JPH07331397A - 磁気ディスク基板用アルミニウム合金板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鏡面仕上げ後の平面性に優れ、しかもＮｉ−
Ｐメッキ層の密着性が良好で、表面欠陥のない磁気デイ
スク用基板の製造方法を提供する。 【構成】 重量％で、Mg:3.0〜5.0%,Zn:0.10〜0.30%,C
u:0.05 〜0.20% およびFe:0.01 〜0.10% を含有し、不
純物としてのＳｉの含有量を、Si≦0.05% に限定し、更
に、必要に応じてTi:0.001〜0.03%,Cr:0.05 〜0.15%,お
よびZr:0.05 〜0.15% のうち、少なくとも１種以上を含
有し、残部がＡｌおよびその他の不可避不純物からなる
化学成分組成を有するAl合金の鋳塊に対して、温度500
〜560 ℃の範囲内で時間4 〜24Hrの範囲内の均質化処理
を施した後、熱間圧延および冷間圧延を行ない、次いで
このようにして調製されたAl合金板に対して、中間焼鈍
として温度400 〜560 ℃の範囲内に加熱し、時間０超〜
30sec の範囲内保持した後冷却し、更に圧延率30〜70%
の最終冷間圧延を行なうことからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、平面性とメッキ性に
優れた磁気デイスク基板用Ａｌ合金板の製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、磁気デイスクの基板材料として
は、軽量、非磁性で、かつ基板製作時の機械加工やデイ
スク使用時の高速回転に耐えるに十分な強度を有し、更
に、耐食性も良好であること等が必要であるため、Ａｌ
−Ｍｇ系の合金板が使用されている。即ち、その合金板
を、ド−ナツ状円板に打ち抜き、加圧焼鈍した後、円板
表面の切削および研削・研磨により鏡面仕上げし、次い
で、このように調製された合金板を、ジンケ−ト処理
し、Ｎｉ−Ｐ無電解メッキし、そしてポリッシングする
方法が、最近の磁気デイスクＡｌ合金製基板の製造方法
の主流となっている。従って、このような磁気デイスク
基板には、更に次のような特性が要求される。

【０００３】磁気デイスク用基板と磁気ヘッドとの間
隔は極めて狭いが、磁気デイスクの高速回転時にその間
隔は一定に保持されねばならない。従って、鏡面仕上げ
後の円板の平面性は重要な特性である。 Ｎｉ−Ｐメッキ層と地のＡｌ合金との密着性が良好
で、且つメッキ後ピット等の表面欠陥がないこと。

【０００４】また、最近では、磁気デイスクに対する高
密度化の要請がますます強まり、１ビット当たりの磁化
領域のより一層の微小化や、磁気ヘッドと磁気デイスク
との間隔の減少化が必要になった。更に、磁気デイスク
の薄肉化も進められており、自重による磁気デイスクの
変形も無視できなくなりつつあり、従って、基板の平面
性に対する要求は非常に厳しいものとなっている。

【０００５】このような要求に対して、磁気デイスク基
板用Ａｌ合金板として使用されているＪＩＳ５０８６合
金板やその改良合金板が発明されている。例えば、磁気
デイスク基板表面のうねりの改善が図られた発明が、特
公平５−４００１６号公報に開示されている（以下、先
行技術という）。

【０００６】先行技術によれば、磁気デイスク用Ａｌ合
金として、Ｍｇ：３．０〜６．０ｗｔ％、Ｔｉ：０．０
３〜０．１５ｗｔ％を含有し、かつ、Ｚｎ：０．１〜
２．０ｗｔ％およびＣｕ：０．０１〜０．５ｗｔ％のう
ちの１種または２種を含有し、更に、不純物としてＦ
ｅ、Ｓｉ、Ｂ、ＺｒおよびＣｒを所定値以下に限定した
ものが記載され（同号公告公報明細書の特許請求の範囲
参照）、そのような化学成分組成を有する鋳塊を５３０
°Ｃで８時間保持した後、４７０°Ｃで熱間圧延を開始
し、その後冷間圧延し、板厚２ｍｍとし、打ち抜き加工
して中空円板とし、しかる後３５０°Ｃで２時間焼鈍
し、磁気デイスク用基板とした実施例が記載されてい
る。即ち、Ｔｉの添加による結晶粒の微細化（同号公告
公報明細書、第８欄３行参照）や、熱間圧延開始の温度
を５００°Ｃ未満にしてマクロ組織の粗大化を抑制する
（同欄第２０〜２２行）など、Ａｌ合金の成分組成や熱
間圧延温度の適正化により、磁気デイスク基板表面のう
ねりの改善を図る技術が示唆されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記先
行技術による磁気デイスク基板用アルミニウム合金板の
製造方法では、磁気デイスク基板の平面性が不十分であ
り、より一層の向上が望まれる。即ち、従来技術による
製造方法では、中間焼鈍が実施されていず、また、適切
な化学成分組成を有するアルミニウム合金との組み合わ
せと適切な中間焼鈍条件との組み合わせによる製造方法
が明らかにされていない。従って、この発明の課題は、
粗大な金属間化合物の生成が抑制された、均質微細な再
結晶粒組織を有する熱延板を製造し、更に、中間焼鈍と
それに次ぐ最終冷間圧延後において、等軸粒で結晶粒径
が均一な再結晶組織を有する冷延板を製造することにあ
る。

【０００８】従って、この発明の目的は、鏡面仕上げ後
の平面性に優れ、しかもＮｉ−Ｐメッキ層の密着性が良
好で、表面欠陥のない磁気デイスク用基板の製造方法を
提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成するために、磁気デイスク基板用アルミニウム合
金を構成する化学成分組成の適正化、中間焼鈍工程の採
用、並びに、アルミニウム合金鋳片または鋳塊の均質化
処理条件、中間焼鈍条件および最終冷間圧延時の冷延率
条件の各条件の適正化について鋭意研究を重ねた結果、
下記発明をするに至った。

【００１０】この発明による磁気デイスク基板用アルミ
ニウム合金板の製造方法は、 マグネシウム（Ｍｇ）：３．０ 〜５．０ｗｔ％、 亜鉛（Ｚｎ） ：０．１０〜０．３０ｗｔ％、 銅（Ｃｕ） ：０．０５〜０．２０ｗｔ％、お
よび 鉄（Ｆｅ） ：０．０１〜０．１０wt.% を含有し、不純物としてのシリコンの含有量を、 シリコン（Ｓｉ） ：０．０５ｗｔ％以下 に限定し、更に、必要に応じて、 チタン（Ｔｉ） ：０．００１〜０．０３wt.%、 クロム（Ｃｒ） ：０．０５〜０．１５ｗｔ％、お
よび ジルコニウム（Ｚｒ）：０．０５〜０．１５ｗｔ％ のうち、少なくとも１種以上を含有し、残部がアルミニ
ウム（Ａｌ）およびその他の不可避不純物からなる化学
成分組成を有するアルミニウム合金の鋳塊に対して、温
度５００〜５６０°Ｃの範囲内で時間４〜２４Ｈｒの範
囲内の均質化処理を施した後、熱間圧延および冷間圧延
を行ない、次いでこのようにして調製されたアルミニウ
ム合金板に対して、中間焼鈍として温度４００〜５６０
°Ｃの範囲内に加熱し、時間０超〜３０ｓｅｃの範囲内
保持した後冷却し、更に、圧延率３０〜７０％の最終冷
間圧延を行なうことに特徴を有するものである。

【００１１】

【作用】この発明の磁気デイスク基板用アルミニウム合
金の化学成分組成を上述した範囲内に限定した理由につ
いて述べる。 Ｍｇ：Ｍｇは、磁気デイスク基板に所定の強度を付与す
るために有効な元素である。しかしながら、その含有量
が３．０ｗｔ％未満では所望の強度が得られず、一方、
５．０ｗｔ％超ではＡｌ合金板の熱間圧延性が著しく低
下する。従って、Ｍｇ含有量は、３．０〜５．０ｗｔ％
の範囲内に限定すべきである。

【００１２】ＺｎおよびＣｕ：ＺｎおよびＣｕは、Ａｌ
合金中に均一に固溶し、メッキ前処理のジンケ−ト処理
時に、均一微細で且つ緻密な処理皮膜を形成させる。こ
のため、ＺｎおよびＣｕは、地であるＡｌ合金との密着
性に優れ、微小欠陥が少ない、健全なＮｉ−Ｐメッキ層
を均一にデイスク基板の表面に形成させる効果を有す
る。このような効果を得るためには、ＺｎとＣｕとがＡ
ｌ合金中に共存することが必須条件である。しかしなが
ら、Ｚｎの含有量が０．１０ｗｔ％未満、Ｃｕの含有量
が０．０５ｗｔ％未満では上記効果は得られない。一
方、Ｚｎの含有量が０．３０ｗｔ％超、Ｃｕの含有量が
０．２０ｗｔ％超では耐食性が著しく劣化するばかりで
なく、Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系等の析出物が生成し、ド−ナ
ツ状円板の打抜き後に行なう加圧焼鈍時に、それらの固
溶・析出による応力が発生し、基板の平面性を劣化させ
る。従って、基板の平面性を確保するために、Ｚｎおよ
びＣｕ含有量が上記値を超えないことが特に重要であ
る。以上より、Ｚｎ含有量は０．１０〜０．３０ｗｔ
％、Ｃｕ含有量は０．０５〜０．２０ｗｔ％の範囲内と
すべきである。上述した効果を一層発揮し、しかも上述
した弊害の防止を一層確実なものにするため、Ｚｎ＋Ｃ
ｕの含有量は０．３〜０．４ｗｔ％の範囲内とすること
が望ましい。

【００１３】Ｔｉ、ＣｒおよびＺｒ：Ｔｉ、Ｃｒおよび
Ｚｒは、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物およびＭｇ₂ Ｓｉを
晶出させることなく、しかも均一な再結晶粒組織を形成
することによって基板の平面性を向上させる。また、強
度を向上させる作用・効果をも有する。しかしながら、
Ｔｉ含有量が０．００１ｗｔ％未満、ＣｒおよびＺｒの
各含有量が０．０５ｗｔ％未満では上記作用・効果を発
揮しない。一方、Ｔｉ含有量が０．０３ｗｔ％超、Ｃｒ
およびＺｒの各含有量が０．１５ｗｔ％超では、Ａｌ₇
Ｃｒ、Ａｌ₃ Ｚｒ等の粗大な金属間化合物を生成し、基
板表面に突起あるいは脱落窪みを生じ、メッキ欠陥の原
因となる。従って、Ｔｉ含有量は、０．００１〜０．０
３ｗｔ％の範囲内、ＣｒおよびＺｒの各含有量は、０．
０５〜０．１５ｗｔ％の範囲内とすべきである。

【００１４】Ｆｅ：Ｆｅは、Ａｌ合金中に含有されてい
ると、その切削性が良好となる。更に、Ｆｅは、Ａｌ−
Ｆｅ系金属間化合物を生成し、メッキ前処理およびＮｉ
−Ｐメッキ処理において皮膜形成の核となり、メッキ層
の微細均一析出に有効である。しかしながら、Ｆｅ含有
量が０．０１ｗｔ％未満では、基板の研削時に砥石の目
詰まりが生じ易く、生産性が大幅に低下する。一方、そ
の含有量が０．１０ｗｔ％超では、Ａｌ−Ｆｅ系の粗大
な金属間化合物が生成し、基板の表面に突起あるいは脱
落窪みを生じ、メッキ欠陥の原因となる。従って、Ｆｅ
含有量は、０．０１〜０．１０ｗｔ％の範囲内とすべき
である。

【００１５】Ｓｉ：Ｓｉは、Ａｌ合金中に殆ど固溶せ
ず、Ｍｇ₂ Ｓｉとして晶出する。そしてメッキ前処理に
より、Ｍｇ₂ Ｓｉは基板表面から溶解・脱落し、メッキ
後のピット欠陥の原因となり易い。従って、Ｓｉ含有量
は極力低くすることが必要である。しかしながら、Ｓｉ
含有量を低くするするためには費用がかかるので、上記
両者を考慮してＳｉ含有量は０．０５ｗｔ％以下に限定
する。

【００１６】次に、この発明において、製造条件を前述
したように限定した理由について述べる。

【００１７】均質化処理：鋳片または鋳塊の均質化処理
は、鋳造時に偏析し易いＭｇ、ＣｕあるいはＳｉ成分を
均質にする効果、および再結晶微細化のためＣｒ、Ｚｒ
を十分に析出させる効果がある。しかしながら、均質化
処理における加熱温度が５００°Ｃ未満では、均質化効
果が不十分であり、特にピット欠陥の原因となるＭｇ₂
Ｓｉ晶出物の密度およびサイズを減少させることができ
ない。一方、その加熱温度が５６０°Ｃ超を超えると、
共晶融解が生じる。また、均質化処理の加熱時間が、４
時間未満では、均質化の効果が少なく、一方、その時間
が２４時間を超えると、均質化の効果が飽和し、工業上
の意味がなくなり、しかも、製造コストが上昇し不経済
となる。従って、鋳片または鋳塊の均質化処理の条件と
しては、加熱温度が５００〜５６０°Ｃ未満の範囲内で
あって、その保持時間を４〜２４時間の範囲内とすべき
である。

【００１８】中間焼鈍：中間焼鈍をすると、ド−ナツ状
円板を加圧焼鈍した後の板の再結晶組織が、圧延方向に
長い伸長粒組織となることが防止され、かつ、熱間圧延
時における板厚方向の温度および加工度の不均一分布に
より、板の表層と中心部との間に結晶粒径の差が発生す
ることが防止され、そのため加圧焼鈍後のド−ナツ状円
板の平面性が向上する。中間焼鈍としては、連続焼鈍加
熱炉を用いた急速加熱（１０〜５０°Ｃ／ｓｅｃ）・急
速冷却（１０〜５０°Ｃ／ｓｅｃ）による短時間加熱を
採用することにより、方向性のない等軸粒に近く、且つ
板厚方向での結晶粒径分布の比較的均一な再結晶組織が
形成され、このようにして加圧焼鈍後の平面性が向上す
る。しかしながら、加熱温度（焼鈍温度）が４００°Ｃ
未満では、上記平面性の向上効果が不十分であり、一
方、５６０°Ｃを超えると、共晶融解を生じる。従っ
て、加熱温度は、４００〜５６０°Ｃの範囲内とすべき
である。また、加熱温度保持時間は、３０秒を超えると
結晶粒が粗大化し、平面性が劣化する。従って、保持時
間は、３０秒以下とすべきである。

【００１９】最終冷間圧延の圧延率：中間焼鈍後の最終
冷間圧延により所定の板厚に圧延することによって、加
圧焼鈍後の板の結晶粒が微細化し、平面性が向上する。
しかしながら、最終冷間圧延の圧延率が３０％未満で
は、十分微細化せず、一方、７０％を超えると中間焼鈍
の効果が不十分となる。従って、最終冷間圧延の圧延率
は、３０〜７０％の範囲内とすべきである。

【００２０】

【実施例】次に、本発明を実施例により説明する。表１
の合金ＮO.Ａ，ＢまたはＣに示す、本発明の範囲内の化
学成分組成を有する厚さ５００ｍｍの鋳塊に連続鋳造
し、各鋳塊を片面１０ｍｍずつ面削した。次に、表２
（後述）に示す条件で均質化処理を行った。そして、常
法に従いこれを熱間圧延して厚さ６ｍｍにし、更に冷間
圧延して厚さ１．１２〜４．２５ｍｍの所定の板厚にし
た。次いでこのようにして調製されたアルミニウム合金
板に対して、連続焼鈍炉を用いて所定温度に急速加熱
し、所定時間保持後、強制空冷して中間焼鈍を施した。
なお、強制空冷時の冷却速度は約２０℃／ｓｅｃであっ
た。次いで、圧延率３０〜７０％の最終冷間圧延を行な
い、厚さ０．８５ｍｍの磁気デイスク基板用のアルミニ
ウム合金板を製造した。

【００２１】

【表１】

【００２２】表２に、上述したアルミニウム合金板の製
造条件を示す。即ち、すべての条件が本発明の範囲内に
ある本発明供試体ＮO.１〜６、および、少なくとも１つ
の条件が本発明の範囲外にある比較用供試体ＮO.１〜５
について、合金ＮO.、並びに均質化処理条件、中間焼鈍
条件および最終冷延率を示す。

【００２３】

【表２】

【００２４】このようにして製造された各アルミニウム
合金板を打抜き加工し、直径８９ｍｍのド−ナツ状円板
を調製し、次いでこれに３５０°Ｃで２時間の加圧焼鈍
を施した後、切削および研削・研磨により表面を鏡面に
仕上げた。このように鏡面仕上げされた各供試体ＮO.の
ド−ナツ状円板（ブランク）について、 レ−ザ−干渉計を用い、干渉縞を解析することによっ
て板の平面度測定試験をし、また、 板表面の光学顕微鏡観察によるＭｇ₂ Ｓｉ金属間化合
物の分布測定試験をした。 上記試験の結果を、前記表２に併記した。

【００２５】表１および表２より、下記事項が明らかで
ある。比較用供試体ＮO.１は、均質化処理の加熱温度が
本発明の範囲外に低かったため（４６０°Ｃ）、均質化
効果が不十分であり、特にピット欠陥の原因となるＭｇ
₂ Ｓｉ晶出物の密度およびサイズを減少させることがで
きなかった。

【００２６】比較用供試体ＮO.２は、中間焼鈍の加熱温
度が本発明の範囲外に低かった（３６０°Ｃ）ので、中
間焼鈍の効果が不十分であり、加圧焼鈍後の板の再結晶
組織が、伸長粒組織となり、熱間圧延時における板厚方
向の温度および加工度の不均一分布による板の表層と中
心部との結晶粒径差のため、平面性が劣化した。

【００２７】比較用供試体ＮO.３は、最終冷延率が本発
明の範囲外に小さすぎたので、板の結晶粒が十分微細化
せず、そのため平面性が劣っていた。これに対して比較
用供試体ＮO.４は、最終冷延率が本発明の範囲外に大き
すぎたので、中間焼鈍の効果が十分に発揮されず、平面
性が劣っていた。

【００２８】比較用供試体ＮO.５は、均質化処理の加熱
時間が本発明の範囲外に短かすぎたので、ピット欠陥の
原因となるＭｇ₂ Ｓｉ晶出物の密度およびサイズを減少
させることができず、また、成分偏析を十分均一化する
ことができなかったため、結晶粒の均一化が不十分とな
り、平面性に劣っていた。

【００２９】これに対して、本発明供試体はいずれも、
ド−ナツ状円板の平面性に優れ、しかも、ピット欠陥の
原因となるような大きなＭｇ₂ Ｓｉ晶出物の分布密度も
小さく、磁気デイスク基板用アルミニウム合金板として
望ましいものであった。

【００３０】以上のように、比較用供試体には、磁気デ
イスク基板用アルミニウム合金板として、所望の特性を
備えたものはなかったが、本発明供試体は、そのアルミ
ニウム合金板の化学成分組成およびその製造条件がすべ
て本発明の範囲内にあったので、平面性に優れ、且つ表
面欠陥のない優れた特性を有するアルミニウム合金板で
あった。

【００３１】

【発明の効果】この発明は、上述したように構成されて
おり、特に磁気デイスク基板用アルミニウム合金板の製
造に際して、中間焼鈍工程が組み込まれ、しかも合金成
分の適正化と中間焼鈍条件の適正化との組み合わせがさ
れることによって、従来得られなかった優れた平面性が
得られ、しかも表面欠陥のない、優れた磁気デイスク基
板用アルミニウム合金板を提供することができる、工業
上、有益な効果をもたらすことができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マグネシウム（Ｍｇ）：３．０ 〜５．
   ０ｗｔ％、 亜鉛（Ｚｎ） ：０．１０〜０．３０ｗｔ％、 銅（Ｃｕ） ：０．０５〜０．２０ｗｔ％、お
   よび 鉄（Ｆｅ） ：０．０１〜０．１０wt.% を含有し、更に、不純物としてのシリコンの含有量を、 シリコン（Ｓｉ） ：０．０５ｗｔ％以下 に限定し、残部がアルミニウム（Ａｌ）およびその他の
   不可避不純物からなる化学成分組成を有するアルミニウ
   ム合金の鋳塊に対して、温度５００〜５６０°Ｃの範囲
   内で時間４〜２４Ｈｒの範囲内の均質化処理を施した
   後、熱間圧延および冷間圧延を行ない、次いでこのよう
   にして調製されたアルミニウム合金板に対して、中間焼
   鈍として温度４００〜５６０°Ｃの範囲内に急速加熱
   し、時間０超〜３０ｓｅｃの範囲内保持した後急速冷却
   し、更に、圧延率３０〜７０％の最終冷間圧延を行なう
   ことを特徴とする、磁気デイスク基板用アルミニウム合
   金板の製造方法。
2. 【請求項２】 マグネシウム（Ｍｇ）：３．０ 〜５．
   ０ ｗｔ％、 亜鉛（Ｚｎ） ：０．１０〜０．３０ｗｔ％、 銅（Ｃｕ） ：０．０５〜０．２０ｗｔ％、お
   よび 鉄（Ｆｅ） ：０．０１〜０．１０ｗｔ％ を含有し、不純物としてのシリコンの含有量を、 シリコン（Ｓｉ） ：０．０５ｗｔ％以下 に限定し、更に、 チタン（Ｔｉ） ：０．００１〜０．０３wt.%、 クロム（Ｃｒ） ：０．０５〜０．１５ｗｔ％、お
   よび ジルコニウム（Ｚｒ）：０．０５〜０．１５ｗｔ％ のうち、少なくとも１種以上を含有し、残部がアルミニ
   ウム（Ａｌ）およびその他の不可避不純物からなる化学
   成分組成を有するアルミニウム合金の鋳塊に対して、温
   度５００〜５６０°Ｃの範囲内で時間４〜２４Ｈｒの範
   囲内の均質化処理を施した後、熱間圧延および冷間圧延
   を行ない、次いでこのようにして調製されたアルミニウ
   ム合金板に対して、中間焼鈍として温度４００〜５６０
   °Ｃの範囲内に加熱し、時間０超〜３０ｓｅｃの範囲内
   保持した後冷却し、更に、圧延率３０〜７０％の最終冷
   間圧延を行なうことを特徴とする、磁気デイスク基板用
   アルミニウム合金板の製造方法。