JPH01188654A - メッキ性に優れ歪の小さいディスク用アルミニウム合金板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明はメッキ性に優れ且つ歪の少ないディスク用アル
ミニウム合金板の製造に関するものである。 （従来の技術） 一般に、磁気ディスク、光ディスク或いは光磁気ディス
ク等のディスク用基盤には種々の特性が要求されるが、
例えば、磁気ディスク用基盤としては以下の（１）〜（
８）のような特性が要求される。 （１）磁性媒体を表面に被覆し、情報の記録再生を行う
ため、基盤は非磁性であること。 （２）高速回転に耐え得る機械的強度及び剛性゛を有す
ること。 （３）基盤表面に被覆される磁性媒体の欠陥の原因とな
る突起や穴状くぼみが小さく且つ少ないこと。 （４）記録再生用磁気ヘッドのディスク表面からの浮上
高さは１μｍ以下となっているので、安定に浮上するた
めの表面精度及び平坦度を有すること。 （５）磁性媒体被覆時及び保護膜形成時等の高温環境に
耐え得る成る程度の耐熱性を有するこ（６）磁性媒体被
覆に伴う表面処理性（メッキ、アルマイト等）が良好な
こと。 （７）成る程度の耐食性を有し、形状精度、寸法精度が
長期的に安定なこと。 （８）　　ドライブモーターの小型化の傾向から軽量で
あること。 （発明が解決しようとする課題） 従来より、このような要求を満たすための磁気ディスク
用基盤としては、ＡＡ５０８６やＪＩＳ７０７５等のア
ルミニウム合金にメッキを施したものが使用されている
。 しかし乍ら、これらの従来の材料は、アルミニウム合金
板表面における品出用（ＡＱ−Ｆｅ系、ＡＱ−Ｍｎ−Ｆ
ｅ系）及び析出相（特にＪＩ８７０７５合金におけるＡ
Ｑ−Ｃｕ７Ｍｇ系）等が研磨時において脱落し或いはメ
ッキ前処理（アルカリエツチング、酸エツチング）に溶
解脱落する等により、表面が粗くなり易いという欠点が
あった。 また、ＪＩＳ７０７５合金においては、熱処理系合金で
あることから、圧延板から打ち抜き或いは切削等により
作製したディスクの歪取り焼鈍において、冷却速度を適
切に調整しない場合に内部応力が発生したり、粗大析出
物が出現するという欠点があった。 このように、ディスク表面の粗さが大きくなり易く、或
いはそれに起因してメッキ皮膜にピット（小さな穴）が
発生し易いという理由から、従来の材料においてはメッ
キ皮膜として、例えば３０〜５０μｍ前後の比較的厚い
皮膜を形成し、次いで研磨して仕上げるという方法が採
用されていた。 しかして、生産性の向上及びコメ１〜低減のため、メッ
キ皮膜の厚さを薄くすることが重要な課題となっており
、また、メッキ皮膜の厚さとは別にピットを低減するこ
と並びに前処理における粗さを低減して処理効率を向」
ニさせることも重要な課題となっている。そのため、例
えば、９９．９％或いは９９．９９％ＡＱ地金を使用し
、晶出物・析出物を微細化することによる改善も試みら
れているが、唯単に使用地金の純度を上げただけでは、
却ってジンケート処理におけるＺｎの置換が均一に行わ
れず、メッキ面の粗さが増大するのみならず、メッキ層
の密着性も低下するという問題が発生する。 本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
あって、メッキ性、特にＮｊ−Ｐメッキ膜の密着性に優
れ旧っ歪の少ない磁気ディスク、光ティスフ或いは光・
磁気ディスク等のディスク用アルミニウム合金板の製造
方法を提供することを目的とするものである。 （課題を解決するための手段） 本発明者等は、このような実情を鑑み、かねてよりアル
ミニウム合金のメッキ性の改善に関して鋭意研究を重ね
た結果、先に、ＣｕとＺｎを少量同時添加することによ
りメッキ性の優れたアルミニウム合金板を提案（特公昭
６２−２０１．８号）したが、その後頁に研究を重ねた
結果、Ｃｕ又はＺｎの単独添加において、メッキ膜の密
着性等のメッキ性を低下させることがなく、しかもＺｎ
置換が更に薄く均一に行われるとの知見を得ると共に、
歪取り焼鈍後の冷却速度を適切に保つことによって析出
物の粗大化を防ぎ、歪の少ないディスク用基盤を製造し
得ることを見い出し、ここに本発明を完成するに至った
ものである。 （問題点を解決するための手段） すなわち、本発明に係るメッキ性に優れ歪の少ないディ
スク用アルミニウム合金板の製造方法は、Ｍｇ：　２−
６％を含むと共にＣｕ：０，０３−１％及びＺｎ：０．
１〜２％のうちの少なくとも１種を含み、更に必要に応
じて、Ｍｎ：０．０５〜１．０％及びＣｒ：０．０３〜
０．３％のうちの少なくとも１種を含み、残部がＡＱ及
び不純物よりなるアルミニウム合金につき、熱間圧延及
び冷間圧延を行い、ディスクブランクを打抜いた後、少
なくとも２８０′Ｃ以上の温度に１時間以上１０時間以
内保持し、次いで２０℃／ｈｒ以上３００°Ｃ／ｈｒ以
下の速度で１２０℃まで冷却することを特徴とするもの
である。 以下に本発明を更に詳細に説明する。 まず、本発明における化学成分の限定理由を説明する。 Ｍｇ： Ｍｇはディスク基盤として必要な機械的強度を付与する
のに必要な元素である。しかし、含有量が２％未満では
ディスク基盤としての必要な強度が得られず、また６％
を超えると圧延時に耳割れが生じ易くなり、生産性が低
下すると共にＡＱ−Ｍｇ系金属間化合物が生成したり、
溶解鋳造時の高温酸化によってＭｇＯ等の非金属介在物
が生成し易くなる。よって、Ｍｇ含有量は２〜６％の範
囲とする。 Ｃｕ、　Ｚｎ： Ｃｕ及びＺｎはそれぞれアルミニウム合金中に均一に固
溶し、ジンケート処理における亜鉛置換反応開始時の核
となることが期待され、Ｃｕ又はＺｎを均一に分布させ
ることにより、薄く且つ均一緻密な亜鉛置換被膜が得ら
れる。これによってＮ１−Ｐメッキ被膜の粗さを小さく
し且つ研磨後のピット発生が抑制される。しかし、Ｃｕ
含有量が０゜０３％未満又はＺｎ含有量が０．１％未満
では上記のような効果が得られない。またＣｕ含有量が
１％を超えると過剰な亜鉛置換を生じ、薄く均一な亜鉛
置換被膜が得られないばかりか、素材の耐食性が低下す
る。またＺｎ含有量が２％を超えると耐食性の低下や機
械的強度の低下、更に焼鈍時の粒界析出等が生じ、メッ
キ用ディスク素材として不適当となる。 よって、Ｃｕ含有量は０．０３〜１％、Ｚｎ含有量は０
．１〜２％の範囲とし、添加量とその効果を考慮した場
合、Ｃｕ含有量は０．０３〜０．４％、Ｚｎ含有量は０
．１〜１．５％の範囲が好ましい。 但し、Ｃｕ及びＺｎの少なくとも１種を含有せしめれば
足りる。なお、先の提案のようにＣｕとＺｎを同時に添
加する場合には、２元素の相乗効果が生じるため、上記
範囲内で更に少量添加すれば充分である。 以上の元素を必須成分とするが、更に必要に応じてＭｎ
及びＣｒの少なくとも１種を添加することができる。 Ｍｎニ ア− Ｍｎは微細な金属間化合物を形成することによって機械
的強度を向上させる共に結晶粒の粗大化を抑制する効果
が期待されるため、Ｍｇ量を比較的低濃度に抑制し、し
かも機械的強度を適度に保つことが要求される場合や最
終製品（メディア）までの製造工程中で結晶粒粗大化の
恐れがある場合等に、必要によって添加される。しかし
、Ｍｎ含有量が０．０５％未満では、前記のような効果
が得られず、また１、０％を越えるとＡＱ−Ｍｎ、ＡＱ
−Ｍｎ−Ｆｅ等の巨大金属間化合物が晶出してメッキ性
を低下させ、るため、好ましくない。よって、Ｍｎ含有
量は０．０５〜１．０％の範囲とする。 Ｃｒ： ＣｒもＭｎと同様、結晶粒微細化の効果が期待されるが
、０，０３％未満ではその効果が認められず、一方、０
．３％を越えると巨大な金属間化合物が晶出する。よっ
て、Ｃｒ含有量はＯ，，０３〜０゜３％の範囲とする。 なお、上記組成のアルミニウム合金には不純物が随伴さ
れ得るが、これらは可能な限り少なく抑制することが望
ましい。 特に、Ｆｅ、Ｓｉは地金不純物として混入するものであ
るが、これらはへ〇−Ｆｅ系、Ａｆｌ−Ｆｅ−８ｉ系、
Ｍｇ−８ｉ系等の金属間化合物を生成する。 これらはＡＱマトリックスよりも硬いために切削、研磨
時に突起や脱落くぼみの原因となったり、またＭｇ−８
ｉ系はメッキ前処理によって溶解脱落し、メッキ面のピ
ットの原因となる。したがって、これらの金属間化合物
は小さく、少ないことが望ましく、１０μｍ以下の大き
さが望まれる。Ｆｅ含有量が０．４％、Ｓｉ含有量が０
．２５％を超えた場合、１０μｍ以上の金属間化合物の
晶出が無視できなくなるため、Ｆｅ含有量は０．４０％
以下に、またＳｉ含有量は０．２５％以下にそれぞれ抑
制することが望ましい。なお、これらの晶出物の大きさ
は、鋳造法（特に冷却速度）に大きく影響され、所謂、
半連続鋳造法を使用する場合には、Ｆｅ含有量は０．１
５％以下、Ｓｉ含有量は０．１％以下がよく、より好ま
しくはＦｅ含有量０．１％以下、Ｓｉ含有量０．０７％
以下である。 また下１、Ｂ等の不純物については、ＪＩＳ５０８６合
金に含有されている範囲において含まれていても、本発
明による得られるディスク用アルミニウム合金板に対し
て何等の影響を与えるものではない。 次に、上記組成のディスク用アルミニウム合金板の製造
について説明する。 上記アルミニウム合金は、常法により、溶解鋳造し、鋳
塊（或いは薄板連続鋳造コイル）を均熱処理及び圧延を
施す。なお、この均熱処理は通常４ｏｏ’ｃ以上の温度
に４８時間以内の保持を行う。 圧延工程では大型鋳塊は生産性の点から熱間圧延及び冷
間圧延を行い、また、薄板連続鋳造コイルは冷間圧延の
みでもよく、また、板厚が比較的厚い場合は熱間圧延を
鋳造に引続いて行ってもよい。 この場合、冷間圧延工程においては、必要に応して焼鈍
を行うのがよく、薄板連続鋳造コイルの場合は圧延の前
、途中において焼鈍を行うことしこより、偏析の除去及
び圧延性向上の効果がある。 次いで、この圧延板を打ち抜き、切削等によりディスク
の形状となし、歪除去のために焼鈍を行う。 通常、ディスクブランクはコイルより打ち抜き加工によ
って製造されるが、打ち抜かれた円盤にはソリ等の歪が
１００μｍ程度存在している。この歪は焼鈍によって除
去する。 本発明においては、以下の条件にて焼鈍を施すことが歪
の少ないディスク基盤を得るうえで重要である。特に、
この時、再結晶させ、Ｏ材とすることが好ましいことが
判明した。 ■　焼鈍温度 数時間の保持時間で再結晶を完了させるためには３００
℃前後の高温が必要であるが、上記アルミニウム合金に
おいては２８０℃で再結晶するため、２８０℃以上が必
要である。保持時間を考慮した場合、望ましくは３４０
℃以上である。 ■　保持時間 ２８０°Ｃでの焼鈍においては、１時間以内の保持時間
ではディスク全体が再結晶しない可能性があり、一方、
生産性を考慮するとあまり長時間の＝１１− 加熱保持は好ましくないので、１時間以上１０時間以内
とする。 なお、焼鈍温度と保持時間は、望ましくは３４ｏ　’ｃ
〜３６０°Ｃで２時間程度である。 ■　冷却速度 冷却過程は最終的な歪量と析出物に影響する。 冷却時に１５０℃〜２００℃の温度に長時間保持された
場合、Ａ　Ｑ　−Ｍｇ、　Ａ　Ｑ−Ｃｕ、　Ａ　Ｑ　−
Ｍｎ等の化合物が析出し、メッキ前処理性を低下させる
ため、１２０℃まで２０’Ｃ／ｈｒ以上の速度で冷却す
る必要がある。２０℃／ｈｒより遅い冷却速度では１５
０℃〜２００°Ｃの温度を通過する時間も長くなり、析
出物のメッキ性への悪影響が生じるので、好ましくない
。 一方、３００″Ｃ／ｈｒ以上の冷却速度ではディスク及
び焼鈍治具内の温度分布や内部応力が最終的な歪を増加
させるので好ましくない。 以上の理由により、冷却過程では２０’Ｃ／ｈｒ以上３
００℃／ｈｒ以下の速度で冷却することとする。 工業的レベルでの生産性を考慮した場合、望ましくは荷
重をかけて焼鈍し、冷却速度は４０°Ｃ／ｈｒ以上１０
０℃／ｈｒ以下が望ましい。 なお、通常の圧延板は粗度が、例えば、Ｒａ＝０．１〜
０．５μｍとディスク基盤としては大きく、また、歪も
更に低下させる必要があるので、切削或いは研磨により
ディスク表面を削除する。この場合、１０μｍ未満の表
面削除では歪除去が充分ではなく、また、５００μｍを
越える表面削除ではディスクの性能は満足するけれども
、生産性、コスト等の経済的な点から無駄であるので、
アルミニウム合金板のディスク基盤としては、表面を削
除する厚さは１０〜５００μｍとするのがよい。 そして、この加工工程において、加工歪を除去するため
に必要により焼鈍を行う。この焼鈍においても上記冷却
条件にて冷却する。 次いで、常法により、脱脂、エツチング、　Ｚｎ置換或
いはＳｎ置換等の前処理を繰り返し行い、その上に、例
えば、Ｎ１−Ｐ等の非磁性のメッキ皮膜を形成する。な
お、Ｎ１−Ｐ等の非磁性メッキ皮膜を形成する前にＣｕ
等のストライクメッキを施してもよい。 このメッキ皮膜の厚さは、３μｍ未満では前処理の影響
でディスク表面の粗さが大きく、ピットも残存し易く、
更に、仕上研磨式も必然的に少ないことになり、粗さの
小さい均一なメッキ皮膜が得られないので、メッキ皮膜
形成厚さは３μｍ以上とするのがよく、また、メッキ皮
膜強度の点からは５μｍ以上とするのが好ましい。また
、メッキ皮膜の厚さは厚くなっても特に性能が低下する
ことはないが、あまり厚くするのも経済的にみて不利で
あるので、２０μｍ以下とするのが好ましい。 このようにしてメッキを施し製造されたディスクを仕上
げ研磨した後、更にメッキ或いはスパッター処理により
磁性体皮膜を形成し、磁気ディスクとして供する。 （実施例） 次に本発明の詳細な説明する。 実施例１ 第１表に示す化学成分を有するアルミニウム合金を溶解
し、フィルター処理後、造塊し、両面固剤後、４００ｍ
ｍＸ１０００ｍｍＸ３５００ｍｍの鋳塊とした。 次いで、５３０℃の温度で１２時間の均質化処理を施し
た後、熱間圧延を行って板厚を５ｍｍとし、更に板厚２
ｍｍまで冷間圧延を行った。 次に、得られた板材を打ち抜き加工により外径１３０ｍ
ｍ、内径４０ｍｍの中空円盤とした。この円盤の表面を
切削加工してＲｍａｘｏ、０８μｍとした後、３５０℃
、２時間保持で歪取り焼鈍を施し、１２０℃までを４５
℃／ｈｒの速度で冷却し、磁気ディスク用アルミニウム
合金基盤を得た。 このようにして得られた基盤を脱脂（トリクロルエタン
）→アルカリエツチング（５％ＮａＯＨ１２５℃、３０
秒、浸漬）→中和（３０％ＨＮＯ，，２５℃、１０秒、
浸漬）→酸洗（ＨＮＯ３：　ＨＦ　：’Ｈ２０＝３　：
　１　：　２．２５℃、３０秒、浸漬）→亜鉛置換（１
回目）（１２０ｇ／ＱＮａＯＨ１２０ｇ／ＱＺｎＯ１２
ｇ／ｆｌ　ＦｅＣＲ３・６Ｈ２０、５０ｇ／ｆｌＫＮａ
Ｃ４Ｈ４０Ｇ・４Ｈ２０、Ｉｇ／ＱＮａＮＯ，，２５−
１５＝ ℃、３０秒、浸漬）→酸洗（２０％ＨＮＯ３，２５℃、
１０秒、浸漬）→亜鉛置換（２回目）（処理溶液及び条
件は１回目と同じ）→Ｎ１−Ｐメッキ（日本カニゼン製
ブルーシューマ、９０℃、浸漬、メッキ厚５μｍ及び１
０μｍ）の条件で処理した。 下地処理性、メッキ付着性及びメッキ面の研磨後表面を
調査した結果を第３表に示す。 なお、下地処理性は、２回目の亜鉛置換後の表面を観察
し、析出物が均一でムラのないものをＯ印、析出物の粒
が粗くムラの多いものをｘ印、それらの中間のものをΔ
印を付して評価した。 メッキ付着性は、９００曲げによりメッキの剥離が生じ
ないものをＯ印、一部でも剥離するものはＸ印を付して
評価した。 メッキ面の研磨後表面については、メッキ面を酸化アル
ミニウム粉を用いて鏡面研磨した後、表面を観察し調査
した。なお、研磨式は２μｍとした。評価は、顕微鏡に
より４００倍の倍率で５０ケ所観察し、最大径２μｍ以
上のピットのないものをＯ印、１〜４個のピットがある
ものをΔ印、５個以上のものをＸ印を付した。 第２表から明らかなように、適切に組成調整された本発
明例■、■、■、■は、比較例■、■、■、■に比べ、
下地処理性、メッキ膜の密着性等において優れており、
特にメッキ厚を薄くしても良好な結果が得られているこ
とがわかる。なお、得られたディスクはすべて歪量が１
０μｍ以下であった。

【以下余白】

−１９一 実施例２ 第１表に示した化学成分を有するアルミニウム合金Ｎａ
　］〜４について、実施例１と同様の工程、条件にて磁
気ディスク用アルミニウム合金基盤を得た。但し、歪取
り焼鈍における加熱後の冷却は第３表に示す種々の冷却
速度により行った。 得られた基盤について全体重及び前処理性を調へた。そ
の結果を第３表に併記する なお、全体重は、レーザー干渉を用いた歪測定装置（−
デイック製）によって測定した１０枚の平均値にて評価
した。また、前処理性は、実施例１における脱脂→アル
カリエツチング→中和→酸洗後の表面粗度を触針型粗度
計で３回測定しくスキャン距離４ｍｍ）、ドリフトを含
まないＲａ（人）の平均値で評価した。 第３表から明らかなように、本発明範囲の冷却条件によ
れば、全体重及びメッキ前処理後の表面粗度のいずれも
小さいことがわかる。

【以下余白】

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、アルミニウム合
金の組成を適切に調整すると共に特に歪取り焼鈍条件を
規制したので、下地処理性＋メッキ膜の密着性に優れ、
かつ歪の小さい磁気ディスクや光ディスク等に好適なア
ルミニウム合金板が得られる。 特許出願人　　株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士　中　　村　　　尚

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 重量％で（以下、同じ）、Ｍｇ：２〜６％を含むと共に
   Ｃｕ：０．０３〜１％及びＺｎ：０．１〜２％のうちの
   少なくとも１種を含み、更に必要に応じて、Ｍｎ：０．
   ０５〜１．０％及びＣｒ：０．０３〜０．３％のうちの
   少なくとも１種を含み、残部がＡｌ及び不純物よりなる
   アルミニウム合金につき、熱間圧延及び冷間圧延を行い
   、ディスクブランクを打抜いた後、少なくとも２８０℃
   以上の温度に１時間以上１０時間以内保持し、次いで２
   ０℃／ｈｒ以上３００℃／ｈｒ以下の速度で１２０℃ま
   で冷却することを特徴とするメッキ性に優れ歪の小さい
   ディスク用アルミニウム合金板の製造方法。