JPH02305936A - 優れたメッキ性を有するディスク用アルミニウム合金板 - 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） 本発明は優れたメッキ性を有する磁気ディスク用アルミ
ニウム合金板に係り、更に詳しくは、コンピュータの記
憶媒体として使用される磁気ディスク用に適し、アルミ
ニウム合金基盤表面にメッキ層を形成して使用されるデ
ィスク用アルミニウム合金板に関するものである。

（従来の技術） 一般に磁気ディスク用基盤としては、軽量、非磁性であ
り、且つ高速回転に耐える剛性を有すること、また、精
密切削或いは研磨により良好な表面精度が得られること
、更にはある程度の耐食性を有すること等の点から、ア
ルミニウム合金が用いられている。

従来、アルミニウム合金基盤上に磁性膜を形成する方法
としては塗布法が主体であったが、近年、磁気ディスク
め高密度化のためにメッキ法やスパッタ法が開発され、
適用が進められている。これらメッキ法やスパッタ法に
よる磁気ディスクの場合には、Ｎ１−Ｐ等のメッキが下
地処理として施されている。

このような下地メッキを施す磁気ディスク用アルミニウ
ム合金としては、従来、ＡＡ５０８６合金が最も多く使
用されており、また一部では、ＬＩＳＴ０７５合金も使
用されている。

（発明が解決しようとする課題） しかし乍ら、これら従来のアルミ材料の場合には、素材
中に１０μｍを超えるＡＱ−Ｆｅを主成分とする晶出物
（Ａｌ１−Ｆｅ、　Ａｎ−Ｆｅ−８ｉ、　ＡＱ−Ｆａ−
Ｍｎ）やＭｇ−５ｉを主成分とする晶出物等の金属間化
合物が多数存在するため、切削や研磨時、或いは下地メ
ッキの前処理時にこれらの粗大な化合物が基盤から脱落
して穴となるため、メッキの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Ｃｕ、　Ｚｎを過
剰に含有するため、それらの粗大化合物もメッキの表面
が粗面化する原因となるだけでなく。

熱処理系合金であることから圧延板から打抜き或いは機
械加工により作製したディスクの歪み除去焼鈍において
、冷却速度を適切に調整しない場合には内部応力が発生
するという欠点もある。

上述のように、ディスク表面の粗さが大きくなり易い、
或いはそれに起因するピット（小さな穴）等のメッキ欠
陥が発生し易いという理由から、従来のアルミ材料にお
いてはメッキ皮膜を、例えば、１５μｍ以上と比較的厚
く形成し、次いで研磨により表面を２ｐｍ以上除去して
仕上げるという方法が採用されていたが、メッキや研磨
に多大の費用を要するという問題があった。したがって
、コストの低減及び生産性の向上のため、メッキ皮膜厚
を薄くすることが重要な課題となっている。

また、メッキ皮膜厚さとは別に、ピットを低減すること
、及びメッキ前処理における粗さを低減して、処理の効
率を向上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％の純
度のＡＱ地金を使用して金属間化合物を微細化すること
による改善も試みられたが、只単に使用地金純度を上げ
ただけでは、却ってメッキ面の粗さが増大するのみなら
ず、メッキ層の付着性も低下するという問題が発生する
。

本発明者は、この原因が、一般にアルミニウム合金のメ
ッキ前処理法として用いられる亜鉛置換時において、高
純度地金の使用により素材中のＦａ量が減少したために
亜鉛の析出が粗雑で不均一となるためであることを究明
し、上述のような従来材における種々の間層点及び磁気
ディスクに対する多くの要求について鋭意研究を重ねた
結果。

Ｃｕ、Ｚｎの添加によってメッキ性を向上させることが
できることを見い出し、先に提案した（特公昭６２−２
０１８号）。

該発明に係るアルミニウム合金は既に実用化されており
高い評価を受けている。

しかし乍ら、磁気ディスクには益々コストダウンが要求
されており、そのため、更に下地メッキの厚さを薄くす
ることやポリッシュ時の研磨式を小さくすることが重要
な課題となっている。したがって、下地メッキ後のディ
スク表面に生じる半球状の突起、所謂、ノジュールの発
生を抑制して如何に平滑なメッキ面を得るか、また、従
来は問題とならなかった極表面層の小さなピット、所謂
、マイクロピッドを如何に低減するかが大きな開発課題
となっている。

本発明は、かする要請に応えるべくなされたものであっ
て、メッキ厚を薄くしても、マイクロピットやノジュー
ル等のメッキ欠陥が少なく、優れたメッキ性を有するデ
ィスク用アルミニウム合金板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） 本発明者らは、このような実情を鑑みて１種々研究を重
ねた結果、ノジュールやマイクロピットの発生はメッキ
の前処理後の基盤面の凹凸と強い相関があり、基盤面の
凹凸は、アルミニウム合金のエツチング性と亜鉛置換処
理時の亜鉛の析出状況、更には、アルミニウム合金中の
金属間化合物（晶出物）の大きさに影響されること、特
に、金属間化合物の大きさはマイクロピットに大きく影
響し、最大金属間化合物が５μｍ以下になると１０μ厘
程度の比較的薄いメッキ厚で且つ１μｍの如く少ない研
磨代でもマイクロピットが激減することを見い出した。

そこで、か）る知見に基づいて、メッキ前処理後の基盤
面の凹凸の原因となる金属間化合物、所謂晶出物や組人
な化合物を低減し、なお且つメッキ性を付与し得る方策
について鋭意研究を重ねた結果、ここに本発明をなした
ものである。

すなわち、本発明は、必須元素として３％〈Ｍｇ量５．
５％、０．０２％≦Ｚｎ＜０．７％及び０゜０２％≦Ｆ
ｅ≦０．０６％を含有する組成を有し、金属間化合物の
大きさが５μｍ以下であることを特徴とする優れた下地
処理性、メッキ付着性を有し、ノジュール、マイクロピ
ットが少ない優れた表面精度を有するディスク用アルミ
ニウム合金板を要旨とするものである。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

（作用） まず５本発明における化学成分の限定理由について説明
する６ ３％くＭ≦５．５ 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３％以下では
この効果が不十分であり、また、５．５％を超えると圧
延時に耳割れが生じ易くなって生産性が低下すると共に
、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り、好ましくない、よって、Ｍｇ量
は３％＜　Ｍ　ｇ≦５．５％の範囲とする。

０．０２％≦Ｚｎ＜０．７％ Ｚｎはメッキ前処理時の均一エツチング性をアルミニウ
ム合金に付与すると共に亜鉛置換処理時の亜鉛の基盤表
面への析出を均一微細にする効果を有するものである。

これにより、下地メッキ皮膜面の粗さを小さくすると共
に皮膜の付着性の向上に寄与する。しかし、その含有量
が０．０２％未満では上記のような効果が得られず、０
．７％以上である場合には、ノジュールの発生が多大と
なったり、結晶粒界等のエツチング性が過剰となり、メ
ッキ面の平滑性を損ねるので好ましくない。

したがって、Ｚｎ量は０．０２％≦Ｚｎ＜０．７％の範
囲とし、より好ましくは、０．０３％≦Ｚｎ＜０゜６％
である。

０．０２％≦Ｆｅ≦０．０６％ Ｆｅは、ＡＱ−Ｆｅ系の金属間化合物（不純物としてＳ
ｉ、Ｍｎを含む場合にはＡＱ−Ｆｅ−８ｉ、ＡＱ−Ｆｅ
−Ｍｎ系等も存在する）を生成し、ディスク用基盤とし
ての加工、所謂サブストレート加工時の切削や研磨・研
削等の加工工程において突起や脱落による窪みどなった
り、メッキ前処理工程において脱落又は溶解してメッキ
面のピットの原因となるため好ましくない元素であるが
、同時にこれら金属間化合物はメッキ前処理やメッキ処
理において皮膜形成の核となるので、これを均一微細に
分散させることにより皮膜の均一性向上に効果がある元
素である。

この金属間化合物が核として充分な効果を発揮するため
には、少なくともＦｅは０．０２％以上が必要であり、
これにより、０．５ｐｍ以上のＡＱ−Ｆｅ系等の金属間
化合物が１０００個／ｍｍ２以上となる。しかし、メッ
キの欠陥とならないためには５μｍ以下の大きさにする
必要がある。

これらの金属間化合物の大きさと量は、素材中のＦｅの
含有量に大きく影響されるものであるが。

その鋳造条件や均熱処理（ソーキング）条件の影響も大
きく、例えば、鋳造時の鋳込み温度を高くしたりして凝
固時の冷却速度を速くすることによっても低減される。

しかし乍ら、金属間化合物の大きさを５μｍ以下にする
ためには、鋳塊厚３００〜４００ｍｍ厚以上に鋳造する
通常の半連続鋳造法の場合には、Ｆｅ５０．０１％、す
なわち、地金純度で９９．９８％或いは９９．９９％以
上の高純度地金を用いる必要があるが、これはメッキ性
の点からも、また経済性の点からも不利である。

これら全てを満足するためには、冷却速度を大きくする
ために鋳造板厚を薄くすると共に、Ｆｅ５０．０６％と
する必要がある。

したがって、Ｆｅ量は０．０２％≦Ｆｅ≦０．０６％の
範囲とする。なお、メッキ厚や研磨代を小さくする場合
には、この範囲において、それぞれ必要に応じてＦｅ量
を少なくすることが望ましい。

また、メッキ性付与のためには、Ｆｅ、Ｚｎの量の関係
を、０．０４％≦Ｆｅ＋（１／２）Ｚｎ＜０．３％の関
係にあることが望ましい。

本発明においては、以上の元素Ｍｇ、　Ｚｎ、　Ｆｅを
必須成分として含有させるが、他の元素は本発明の効果
を損なわない限度において許容し得る。

例えば、Ｓｉは不可避的に混入する不純物であるが、Ｍ
ｇ−８ｉ系の化合物を形成し易く、メッキ前処理時に脱
落し易いので、Ｓｉ＜０．０５％が望ましい。

また、これらの不純物以外のＭｎ、　Ｃｒ、　Ｚｒ、Ｃ
ｕ、Ｔｉ等については、再結晶粒の微細化や高温熱処理
時のグレングロスの防止或いは鋳造組織の微細化等の効
果を有するため、ＪＩＳ５０８６合金に許容されている
範囲において含まれてもよいが、上記の金属間化合物の
粗大化を引き起こしたり、インクルージヨンの原因とな
る場合もあるので、ＭｎＳ２．４％、Ｃｒ≦０．１％、
ＺｒＳ２．１％、Ｃｕ＜０．０２％、ＴｉＳ２．１％が
望ましい。より望ましくは１Ｍｎ≦０．３５％、Ｃｒ≦
０．０８％、ＺｒＳ２．０５％、Ｃｕ≦０．０１％、Ｔ
ｉ＜０．０１％である。

また、ＢやＢｅ等の元素は溶解、鋳造時に添加されるこ
とも多いが、何れも１００　ｐｐｍ以下が望ましい。

次に、本発明に係る優れたメッキ性を有するディスク用
アルミニウム合金板の製造法について説明する。

鋳造方法は、上記の金属間化合物の微細化が可能な薄板
連鋳法の方が望ましい。但し、薄板連鋳法の場合の鋳造
時の板厚は、急冷することにより充分な金属間化合物の
微細化効果を得るために１２ｍｍ厚以下とし、しかし、
ディスク基盤としての打抜き加工や切削、研磨加工等の
精度上から３０％以上の冷間圧延を施すことが望ましい
ため、３ｍｍ厚以上とするべきである。

上記の薄板連鋳コイルを常法により圧延を行うが、圧延
は冷間圧延のみでもよいが、板厚が比較的厚い場合には
鋳造に引き続いて熱間圧延を行ってもよい。冷間圧延工
程においては、上述の如くディスク基盤としての打抜き
加工や切削、研磨加工等の精度上から３０％以上の冷間
圧延率が望ましく、また必要に応じて焼鈍を行うのがよ
い。圧延の前、途中において焼鈍を行うことにより、偏
析の除去や圧延性の向上等の効果がある。

この圧延板を打抜きや切削等によりディスクの形状とし
た後、歪み除去のため必要に応じて焼鈍を行う。この時
、ディスク面に荷重をかけると歪み矯正効果が大きい。

次に、通常の圧延板は粗度が、例えば、Ｒａ＝０．１〜
０．５μ閣とディスク基盤としては大きく、また、歪み
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が、この場合、１０μｍ未満
の表面削除では歪除去が十分ではなく、また５００μｍ
を超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。

次いで、脱脂、酸洗、亜鉛置換等の前処理を行い、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。このメッキ皮膜厚さは、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
易い。更に、仕上研磨代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難いので、メッ
キ皮膜形成厚さは３μｍ以上とするのがよく、ディスク
基盤の表面強度の点からは５μｍ以上とするのが好まし
い。なお、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けれども、あまり厚くするのも経済
的にみて不利であるので２０μｍ以上とするのは好まし
くない。

このようにして製造されたメッキを施したディスクは、
仕上研磨した後、更にメッキ或いはスパッタ等により磁
性体皮膜を形成して磁気ディスクとして使用するのであ
る。

次に本発明の実施例を示す。

（実施例） 第１表に示す化学成分を有するＡＱ合金Ｎα１〜Ｎα５
（本発明例）及びＮα６〜Ｎα１２（比較例）をそれぞ
れ常法により溶解し、フィルター処理後、第１表に示す
鋳造方法により鋳造材を得た。

まず、通常の半連続鋳造材は、造塊、固剤後、４００ｍ
ｍ＋厚Ｘ１Ｘ１００Ｏ＋幅ｘ３５００Ｉｌｆｆｉ長さの
スラブとし、均熱処理を施した後、熱間圧延、冷間圧延
を行って板厚を２ｍｍとした。

一方、薄板連鋳材の場合は、６ｍｍ厚Ｘ８００ｍｍ幅（
×長さ）のコイル状に鋳造し、４５０℃の温度°で５時
間の焼鈍を施した後、冷間圧延を行って板厚を２ＩＩ１
１とした。

次いで、この板材を打抜いた後、歪み取り焼鈍を施し、
外径１３０ｍｍ、内径４０ｍｍの中空円板を得た。

更に、円盤の表面を切削加工してＲｍａｘｏ、１μｍ、
板厚１．８９＋ｍの磁気ディスク用アルミニウム合金基
盤を製造した後、該基盤を以下の処理条件にて処理し、
金属間化合物の大きさ及び量を調べると共に、下地処理
性、メッキの付着性、メッキ後の表面ノジュールの発生
状況（メッキ面の表面粗度）を調査し、並びにメッキ面
を研磨してその表面精度（ピット）を調査した。それら
の結果を第１表、第２表及び第３表に示す。

（処理条件） 脱脂（上付工業製Ｕ−クリーナーＵＡ−６８，５％、５
０℃、５分、浸漬） ↓ 酸洗（上付工業製ＡＤ−１０１，１０％）（＊）↓ 亜鉛置換（上付工業製ＡＤ−３０１、Ｒ，Ｔ、、１分、
浸漬） ↓ 硝酸剥離（５０％硝酸、Ｒ，Ｔ、、１分、浸漬）↓ 亜鉛置換（上付工業製ＡＤ−３０１、Ｒ，Ｔ、、３０秒
、浸漬） ↓ Ｎ１−Ｐメッキ（上付工業製ニムデンＨＤＸ、９０℃、
浸漬、メッキ厚７．５μｌ１１）（＊）マイルドエツチ
ングの場合は６５℃×３分の浸漬（エツチング量８ｍｇ
／ｄｎ＋”）とし、強エツチングの場合は７５℃×５分
の浸漬（エツチング量２３　ｍｇ／ｄａ”）とした。

なお、金属間化合物は、該磁気ディスク用アルミニウム
合金基盤を走査型電子顕微鏡にて１０００倍の倍率で面
積１０ｍｍ”を測定して、その太きさと量を評価した。

下地処理性については、２回目の亜鉛置換後の表面をＩ
Ｉ！察し、析出物が均一でムラのないものを０、析出が
粗雑で粒が粗くムラの多いものを×。

それらの中間のものや粒界が著しくエツチングを受けて
いるものをΔとして評価した。

メッキの付着性は、９０’曲げによりメッキの剥離が生
じないものを０、一部でも剥離するものは×として評価
した。

研磨後表面精度については、メッキ面をアルミナ粉を用
いて鏡面研磨した後、表面をｖＡ察し調査した。その際
、研磨へは０．５μｍとし、６４０倍の倍率で１００箇
所観察し、最大径２μｍ以上のピットのないものを０１
１〜４個のピットがあるものをΔ、５個以上あり又は８
μｍ以上のピットが１個でもある′ものを×として評価
した。

第１表〜第３表から明らかなように１本発明例のものは
、金属間化合物が５μｍ以下であり、また５μＩ以下の
量が１０００個／ｍｍ”以上で均一に分散しており、下
地処理性、メッキ付着性が優れていると共にメッキ面表
面粗度においてノジュールが少なく、また研磨後表面精
度においてマイクロピットが少ない等、比較例に比して
格段に優れていることがわかる。特に強エツチングの場
合でも優れたメッキ性が確保できる。

なお、比較例Ｎα６〜Ｎα８、Ｎα１ｏ〜Ｎα１２は本
発明範囲外が化学成分を有し、Ｎα９は化学成分は本発
明範囲内であるものの半連続鋳造材としてはＦｅが多す
ぎるため、いずれも、金属間化合物が５ｐｍよりも大き
いか（比較例＆８、Ｎｎ９．？Ｊｃｉ１２）或いは金属
間化合物が小さくとも、第２表及び第３表に示す特性の
いずれか又は全部が劣っている。

【以下余白１ （発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、適量のＭｇを含
有するディスク用アルミニウム合金において、Ｚｎ及び
Ｆｅを必須元素として含有させると共に金属間化合物の
大きさ或いは更に量を規制するので、ピットやノジュー
ル等のメッキ欠陥が少なく平滑なメッキ面が得られると
いう優れたメッキ性を有するディスク用アルミニウム合
金を提供することができる。特に磁気ディスクや光ディ
スク等の素材として最適である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で（以下、同じ）、必須元素として、３％
   ＜Ｍｇ≦５．５％、０．０２％≦Ｚｎ＜０．７％及び０
   ．０２％≦Ｆｅ≦０．０６％を含有する組成を有し、金
   属間化合物の大きさが５μｍ以下であることを特徴とす
   る優れた下地処理性、メッキ付着性を有し、ノジュール
   、マイクロピットが少ない優れた表面精度を有するディ
   スク用アルミニウム合金板。
2. （２）０．５μｍ以上５．５μｍ未満の金属間化合物の
   量が１０００個／ｍｍ＾２以上であって均一に分散して
   いる請求項１に記載のディスク用アルミニウム合金板。
3. （３）前記組成を有する素材が薄板連鋳材である請求項
   １又は２に記載のディスク用アルミニウム合金板。
4. （４）前記Ｆｅが０．０４％≦Ｆｅ≦０．０６％の範囲
   で含有し、前記金属間化合物（晶出物）の大きさが５μ
   ｍ以下である請求項１又は２に記載のディスク用アルミ
   ニウム合金板。
5. （５）前記Ｆｅが０．０３％≦Ｆｅ＜０．０４％の範囲
   で含有し、前記金属間化合物の大きさが４μｍ以下であ
   る請求項１又は２に記載のディスク用アルミニウム合金
   板。
6. （６）前記Ｆｅが０．０２％≦Ｆｅ＜０．０３％の範囲
   で含有し、前記金属間化合物（晶出物）の大きさが３μ
   ｍ以下である請求項１又は２に記載のディスク用アルミ
   ニウム合金板。