JPH0116901B2

JPH0116901B2 -

Info

Publication number: JPH0116901B2
Application number: JP59042972A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Yanagimoto; Akira Niitsuma; Takayuki Kato; Katsumi Yokoi
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 1984-03-08
Filing date: 1984-03-08
Publication date: 1989-03-28
Also published as: JPS60187654A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、磁気テープの接触部品である、たと
えばVTR（ビデオテープレコーダー）のシリンダ
ー即ち、テープ案内用固定または回転ドラム等、
磁気テープに直接接触する磁気記録装置用部品に
適した耐食性に優れたアルミニウム合金に関する
ものである。 VTRは磁気テープに映像信号を磁気記録・再
生する回転磁気ヘツド部と、磁気テープを安定に
走行させるための静止または回転するテープ案内
ドラム等から構成されている。これらの回転磁気
ヘツド部あるいはテープ案内ドラムの如く磁気テ
ープと直接接触する部品は磁粉を付着したテープ
面を損うことなく安定したテープの走行を保持す
るうえで極めて重要な機能を果すことが知られて
おり、再生映像の精度（映像の鮮明度、色むら
等）を向上するため、磁気テープ接触部品材料の
改善が強く要望されている。従来、VTRのテープ接触部品としては、例え
ば表面にCrハードメツキを施した銅合金、オー
ステナイト系SUS材等が使用されていた。しか
し、最近は、アルミニウム合金のもつ軽量性や加
工性が優れていること、非磁性であることなどの
長所を生かして、アルミニウム合金鋳物又は鋳塊
を切削又は塑性加工（特に鍛造加工）して、
VTRのドラム等磁気テープ接触部品が製造され
るようになつた。磁気テープ接触部品用材料に求められるアルミ
ニウム合金の性質としては、主として、次の項目
が挙げられる。（１）テープに対する耐摩耗性がよいこと。（２）テープとの動摩擦係数が小さく、テープ
走行性がよいこと。（３）機械的強度が優れていること。（４）被削性に優れ、切削仕上面の平滑性がよ
いこと。（５）塑性加工性、特に冷間鍛造性に優れるこ
と。（６）高温多湿雰囲気中での磁気テープ接触部
品の耐食性が良好なこと。従来、塑性加工用合金として、JIS2000番系の
Al―Cu系合金がよく知られており磁気テープ接
触部品用アルミニウム合金としても、広く使用さ
れているが、この合金は、前記１）〜５）の性質
においては優れているが、６）の高温多湿雰囲気
中での耐食性において、次のような問題点があ
る。 VTRのシリンダー等、磁気テープ接触部品に
磁気テープを巻きつけたまま、高温多湿の雰囲気
中に長時間放置すると、磁気テープとシリンダー
間に露結した水分によりシリンダー等磁気テープ
接触部品が腐蝕を受けて発錆し、シリンダー等の
必要な表面の平滑性を失うのみならず、この錆が
磁気テープの磁性塗膜にくいこんで、テープを引
き剥す際に磁性塗膜が剥離される現象が起ること
がわかつて来た。この対策として、特開昭58−19472号公報に、
金属又は合金の表面に化学処理皮膜を施し、該皮
膜をクロム又はステンレススチールのスパツター
膜で被覆する技術か公開されている。しかしこの
方法は、通常の工程に表面処理およびスパツター
膜被覆という工程が追加されるのでコトカ高にな
るという欠点をもつ。本発明者らは、このような現状に鑑み磁気テー
プ接触部品用として、機械的性質に優れ、かつ高
温多湿の雰囲気中での磁気テープ接触部位の耐食
性に優れたアルミニウム合金を開発することを技
術的課題として種々研究の結果、これまで広く使
用されている展伸材用のJIS2000番系のAl―Cu系
合金において、特にSi及びMgの含有量が腐蝕に
大きな影響を与えていることを見出し、本発明を
完成した。即ち本発明の目的は、耐摩耗性、動摩
擦係数、機械的強度、被削性、塑性加工性、鍛造
性などの性質を損うことなく磁気テープ接触部品
の耐食性を改善した磁気テープ接触部品用アルミ
ニウム合金を提供することであり、このような技
術的課題は、以下の構成により解決される。即ち本願の第一発明の要旨は、重量でCu1〜６％と、SiおよびMgを、第１図
の点Ａ（Si0.15％、Mg0.2％）、点Ｂ（Si0.5％未満、
Mg0.2％）、点Ｃ（Si0.5％未満、Mg0.8％）、点Ｄ
（Si0.4％、Mg0.8％）、点Ｅ（Si0.4％、Mg1.8％）、
点Ｆ（Si0.15％、Mg1.8％）で囲まれた範囲の量
と、Fe0.1〜1.0％と、Ti0.005〜0.2％を含み、残
部は通常の不純物を含むAlよりなる耐食性に優
れた磁気テープ接触部品用アルミニウム合金を提
供するものであり、第二発明の要旨は、重量でCu1〜６％と、SiおよびMgを、第１図
の点Ａ（Si0.15％、Mg0.2％）、点Ｂ（Si0.5％未満、
Mg0.2％）、点Ｃ（Si0.5％未満、Mg0.8％）、点Ｄ
（Si0.4％、Mg0.8％）、点Ｅ（Si0.4％、Mg1.8％）、
点Ｆ（Si0.15％、Mg1.8％）で囲まれた範囲の量
と、 Fe0.1〜1.0％と、Ti0.005〜0.2％を含み、さら
にMn0.2〜1.2％、Cr0.2〜1.2％のうち１種以上の
元素とを含み、残部は通常の不純物を含むAlよりなる耐食性
に優れた磁気テープ接触部品用アルミニウム合金
を提供するものであり、第三発明の要旨は、重量でCu1〜６％と、SiおよびMgを、第１図
の点Ａ（Si0.15％、Mg0.2％）、点Ｂ（Si0.5％未満、
Mg0.2％）、点Ｃ（Si0.5％未満、Mg0.8％）、点Ｄ
（Si0.4％、Mg0.8％）、点Ｅ（Si0.4％、Mg1.8％）、
点Ｆ（Si0.15％、Mg1.8％）で囲まれた範囲の量
と、Fe0.1〜1.0％と、Ti0.005〜0.2％を含み、さ
らにPb、Bi、Sn、Sbのうち１種以上の元素を総
量で0.5〜２％を含み、残部は通常の不純物を含むAlよりなる耐食性
に優れた磁気テープ接触部品用アルミニウム合金
を提供するものであり、さらに第四発明の要旨
は、重量でCu1〜６％と、SiおよびMgを、第１図
の点Ａ（Si0.15％、Mg0.2％）、点Ｂ（Si0.5％未満、
Mg0.2％）、点Ｃ（Si0.5％未満、Mg0.8％）、点Ｄ
（Si0.4％、Mg0.8％）、点Ｅ（Si0.4％、Mg1.8％）、
点Ｆ（Si0.15％、Mg1.8％）で囲まれた範囲の量
と、Fe0.1〜1.0％と、Ti0.005〜0.2％を含み、さ
らにMn0.2〜1.2％、Cu0.2〜1.2％のうち１種以上
の元素、およびPb、Bi、Sn、Sbのうち１種以上
の元素を総量で0.5〜２％を含み、残部は通常の不純物を含むAlよりなる耐食性
に優れた磁気テープ接触部品用アルミニウム合金
を提供するものである。以下本発明の合金の組成範囲限定の理由につい
て説明する。本明細書の記載において含有元素の
含有量は、いずれも重量％で示されている。まず、第一発明について説明する。 Cu：Cuは合金素地の強度を高め、かつ被削性
を向上させる。１％より少ないと効果は不十分で
あり、６％を越えると、鋳造性・鍛造性・耐食性
が低下する。このためCuは、１〜６％の範囲と
する。 SiおよびMg：SiとMgはMg₂Si系析出物を形成
して合金の強度を高める。またMgは合金の機械
的強度、特に耐力を向上させると共に、Cuとの
相乗効果により、被削性を一層確実にする。
Si0.15％、Mg0.2％未満では、これらの効果は十
分ではない。またSiが0.5％を越え、またMgが1.8％を越え
ると、磁気テープ接触部品に切削加工する際、仕
上面の粗さの点で満足なものが得られない。 SiおよびMgの含有量は、高温多湿雰囲気中で
の耐食性に著しく影響する。Si含有量が0.4％を
越え、かつMg含有量が0.8％を越える領域で耐食
性が著しく悪くなる。このため、SiおよびMgの
量は、第１図の点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆで囲ま
れた範囲の量とする。 Fe：Feは、耐摩耗性および切削性の向上に有
効である。0.1％未満では、その効果が認められ
ず、1.0％を越えると鍛造加工性が低下する。従
つて、Feは、0.1〜1.0％の範囲とする。 Ti：Tiは組織の微細化に有効であり、これに
よつて磁気テープ接触部品の加工仕上り寸法精度
（μｍオーダー）を実現することができるので重
要な元素である。Tiが0.005％未満ではこの効果
が認められず、0.2％を越えると効果が飽和する
ばかりか、鍛造加工性が低下する。従つてTiは、
0.005〜0.2％の範囲とする。本発明の実施にあたつては、上記の添加元素の
ほかに、B0.0004〜0.002％を添加含有せしめても
よい。このように、TiとＢを共存させることに
より、結晶の微細化効果を一層高め、部品の仕上
り寸法精度を向上させる。この出願の第２発明は、第１発明の合金に、
Mn0.2〜1.2％、Cr0.2〜1.2％のうち１種以上の元
素を添加含有せしめて、さらに耐摩耗性を改善し
たものである。 Mn、Crとも、0.2％未満では、耐摩耗性に寄与
する晶出物が十分でなく、1.2％を越えると、晶
出物が粗大化して被削性を害する。従つて、
Mn、Crは0.2〜1.2％の範囲とする。この出願の第３発明は、第１発明の合金に、
Pb、Bi、Sn、Sbのうち１種以上の元素を総量で
0.5〜２％添加含有せしめ、合金の被削性を、さ
らに向上させたものである。被削性の向上とは、切削抵抗の減少、切粉の分
断微細化と切削仕上面の精度向上を意味し、単独
より、２種類以上の方が効果的である。0.5％未
満では、上記特性に対して効果はなく、2.0％を
越えると塑性加工性および靭性が極端に低下する
ため得策でない。これらの元素の含有量（２種類以上の場合は合
計量）が0.5％未満では上記特性に対して効果が
少なく、2.0％を越えると塑性加工性および機械
的強度、特に靭性が極端に低下する。好ましい含
有量は、0.8〜1.4％である。この出願の第４発明は、第２発明の合金に、さ
らにPb、Bi、Sn及びSbのうち１種以上の元素を
総量で、0.5〜２％添加含有せしめて合金の被削
性をさらに向上させたものである。本発明合金からなるテープ接触部品を製造する
場合、その出発素材は砂型、金型の鋳物よりはむ
しろ、冷却速度の大きい直冷連続鋳造法によつて
製造される長尺鋳塊を鍛造手段により塑性加工
し、ついで機械的切削手段により成形仕上げされ
ることが最も望ましい。この場合特開昭56−
69348号公報記載の鍛造用アルミニウム合金の製
造法を適用して、冷却速度（連続鋳造時の固液界
面の冷却速度）を25℃／秒以上に保持（特に直径
100mm以下の細径ピレツトがこの条件にふさわし
い）すれば、鋳造性は極めて向上し、長尺鋳塊を
押出し加工することなく直径鍛造加工しうるよう
になり生産性を向上しうるほか、合金塊の組織が
著しく微細化し、かつ金属間化合物からなる第二
相粒子が細かく均一に分散している。このため高
強度で耐摩耗性に富み、加うるにVTRテープ接
触部品として要求される緻密平滑な面いわゆる鏡
面仕上げ加工後の表面粗度は極めて優れたものと
なる。一般にダイヤモンド切削刃を有する切削工具等
による金属の鏡面仕上げ加工のような精密仕上げ
面が要求される場合、合金塊の組織まで調整する
必要があることが知見されており、上記したよう
な本発明合金の細径長尺鋳塊はかかる要請に適合
する。まさに理想的な合金材料である。しかし本願発明の合金材は上記したような連続
鋳造塊に限定されるものではなく、金型、砂型、
ダイカスト等の鋳造法によつて成形造塊し、これ
をそのまま又は熱、冷鍛造加工を加えた後、切削
成形加工してVTRテープ接触部品を製造しても
従来の合金材に比し本発明の特徴的効果は充分発
揮されるものである。以下実施例にもとづいて本発明を説明するが、
その要旨の範囲内で以下の実施例に限定されるも
のではない。実施例および比較例第１表に実施例合金No.１〜10、および比較例合
金No.11〜15の合金組成を示す。この表に示した合
金鋳塊の分類において合金鋳塊Ａは、垂直半連続
鋳造法によるものである。冷却速度は28℃／秒に
保持され、直径73mmの円柱状長尺鋳塊に製造した
もので、得られた鋳塊の内部組織中のデンドライ
トアーム間隔は、狭く、かつ第２相粒子は微細か
つ均一に分散されていることが認められた。合金鋳塊Ｂは、垂直半連続鋳造法によつて得た
直径200mmの円柱状鋳塊を押出して、直径70mmの
丸棒としたものである。合金鋳塊Ｃは金型鋳造によつて第２図に示す形
状に造形した。機械的性質の試験片は、合金材Ａ、Ｂでは鋳塊
を、又、合金材Ｃでは、舟底金型鋳塊を各々T6
熱処理（500℃×４時間、水冷焼き入れ、ついで
180℃×８時間の人工時効処理）した後、JIS4号
試験片に加工した。冷間鍛造性評価用の試験片は、合金材Ａ、Ｂと
もに、鋳塊を焼鈍熱処理（370℃×４時間、炉冷）
したのちに第３図ａに示すウエツジ試験片（Ｌ＝
150mm、t₀＝３mm、t₁＝15mm、Ｗ＝20mm）に加工
した。硬さ、切削性、表面粗さ、動摩擦係数、耐食性
の各試験片は、合金材Ａ、Ｂでは冷間鍛造により
合金材Ｃでは金型鋳造によつて各々第２図の形状
に造形した。これらの合金材を粗削りした後に上
記と同一条件のT6熱処理を施こし、ついで、ダ
イヤモンド切削刃を有する切削工具によつて鏡面
仕上げ加工を行い、第２図における寸法諸元がＤ
＝63mm、d₁＝40mm、d₂＝20mm、H₁＝16mm、H₂＝
７mmより成るVTR回転ドラムとした。テープが
摺動するドラム外周面の切削条件は切削速度150
ｍ／ｍｉｎ、切込み量0.05mm、切削工具送り量0.05
mm／回転であつた。比摩耗量試験片は上記VRT
回転ドラムの一部から切出して判した。第２表にこれらの試片の特性値を示す。

【表】

【表】各試験法の概要は次のとおりである。イ）引張強さおよびロ）伸びオルゼン式50トン万能試験機を用いてJIS4号
試験片によるテストを行つた。ハ）冷間鍛造性第３図ａに示すウエツジ試験片１を第３図ｂ
に示す金敷２上に置き、1/2トンハンマー３に
よつて鍛伸し、鍛伸後の試片４の割れ発生位置
を比較することで評価した。評価結果は、◎：
良好、○ふつう、△：やや不良と表示する。ニ）硬さビツカース硬度計によつてテープ摺動面直下
の硬さを測定した。ホ）切屑処理性人造焼結ダイヤモンドの切削工具で、切削速
度150m/min、切込み量0.15mmの条件で切削
し、切削屑の形状で比較、評価した。評価結果
は、◎：良好、○：ふつう、△：やや劣ると表
示する。ヘ）表面粗さドラムの軸方向の表面粗さを、触針式粗さ試
験機にて測定した。ト）耐摩耗性大越式摩耗試験機により、相手をFC30とし、
摩擦速度３m/sec、荷重2.1Kg、摩擦距離600
ｍ、無潤滑の状態で試験し、単位面積のKg当り
の比摩擦量を測定した。チ）動摩擦係数 VTRと同様の走行方法で磁気テープの片方
には50grの逆張力（Wp）を負荷し、18.0cm／
秒の相対速度で供試材を回転させ磁気テープの
負荷と相対する片側で作用荷重（WT）を測定
して動摩擦係数を算出した。リ）磁気テープ接触部位の耐食性 VTRドラムに、60grの荷重をかけた磁気テ
ープを巻きつけ温度40℃、湿度85％の雰囲気に
１週間保持した後、ドラムと磁気テープについ
て各々が接触し合つていた部分の状態を観察し
た。評価は４段階とした。即ち、 ◎：ドラム、磁気テープに変化なし。 ○：ドラムに小さな腐蝕発生、磁気テープに異
常なし。 △：ドラムに腐蝕発生、磁気テープの所々に磁
性粉のはくりあり。 ×：ドラムが激しく腐蝕、磁気テープの磁性粉
のはくり顕著。以上の評価で、◎および○は、実用上差し支
えない程度のものである。上記の耐食性試験によつて得たドラム表面のス
ケツチ図を第４図に、それに対応する磁気テープ
のスケツチ図を第５図に示す。第４図、第５図と
も、ａは合金No.２、ｂは合金No.12に対応する。第
４図ｂでドラム表面に存在する黒い点が腐蝕部分
であり第５図ｂでテープ表面の黒い点がドラムの
腐蝕によつて磁性粉がはくりした部分である。第４図ｂの腐蝕部の断面を組織観察したとこ
ろ、腐蝕は結晶粒界に伝播して起る粒界腐蝕であ
ることが明らかとなつた。第４図ｂのドラムの腐
蝕部の断面の顕微鏡組織写真を第６図に示す。従つて、VTRドラムと磁気テープとを接触さ
せたまま高温、高湿下で静的に放置した場合の耐
食性は、SiおよびMg含有量を管理することによ
つて達成することができる。第２表の特性値にみられるように、本発明の合
金は、磁気テープ接触部品に要求される機械的性
質に優れ、かつ部品表面にコーテイングなどの特
殊な処理を施さなくとも耐食性に優れており、磁
気テープ接触部品用材料として甚だ好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、SiおよびMgの成分範囲を示す図、
第２図はVTR用回転ドラム形状試験片の断面図、
第３図ａは、鍛造性評価のためウエツジ試験片の
形状、第３図ｂは、鍛造性試験方法の説明図、第
４図および第５図は、高温高湿雰囲気下での耐食
性試験によつて得られたドラム表面（第４図）と
それに対応する磁気テープ（第５図）のスケツチ
図で、それぞれａは、合金No.２、ｂは合金No.12に
対応する。第６図は、第４図ｂのドラムの腐蝕部
の断面の顕微鏡組織写真である。

Claims

【特許請求の範囲】１重量でCu1〜６％と、SiおよびMgを、第１
図の点Ａ（Si0.15％、Mg0.2％）、点Ｂ（Si0.5％未
満、Mg0.2％）、点Ｃ（Si0.5％未満、Mg0.8％）、
点Ｄ（Si0.4％、Mg0.8％）、点Ｅ（Si0.4％、Mg1.8
％）、点Ｆ（Si0.15％、Mg1.8％）で囲まれた範囲
の量と、Fe0.1〜1.0％と、Ti0.005〜0.2％を含み、
残部は通常の不純物を含むAlよりなる耐食性に
優れた磁気テープ接触部品用アルミニウム合金。２重量でCu1〜６％と、SiおよびMgを、第１
図の点Ａ（Si0.15％、Mg0.2％）、点Ｂ（Si0.5％未
満、Mg0.2％）、点Ｃ（Si0.5％未満、Mg0.8％）、
点Ｄ（Si0.4％、Mg0.8％）、点Ｅ（Si0.4％、Mg1.8
％）、点Ｆ（Si0.15％、Mg1.8％）で囲まれた範囲
の量と、Fe0.1〜1.0％と、Ti0.005〜0.2％を含み、
さらにMn0.2〜1.2％、Cr0.2〜1.2％のうち１種以
上の元素とを含み、残部は通常の不純物を含むAlよりなる耐食性
に優れた磁気テープ接触部品用アルミニウム合
金。３重量でCu1〜６％と、SiおよびMgを、第１
図の点Ａ（Si0.15％、Mg0.2％）、点Ｂ（Si0.5％未
満、Mg0.2％）、点Ｃ（Si0.5％未満、Mg0.8％）、
点Ｄ（Si0.4％、Mg0.8％）、点Ｅ（Si0.4％、Mg1.8
％）、点Ｆ（Si0.15％、Mg1.8％）で囲まれた範囲
の量と、Fe0.1〜1.0％と、Ti0.005〜0.2％を含み、
さらにPb、Bi、Sn、Sbのうち１種以上の元素を
総量で0.5〜２％を含み、残部は通常の不純物を含むAlよりなる耐食性
に優れた磁気テープ接触部品用アルミニウム合
金。４重量でCu1〜６％と、SiおよびMgを、第１
図の点Ａ（Si0.15％、Mg0.2％）、点Ｂ（Si0.5％未
満、Mg0.2％）、点Ｃ（Si0.5％未満、Mg0.8％）、
点Ｄ（Si0.4％、Mg0.8％）、点Ｅ（Si0.4％、Mg1.8
％）、点Ｆ（Si0.15％、Mg1.8％）で囲まれた範囲
の量と、Fe0.1〜1.0％と、Ti0.005〜0.2％を含み、
さらにMn0.2〜1.2％、Cr0.2〜1.2％のうち１種以
上の元素、およびPb、Bi、Sn、Sbのうち１種以
上の元素を総量で0.5〜２％を含み、残部は通常の不純物を含むAlよりなる耐食性
に優れた磁気テープ接触部品用アルミニウム合
金。