(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表層から板厚方向の内部へ向けて延びて存在する隙間（積層部）を有するとともに単一の材料からなる制振鋼板であって、前記隙間は、前記表層と直交する方向から透視した場合の面積率で５〜３０％存在する、制振鋼板。
【請求項２】
板厚方向に凹凸を有する縞状熱延鋼板を酸洗した後に、圧下率３０％以上の冷間圧延を行う、請求項１に記載の制振鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制振鋼板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、制振鋼板は、２枚の鋼板の間に高分子樹脂層を挟んで積層した金属板であり、振動エネルギーを高分子樹脂内で熱エネルギーに変換して振動を吸収する。例えば、自動車のオイルパン、チェーンカバー、洗濯機のボディー、屋根などの騒音を嫌う環境で用いられる。
【０００３】
しかし、高分子樹脂は温度依存性が強いため、２枚の鋼板の間に高分子樹脂層を挟んで積層した制振鋼板の適用可能な用途は限定される。また、溶接に関して、鋼板の間に絶縁層が存在するために抵抗スポット溶接を行うことができないなど、使用上の課題がある。
【０００４】
特許文献１には、高分子樹脂層の代わりに鋳鉄層を積層することにより上記課題を解決する発明が開示されている。鋳鉄は黒鉛が均一に分散しているため優れた減衰性能を有しており、所定の空気層を含ませた多孔質構造体にすることにより減衰能力の向上を図っている。
【０００５】
また、特許文献２には、金属の片面もしくは両面に複数の金属板を溶接し、その後加圧することにより、各層間に隙間を有する制振鋼板を製造する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１−２５８９４５号公報
【特許文献２】特開平５−２０８２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１により開示された発明において用いる鋳鉄は加工性が低く、もろいために曲げ加工時に鋳鉄を起点とした割れが発生し易い。
【０００８】
また、特許文献２により開示された発明は、確かに隙間の面積率を自由に設計することができるものの、鋼板を一枚ずつ切断して所定の寸法とした後でなければ、溶接やプレスまたは圧延を行うことができない。このため、得られる制振鋼板の寸法に限界があることや溶接する工程が増加することといった課題がある。
【０００９】
このように、従来の積層鋼板には、複層化されているために、積層した後の熱履歴の影響が層毎に異なるとともに、層間の強度が弱く大きな加工（例えば引張や曲げによる加工）を行い難いという課題がある。
【００１０】
また、積層鋼板の従来の製造方法には、高分子樹脂や鋳鉄などの層を積層するための工程が不可欠であるために製造コストが嵩むとともに、複数の金属を溶接してからプレスや圧延を行う場合には、得られる制振鋼板の寸法に限界がある。
【００１１】
本発明は、従来の制振鋼板およびその製造方法が有する課題に鑑みてなされたものであり、例えば、自動車のオイルパン、チェーンカバー、洗濯機のボディー、屋根などの騒音を嫌う環境で有効に用いることができる制振鋼板とその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、後述する図１に示すように、
（ａ）板厚方向へ向けた空隙４を有する冷延鋼帯３は優れた制振性を有すること、および、
（ｂ）凹凸を有する縞状熱延鋼板１を冷間圧延することにより、冷間圧延中に凸部２がつぶれ、長手方向へ疑似的に二枚の鋼板を重ね合わせた冷延鋼板３、すなわち板厚方向へ向けた空隙４を有する冷延鋼帯３を製造することができ、その全長にわたって一定の間隔で隙間を有する冷延鋼板を製造可能であること
を知見し、さらに検討を重ねて本発明を完成した。
【００１３】
本発明は以下に列記の通りである。
（１）表層から板厚方向の内部へ向けて延びて存在する隙間（積層部）を有するとともに単一の材料からなる制振鋼板であって、前記隙間は、前記表層と直交する方向から透視した場合の面積率で５〜３０％存在する、制振鋼板。
（２）板厚方向に凹凸を有する縞状熱延鋼板を酸洗した後に、圧下率３０％以上の冷間圧延を行う、１項に記載の制振鋼板の製造方法。
【００１４】
制振鋼板の隙間（積層部）の形状、間隔、面積率は、縞状熱延鋼板の縞形状（凹凸の高さ、幅、方向）によって制御可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る制振鋼板は、単一材料からなるため、リサイクル性に優れ（分別廃棄が容易）、またスポット溶接性にも優れる。また、本発明に係る制振鋼板の隙間の面積率が３０％以下である場合には、隙間が存在しない部分を有するため、強度が高く、加工性にも優れる。さらに、本発明に係る制振鋼板は、熱処理を行うことができるため、化学成分と熱処理条件を適宜調整することによって強度を自由に設定することができる。
【００１６】
さらに、本発明に係る製造方法は、中間の溶接工程、溶着工程、めっき工程等が不要であるために生産性が高く、圧延により製造可能であるために生産性が高いとともに、中間の切断工程が不要であるために製造可能な製品の寸法の自由度が高い。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明に係る制振鋼板とその製造方法を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
添付図面を参照しながら本発明を説明する。なお、以降の説明では、化学組成に関する「％」は特に断りがない限り「質量％」を意味する。
【００１９】
１．本発明に係る制振鋼板３
図１は、本発明に係る制振鋼板３とその製造方法を模式的に示す説明図である。
【００２０】
図１に示すように、制振鋼板３は単一材料からなる。制振鋼板３は、例えば、Ｃ：０．０１〜０．２０％、Ｓｉ：０．０１〜０．６％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０．１０％以下、Ｓ：０．０１５％以下、Ｂ：０〜０．０１０％、Ｎｂ：０〜０．０５０％、Ｔｉ：０〜０．１６％、残部Ｆｅおよび不純物という化学組成を有する。この化学組成を有する理由を説明する。
【００２１】
（１−１）Ｃ：０．０１〜０．２０％
Ｃは、制振鋼板３の強度に影響する元素であり、Ｃ含有量が０．０１％を下回ると所望の強度を確保できない。このため、Ｃ含有量は、０．０１％以上であり、好ましくは０．０２％以上であり、さらに好ましくは０．０３％以上である。
【００２２】
しかし、Ｃ含有量が０．２０％を超えると、制振鋼板３の溶接性および加工性が劣化する。このため、Ｃ含有量は、０．２０％以下であり、好ましくは０．１６％以下であり、さらに好ましくは０．１２％以下である。
【００２３】
（１−２）Ｍｎ：０．１〜２．０％
Ｍｎは、制振鋼板３の強度や焼入れ性を高める元素であり、制振鋼板３に要求される強度等に応じて、Ｍｎ含有量は、０．１％以上であり、好ましくは０．２％以上であり、さらに好ましくは０．４％以上である。
【００２４】
しかし、Ｍｎ含有量が２．０％を超えると、制振鋼板３が過度に硬質化し、加工性を損ない、溶接性も劣化する。このため、Ｍｎ含有量は、２．０％以下であり、好ましくは１．０％以下であり、さらに好ましくは０．５％以下である。
【００２５】
（１−３）Ｐ：０．１０％以下
Ｐは、不純物であり鋼にとっては有害な元素である一方、固溶強化により鋼を硬化させる元素であり、必要とされる強度特性に応じて積極的に含有してもよい。しかし、Ｐ含有量が０．１０％を越えると制振鋼板３が過度に硬質化し、加工性が損なわれるとともに溶接性も劣化する。このため、Ｐ含有量は、０．１０％以下であり、好ましくは０．０２％以下であり、さらに好ましくは０．０１％以下である。
【００２６】
Ｐ含有量は低いほど好ましいが、Ｐ含有量を０．００１％未満に低減すると製鋼コストが嵩むため、Ｐ含有量は現実的には０．００１％以上である。
【００２７】
（１−４）Ｓ：０．０００１〜０．０１０％
Ｓは、不純物であり鋼にとっては有害な元素であり、Ｓ含有量が０．０１５％を超えると、制振鋼板３の溶接性が劣化するため、Ｓ含有量は、０．０１５％以下であり、好ましくは０．０１２％以下である。
【００２８】
Ｓ含有量は低いほど好ましいが、Ｓ含有量を０．０００１％未満に低減すると製鋼コストが嵩むため、Ｐ含有量は現実的には０．０００１％以上である。
【００２９】
次に、必要に応じて含有する任意元素を説明する。
【００３０】
（１−５）Ｂ：０〜０．０１０％焼きいれ性
Ｂは、鋼の焼入れ性を高めるとともに二次加工性を高める元素であり、この効果を得るためにＢ含有量は、０．０００１％以上であり、好ましくは０．０００２％以上である。しかし、Ｂ含有量が０．０１０％を超えると、制振鋼板３のコストが嵩むため、Ｂ含有量は、０．０１０％であり、好ましくは０．００３０％以下である。
【００３１】
（１−６）Ｎｂ：０〜０．０５０％
Ｎｂは、炭窒化物形成元素であり、鋼中の固溶Ｃおよび固溶Ｎを固定して加工性および非時効性を向上させることができる。このような効果を得るためにＮｂ含有量は、０．００５％以上であり、好ましくは０．０１５％以上である。
【００３２】
しかし、Ｎｂ含有量が０．０５０％を超えると、制振鋼板３のコストが嵩むため、Ｎｂ含有量は、０．０５０％以下であり、好ましくは０．０３５％以下である。
【００３３】
（１−７）Ｔｉ：０〜０．１６％
Ｔｉは、炭窒化物形成元素であり、鋼中の固溶Ｃおよび固溶Ｎを固定して加工性および非時効性を向上させることができる。このような効果を得るためにＴｉ含有量は、０．０００１％以上であり、好ましくは０．０００８％以上である。
【００３４】
しかし、Ｔｉ含有量が０．１６％を超えると、制振鋼板３のコストが嵩むため、Ｔｉ含有量は、０．１６％以下であり、好ましくは０．０３％以下である。
【００３５】
制振鋼板３は、上述の化学組成を有する単一の材料からなるため、分別廃棄が容易であってリサイクル性に優れ、またスポット溶接性にも優れる。
【００３６】
制振鋼板３は、図１中の拡大図にも示すように、表層３ａから板厚方向の内部へ向けて延びて存在する隙間（積層部）４を有する。
【００３７】
隙間４は、板厚方向を含む断面内で隣接するもの同士が互いに反対方向へ延びて存在する。隙間４の幅Ｗは１００〜２０００μｍであることが例示され、隙間４の深さＤは１００〜５００μｍであることが例示され、さらに、隙間４の幅は０．５〜１０μｍであることが例示される。
【００３８】
隙間４は、表層３ａと直交する方向から透視した場合の面積率で５％以上設けられている。隙間の面積率が５％未満であると、十分な制振性を得られない。制振性を維持する観点からは、この面積率の上限を定める必要はないが、加工性を維持するためには、面積率は３０％以下であることが好ましい。面積率が３０％超では、鋼板の強度が弱く、加工時に割れるからである。このように、制振鋼板３は、上記面積率が３０％以下であるために隙間が存在しない部分が有しており、強度が高く、加工性にも優れる。
【００３９】
さらに、制振鋼板３は、熱処理を行うことができるため、化学成分と熱処理条件を適宜調整することによって強度を自由に設定することができる。これに対し、高分子樹脂層を有する従来の制振鋼板は熱処理できず、鋳鉄層を有する従来の制振鋼板もまた鋳鉄の強度・状態が変化するため熱処理ができない。さらに、特許文献２により開示された制振鋼板は連続ラインを通板できない。
【００４０】
制振鋼板３の制振性（ＪＩＳ  Ｇ０６０２（１９９４）に規定された「制振鋼板の振動減衰特性試験方法」の半値幅法による損失係数η）は０．１０〜０．２５であり、制振鋼板３は優れた制振性を有する。
【００４１】
２．本発明に係る製造方法
図１に示すように、本発明に係る制振鋼板３は、板厚方向に凹凸を有する縞状熱延鋼板１を酸洗した後に、圧下率３０％以上の冷間圧延を行うことにより、製造される。
【００４２】
縞状熱延鋼板１は、例えば上述した化学組成を有するスラブを所定の温度で例えば６スタンドからなる熱間圧延工程で熱間圧延し、最終の一段前のスタンドで溝付きロールを用いて圧延し、最終スタンドのロールをピンチロールの代替として使用することにより、製造される。
【００４３】
このようにして製造された縞状熱延鋼板１を酸洗した後、３０％以上の圧下率で冷間圧延を行う。
【００４４】
冷間圧延の圧下率が３０％未満であると、制振鋼板３の隙間４の面積率を５％以上にすることができないからである。同様の観点から、冷間圧延の圧下率は５０％以上であることが望ましい。しかし、冷間圧延の圧下率が９５％を超えると、隙間４の幅Ｗが高くなって曲げ割れの起点になり易くなるとともに圧延機への負荷が過大になるので、冷間圧延の圧下率は９５％以下が望ましい。
【００４５】
なお、縞状熱延鋼板１に対する圧下率（％）は、｛（冷間圧延前の最大板厚）−（冷間圧延後の板厚）／（冷間圧延前の最大板厚）｝×１００として求められる。
【００４６】
冷間圧延後は、目的に応じて焼鈍を行ってもよい。
【００４７】
制振鋼板３の隙間（積層部）４の形状、間隔、面積率は、縞状熱延鋼板１の凸部２の高さ、幅、斜面傾斜方向によって制御可能である。
【００４８】
本発明に係る製造方法は、中間の溶接工程、溶着工程、めっき工程等が不要であるために生産性が高く、圧延により制振鋼板３を製造可能であるために生産性が高いとともに、中間の切断工程が不要であるために製造する制振鋼板３の寸法の自由度が高い。
【実施例】
【００４９】
表１に示す化学組成を有するとともに表２に示す高さ，幅，方向の凸部を有する、酸洗された縞状熱延鋼板１（図１参照）に、６スタンドの圧延スタンドからなる冷間圧延機を用い、表２に示す圧下率で冷間圧延を行って、図１に示す制振鋼板３を製造した。
【００５０】
【表１】
0006536386.tif 000002
【００５１】
【表２】
0006536386.tif 000003
【００５２】
得られた制振鋼板３の端面のマクロ写真を撮影し、隙間４の幅，深さを測定するとともに面積率を測定した。
【００５３】
また、得られた制振鋼板３にＪＩＳ  Ｇ０６０２（１９９４）に規定された「制振鋼板の振動減衰特性試験方法」の半値幅法により制振性を評価した。制振性は、試験片長手方向が圧延方向と平行になるようにして採取した、元厚×４０ｍｍ幅×４００ｍｍ長さの形状の試験片を用い、機械インピーダンス法により損失係数（η）を求めた。」
さらに、得られた制振鋼板３にＪＩＳ  Ｚ２２４８（２００６）に規定された密着曲げ試験を行い、湾曲部の外側に裂けきずおよびその他の欠点がない場合を合格とした。
【００５４】
結果を表２にまとめて示す。
【００５５】
表２における試料番号１〜１１，１３〜１８，２０〜３３は、本発明の規定をすべて満足する本発明例の制振鋼板であり、試料番号１２，１９は、本発明の規定を満足しない比較例の制振鋼板である。
【００５６】
試料番号１〜１１，１３〜１８，２０〜３３の本発明例の制振鋼板は、損失係数が０．１１〜０．２３の範囲にあるとともに、良好な曲げ性を示した。
【００５７】
試料番号１〜１１，１３〜１８，２０〜３３の本発明例の制振鋼板は、単一材料からなるために、分別廃棄が容易であるためにリサイクル性に優れるとともにスポット溶接性にも優れる。また、本発明例の制振鋼板の隙間の面積率は３０％以下であり、隙間が存在しない部分を有するため、強度が高く、加工性にも優れる。さらに、本発明例の制振鋼板は、熱処理を行うことができるため、化学成分と熱処理条件を適宜調整することによって強度を自由に設定することができる。
【００５８】
さらに、本発明例の製造方法は、中間の溶接工程、溶着工程、めっき工程等が不要であるために生産性が高く、圧延により製造可能であるために生産性が高いとともに、中間の切断工程が不要であるために製造可能な製品の寸法の自由度が高い。
【００５９】
これに対し、試料番号１２の比較例の制振鋼板は、冷間圧延の圧下率が２８％の本発明が規定する範囲を下回るために隙間の総量が不足し、損失係数が０．０４と低かった。
【００６０】
また、試料番号１９の比較例の制振鋼板は、冷間圧延の圧下率が９８％と本発明の好適範囲を外れているために、隙間の幅が高くなって曲げ割れの起点になり易く、曲げ性が不芳であった。
【符号の説明】
【００６１】
１  縞状熱延鋼板
２  凸部
３  本発明に係る制振鋼板
３ａ  表層
４  隙間
【図１】
0006536386.tif 000004