜き、室温で静置すると追加で投入した溶融状態のホワイトメタルが固化し、 内部に中空構造を有する金属が生成する。 また前記中空構造を有する金属の比重測定結果より空隙率は１４．６％であった。 本実施例３によって生成した金属の断面の光学顕微鏡画像を図７に示す。 図７に示すように金属内部に環状や樹状の空洞が確認でき、 シリカ中空粒子および二次粒子に由来した空隙率が１４．６％の中空構造を有する金属の作成が確認された。
【００３４】
図８に、実施例１から実施例６で作成した中空構造を有するホワイトメタルと 中空構造のないホワイトメタルの空隙率と圧縮降伏応力の関係を示す。 図８に示すように混錬するシリカ中空粒子の大きさに関わらず、 空隙率の増加によって降伏応力が線形に低下している。 したがって、本提案手法で作成する中空構造を有する金属の強度は 混錬する中空粒子の大きさにはほぼ依存せず、投入量に逆比例して低下するため、前記二次粒子と溶融金属の混合割合を変えることによって中空構造を有する金属の強度を制御することが可能である。
【００３５】
図９に、実施例１から実施例６で作成した中空構造を有するホワイトメタルの空隙率と 中空構造のないホワイトメタルを１とした場合の３MHｚから３０MHｚ帯域での音響透過率を示す。 音響透過率は、５mmの厚さの試験片に対してレーザ超音波試験で片側の面に超音波振動を印加した際に 裏側の面に透過した振動パワースペクトルのうち影響が顕著に現れた３MHｚから３０MHｚにおける面積比から算出した。 図９に示すように、本手法による全ての実施例において、中空構造が無い場合に比較して音響透過率が１０分の１以下となっており、顕著な振動減衰効果を有していることが分かる。また、空隙率の増加に伴い音響透過率は線形に低下し、高調波の音の減衰効果は高まっている。 更に、６０μｍの中空粒子を用いて作成した中空構造を有する金属は １６μｍを用いて同じ空隙率で作成した中空構造を有する金属に比べて減衰効果は高く、 近似直線の傾きも１６μｍの中空粒子を用いた場合の傾きに比べて大きい。 したがって、本申請の手法において作成した中空構造を有する金属では、 空隙率を同じくして強度は一定としたまま中空構造を有する粒子の大きさを変えることで音響特性を制御可能であることが示された。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明で得られる中空構造を有する金属材料は軽量・高減衰特性素材であり、更に中空構造の変化によって振動吸収特性を制御することも可能であるため、新しい衝撃緩衝部材や減衰材料などへの応用が期待される。
【符号の説明】
【００３７】
１  容器
２  金属
３  中空構造を有する粒子
４  加熱手段
５  混錬手段
６  冷却手段
７  二次粒子
８  金属
９  容器
１０  加熱手段
１１  混錬手段
１２  冷却手段
１３  中空構造を有する金属材料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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