ホーム > 特許ランキング > セイコーエプソン株式会社
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024094947
(43)【公開日】2024-07-10
(54)【発明の名称】チクソ成形体
(51)【国際特許分類】
C22C 1/10 20230101AFI20240703BHJP
B22D 17/00 20060101ALI20240703BHJP
C22C 23/02 20060101ALN20240703BHJP
【ＦＩ】
C22C1/10 G
B22D17/00 540
C22C23/02
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022211886
(22)【出願日】2022-12-28
(71)【出願人】
【識別番号】000002369
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100091292
【弁理士】
【氏名又は名称】増田 達哉
(74)【代理人】
【識別番号】100173428
【弁理士】
【氏名又は名称】藤谷 泰之
(74)【代理人】
【識別番号】100091627
【弁理士】
【氏名又は名称】朝比 一夫
(72)【発明者】
【氏名】秀嶋 保利
(72)【発明者】
【氏名】岩下 節也
(72)【発明者】
【氏名】前田 郁也
(72)【発明者】
【氏名】内薗 駿介
(72)【発明者】
【氏名】尾崎 公一
(72)【発明者】
【氏名】福田 忠生
【テーマコード（参考）】
4K020
【Ｆターム（参考）】
4K020AA24
4K020AA26
4K020AC02
4K020BB22
(57)【要約】
【課題】高い振動減衰性を有するチクソ成形体を提供すること。
【解決手段】Ｍｇを主成分とするマトリックス部と、前記マトリックス部中に分散し、Ｃを主成分とするＣ粒子部と、前記マトリックス部中に分散し、Ｍｇ２Ｓｉを含む第１Ｍｇ粒子部と、前記マトリックス部中に分散し、ＭｇＯを含む第２Ｍｇ粒子部と、を有し、Ｃの含有率が３．０質量％以上４０．０質量％以下であることを特徴とするチクソ成形体。また、断面を観察し、表面からの深さが１ｍｍの点を中心とする５００μｍ角の範囲における前記第１Ｍｇ粒子部および前記第２Ｍｇ粒子部の合計の面積分率が０．０５％以上１０．０％以下であることが好ましい。
【選択図】図１
【解決手段】Ｍｇを主成分とするマトリックス部と、前記マトリックス部中に分散し、Ｃを主成分とするＣ粒子部と、前記マトリックス部中に分散し、Ｍｇ２Ｓｉを含む第１Ｍｇ粒子部と、前記マトリックス部中に分散し、ＭｇＯを含む第２Ｍｇ粒子部と、を有し、Ｃの含有率が３．０質量％以上４０．０質量％以下であることを特徴とするチクソ成形体。また、断面を観察し、表面からの深さが１ｍｍの点を中心とする５００μｍ角の範囲における前記第１Ｍｇ粒子部および前記第２Ｍｇ粒子部の合計の面積分率が０．０５％以上１０．０％以下であることが好ましい。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
Ｍｇを主成分とするマトリックス部と、
前記マトリックス部中に分散し、Ｃを主成分とするＣ粒子部と、
前記マトリックス部中に分散し、Ｍｇ２Ｓｉを含む第１Ｍｇ粒子部と、
前記マトリックス部中に分散し、ＭｇＯを含む第２Ｍｇ粒子部と、
を有し、
Ｃの含有率が３．０質量％以上４０．０質量％以下であることを特徴とするチクソ成形体。
前記マトリックス部中に分散し、Ｃを主成分とするＣ粒子部と、
前記マトリックス部中に分散し、Ｍｇ２Ｓｉを含む第１Ｍｇ粒子部と、
前記マトリックス部中に分散し、ＭｇＯを含む第２Ｍｇ粒子部と、
を有し、
Ｃの含有率が３．０質量％以上４０．０質量％以下であることを特徴とするチクソ成形体。
【請求項2】
断面を観察し、表面からの深さが１ｍｍの点を中心とする５００μｍ角の範囲における前記第１Ｍｇ粒子部および前記第２Ｍｇ粒子部の合計の面積分率が０．０５％以上１０．０％以下である請求項１に記載のチクソ成形体。
【請求項3】
断面を観察し、表面からの深さが１ｍｍの点を中心とする５００μｍ角の範囲における前記第１Ｍｇ粒子部の面積分率をＳ１とし、前記第２Ｍｇ粒子部の面積分率をＳ２とし、前記Ｃ粒子部の面積分率をＳ３とするとき、Ｓ３／（Ｓ１＋Ｓ２）の比は、２．０以上５０．０以下である請求項１または２に記載のチクソ成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、減衰特性に優れるマグネシウムチクソモールディング成形体（チクソ成形体）に関するものである。
【背景技術】
【0002】
マグネシウムは、比重が小さく、かつ、電磁波シールド性、振動の減衰能、切削性、生体安全性がそれぞれ良好であるという性質を有する。このような背景から、自動車用部品、航空機用部品、携帯電話、ノートパソコンといった製品にマグネシウム合金製の部品が使用され始めている。
【0003】
マグネシウム製の部品を製造する方法として、チクソ成形法が知られている。チクソ成形法は、ペレット状またはチップ状の材料をシリンダー内で加熱して液相と固相が共存した固液共存状態にした後、スクリューの回転によってチクソ性を発現させ、得られた半凝固物を金型に注入する成形法である。このようなチクソ成形法によれば、加熱とせん断とによって半凝固物の流動性が高められているため、ダイカスト法と比較して、薄肉な部品や複雑な形状の部品を成形できる。
【0004】
チクソ成形法では、前述したように、例えばチップ状をなす成形用チップが原料として用いられる。
【0005】
例えば、特許文献１には、マグネシウムチップに対して０．０１～３重量％のカーボンブラックを添加し、両者をミキサーで混合することによって、マグネシウムチップの表面を炭素粉末で被覆した成形用チップが開示されている。このような炭素粉末で被覆された成形用チップによれば、射出成形によって製造される成形品の曲げ特性および引張強度を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】国際公開第２０１２／１３７９０７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献１に記載の成形用チップを用いて製造されたチクソ成形体には、振動を減衰させる特性（振動減衰性）が不十分であるという課題がある。このため、チクソ成形体において振動減衰性のさらなる向上を図ることが求められている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の適用例に係るチクソ成形体は、
Ｍｇを主成分とするマトリックス部と、
前記マトリックス部中に分散し、Ｃを主成分とするＣ粒子部と、
前記マトリックス部中に分散し、Ｍｇ２Ｓｉを含む第１Ｍｇ粒子部と、
前記マトリックス部中に分散し、ＭｇＯを含む第２Ｍｇ粒子部と、
を有し、
Ｃの含有率が３．０質量％以上４０．０質量％以下であることを特徴とする。
Ｍｇを主成分とするマトリックス部と、
前記マトリックス部中に分散し、Ｃを主成分とするＣ粒子部と、
前記マトリックス部中に分散し、Ｍｇ２Ｓｉを含む第１Ｍｇ粒子部と、
前記マトリックス部中に分散し、ＭｇＯを含む第２Ｍｇ粒子部と、
を有し、
Ｃの含有率が３．０質量％以上４０．０質量％以下であることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】実施形態に係るチクソ成形体の一例を模式的に示す部分断面図である。
【図2】チクソ成形法に用いられる射出成形機の一例を示す断面図である。
【図5】チクソ成形用材料の製造方法を説明するための工程図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明のチクソ成形体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
１．チクソ成形体
まず、実施形態に係るチクソ成形体について説明する。
図１は、実施形態に係るチクソ成形体の一例を模式的に示す部分断面図である。
１．チクソ成形体
まず、実施形態に係るチクソ成形体について説明する。
図１は、実施形態に係るチクソ成形体の一例を模式的に示す部分断面図である。
【0011】
図１に示すチクソ成形体１００は、マトリックス部２００と、Ｃ粒子部３００と、第１Ｍｇ粒子部４００と、第２Ｍｇ粒子部５００と、を有する。マトリックス部２００は、Ｍｇを主成分とする。Ｃ粒子部３００は、Ｃを主成分とする。第１Ｍｇ粒子部４００は、Ｍｇ２Ｓｉを含む。第２Ｍｇ粒子部５００は、ＭｇＯを含む。そして、チクソ成形体１００のＣの含有率は、３．０質量％以上４０．０質量％以下である。
【0012】
Ｍｇを主成分とする、とは、マトリックス部２００の断面に元素分析を行ったとき、元素であるＭｇが原子数比で最も多いことを指す。Ｃを主成分とする、とは、Ｃ粒子部３００の断面に元素分析を行ったとき、元素であるＣが原子数比で最も多いことを指す。Ｍｇ２Ｓｉは、ケイ化マグネシウムである。ＭｇＯは、酸化マグネシウムである。
【0013】
このようなチクソ成形体１００は、高い振動減衰性を有する。振動減衰性とは、チクソ成形体１００に耐久限度以下の応力サイクル（振動）を与えたとき、そのエネルギーを熱として吸収または消散させる能力のことをいい、例えば、対数減衰率で定量化することができる。したがって、チクソ成形体１００は、高い対数減衰率を有するといえる。
【0014】
１．１．マトリックス部
マトリックス部２００は、Ｍｇ以外に種々の添加成分を含んでいてもよい。添加成分としては、例えば、リチウム、ベリリウム、カルシウム、アルミニウム、シリコン、マンガン、鉄、ニッケル、銅、亜鉛、ストロンチウム、イットリウム、ジルコニウム、銀、錫、金、希土類元素等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上の混合物が用いられる。希土類元素としては、例えばセリウムが挙げられる。
マトリックス部２００は、Ｍｇ以外に種々の添加成分を含んでいてもよい。添加成分としては、例えば、リチウム、ベリリウム、カルシウム、アルミニウム、シリコン、マンガン、鉄、ニッケル、銅、亜鉛、ストロンチウム、イットリウム、ジルコニウム、銀、錫、金、希土類元素等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上の混合物が用いられる。希土類元素としては、例えばセリウムが挙げられる。
【0015】
マトリックス部２００におけるＭｇの含有率は、他の元素より大きければよいが、５０原子％超であるのが好ましく、７０原子％以上であるのがより好ましく、８０原子％以上であるのがさらに好ましい。
【0016】
添加成分は、特に、アルミニウムおよび亜鉛の双方を含むことが好ましい。これにより、チクソ成形体１００をチクソ成形法で製造するとき、原材料の融点が低下し、半凝固物の流動性が向上する。その結果、チクソ成形時の成形性が高められるため、製造されるチクソ成形体１００の寸法精度を高めることができる。
【0017】
また、添加成分は、アルミニウムおよび亜鉛以外に、マンガン、イットリウム、ストロンチウムおよび希土類元素からなる群から選択される少なくとも１種を含むのが好ましい。これにより、チクソ成形体１００の機械的特性、耐食性、耐摩耗性および熱伝導率を高めることができる。
【0018】
１．２．Ｃ粒子部
Ｃ粒子部３００は、前述したように、Ｃを主成分とし、マトリックス部２００中に分散している。
Ｃ粒子部３００は、前述したように、Ｃを主成分とし、マトリックス部２００中に分散している。
【0019】
Ｃ粒子部３００は、マトリックス部２００に比べて振動減衰性に優れる。この振動減衰能は、Ｃ粒子部３００が、その内部や界面において、振動エネルギーを熱エネルギーに変化させやすいことに起因すると考えられる。このため、Ｃ粒子部３００を設けることにより、振動減衰性に優れたチクソ成形体１００を実現することができる。
【0020】
Ｃ粒子部３００は、好ましくはＣ単体を含む。Ｃ単体は、例えば炭化物等と比べて、硬度や剛性が低く、振動減衰性に優れる。このため、Ｃ粒子部３００がＣ単体を含むことにより、振動減衰性が特に高いチクソ成形体１００を実現することができる。Ｃ単体としては、例えば、グラファイト、ダイヤモンド、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、フラーレン等が挙げられる。
【0021】
Ｃ粒子部３００の断面は、元素分析によるＣの含有率が６０原子％以上であるのが好ましく、８０原子％以上であるのがより好ましい。Ｃ粒子部３００におけるＣの含有率が前記範囲内であることにより、Ｃ粒子部３００において、Ｃ単体が持つ振動減衰性が十分に発揮される。その結果、振動減衰性が特に高いチクソ成形体１００を実現することができる。
【0022】
なお、Ｃ粒子部３００は、例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による撮像画像やＳＥＭに付属するエネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）による元素分析結果に基づいて、Ｃ（炭素）が偏析している箇所として特定される。Ｃ粒子部３００の断面におけるＣの含有率は、例えば、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）による定性定量分析により求められる。
【0023】
Ｃ粒子部３００の断面形状は、特に限定されず、例えば、球形であっても、多角形であっても、異形状であってもよい。このうち、Ｃ粒子部３００の断面形状は、細長い形状であるのが好ましい。細長い形状とは、平均アスペクト比、すなわち短軸の長さに対する長軸の長さの比が、２．０以上２０．０以下、好ましくは４．０以上１５．０以下であり、より好ましくは５．０以上１０．０以下である形状をいう。Ｃ粒子部３００の断面形状がこのような細長い形状をなしていることにより、チクソ成形体１００に高い振動減衰性と高い熱伝導性とを付与することができる。つまり、細長い形状のＣ粒子部３００は、振動エネルギーが付与されたとき、球形に近い形状のＣ粒子部に比べて、内部またはマトリックス部２００との界面において、振動エネルギーを吸収しやすい。したがって、Ｃ粒子部３００の断面形状が細長い形状であれば、振動減衰性を高めることができる。また、炭素に由来する優れた熱伝導性も付加される。そして、細長い形状をなすＣ粒子部３００は、マトリックス部２００との接触面積が広いこと、形状異方性が大きいこと等の特長を有することとなるため、チクソ成形体１００の振動減衰性、機械的特性および熱伝導性を高めることに寄与する。
【0024】
なお、平均アスペクト比とは、１０個以上のＣ粒子部３００の断面について求めたアスペクト比の平均値である。
【0025】
チクソ成形体１００におけるＣの含有率は、３．０質量％以上４０．０質量％以下とされ、好ましくは７．０質量％２５．０質量％以下とされ、より好ましくは１０．０質量％以上２０．０質量％以下とされる。
【0026】
チクソ成形体１００におけるＣの含有率は、そのほとんどがＣ粒子部３００に由来するものと考えられる。Ｃの含有率を前記範囲内に設定することにより、Ｃ粒子部３００の分散に伴うチクソ成形体１００の機械的特性の低下を抑えつつ、チクソ成形体１００の振動減衰性を高めることができる。つまり、Ｃの含有率が前記範囲内であれば、このような効果を奏するために必要かつ十分なＣ粒子部３００を有するチクソ成形体１００を実現することができる。また、Ｃの含有率を前記範囲内に設定することにより、チクソ成形体１００の機械的特性の低下を抑えつつ、チクソ成形体１００の熱伝導性を高めることができる。
【0027】
なお、Ｃの含有率が前記下限値を下回ると、Ｃ粒子部３００の比率も低下するため、チクソ成形体１００の振動減衰性が低下する。また、機械的特性や熱伝導性も低下するおそれがある。一方、Ｃの含有率が前記上限値を上回ると、チクソ成形体１００の機械的特性、例えば強度や剛性が低下する。
【0028】
チクソ成形体１００におけるＣの含有率の測定には、例えば、ＪＩＳ Ｇ １２１１：２０１１に規定された酸素気流燃焼（高周波誘導加熱炉燃焼）－赤外線吸収法が用いられる。この測定法に対応する分析装置としては、例えば、ＬＥＣＯジャパン株式会社製、炭素・硫黄分析装置等が挙げられる。
【0029】
１．３．第１Ｍｇ粒子部
第１Ｍｇ粒子部４００は、前述したように、Ｍｇ２Ｓｉを含み、マトリックス部２００中に分散している。Ｍｇ２Ｓｉは、マトリックス部２００に比べてヤング率が高い。このため、Ｍｇ２Ｓｉを含む第１Ｍｇ粒子部４００は、チクソ成形体１００の剛性を高めるための強化剤として機能する。これにより、第１Ｍｇ粒子部４００を有するチクソ成形体１００は、高い剛性を有するものとなる。具体的には、マトリックス部２００中に分散している第１Ｍｇ粒子部４００は、マトリックス部２００の剛性を高める。そうすると、チクソ成形体１００に印加された振動エネルギーは、マトリックス部２００を介してＣ粒子部３００に伝達されやすくなり、Ｃ粒子部３００の内部や界面における振動エネルギーの吸収効率が高められる。
第１Ｍｇ粒子部４００は、前述したように、Ｍｇ２Ｓｉを含み、マトリックス部２００中に分散している。Ｍｇ２Ｓｉは、マトリックス部２００に比べてヤング率が高い。このため、Ｍｇ２Ｓｉを含む第１Ｍｇ粒子部４００は、チクソ成形体１００の剛性を高めるための強化剤として機能する。これにより、第１Ｍｇ粒子部４００を有するチクソ成形体１００は、高い剛性を有するものとなる。具体的には、マトリックス部２００中に分散している第１Ｍｇ粒子部４００は、マトリックス部２００の剛性を高める。そうすると、チクソ成形体１００に印加された振動エネルギーは、マトリックス部２００を介してＣ粒子部３００に伝達されやすくなり、Ｃ粒子部３００の内部や界面における振動エネルギーの吸収効率が高められる。
【0030】
また、第１Ｍｇ粒子部４００は、マトリックス部２００に含まれるＭｇ結晶の粗大化を抑制する。このため、チクソ成形体１００では、マトリックス部２００においてＭｇ結晶の微細化が図られている。これにより、チクソ成形体１００は、高い機械的強度を有するものとなる。
【0031】
第１Ｍｇ粒子部４００では、その断面について、例えば、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）による定性定量分析を行ったとき、原子数比でＭｇが最も多く、次いでＳｉが多ければ、その他の元素が含まれていてもよい。その場合、ＭｇおよびＳｉの合計含有率は、５０原子％以上であるのが好ましく、６０原子％以上であるのがより好ましい。これにより、上記の効果がより確実に得られる。
【0032】
なお、第１Ｍｇ粒子部４００は、例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による撮像画像やＳＥＭに付属するエネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）による元素分析結果に基づいて、ＭｇおよびＳｉが偏析している箇所として特定される。
【0033】
１．４．第２Ｍｇ粒子部
第２Ｍｇ粒子部５００は、前述したように、ＭｇＯを含み、マトリックス部２００中に分散している。ＭｇＯは、マトリックス部２００に比べてヤング率が高い。このため、ＭｇＯを含む第２Ｍｇ粒子部５００は、チクソ成形体１００の剛性を高めるための強化剤として機能する。これにより、第２Ｍｇ粒子部５００を有するチクソ成形体１００は、高い剛性を有するものとなる。具体的には、マトリックス部２００中に分散している第２Ｍｇ粒子部５００は、マトリックス部２００の剛性を高める。そうすると、チクソ成形体１００に印加された振動エネルギーは、マトリックス部２００を介してＣ粒子部３００に伝達されやすくなり、Ｃ粒子部３００の内部や界面における振動エネルギーの吸収効率が高められる。
第２Ｍｇ粒子部５００は、前述したように、ＭｇＯを含み、マトリックス部２００中に分散している。ＭｇＯは、マトリックス部２００に比べてヤング率が高い。このため、ＭｇＯを含む第２Ｍｇ粒子部５００は、チクソ成形体１００の剛性を高めるための強化剤として機能する。これにより、第２Ｍｇ粒子部５００を有するチクソ成形体１００は、高い剛性を有するものとなる。具体的には、マトリックス部２００中に分散している第２Ｍｇ粒子部５００は、マトリックス部２００の剛性を高める。そうすると、チクソ成形体１００に印加された振動エネルギーは、マトリックス部２００を介してＣ粒子部３００に伝達されやすくなり、Ｃ粒子部３００の内部や界面における振動エネルギーの吸収効率が高められる。
【0034】
また、第２Ｍｇ粒子部５００は、マトリックス部２００に含まれるＭｇ結晶の粗大化を抑制する。このため、チクソ成形体１００では、マトリックス部２００においてＭｇ結晶の微細化が図られている。これにより、チクソ成形体１００は、高い機械的強度を有するものとなる。
【0035】
さらに、第２Ｍｇ粒子部５００は、第１Ｍｇ粒子部４００が樹枝状または針状に異常成長するのを阻害する機能も有する。この機能により、第１Ｍｇ粒子部４００は、等方的な形状になりやすく、亀裂等の起点になりにくい。したがって、第１Ｍｇ粒子部４００および第２Ｍｇ粒子部５００の双方を有するチクソ成形体１００では、機械的強度がより高められる。
【0036】
第２Ｍｇ粒子部５００では、その断面について、例えば、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）による定性定量分析を行ったとき、原子数比でＭｇおよびＯのいずれか一方最も多く、次いで他方が多ければ、その他の元素が含まれていてもよい。その場合、ＭｇおよびＯの合計含有率は、５０原子％以上であるのが好ましく、６０原子％以上であるのがより好ましい。これにより、上記の効果がより確実に得られる。
【0037】
なお、第２Ｍｇ粒子部５００は、例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による撮像画像やＳＥＭに付属するエネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ）による元素分析結果に基づいて、ＭｇおよびＯが偏析している箇所として特定される。
【0038】
１．５．実施形態が奏する効果
以上のように、実施形態に係るチクソ成形体１００は、マトリックス部２００と、Ｃ粒子部３００と、第１Ｍｇ粒子部４００と、第２Ｍｇ粒子部５００と、を有する。マトリックス部２００は、Ｍｇを主成分とする。Ｃ粒子部３００は、マトリックス部２００中に分散し、Ｃを主成分とする。第１Ｍｇ粒子部４００は、マトリックス部２００中に分散し、Ｍｇ２Ｓｉを含む。第２Ｍｇ粒子部５００は、マトリックス部２００中に分散し、ＭｇＯを含む。そして、チクソ成形体１００では、Ｃの含有率が３．０質量％以上４０．０質量％以下である。
以上のように、実施形態に係るチクソ成形体１００は、マトリックス部２００と、Ｃ粒子部３００と、第１Ｍｇ粒子部４００と、第２Ｍｇ粒子部５００と、を有する。マトリックス部２００は、Ｍｇを主成分とする。Ｃ粒子部３００は、マトリックス部２００中に分散し、Ｃを主成分とする。第１Ｍｇ粒子部４００は、マトリックス部２００中に分散し、Ｍｇ２Ｓｉを含む。第２Ｍｇ粒子部５００は、マトリックス部２００中に分散し、ＭｇＯを含む。そして、チクソ成形体１００では、Ｃの含有率が３．０質量％以上４０．０質量％以下である。
【0039】
このような構成によれば、第１Ｍｇ粒子部４００および第２Ｍｇ粒子部５００がマトリックス部２００の機械的特性を高め、それに伴って、Ｃ粒子部３００の内部や界面における振動エネルギーの吸収効率が高められる。これにより、高い振動減衰性を有するチクソ成形体１００が得られる。また、それに加えて、チクソ成形体１００は、剛性や機械的強度等の機械的特性および熱伝導性にも優れたものとなる。
【0040】
１．６．各粒子部の相互関係
ここで、チクソ成形体１００の断面を観察し、表面１０１からの深さが１ｍｍの点を中心とする５００μｍ角の範囲Ａを設定する。範囲Ａにおいて、第１Ｍｇ粒子部４００の面積分率をＳ１とし、第２Ｍｇ粒子部５００の面積分率をＳ２とする。
ここで、チクソ成形体１００の断面を観察し、表面１０１からの深さが１ｍｍの点を中心とする５００μｍ角の範囲Ａを設定する。範囲Ａにおいて、第１Ｍｇ粒子部４００の面積分率をＳ１とし、第２Ｍｇ粒子部５００の面積分率をＳ２とする。
【0041】
このとき、範囲Ａにおける面積分率Ｓ１および面積分率Ｓ２の合計の面積分率は、０．０５％以上１０．０％以下であるのが好ましく、０．１％以上８．０％以下であるのがより好ましく、０．１５％以上５．０％以下であるのがさらに好ましい。これにより、前述した強化剤としての機能を持つ第１Ｍｇ粒子部４００および第２Ｍｇ粒子部５００の面積比率が最適化され、チクソ成形体１００の剛性を高めることができる。その結果、Ｃ粒子部３００の内部や界面における振動エネルギーの吸収効率が高められ、振動減衰性が特に高いチクソ成形体１００が得られる。また、第１Ｍｇ粒子部４００および第２Ｍｇ粒子部５００は、マトリックス部２００に含まれるＭｇ結晶の粗大化を抑制する。これにより、機械的強度が特に高いチクソ成形体１００が得られる。
【0042】
範囲Ａにおける面積分率Ｓ１および面積分率Ｓ２は、それぞれ次のようにして算出される。まず、範囲Ａの観察像において、画像処理により、第１Ｍｇ粒子部４００の範囲および第２Ｍｇ粒子部５００の範囲をそれぞれ抽出するとともに、それらの合計の面積を算出する。画像処理には、例えば画像解析ソフトウエア、ＯＬＹＭＰＵＳ Ｓｔｒｅａｍ等を用いることができる。また、観察像の拡大倍率は、３００倍以上であるのが好ましい。次に、範囲Ａの全面積に対する、第１Ｍｇ粒子部４００の面積の割合および第２Ｍｇ粒子部５００の面積の割合をそれぞれ算出する。この割合が、面積分率Ｓ１および面積分率Ｓ２となる。
【0043】
範囲Ａにおいて、面積分率Ｓ１および面積分率Ｓ２の合計をＳ１＋Ｓ２とし、Ｃ粒子部３００の面積分率をＳ３とするとき、Ｓ３／（Ｓ１＋Ｓ２）の比は、２．０以上５０．０以下であるのが好ましく、３．０以上３０．０以下であるのがより好ましく、４．０以上２０．０以下であるのがさらに好ましい。Ｓ３／（Ｓ１＋Ｓ２）の比を前記範囲内に設定することにより、Ｃ粒子部３００と、第１Ｍｇ粒子部４００および第２Ｍｇ粒子部５００と、の量的バランスが良好になる。これにより、Ｃ粒子部３００による効果と、第１Ｍｇ粒子部４００および第２Ｍｇ粒子部５００による効果とが、互いに阻害し合うことなく得られるチクソ成形体１００を実現することができる。このようなチクソ成形体１００は、振動減衰性が特に高いものとなる。
【0044】
範囲Ａにおける面積分率Ｓ３は、次のようにして算出される。まず、範囲Ａの観察像において、画像処理により、Ｃ粒子部３００の面積を算出する。画像処理には、例えば画像解析ソフトウエアＯＬＹＭＰＵＳ Ｓｔｒｅａｍ等を用いることができる。また、観察像の拡大倍率は、３００倍以上であるのが好ましい。次に、範囲Ａの全面積に対するＣ粒子部３００の面積の割合を算出する。この割合が、面積分率Ｓ３となる。
【0045】
また、第１Ｍｇ粒子部４００の平均粒径をＤ１とし、第２Ｍｇ粒子部５００の平均粒径をＤ２とする。平均粒径Ｄ１およびＤ２は、それぞれ、０．１μｍ以上１０．０μｍ以下であるのが好ましく、０．１μｍ以上５．０μｍ以下であるのがより好ましい。平均粒径Ｄ１およびＤ２が前記範囲内であれば、第１Ｍｇ粒子部４００および第２Ｍｇ粒子部５００は、含まれていても、チクソ成形体１００に生じる亀裂等の起点になりにくくなる。これにより、チクソ成形体１００の曲げ強さ、引張強さ等の機械的強度を高めることができる。
【0046】
平均粒径Ｄ１、Ｄ２は、次のようにして算出される。まず、範囲Ａにおいて、含まれている第１Ｍｇ粒子部４００の粒径および第２Ｍｇ粒子部５００の粒径を全て計測する。第１Ｍｇ粒子部４００の粒径とは、第１Ｍｇ粒子部４００の観察像における、長軸の長さと、短軸の長さと、の中間値である。このようにして算出した粒径の平均値が、第１Ｍｇ粒子部４００の平均粒径である。第２Ｍｇ粒子部５００の粒径とは、第２Ｍｇ粒子部５００の観察像における、長軸の長さと、短軸の長さと、の中間値である。このようにして算出した粒径の平均値が、第２Ｍｇ粒子部５００の平均粒径である。
【0047】
１．７．チクソ成形体の物性
チクソ成形体１００の引張強さは、１８０ＭＰａ以上であることが好ましく、１９０ＭＰａ以上であることがより好ましい。さらに、チクソ成形体１００のヤング率は、４０ＧＰａ以上であることが好ましく、４５ＧＰａ以上であることがより好ましい。引張強さおよびヤング率が前記範囲内であるチクソ成形体１００は、比強度および比剛性が特に高いものとなる。このようなチクソ成形体１００は、軽量であり、かつ、高強度および高剛性であるため、例えば、自動車、航空機等の輸送機器に用いられる部品、携帯端末、ノートパソコン等のモバイル機器に用いられる部品等に、好適である。
チクソ成形体１００の引張強さは、１８０ＭＰａ以上であることが好ましく、１９０ＭＰａ以上であることがより好ましい。さらに、チクソ成形体１００のヤング率は、４０ＧＰａ以上であることが好ましく、４５ＧＰａ以上であることがより好ましい。引張強さおよびヤング率が前記範囲内であるチクソ成形体１００は、比強度および比剛性が特に高いものとなる。このようなチクソ成形体１００は、軽量であり、かつ、高強度および高剛性であるため、例えば、自動車、航空機等の輸送機器に用いられる部品、携帯端末、ノートパソコン等のモバイル機器に用いられる部品等に、好適である。
【0048】
チクソ成形体１００の０．２％耐力は、１５５ＭＰａ以上であるのが好ましく、１６５ＭＰａ以上であるのがより好ましい。
【0049】
チクソ成形体１００の引張強さおよび０．２％耐力は、次のようにして計測される。まず、チクソ成形体１００から試験片を削り出す。試験片としては、例えば、ＪＩＳに規定されている１３号試験片等が挙げられる。次に、試験片を引張試験機に取り付け、２５℃において試験片に加わった最大の力に対応する応力を算出する。得られた応力を、チクソ成形体１００の引張強さとする。また、計測によって得られる応力ひずみ曲線において、０．２％ひずみの点に対応する応力を、０．２％耐力とする。
【0050】
チクソ成形体１００のヤング率は、次のようにして計測される。まず、チクソ成形体１００から試験片を削り出す。次に、試験片を引張試験機に取り付け、２５℃において試験片に引張荷重を加える。次に、引張荷重を変動させたときの引張ひずみの変化量、および、引張荷重を変動させたときの引張応力の変化量、をそれぞれ算出する。そして、前者の変化量に対する後者の変化量の比を算出し、これをチクソ成形体１００のヤング率とする。なお、チクソ成形体１００のヤング率は、上記の計測方法以外の方法、例えば、共振法、超音波パルス法で測定された値であってもよい。
【0051】
チクソ成形体１００の表面のビッカース硬さは、６５以上であるのが好ましく、７０以上であるのがより好ましく、８０以上であるのがさらに好ましい。ビッカース硬さが前記範囲内であれば、表面硬度が高く、キズ等が付きにくいチクソ成形体１００を実現することができる。チクソ成形体１００の表面のビッカース硬さは、ＪＩＳ Ｚ ２２４４：２００９に規定されたビッカース硬さ試験の方法に準じて測定される。なお、測定荷重は５ｋｇｆとする。
【0052】
２．チクソ成形法
次に、チクソ成形体を製造するチクソ成形法の一例について説明する。
次に、チクソ成形体を製造するチクソ成形法の一例について説明する。
【0053】
チクソ成形法は、ペレット状またはチップ状の原材料をシリンダー内で加熱して液相と固相が共存した固液共存状態にした後、スクリューの回転によってチクソ性を発現させ、得られた半凝固物を金型に注入する成形法である。このようなチクソ成形法によれば、加熱とせん断とによって半凝固物の流動性が高められているため、例えばダイカスト法と比較して、薄肉な部品や複雑な形状の部品を成形できる。
【0054】
後述する実施形態に係るチクソ成形体は、マグネシウムを主成分とする成形体である。したがって、原材料には、マグネシウムを主成分とする材料が用いられる。
【0055】
図２は、チクソ成形法に用いられる射出成形機の一例を示す断面図である。
図２に示すように、射出成形機１は、金型２と、ホッパー５と、加熱シリンダー７と、スクリュー８と、ノズル９と、を備える。金型２は、キャビティーＣｖを形成する。ホッパー５にチクソ成形用材料１０が投入されると、チクソ成形用材料１０は加熱シリンダー７へ供給される。加熱シリンダー７に供給されたチクソ成形用材料１０は、ヒーター６によって加熱されながらスクリュー８によってせん断されつつ移送される。これにより、チクソ成形用材料１０は半溶融し、スラリー化する。得られたスラリーは、ノズル９を介して、大気に触れることなく、金型２内のキャビティーＣｖへ射出される。そして、キャビティーＣｖに射出されたスラリーを冷却することにより、チクソ成形体が得られる。
図２に示すように、射出成形機１は、金型２と、ホッパー５と、加熱シリンダー７と、スクリュー８と、ノズル９と、を備える。金型２は、キャビティーＣｖを形成する。ホッパー５にチクソ成形用材料１０が投入されると、チクソ成形用材料１０は加熱シリンダー７へ供給される。加熱シリンダー７に供給されたチクソ成形用材料１０は、ヒーター６によって加熱されながらスクリュー８によってせん断されつつ移送される。これにより、チクソ成形用材料１０は半溶融し、スラリー化する。得られたスラリーは、ノズル９を介して、大気に触れることなく、金型２内のキャビティーＣｖへ射出される。そして、キャビティーＣｖに射出されたスラリーを冷却することにより、チクソ成形体が得られる。
【0056】
なお、ホッパー５には、チクソ成形用材料１０とともに、それ以外の材料が投入されてもよい。
【0057】
３．チクソ成形用材料
次に、図２に示すチクソ成形用材料１０の一例について説明する。
次に、図２に示すチクソ成形用材料１０の一例について説明する。
【0058】
【0059】
図３に示すチクソ成形用材料１０は、チップ状をなす金属体１１と、金属体１１の表面に設けられた被覆部１２と、金属体１１と被覆部１２との間に介在する接着部１３と、を有する。
【0060】
被覆部１２は、図３に示すように、複数の被覆粒子１４を含む。被覆粒子１４は、金属体１１の表面に設けられる。被覆粒子１４の構成材料には、Ｃ（炭素）を含む材料を用いる。これにより、前述したチクソ成形体１００が有するＣ粒子部３００が、被覆粒子１４の構成材料から形成される。
【0061】
接着部１３は、図４に示すように、金属体１１と被覆粒子１４との間に介在する介在粒子１５を含む。介在粒子１５は、平均粒径が被覆粒子１４より小さく、酸化ケイ素を含有する。介在粒子１５は、図４に示すように、金属体１１と被覆粒子１４との間や被覆粒子１４同士の間に侵入し、これらを接着するように作用する。
【0062】
このようなチクソ成形用材料１０を用いて、チクソ成形を行うことにより、介在粒子１５を含む接着部１３の作用により、チクソ成形用材料１０から被覆粒子１４の脱落が抑制される。このため、加熱シリンダー７内で金属体１１の半溶融物と被覆粒子１４とが均一に混合されやすくなる。これにより、半溶融物中に被覆粒子１４が均一に分散し、Ｃ粒子部３００が生成する。また、介在粒子１５も、半溶融物中に均一に分散し、第１Ｍｇ粒子部４００および第２Ｍｇ粒子部５００が生成する。その結果、被覆粒子１４由来のＣ粒子部３００、および、介在粒子１５由来の第１Ｍｇ粒子部４００および第２Ｍｇ粒子部５００、が分散したチクソ成形体１００を製造することができる。
【0063】
３．１．金属体
金属体１１は、例えば、鋳型等で鋳込みされたＭｇ基合金を、切削または切断等することによって得られる切片である。なお、金属体１１の製造方法は、これに限定されない。
金属体１１は、例えば、鋳型等で鋳込みされたＭｇ基合金を、切削または切断等することによって得られる切片である。なお、金属体１１の製造方法は、これに限定されない。
【0064】
金属体１１の構成材料には、Ｍｇを主成分とする材料を用いる。この金属体１１は、チクソ成形体１００が有するマトリックス部２００を生成する。
【0065】
前述したマトリックス部２００が含む添加成分は、金属体１１において、単体、合金、酸化物、金属間化合物等の状態で存在し得る。また、添加成分は、金属体１１中において、ＭｇまたはＭｇ合金等の金属組織の結晶粒界に偏析していてもよいし、均一に分散していてもよい。
【0066】
金属体１１の平均粒径は、特に限定されないが、０．５ｍｍ以上であるのが好ましく、１．５ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下であるのがより好ましい。平均粒径を前記範囲内に設定することで、射出成形機１の加熱シリンダー７内におけるブリッジ等の発生を抑制することができる。
【0067】
なお、金属体１１の平均粒径は、金属体１１の投影面積と同じ面積を持つ円の直径の平均値である。平均値は、無作為に選択した１００個以上の金属体１１から算出される。
【0068】
金属体１１の平均アスペクト比は、５．０以下であるのが好ましく、４．０以下であるのがより好ましい。このような平均アスペクト比を有する金属体１１は、加熱シリンダー７内における充填性を高めるとともに、加熱時の温度均一性が良好になる。その結果、機械的特性が高く、かつ、寸法精度の高いチクソ成形体が得られる。
【0069】
なお、金属体１１の平均アスペクト比は、金属体１１の投影像において、長径／短径により算出されるアスペクト比の平均値である。平均値は、無作為に選択した１００個以上の金属体１１から算出される。また、長径とは、投影像においてとり得る最大の長さであり、短径とは、長径に直交する方向の最大の長さである。
【0070】
また、金属体１１には、必要に応じて、任意の表面処理が施されていてもよい。表面処理としては、例えば、プラズマ処理、コロナ処理、オゾン処理、紫外線照射処理、粗面化処理等が挙げられる。
【0071】
３．２．被覆部
被覆部１２は、複数の被覆粒子１４を含む。本実施形態では、図３に示すように、複数の被覆粒子１４が金属体１１の表面を覆うように分布することで、被覆部１２を構成している。被覆部１２は、金属体１１の表面全体を覆っているのが好ましいが、表面の一部のみを覆っていてもよい。
被覆部１２は、複数の被覆粒子１４を含む。本実施形態では、図３に示すように、複数の被覆粒子１４が金属体１１の表面を覆うように分布することで、被覆部１２を構成している。被覆部１２は、金属体１１の表面全体を覆っているのが好ましいが、表面の一部のみを覆っていてもよい。
【0072】
被覆粒子１４は、半溶融物中に分散する。また、被覆粒子１４は、Ｃを主成分とする材料で構成されているため、沸点や熱分解温度が比較的高い。このため、チクソ成形時に被覆粒子１４が気化する可能性が低くなり、被覆粒子１４が成形不良の原因になるのを抑制することができる。
【0073】
被覆粒子１４の構成材料としては、Ｃを含む材料であれば、特に限定されず、例えば、グラファイト、ダイヤモンド、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、フラーレン、炭素繊維等が挙げられる。被覆粒子１４におけるＣの含有量は、８０質量％以上であるのが好ましい。
【0074】
被覆粒子１４の平均粒径は、０．１μｍ以上１００μｍ以下であるのが好ましく、１μｍ以上２５μｍ以下であるのがより好ましく、２μｍ以上１５μｍ以下であるのがさらに好ましい。被覆粒子１４の平均粒径を前記範囲内に設定することにより、被覆部１２の被覆率とチクソ成形用材料１０における被覆粒子１４の含有率とのバランスを最適化することができる。また、被覆粒子１４を金属体１１の表面に付着させたとき、被覆粒子１４を均一に分布させることができ、かつ、被覆粒子１４が脱落しにくくなる。
【0075】
なお、被覆粒子１４の平均粒径が前記上限値を上回ると、被覆粒子１４が脱落しやすくなるおそれがある。
【0076】
被覆粒子１４の平均粒径は、顕微鏡で拡大観察した被覆粒子１４の観察像から、被覆粒子１４の粒径を測定し、１００個以上の測定データから算出した個数基準平均粒径である。なお、顕微鏡には、例えば走査型電子顕微鏡が好ましく用いられる。
【0077】
金属体１１に対する被覆粒子１４の添加量は、製造しようとするチクソ成形体１００のマトリックス部２００とＣ粒子部３００との存在比に応じて、適宜設定される。
【0078】
被覆部１２は、被覆粒子１４以外の物質を含んでいてもよい。その場合、被覆粒子１４以外の物質の含有量は、質量比で被覆粒子１４の含有量未満であればよく、好ましくは被覆粒子１４の３０質量％以下とされ、より好ましくは１０質量％以下とされる。
【0079】
また、被覆粒子１４は、構成材料が異なる２種類以上の粒子が混合された混合粒子であってもよい。これにより、異なる材料が持つ特性を兼ね備えるチクソ成形体１００を製造することができる。さらに、その場合、粒子の種類ごとに粒径が異なっていてもよい。
【0080】
また、被覆粒子１４には、必要に応じて、任意の表面処理が施されていてもよい。表面処理としては、例えば、プラズマ処理、コロナ処理、オゾン処理、紫外線照射処理、粗面化処理、カップリング剤処理等が挙げられる。
【0081】
３．３．接着部
接着部１３は、金属体１１と被覆粒子１４との間に介在する。また、接着部１３は、被覆粒子１４同士の間に介在していてもよい。
接着部１３は、金属体１１と被覆粒子１４との間に介在する。また、接着部１３は、被覆粒子１４同士の間に介在していてもよい。
【0082】
接着部１３は、介在粒子１５を含む。介在粒子１５は、平均粒径が被覆粒子１４より小さく、酸化ケイ素を含有する粒子である。本明細書において「酸化ケイ素」とは、ＳｉＯｘ（０＜ｘ≦２）という組成式で表される物質を指す。介在粒子１５における酸化ケイ素の含有率は、８０質量％以上であるのが好ましい。そして、このような介在粒子１５は、微小であることから、金属体１１と被覆粒子１４との間や被覆粒子１４同士の間に、容易に入り込む。介在粒子１５は、微小であり、比表面積が非常に広いことから、金属体１１および被覆粒子１４の双方と強く相互作用すると考えられる。相互作用の例としては、水素結合、ファンデルワールス力のような分子間力や、介在粒子１５の集合体が金属体１１の表面に存在する凹凸に入り込むことで生じるアンカー効果等が挙げられる。特に酸化ケイ素を含有する介在粒子１５の表面には、高密度の水酸基が存在する。この水酸基が金属体１１や被覆粒子１４との間で水素結合を生じ、これが相互作用の駆動力になると考えられる。このような相互作用により、接着部１３は、金属体１１の表面に被覆粒子１４を固定する機能を有することになる。
【0083】
このような接着部１３を有するチクソ成形用材料１０では、介在粒子１５を介して金属体１１と被覆粒子１４との間が強固に固定されるため、被覆粒子１４が脱落しにくい。このため、チクソ成形においてチクソ成形用材料１０が加熱シリンダー７内に投入されたとき、金属体１１の半溶融物と被覆粒子１４とが均一に混合されやすくなる。これにより、チクソ成形体１００中に被覆粒子１４および介在粒子１５を均一に分散させることができる。その結果、Ｃ粒子部３００、第１Ｍｇ粒子部４００および第２Ｍｇ粒子部５００が均一に分散したチクソ成形体１００を製造することができる。
【0084】
また、酸化ケイ素は、気化しにくく、かつ、チクソ成形体１００に取り込まれると、マグネシウムと化合して、前述した強化剤として機能する第１Ｍｇ粒子部４００および第２Ｍｇ粒子部５００を生成する。このため、気化に伴う成形不良の発生が抑制されるとともに、機械的特性に優れたチクソ成形体１００が得られる。
【0085】
介在粒子１５の平均粒径は、被覆粒子１４の平均粒径より小さければよい。具体的には、介在粒子１５の平均粒径は、被覆粒子１４の平均粒径の２０％以下であるのが好ましく、１０％以下であるのがより好ましく、５％以下であるのがさらに好ましい。これにより、介在粒子１５は、金属体１１と被覆粒子１４との間や被覆粒子１４同士の間に、特に入り込みやすくなる。また、介在粒子１５の比表面積も特に大きくなる。
【0086】
なお、下限値は、必ずしも設定されていなくてもよいが、介在粒子１５同士が凝集しやすくなること、介在粒子１５の取り扱いが難しくなること等の理由から、被覆粒子１４の０．０１％以上であるのが好ましく、０．０５％以上であるのがより好ましく、０．１０％以上であるのがさらに好ましい。
【0087】
また、介在粒子１５の平均粒径は、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であるのが好ましく、１０ｎｍ以上８０ｎｍ以下であるのがより好ましく、２０ｎｍ以上６０ｎｍ以下であるのがさらに好ましい。平均粒径が前記範囲内であれば、介在粒子１５は、金属体１１と被覆粒子１４との間や被覆粒子１４同士の間に、特に入り込みやすくなる。また、介在粒子１５の比表面積も特に大きくなる。一方、平均粒径が前記範囲内であれば、介在粒子１５同士の凝集が抑制される。
【0088】
介在粒子１５の平均粒径は、顕微鏡で拡大観察した介在粒子１５の観察像から、介在粒子１５の粒径を測定し、１００個以上の測定データから算出した個数基準平均粒径である。なお、顕微鏡には、例えば走査型電子顕微鏡が好ましく用いられる。
【0089】
金属体１１に対する介在粒子１５の添加量は、製造しようとするチクソ成形体１００のマトリックス部２００と第１Ｍｇ粒子部４００および第２Ｍｇ粒子部５００との存在比に応じて、適宜設定される。なお、第１Ｍｇ粒子部４００は、介在粒子１５が含む酸化ケイ素の分解物であるＳｉとＭｇとが化合した化合物に由来する。また、第２Ｍｇ粒子部５００は、介在粒子１５が含む酸化ケイ素の分解物であるＯとＭｇとが化合した化合物に由来する。
【0090】
なお、介在粒子１５は、構成材料が異なる２種類以上の粒子が混合された混合粒子であってもよい。また、その場合、粒子の種類ごとに粒径が異なっていてもよい。
【0091】
また、介在粒子１５には、必要に応じて、任意の表面処理が施されていてもよい。表面処理としては、例えば、プラズマ処理、コロナ処理、オゾン処理、紫外線照射処理、粗面化処理、カップリング剤処理等が挙げられる。
【0092】
なお、接着部１３は、介在粒子１５以外の物質を含んでいてもよい。その場合、介在粒子１５以外の物質の含有量は、質量比で介在粒子１５の含有量未満であればよく、好ましくは介在粒子１５の１０質量％以下とされ、より好ましくは５質量％以下とされる。
【0093】
介在粒子１５以外の物質としては、例えば有機バインダーが挙げられる。有機バインダーは、介在粒子１５による被覆粒子１４の固定を補強し、接着部１３の接着力を高める。また、介在粒子１５と有機バインダーとを併用することで、有機バインダーの使用量を抑えつつ、上記の効果を享受することができる。
【0094】
有機バインダーとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン－酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、ポリスチレン等のスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンまたはこれらの共重合体等の各種樹脂や、ワックス類、アルコール類、高級脂肪酸、脂肪酸金属、高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸アミド、非イオン性界面活性剤、シリコーン系滑剤等が用いられる。また、バインダーは、これらの成分の少なくとも１種と他の成分とを含む混合物であってもよいし、これらの成分を２種以上含む混合物であってもよい。
【0095】
このうち、バインダーは、ワックス類を含むことが好ましく、パラフィンワックスまたはその誘導体を含むことがより好ましい。ワックス類は良好な結着性を有する。
【0096】
ワックス類としては、例えば、キャンデリラワックス、カルナバワックス、ライスワックス、木ろう、ホホバ油のような植物系ワックス、みつろう、ラノリン、鯨ろうのような動物系ワックス、モンタンワックス、オゾケライト、セレシンのような鉱物系ワックス、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタムのような石油系ワックス等の天然ワックス、ポリエチレンワックスのような合成炭化水素、モンタンワックス誘導体、パラフィンワックス誘導体、マイクロクリスタリンワックス誘導体のような変性ワックス、硬化ひまし油、硬化ひまし油誘導体のような水素化ワックス、１２－ヒドロキシステアリン酸のような脂肪酸、ステアリン酸アミドのような酸アミド、無水フタル酸エステルのようなエステル等の合成ワックスが挙げられる。
【0097】
４．チクソ成形用材料の製造方法
次に、上述したチクソ成形用材料１０を製造する方法の一例について説明する。
次に、上述したチクソ成形用材料１０を製造する方法の一例について説明する。
【0098】
【0099】
４．１．準備工程
準備工程Ｓ１０２では、金属体１１と、被覆粒子１４と、介在粒子１５と、分散媒と、を含む混合物を準備する。この混合物は、十分な量の分散媒を用いて、金属体１１、被覆粒子１４および介在粒子１５を分散させた分散液である。
準備工程Ｓ１０２では、金属体１１と、被覆粒子１４と、介在粒子１５と、分散媒と、を含む混合物を準備する。この混合物は、十分な量の分散媒を用いて、金属体１１、被覆粒子１４および介在粒子１５を分散させた分散液である。
【0100】
分散媒は、金属体１１、被覆粒子１４および介在粒子１５を変質させないものであれば、特に限定されない。分散媒の例としては、水、イソプロピルアルコール、アセトン等が挙げられる。なお、本工程では、あらかじめ作製された混合物を用意してもよい。また、分散媒に水を含めることで、金属体１１、被覆粒子１４および介在粒子１５の表面に、より高密度の水酸基を導入することができる。
【0101】
４．２．撹拌工程
撹拌工程Ｓ１０４では、混合物を撹拌する。撹拌には、例えば、撹拌棒や撹拌子等を用いる方法、混合物を収容した容器に蓋をした状態で振とうする方法等が用いられる。このような撹拌により、介在粒子１５を介して金属体１１の表面に被覆粒子１４を付着させることができる。なお、被覆粒子１４の一部は、介在粒子１５を介することなく、金属体１１の表面に直接付着してもよい。また、被覆粒子１４は、この段階では、弱い付着力で金属体１１の表面に付着していてもよい。
撹拌工程Ｓ１０４では、混合物を撹拌する。撹拌には、例えば、撹拌棒や撹拌子等を用いる方法、混合物を収容した容器に蓋をした状態で振とうする方法等が用いられる。このような撹拌により、介在粒子１５を介して金属体１１の表面に被覆粒子１４を付着させることができる。なお、被覆粒子１４の一部は、介在粒子１５を介することなく、金属体１１の表面に直接付着してもよい。また、被覆粒子１４は、この段階では、弱い付着力で金属体１１の表面に付着していてもよい。
【0102】
また、撹拌により、金属体１１同士、被覆粒子１４同士および介在粒子１５同士が凝集して塊になるのを抑制することができる。
【0103】
４．３．乾燥工程
乾燥工程Ｓ１０６では、混合物を乾燥させる。これにより、介在粒子１５を介して金属体１１の表面に付着していた被覆粒子１４は、金属体１１に対してより強固に付着する。例えば、介在粒子１５の表面に存在する水酸基、および、金属体１１や被覆粒子１４との表面に存在する水酸基と、の間が、水素結合等による弱い付着力で結びついているとき、本工程を経ることで、脱水縮合が生じ、より強い付着力で結びつくことになる。例えば、介在粒子１５の表面にはシラノール基が存在している。したがって、本工程を経ると、シラノール基に脱水縮合が生じ、介在粒子１５同士の間にシロキサン結合が生成され、介在粒子１５が接着剤のように作用する。このようにして、被覆粒子１４が金属体１１に固定される。
乾燥工程Ｓ１０６では、混合物を乾燥させる。これにより、介在粒子１５を介して金属体１１の表面に付着していた被覆粒子１４は、金属体１１に対してより強固に付着する。例えば、介在粒子１５の表面に存在する水酸基、および、金属体１１や被覆粒子１４との表面に存在する水酸基と、の間が、水素結合等による弱い付着力で結びついているとき、本工程を経ることで、脱水縮合が生じ、より強い付着力で結びつくことになる。例えば、介在粒子１５の表面にはシラノール基が存在している。したがって、本工程を経ると、シラノール基に脱水縮合が生じ、介在粒子１５同士の間にシロキサン結合が生成され、介在粒子１５が接着剤のように作用する。このようにして、被覆粒子１４が金属体１１に固定される。
【0104】
乾燥には、混合物を加熱する方法、混合物をガスに曝す方法等が用いられる。このうち、混合物を加熱する場合には、例えば、ホットバス等を用いて混合物を入れた容器全体を加熱すればよい。なお、乾燥工程Ｓ１０６では、混合物中の全ての分散媒を除去してもよいが、一部の分散媒が除去されずに残ってもよい。
以上のようにして、チクソ成形用材料１０が得られる。
以上のようにして、チクソ成形用材料１０が得られる。
【0105】
なお、混合物が有機バインダーを含む場合には、乾燥工程Ｓ１０６の後、チクソ成形用材料１０に脱脂処理を施すようにしてもよい。
【0106】
以上、本発明のチクソ成形体を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明のチクソ成形体は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、前記実施形態に任意の構成物が付加されたものであってもよい。
【実施例0107】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
５．チクソ成形体の製造
５．１．サンプルＮｏ．１
まず、金属体としてのマグネシウム合金チップと、被覆粒子としてのグラファイト粒子と、介在粒子としての酸化ケイ素粒子と、分散媒としてのＩＰＡ（イソプロピルアルコール）と、を混合し、混合物を得た。なお、マグネシウム合金チップには、日本マテリアル株式会社製のＡＺ９１Ｄ合金で構成された４ｍｍ×２ｍｍ×１ｍｍのチップを用いた。なお、ＡＺ９１Ｄ合金は、９質量％のＡｌおよび１質量％のＺｎを含むＭｇ基合金である。酸化ケイ素粒子には、ＩＰＡ中にコロイド状に分散してなるコロイダルシリカを用いた。グラファイト粒子および酸化ケイ素粒子の平均粒径、ならびに、製造したチクソ成形体におけるＣの含有率および各部の面積分率は、表１および表２に示すとおりである。
５．チクソ成形体の製造
５．１．サンプルＮｏ．１
まず、金属体としてのマグネシウム合金チップと、被覆粒子としてのグラファイト粒子と、介在粒子としての酸化ケイ素粒子と、分散媒としてのＩＰＡ（イソプロピルアルコール）と、を混合し、混合物を得た。なお、マグネシウム合金チップには、日本マテリアル株式会社製のＡＺ９１Ｄ合金で構成された４ｍｍ×２ｍｍ×１ｍｍのチップを用いた。なお、ＡＺ９１Ｄ合金は、９質量％のＡｌおよび１質量％のＺｎを含むＭｇ基合金である。酸化ケイ素粒子には、ＩＰＡ中にコロイド状に分散してなるコロイダルシリカを用いた。グラファイト粒子および酸化ケイ素粒子の平均粒径、ならびに、製造したチクソ成形体におけるＣの含有率および各部の面積分率は、表１および表２に示すとおりである。
【0108】
次に、混合物を撹拌した。撹拌には、混合物を収容した容器を振とうする方法を用いた。
次に、撹拌した混合物を加熱し、乾燥させた。これにより、チクソ成形用材料を得た。
次に、撹拌した混合物を加熱し、乾燥させた。これにより、チクソ成形用材料を得た。
【0109】
次に、得られたチクソ成形用材料を射出成形機に投入してチクソ成形を行い、サンプルＮｏ．１のチクソ成形体を得た。射出成形機には、株式会社日本製鋼所製、マグネシウム射出成形機ＪＬＭ７５ＭＧを使用した。
【0110】
５．２．サンプルＮｏ．２～９
チクソ成形用材料の製造条件およびチクソ成形体の製造条件を表１に示すように変更した以外は、サンプルＮｏ．１の場合と同様にしてサンプルＮｏ．２～９のチクソ成形体を得た。
チクソ成形用材料の製造条件およびチクソ成形体の製造条件を表１に示すように変更した以外は、サンプルＮｏ．１の場合と同様にしてサンプルＮｏ．２～９のチクソ成形体を得た。
【0111】
５．３．サンプルＮｏ．１０
介在粒子の添加を省略し、代わりにパラフィンワックスをバインダーとして添加した以外は、サンプルＮｏ．１の場合と同様にしてサンプルＮｏ．１０のチクソ成形体を得た。
介在粒子の添加を省略し、代わりにパラフィンワックスをバインダーとして添加した以外は、サンプルＮｏ．１の場合と同様にしてサンプルＮｏ．１０のチクソ成形体を得た。
【0112】
５．４．サンプルＮｏ．１１、１２
チクソ成形用材料の製造条件およびチクソ成形体の製造条件を表１に示すように変更した以外は、サンプルＮｏ．１の場合と同様にしてサンプルＮｏ．１１、１２のチクソ成形体を得た。
チクソ成形用材料の製造条件およびチクソ成形体の製造条件を表１に示すように変更した以外は、サンプルＮｏ．１の場合と同様にしてサンプルＮｏ．１１、１２のチクソ成形体を得た。
【0113】
５．５．サンプルＮｏ．１３
マグネシウム合金チップを、そのまま、サンプルＮｏ．１３のチクソ成形用材料とみなした。
マグネシウム合金チップを、そのまま、サンプルＮｏ．１３のチクソ成形用材料とみなした。
【0114】
【表1】
【0115】
なお、表１では、各サンプルＮｏ．のチクソ成形体のうち、本発明に相当するものについては「実施例」、本発明に相当しないものについては「比較例」とした。
【0116】
６．チクソ成形体の分析結果
６．１．Ｃの含有率
各サンプルＮｏ．のチクソ成形体について、元素分析により、Ｃの含有率を測定した。測定結果を表２に示す。
６．１．Ｃの含有率
各サンプルＮｏ．のチクソ成形体について、元素分析により、Ｃの含有率を測定した。測定結果を表２に示す。
【0117】
６．２．断面観察
各サンプルＮｏ．のチクソ成形体を切断し、切断面を走査型電子顕微鏡で観察した。そして、観察像から、マトリックス部、Ｃ粒子部、第１Ｍｇ粒子部および第２Ｍｇ粒子部を特定した。
各サンプルＮｏ．のチクソ成形体を切断し、切断面を走査型電子顕微鏡で観察した。そして、観察像から、マトリックス部、Ｃ粒子部、第１Ｍｇ粒子部および第２Ｍｇ粒子部を特定した。
【0118】
次に、第１Ｍｇ粒子部の面積分率Ｓ１、第２Ｍｇ粒子部の面積分率Ｓ２、および、Ｃ粒子部の面積分率Ｓ３を算出した。そして、Ｓ１＋Ｓ２、および、Ｓ３／（Ｓ１＋Ｓ２）をそれぞれ算出した。算出結果を表２に示す。
【0119】
７．チクソ成形体の評価結果
７．１．振動減衰性（対数減衰率）
各サンプルＮｏ．のチクソ成形体から、対数減衰率を測定するための試験片を切り出した。試験片は、長さ１００ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ２．５ｍｍの板状体とした。
７．１．振動減衰性（対数減衰率）
各サンプルＮｏ．のチクソ成形体から、対数減衰率を測定するための試験片を切り出した。試験片は、長さ１００ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ２．５ｍｍの板状体とした。
【0120】
次に、この試験片を用い、ＪＩＳ Ｇ ０６０２：１９９３に規定されている振動減衰特性試験方法における片端固定打撃加振法に準拠して、対数減衰率を算出した。
【0121】
具体的には、まず、試験片の端から１０ｍｍを固定部にボルトで固定した。ボルトの締め付けトルクは、２３Ｎ・ｍとした。
【0122】
次に、固定した方の端（固定端）から１５ｍｍの位置に、ひずみゲージを接着した。接着には、シアノアクリレート系接着剤を使用した。また、ひずみゲージには、共和電業社製、汎用箔ひずみゲージＫＦＧＳを使用した。ゲージ長さは５ｍｍとした。そして、ブリッジボックスを介して、ひずみゲージを動ひずみ計内蔵のメモリーレコーダーに接続した。メモリーレコーダーには、日本アビオニクス社製、ＲＡ２３００Ａを用い、サンプリング周波数を１０ｋＨｚとした。
【0123】
次に、固定端とは反対の端（自由端）にインパクト加振を加えた。そして、ひずみゲージから検出したひずみ応答波形をメモリーレコーダーで収録した。これにより、横軸をインパクト加振からの経過時間、縦軸をひずみとする直交座標系に描かれたひずみ減衰波形を得た。得られたひずみ減衰波形は、ひずみ応答が示す往復振動の振幅が時間経過とともに減衰する波形であった。
【0124】
次に、ひずみ減衰波形の初期から数点の応答変位のピーク値と、そのピーク値が観測されたときのインパクト加振からの経過時間を読み取った。そして、読み取り値を直交座標系にプロットし、指数近似曲線を求めた。なお、ピーク値を読み取るときには、経過時間が、約０．１秒、約０．５秒、約１．０秒、約１．５秒、および、約２．０秒の近傍にあるピークを選択して、そのピーク値を読み取った。応答変位のピーク値をｙとし、時間をｔとするとき、ｙおよびｔの間には、以下の式が成り立つ。
【0125】
【数1】
【0126】
次に、この近似式から逆算により、減衰比ζ、および、対数減衰率δ（＝２πζ）を算出した。なお、ωｎは、減衰系の固有振動数であり、ｘ０は、応答変位の初期値である。
【0127】
そして、算出した対数減衰率δに基づき、試験片の振動減衰性を以下の評価基準に照らして評価した。なお、評価にあたっては、サンプルＮｏ．１３の試験片について得られた対数減衰率δを１とし、各サンプルＮｏ．の試験片について得られた対数減衰率δの相対値を算出した。
【0128】
Ａ：振動減衰性が特に高い（対数減衰率δの相対値が１．８０超である）
Ｂ：振動減衰性が高い（対数減衰率δの相対値が１．６０超１．８０以下である）
Ｃ：振動減衰性がやや高い（対数減衰率δの相対値が１．４０超１．６０以下である）
Ｄ：振動減衰性がやや低い（対数減衰率δの相対値が１．２０超１．４０以下である）
Ｅ：振動減衰性が低い（対数減衰率δの相対値が１．００超１．２０以下である）
Ｆ：振動減衰性が特に低い（対数減衰率δの相対値が１．００以下である）
評価結果を表２に示す。
Ｂ：振動減衰性が高い（対数減衰率δの相対値が１．６０超１．８０以下である）
Ｃ：振動減衰性がやや高い（対数減衰率δの相対値が１．４０超１．６０以下である）
Ｄ：振動減衰性がやや低い（対数減衰率δの相対値が１．２０超１．４０以下である）
Ｅ：振動減衰性が低い（対数減衰率δの相対値が１．００超１．２０以下である）
Ｆ：振動減衰性が特に低い（対数減衰率δの相対値が１．００以下である）
評価結果を表２に示す。
【0129】
７．２．粒子部の分散性
各サンプルＮｏ．のチクソ成形体の観察像から、Ｃ粒子部、第１Ｍｇ粒子部および第２Ｍｇ粒子部の分散性を評価した。具体的には、Ｃ粒子部、第１Ｍｇ粒子部および第２Ｍｇ粒子部のうち、少なくとも１種の粒子部について著しい凝集が認められるものを「ＮＧ」とし、そのような凝集が認められないものを「ＯＫ」と評価した。評価結果を表２に示す。
各サンプルＮｏ．のチクソ成形体の観察像から、Ｃ粒子部、第１Ｍｇ粒子部および第２Ｍｇ粒子部の分散性を評価した。具体的には、Ｃ粒子部、第１Ｍｇ粒子部および第２Ｍｇ粒子部のうち、少なくとも１種の粒子部について著しい凝集が認められるものを「ＮＧ」とし、そのような凝集が認められないものを「ＯＫ」と評価した。評価結果を表２に示す。
【0130】
７．３．機械的強度（引張強さ）
各サンプルＮｏ．のチクソ成形体について、引張強さを測定した。具体的には、チクソ成形体からＪＩＳ規格に準拠した試験片を形成し、引張試験機によって引張強さを測定した。そして、測定結果を以下の評価基準に照らして評価した。なお、この評価は、サンプルＮｏ．１３の試験片の引張強さに対する相対評価とした。
各サンプルＮｏ．のチクソ成形体について、引張強さを測定した。具体的には、チクソ成形体からＪＩＳ規格に準拠した試験片を形成し、引張試験機によって引張強さを測定した。そして、測定結果を以下の評価基準に照らして評価した。なお、この評価は、サンプルＮｏ．１３の試験片の引張強さに対する相対評価とした。
【0131】
Ａ：引張強さが特に高い
Ｂ：引張強さが高い
Ｃ：引張強さがやや高い
Ｄ：引張強さがやや低い
Ｅ：引張強さが低い
Ｆ：引張強さが特に低い
評価結果を表２に示す。
Ｂ：引張強さが高い
Ｃ：引張強さがやや高い
Ｄ：引張強さがやや低い
Ｅ：引張強さが低い
Ｆ：引張強さが特に低い
評価結果を表２に示す。
【0132】
７．４．剛性（ヤング率）
各サンプルＮｏ．のチクソ成形体について、ヤング率を測定した。そして、測定結果を以下の評価基準に照らして評価した。なお、この評価は、サンプルＮｏ．１３の試験片のヤング率に対する相対評価とした。
各サンプルＮｏ．のチクソ成形体について、ヤング率を測定した。そして、測定結果を以下の評価基準に照らして評価した。なお、この評価は、サンプルＮｏ．１３の試験片のヤング率に対する相対評価とした。
【0133】
Ａ：ヤング率が特に高い
Ｂ：ヤング率が高い
Ｃ：ヤング率がやや高い
Ｄ：ヤング率がやや低い
Ｅ：ヤング率が低い
Ｆ：ヤング率が特に低い
評価結果を表２に示す。
Ｂ：ヤング率が高い
Ｃ：ヤング率がやや高い
Ｄ：ヤング率がやや低い
Ｅ：ヤング率が低い
Ｆ：ヤング率が特に低い
評価結果を表２に示す。
【0134】
【表2】
【0135】
表２に示すように、各実施例で得られたチクソ成形体では、各比較例で得られたチクソ成形体に比べて、高い対数減衰率が得られた。したがって、Ｃの含有率が最適化されているとともに、Ｃ粒子部、第１Ｍｇ粒子部および第２Ｍｇ粒子部がマトリックス部に分散してなるチクソ成形体では、優れた振動減衰性を示すことがわかった。
【0136】
また、各実施例で得られたチクソ成形体は、粒子部の分散性が良好であった。この点が、前述した高い振動減衰性をもたらした理由の１つであると考えられる。
【0137】
さらに、各実施例で得られたチクソ成形体では、引張強さやヤング率等の機械的特性が良好であった。
【符号の説明】
【0138】
１…射出成形機、２…金型、５…ホッパー、６…ヒーター、７…加熱シリンダー、８…スクリュー、９…ノズル、１０…チクソ成形用材料、１１…金属体、１２…被覆部、１３…接着部、１４…被覆粒子、１５…介在粒子、１００…チクソ成形体、１０１…表面、２００…マトリックス部、３００…Ｃ粒子部、４００…第１Ｍｇ粒子部、５００…第２Ｍｇ粒子部、Ａ…範囲、Ｃｖ…キャビティー、Ｓ１０２…準備工程、Ｓ１０４…撹拌工程、Ｓ１０６…乾燥工程
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
