JPH0239578B2

JPH0239578B2 -

Info

Publication number: JPH0239578B2
Application number: JP59046469A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Yanagimoto; Akira Niitsuma; Takayuki Kato; Katsumi Yokoi
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 1984-03-13
Filing date: 1984-03-13
Publication date: 1990-09-06
Also published as: JPS60190542A

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、ヘ
ツドドラム等、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
を損な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たすことが知られ
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耐食性が良好なこ
と。従来、磁気テープ接触部品用アルミニウム合金
として、例えば、塑性加工用合金のJIS2000番系
Al―Cu系合金、鋳物用合金のJIS AC5Aおよび
８種系のAl―Si―Cu―Mg系合金等が広く使用さ
れているが、これらの合金は、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
シリンダーが腐蝕を受けて発錆し、シリンダー表
面として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ことが
ある。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
膜で被覆する技術が公開されている。しかしこの
方法は、通常の工程に表面処理及びスパツター膜
被覆という工程が追加されるのでコスト高になる
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塑性加工
用合金のJIS2000番系Al―Cu系合金、鋳物用合金
のJIS AC5A及び８種系Al―Si―Cu―Mg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、塑性加工性、機械的
強度を損なうことなく、耐摩耗性、動摩擦係数、
被削性を改善し、かつ更に、耐食性をも改善した
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。本願発明の要旨は、重量でSiが５％を越え12％
まで、Cuが２％を越え５％まで、Mg0.2〜0.8％、
Ni0.5〜2.5％、Fe0.1％〜1.0％、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。 Cu：Cuは合金素金の強度を高め、かつ被削性
を向上させる。２％以下だと効果は不十分であ
り、５％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２％を越え５％までの範
囲とする。 SiおよびMg：SiとMg₂Si系析出物を形成して
合金強度を高める。Mgは合金の機械的強度、耐
力を向上させる。特にCuとの相乗効果により被
削性を一層確実にする。Siは、耐摩性を向上させ
るのに顕著な効果がある。Si5％以下、Mg0.2％
未満では、これらの効果は十分でない。 Siが12％を越えると初晶ケイ素が晶出し、冷間
鍛造性、切削仕上面の平滑性が低下する。この
為、Siは、５％を越え12％までの範囲とする。 Mgは、本願のSiの範囲内においては、高温多
湿雰囲気中での耐食性に著しい影響を及ぼす。即
ちMgが0.8％を越えると耐食性が著しく悪くな
る。この為Mgは0.2〜0.8％の範囲とする。 Fe：Feは、耐摩耗性及び被削性の向上に有効
である。0.1％未満ではその効果が認められず、
1.0％を越えると塑性加工性を悪くする。従つて
Feは0.1〜1.0％の範囲とする。 Ni：Niは、耐摩耗性および切削性を向上させ
る。0.5％未満ではその効果が認められず、2.5％
を越えると粗大な金属間化合物が生じ、鍛造加工
性及び切削性が低下する。従つてNiの範囲は0.5
〜2.5％とする。 Mn、Cr：Mn及び／又はCrの添加は耐摩耗性
を向上させる。0.2％未満では耐摩耗性に寄与す
る晶出が十分でなく、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。 Pb、Bi、Sn、Sb：これらの元素は、合金の被
削性を向上させる。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
えると塑性加工性及び靭性が極端に低下するため
得策ではない。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及び機械的
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。 Ti：Tiは、組織の微細化にに有効であるが、
0.005％未満ではそ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％を添加してもよい。こ
れによつて、Tiとの共存により、微細化効果を
高め、かつ加工性を向上させる。Ｂが、0.0004％未満では、Tiとの共存による微
細化効果が発揮されない。Ｂが0.002％を超える
とTiと粗大な硬い金属間化合物を形成し、これ
がテープ接触面上に現出すれば走行中のテープ面
を傷つけるおそれがある。従つて、Ｂは0.0004％
〜0.002％の範囲とする。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接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製する
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。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。実施例及び比較例第１表に実施例合金No.１〜９および比較例合金
No.10〜12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１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。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２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１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
仕上げ加工を行ない、第１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
150m／min、切込み量0.05mm、切削工具送り量
0.05mm／回転であつた。比摩耗量試験片は上記
VTR回転ドラムの一部から切出して供した。第２表にこれら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）引張強さ及びロ）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なつた。ハ）鍛造性第２図ａに示すウエツジ試験片１を第２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、鍛伸後の試験片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、〇：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真下
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、〇：ふつう、△やや不良と表示
する。ヘ）表面粗さドラムの軸方向の表面粗さを、触針式あらさ
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600m、
無潤滑の状態で試験し、単位面積のKg当りの比
摩耗性を測定した。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の逆長力（Wp）を負荷し、18.0cm／
sec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）耐食性 VTRドラムに、60grの荷重をかけた磁気テ
ープをまきつけ温度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。〇：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
性粉の剥離あり。 ×：ドラムが激しく腐蝕、磁気テープの磁性粉
の剥離顕著。以上の評価で、◎及び〇は、実用上差し支え
ない程度のものである。耐食性試験によつて得たドラム表面のスケツチ
図を第３図に、それに対応する磁気テープのスケ
ツチ図を第４図に示す。第３図、第４図とも、ａ
は合金No.２、ｂは合金No.10に対応する。第３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４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剥離した部分であ
る。第３図ｂの腐蝕部の断面を組織観察したとこ
ろ、腐食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３図ｂのドラムの腐
蝕部の断面の顕微鏡組織写真を第５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出来る。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特
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、VTR用回転ドラム形状試験片の断
面図、第２図ａは、鍛造性評価のためのウエツジ
試験片の形状、第２図ｂは、鍛造性試験方法の説
明図、第３図及び第４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３
図）とそれに対応する磁気テープ（第４図）のス
ケツチ図で、それぞれａは、合金No.２、ｂは合金
No.14に対応する。第５図は、第３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Siが５％を越え12％まで、Cuが２％
を越え５％まで、Mg0.2〜0.8％、Ni0.5〜2.5％、
Fe0.1％〜1.0％、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。２重量でSiが５％を越え12％まで、Cuが２％
を越え５％まで、Mg0.2〜0.8％、Ni0.5〜2.5％、
Fe0.1％〜1.0％、Ti0.005〜0.2％、B0.0004〜
0.002％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。