JPH0743903B2

JPH0743903B2 - 磁気ディスク用メタルハブ

Info

Publication number: JPH0743903B2
Application number: JP62174262A
Authority: JP
Inventors: 賢治横山; 充洋高田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1987-07-13
Filing date: 1987-07-13
Publication date: 1995-05-15
Anticipated expiration: 2010-05-15
Also published as: JPS6419570A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、ディスク用メタルバブ、特にプレス加工性を
改善した高硬度磁気ディスク用メタルハブに関する。

（従来の技術）第１図に示すように、磁気ディスク用メタルハブ１はフ
ロッピーディスクの中心に装着される円板状のもので、
作動時にこれを中心にフロッピーディスクが回転する部
品である。図示形状にプレス成形するとともに、中心に
センタリングホール２とその傍にチャッキングホール３
を形成したものである。センタリングホール２は内側に
折り曲げられた形状であって、周縁部４とともにかなり
苛酷な加工を受けることになる。

従来より、ディスク用メタルハブにはSUS430等のフェラ
イト系ステンレス鋼が利用されてきた。フロッピィディ
スク用メタルハブはマグネットによる引着、脱離を必要
とするため、当然、非磁性のオーステナイトステンレス
鋼は使用できないからである。

近年磁気記録装置、機器が目覚ましく発達し、例えばフ
ロッピィディスクの普及も著しく、それに使用するメタ
ルハブの生産量も著しく拡大してきている。

ところで、磁気ディスク用メタルハブはディスクドライ
バーにより密着、駆動され、かつ位置決めピンがメタル
ハブ上を摺動するため摩耗粉が磁気シートに付くと誤動
作の原因ともなりかねないので、耐摩耗性が厳しく要求
される。一方、磁気ディスク用メタルハブはその形状が
小さいものであって、プレス成形によって作られる。
又、回転によるフロッピディスクの振幅を小さくする必
要があり、メタルハブに加工するとき厳しい形状精度が
要求されるため２次加工性、つまりプレス成形性に優れ
た材料が求められている。

ここに、上述のように多量に生産されることからそれに
適したプレス成形性が要求されている。また、さらに高
度の機能が要求されるようになっている今日、磁気ディ
スク用メタルハブとしてはより一層くずれた耐摩耗性、
および優れた磁気特性、すなわち透磁率が高く保持力が
小さいことが要求されている。

なお、従来はSUS430を用いてハード圧延を施し、耐摩耗
性を向上させた後、メタルハブにプレス加工するか、ま
たはメタルハブにプレス加工後、耐摩耗性改善のため、
CrやNiめっきを施すかのいずれかの方法で製作されてき
たのであった。

しかし、ハード圧延を施す方法は、それにより硬度を上
げ耐摩耗性を余り改善してしまうと、今度は２次加工性
が大幅に低下してしまい、厳しい形状精度が要求される
メタルハブとして十分な成形ができなくなる。そのため
従来はハード圧延で硬さでHv230程度、伸び３％前後の
材料を用いている。

このような従来技術では耐摩耗性が充分でないか、ある
いは２次加工でプレス割れなどが発生して問題であっ
た。

一方、CrやNiをめっきしたものは耐摩耗性は充分である
が、著しいコスト上昇を招いてしまう。今日のように大
量に使用されるディスク用メタルハブとしてはわずかで
も安価であることが望まれている。

（発明が解決しようとする問題点）このように、磁気ディスク用メタルハブとして、従来、
耐摩耗性と２次加工性とは表裏の関係にあり、両方を同
時に満足させることはできないと考えられてきた。

したがって、実用的には両特性を満足させるためには、
ハード圧延を行わない軟質材にCrめっきやNiめっきをお
こなって所要性能を確保することが行われている。

しかしながら、かかる従来法はめっき処理を行うなど処
理工程も多くなり、コスト高は免れない。

かくして、本発明の目的は、耐摩耗性と２次加工性とを
同時に満足させることのできるプレス加工された磁気デ
ィスク用メタルハブを提供することである。

本発明の別の目的は、CrめっきやNiめっきを行わずに材
質面からの改善を図ることにより耐摩耗性と２次加工性
とを同時に満足させることのできる安価な磁気ディスク
用メタルハブを提供することである。

（問題点を解決するための手段）本発明者らはかかる目的達成のために、合金組成の点か
ら耐摩耗性および二次加工性を改善することができない
か否かについて検討を行った。まず、磁気ディスク用メ
タルハブとしては、特に次のような特性が要求される。

成形加工性が良好であること。

耐摩耗性に優れていること。

SUS430と同等あるいはそれ以上の磁気特性を有するこ
と。

そこで、かかる特性を満足させるため、従来のフェライ
ト系ステンレス鋼においてSi量を増加させることにより
その硬度を上げ、一方Si量を増大させることによる靭性
低下についてはNi量の適正化を図ることにより、さらに
鋳片の冷塊割れを防止するよう組成範囲を調整すること
により、磁気ディスク用メタルハブとして最適の材料が
得られることを知り、本発明を完成した。

かくして、本発明はかかる知見に基づくものであって、
その要旨とするところは、重量％で、 C:0.12％以下、Si:1.0％超、3.5％以下、 Mn:0.10〜2.0％、Cr:11〜23％、 Ni:0.2〜3.0％、N:0.12％以下、所望により、Cu:1.0％以下および／またはMo:3.0％以
下、さらに、同じく所望によりNb:1.0％以下、ならびにTi、
AlおよびZrそれぞれ0.5％以下の１種または２種以上、を含有し、かつ、Ａ＝（Ni＋0.5Mn＋35C＋40N） −0.31（Cr＋1.5Si＋0.5Nb＋12Ti＋6Al＋1.5Mo＋12Zr）なる関係式で定まるＡ値が−2.7〜０の範囲内にあり、残部Feおよび不可避不純物より成る組成を有するフェライト系ステンレス鋼板をプ
レス加工して得た磁気ディスク用メタルハブである。

このように、Siを特に多量に添加することによる耐摩耗
性向上に対する効果については、未だ、十分に理解され
ていないが、Si添加により潤滑性に富んだ表面酸化皮膜
が形成されるためと考えられる。従来のように、ハード
圧延により摩耗面を硬くする、圧縮残留応力を利用す
る、摩耗面の粗さを小さくするなどの効果も併せて併用
しているのであろうが、特にSiの添加量を多くすること
により、上述のようにハード圧延の新生面がSiに富んだ
潤滑性のある表面酸化皮膜に覆われるためと推測され
る。

このように、本発明によれば、耐摩耗性に優れたフェラ
イト系ステンレス鋼からプレス成形されるディスク用メ
タルハブが得られるのであるが、さらに本発明にあって
は、所望により、 Ca:0.01％以下、B:0.01％以下、Mg:0.04％以下、および
希土類元素:0.04％以下の少なくとも１種または２種以
上をさらに含有した材料を利用してもよい。

（作用）次に、本発明において鋼組成を上述のように限定した理
由について詳述する。

Ｃ、N: Ｃ、Ｎはいずれも侵入型固溶元素として素地を強化し、
耐摩耗性を向上させるため、（Ｃ＋Ｎ）は少なくとも0.
02％含有されるのが好ましい。しかし、（Ｃ＋Ｎ）が多
量になれば、それだけ２次加工性が劣化するため、Ｃお
よびＮの上限をそれぞれ0.12％とした。好ましくは、
（Ｃ＋Ｎ）≦0.14％である。

Si: Siは本発明を構成する上で最も重要な元素であり、耐摩
耗性ならびに２次加工性の改善さらには磁気性能を計る
には不可欠な元素であり、その量は１％を超えて添加さ
れて有効である。しかし、3.5％を超えて添加しても、
靭性が著しく劣化し、製造性を損なうので、本発明にあ
っては3.5％以下に制限する。好ましくは2.0〜2.5％で
ある。

Mn: Mnは通常の製鋼時の脱酸、脱硫剤として有効で、0.1％
以上を必要とし、一方、本発明におけるように置換型固
溶強化により耐摩耗性を向上ささせる場合、Siとの複合
添加により２次加工性をも向上させることができる。し
かし、多量に添加すると熱間加工性を阻害するので、2.
0％以下に制限する。

Cr: Crはステンレス鋼としての耐食性を確保する必要上11％
以上添加する。好ましくは16％以上添加する。その添加
量が多いほど耐食性は向上するが、しかし、余り多量に
添加するコスト上昇を招くほか、Ａ値の限定を満足する
フェライト系ステンレス鋼が得られず、したがって上限
を22％とした。

Ni: NiはSi添加鋼の靭性改善に有効であり、またSiとの複合
添加でハード圧延材の２次加工性を改善させるために必
要である。

かかる効果は0.2％以上の添加で見られ、添加量が多く
なるにしたがって改善の程度は増すが、しかし、3.0％
を超えて添加してもその効果は飽和状態となることか
ら、また余り多量の添加はコスト高となることから、上
限は3.0％とする。好ましくは、0.6％超、2.0％以下で
ある。

Cu: Cuは所望添加元素であり、NiおよびMnと同様にSiとの複
合添加によりハード材の２次加工性を改善するのに有効
である。しかし、1.0％を超えて添加しても十分その効
果を発揮できず、むしろ熱間加工性に悪影響を与えるこ
とから、その上限は1.0％以下とした。

Mo: Moは所望添加元素であり、Crと同等にあるいはそれ以上
に耐食性を改善する効果を有する元素である。またハー
ド材の２次加工性、耐摩耗性を改善する効果を有する。
しかし、Moの添加はコストを上昇させ、また多量添加は
素地を脆化させるため、3.0％以下に制限する。

Nb、Ti、Al、Zr: これらの元素は、フェライト系ステレンス鋼の２次加工
性を改善する効果を有する。ただし、Nbは1.0％を超え
て、またTi、Al、Zrはそれぞれ0.5％を超えて添加して
もその性能は飽和してしまい、かつ窒化物などの介在物
が散在するようになってしまい、２次加工性はかえって
劣化してくる。したがって、これらの元素の上限は、Nb
は1.0％、Ti、Al、Zrはそれぞれ0.5％とする。

Ｂ、Ca、Mg、希土類元素：ＢおよびCaは微量添加によっても高温における強度と延
性を増し、熱間加工性の改善に効果的である。また、耐
摩耗性向上にも有効である。しかし、0.01％を超えると
かえって脆化を引き起こすため、Ｂ、Caの添加量はいず
れも0.01％以下に制限する。

同様な理由から、Mg、希土類元素についても0.04％以下
に制限する。

Ａ値について：Ａ値が−2.7より小さくなると、高温においてγ相の析
出が少なくなり、スラブの冷塊割れを生じ、一方、Ａ値
がゼロ（０）より大きくなると、γ相が多くなり過ぎ、
熱間圧延時の耳割れを生じ、生産性を著しく損なう。し
たがって、本発明にあっては高Si材であることから、こ
のＡ値を−2.7〜０の適正範囲に制限する。

次に、本発明を実施例に関連させてさらに詳述する。

実施例第１表に示す各鋼組成を有する10kg平型鋼塊を実験用小
型高周波炉で溶製した。得られた鋼塊は加熱温度1200℃
で50mm厚から4mm厚にまで熱間圧延を行った後、750〜10
00℃の焼鈍と冷間圧延を行い、0.6mm厚の冷間圧延焼鈍
材を製作した。

このようにして得た冷間圧延焼鈍材からビッカース硬さ
Hv230になるようにハード圧延を施こし、これらの機械
的性質、耐摩耗性、および２次加工性を評価した。

なお、耐摩耗性の評価は、バウデン試験により試験材の
表面に一定荷重の鋼球を無潤滑で摺動させ、急激に摩擦
力が上昇するまでの摺動回数でもって行った。

２次加工性の評価は引張試験での伸びとJISZ2247による
エリクセン試験で評価した。

さらに、熱間加工性の評価は、加熱温度1200℃で50mmか
ら4mm厚にまで熱間圧延したときの圧延材の耳割れと鋳
込んだ鋳片を分割しそのときの内部割れの有無で評価し
た。また、熱間圧延材の靭性は熱間圧延された4mm厚板
材を所定の温度で焼鈍後、衝撃試験（2mmVノッチ）を行
い評価した。

結果は同じく第１表にまとめて示す。

また、磁気ディスク用メタルハブとして要求される、磁
気特性については、第２表に示した化学組成を有する本
発明にかかる鋼と比較用のSUS430を冷間圧延焼鈍のま
ま、およびハード圧延のままの両者について、JIS C 25
31に示される測定法にしたがって測定した。

結果は第３表に示す。本発明による鋼は従来のSUS430に
比べて磁気特性はすぐれていることが明らかである。

さらに、第２表に示す本発明による鋼の工場規模量産製
造材の代表例と従来のSUS430について、所定の硬さにハ
ード圧延し、プレス加工によって磁気ディスク用メタル
ハブを製作した。メタルハブの耐摩耗性を良くするた
め、本発明による鋼はSUS430の場合よりも硬度を高くと
った。板厚は0.30mm厚とした。実用に供した両鋼種の代
表的な機械的性質を第４表に示す。

両者を比較して明らかなことは、本発明による鋼は従来
鋼に比べて硬度を高くしても、プレス加工性の指標とな
るエリクセン値や、特に圧延方向に直角な方向の伸びが
すぐれていることである。実際のプレス作業でも、加工
後の寸法精度を厳密にするためにメタルパブの肩部の内
側半径を小さく取った場合は、従来鋼のSUS430ではしば
しば割れを生ずることがあるが、本発明による鋼の場合
は硬度が高いにも拘らず、同じプレス型を使用しても割
れを生じたことはなく、寸法精度も良好である。

（発明の効果）以上詳述してきたように、本発明によれば、とくに耐摩
耗性に優れた長寿命かつ信頼性に富むディスク用メタル
ハブが得られ、その安価な特性とあいまって斯界に及ぼ
す利益には大きなものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかるディスク用メタルハブの斜視
図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭60−38774（ＪＰ，Ａ) 特公昭59−38300（ＪＰ，Ｂ２) 特公昭56−41694（ＪＰ，Ｂ２) 特公昭61−44121（ＪＰ，Ｂ２) 特公昭61−46547（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、 C:0.12％以下、Si:1.0％超、3.5％以下、 Mn:0.10〜2.0％、Cr:11〜23％、 Ni:0.2〜3.0％、N:0.12％以下、を含有し、かつ、Ａ＝（Ni＋0.5Mn＋35C＋40N）−0.31（Cr＋1.5Si）なる関係式で定まるＡ値が−2.7〜０の範囲内にあり、残部Feおよび不可避不純物より成る組成を有するフェライト系ステンレス鋼板をプ
レス加工して得た磁気ディスク用メタルハブ。
【請求項２】重量％で、 C:0.12％以下、Si:1.0％超、3.5％以下、 Mn:0.10〜2.0％、Cr:11〜23％、 Ni:0.2〜3.0％、N:0.12％以下、 Cu:1.0％以下および／またはMo:3.0％以下、を含有し、かつ、Ａ＝（Ni＋0.5Mn＋35C＋40N＋0.3Cu） −0.31（Cr＋1.5Si＋1.5Mo）なる関係式で定まるＡ値が−2.7〜０の範囲内にあり、残部Feおよび不可避不純物より成る組成を有するフェライト系ステンレス鋼板をプ
レス加工して得た磁気ディスク用メタルハブ。
【請求項３】重量％で、 C:0.12％以下、Si:1.0％超、3.5％以下、 Mn:0.10〜2.0％、Cr:11〜23％、 Ni:0.2〜3.0％、N:0.12％以下、さらに、Nb:1.0％以下およびTi、AlおよびZrそれぞれ0.
5％以下の１種または２種以上、を含有し、かつ、Ａ＝（Ni＋0.5Mn＋35C＋40N） −0.31（Cr＋1.5Si＋0.5Nb＋12Ti＋6Al＋12Zr）なる関係式で定まるＡ値が−2.7〜０の範囲内にあり、残部Feおよび不可避不純物より成る組成を有するフェライト系ステンレス鋼板をプ
レス加工して得た磁気ディスク用メタルハブ。
【請求項４】重量％で、 C:0.12％以下、Si:1.0％超、3.5％以下、 Mn:0.10〜2.0％、Cr:11〜23％、 Ni0.2〜3.0％、N:0.12％以下、 Cu:1.0％以下および／またはMo:3.0％以下、さらに、Nb:1.0％以下およびTi、AlおよびZrそれぞれ0.
5％以下の１種または２種以上、を含有し、かつ、Ａ＝（Ni＋0.5Mn＋35C＋40N＋0.3Cu） −0.31（Cr＋1.5Si＋0.5Nb＋12Ti＋6Al＋1.5Mo＋12Zr）なる関係式で定まるＡ値が−2.7〜０の範囲内にあり、残部Feおよび不可避不純物より成る組成を有するフェライト系ステンレス鋼板をプ
レス加工して得た磁気ディスク用メタルハブ。
【請求項５】重量％で、 C:0.12％以下、Si:1.0％超、3.5％以下、 Mn:0.10〜2.0％、Cr:11〜23％、 Ni:0.2〜3.0％、N:0.12％以下、さらにCa:0.01％以下、B:0.01％以下、Mg:0.04％以下お
よび希土類元素:0.04％以下の１種または２種以上、を含有し、かつ、Ａ＝（Ni＋0.5Mn＋35C＋40N＋0.3Cu） −0.31（Cr＋1.5Si＋0.5Nb＋12Ti＋6Al＋1.5Mo＋12Zr）なる関係式で定まるＡ値が−2.7〜０の範囲内にあり、残部Feおよび不可避不純物より成る組成を有するフェライト系ステンレス鋼板をプ
レス加工して得た磁気ディスク用メタルハブ。
【請求項６】重量％で、 C:0.12％以下、Si:1.0％超、3.5％以下、 Mn:0.10〜2.0％、Cr:11〜23％、 Ni:0.2〜3.0％、N:0.12％以下、さらにCu:1.0％以下および／またはMo:3.0％以下、 Nb:1.0％以下およびTi、AlおよびZrそれぞれ0.5％以下
の１種または２種以上、および Ca:0.01％以下、B:0.01％以下、Mg:0.04％以下および希
土類元素:0.04％以下の１種または２種以上、を含有し、かつ、Ａ＝（Ni＋0.5Mn＋35C＋40N＋0.3Cu） −0.31（Cr＋1.5Si＋0.5Nb＋12Ti＋6Al＋1.5Mo＋12Zr）なる関係式で定まるＡ値が−2.7〜０の範囲内にあり、残部Feおよび不可避不純物より成る組成を有するフェライト系ステンレス鋼板をプ
レス加工して得た磁気ディスク用メタルハブ。