JPS6286144A - 磁気テ−プ接触部品用アルミニウム合金材 - 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１ 本発明は磁気テープ接触部品用アルミニウム合金材に関
し、さらに詳しくは、磁気テープの磁性面が直接接触す
る部品として、例えば、Ｖ　Ｔ　Ｒの上・下シリンダ−
、テープ案内用の部品に適した特性を有する磁気テープ
接触部品用アルミニウム合金材に関する。

［従来技術ｌ ＶＴＲの心臓部は、磁気テープに映像信号を磁気記録、
再生する回転磁気ヘッド部と、磁気テープを安定に走行
させるためのテープ案内ドラムから構成される装置 磁粉の付着したテープの磁性面と接触し、摩擦を繰返し
ている。従って、磁気テープを損なうことなく安定して
走行させ、再生映像の精度を向上させて高品質の画像、
即ち、色むらのな、い、鮮明度の高い画像を得るために
、磁気テープの改善および磁気テープ接触部品用材料の
改善が強く要望されている。

しかして、磁気テープ接触部品用材料に要求される性質
としては下記のものがある。

（１）耐テープ摩耗性に優れていること。

（２）テープとの摩擦係数が小さいこと。

（３）機械的性質が優れていること。

（・１）切削性（工Ｒｅ命、切削仕上げ性）に優れてい
ること。

（Ｓ）変態能（冷間鍛造性）に優れていること。

（６）熱膨張係数が小さいこと。

そして、再生映像の精度を向上させるためには、上記諸
性質の中でも（］）耐テープ摩耗性に優れていること、
および（２）テープとの摩擦係数が小さいことが最も重
要な性質とされている。

これらの諸性質を有するような磁気テープ接触部品は従
来においても種々提案されているので、以下従来の磁気
テープ接触部品用材料について説明する。

ＶＴＲのテープ接触部品として、表面にＣｒハードメッ
キを施した銅合金、オーステナイト系ＳＵＳ材、セラミ
ックコーティング、アルマイト被覆を施したアルミニウ
ム鋳物材等があるが、品質の向上、生産性の向上に難が
あり、最近では耐摩耗性に重点をおいたＡｌ−８ｉＣｕ
−に旬系合金のＡ４０３２相当材が、また、被削性に重
、貞をおいたＡｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系合金のＡ２２１８相当
材が使用されるようになってきており、アルミニウム合
金が軽量、加工性に優れ、がっ、非磁性であることから
テープ接触部品用材料としては総体的に適合性があるが
、この種材料に求められる上記のような多くの諸性質を
有するアルミニウム合金材は少ない。

上記のＡＩＡｌ−８ｉ−Ｃｕ−系合金は、優れた耐摩耗
性および機械的強度を損なうことなく、この系の合金と
しては優れた切削性を具備させたことにより、ＶＴＲの
テープ接触部品用材料として好結果が得られてはいるが
、硬質の初晶Ｓｉ粒子が剥離して磁気テープを損傷する
という問題がある。

また、切削加工時の切削刃の寿命、加工面の表面粗さ、
仕上げ寸法精度において充分ではないという問題もある
。

サラニ、ＡｌＣｕ−Ｍｇ系合金は、鍛造または押出し等
の塑性加工により成形される切削性の優れた材料であり
、テープなしみ性が良好であるが、ＡＩ　　Ｓｉ系に比
し耐テープ摩耗性が劣り、摩擦係数が高いという問題が
ある。

［発明が解決しようとする問題点１ 本発明は上記に説明したような、従来におけるＶＴＲの
磁気テープ接触部品用材料の種々の問題点に鑑み、本発
明者が鋭意研究の結果完成したものであり、即ち、上記
に説明した磁気テープ接触部品用材料として求められる
諸性質を有し、特に、耐テープ摩耗性に優れ、がっ、テ
ープとの摩擦係’ｌｌｒ　／ｒ１＋ｌ、ＪＣｌ−ＩＫｄ
　Ｌ　　＋Ｊ’　　　Ｃ１’Ｔ　ｎ　＾ｌ〒−ｎ　　−
、−ａ磁記テープ案内用の部品に適した性質を有する磁
気テープ接触部品用アルミニウム合金材を提供するもの
である。

Ｆ問題点を解決するための手段１ 本発明に係る磁気テープ接触部品用アルミニウム合金材
は、 （１）　　Ｚｎ　Ｏ，２−１．５ｗｔ％、Ｓ　ｉ　１．
０〜４，２〜１．５ｗｔ％、Ｃｕ　２．Ｏ〜５．ＯｕＬ
％、ＭｇＯ，２−１．５ｕ＋Ｌ％を含有し、残部実質的
にＡｌよりなるアルミニウム合金展伸材のマトリックス
中に金属間化合物、共晶化合物からなる析出物、晶質物
を含む第二相粒子が平均粒子径１０μ以下、粒子間隔１
０μ以下で分散していることを特徴とする磁気テープ接
触部品用アルミニウム合金材を第１の発明とし、（２）
　　Ｚｎ　Ｏ，２−１．２〜１．５ｗｔ％、Ｓ　ｉ　１
．０〜４，５ｗＬ％、Ｃｕ　２．０〜５．Ｏｕｔ％、Ｍ
ｇＯ，２−１．５ｗＬ％を含有し、かつ、 Ｆｅ　０１７ｕ＋Ｌ％以下、Ｍｎ　０１７ｗｔ％以下の
１種或いは２ｔｆｆｉ をイ吐右り、５．ムｌ二。

Ｔｉ　００２ｗｔ％以下、Ｚｒ　０８２ｗｔ％以下の１
種或いは２種 を含有し、残部実質的にＡｌよりなるアルミニウム合金
展伸材のマトリ・７クス中に金属器化合物、共晶化合物
からなる析出物、晶出物を含む第二相粒子が平均粒子径
１０μ以下、粒子間隔１０μ以下で分散していることを
特徴とする磁気テープ接触部品用アルミニウム合金材を
第２の発明とする２つの発明よりなるものである。

本発明に係る磁気テープ接触部品用アルミニウム合金材
について以下詳細に説明する６先ず、本発明に係る磁気
テープ接触部品用アルミニウム合金材の含有成分および
成分割合について説明する。

Ｚｎは耐テープ摩耗性を向上させ、かつ、摩擦係数を低
くする元素として重要なもので、これはアルミニウム地
に固溶することによＩ）潤滑効果を発揮するものと考え
られ、含有量が０．２ｗＬ％未満ではこのような効果は
充分でなく、また、１．５ｗＬ％を越えて含有されると
加工性および強度を阻害する。よって、Ｚｎ含有量は０
．２〜１．５ｗｔ％とする。

Ｓｉは耐テープ摩耗性を向上させ、摩擦係数を低くする
のに重要な元素であり、Ｓｉ含有量が１、’ＯｗＬ％未
満では耐テープ摩耗性の向上および摩擦係数を小さくす
るという効果は期待できず、また、４，５ｗｔ％を越え
て含有されるとこれらの効果は向上するものの切削性が
低下するのである。よって、Ｓｉ含有量は１．０〜４．
５ｗｔ％とする。

ＣｕはＡｌＣｕ−Ｍｇ系の析出物を形成することにより
強度を高め、切削性を良好にする元素であり、含有量が
２．０〜５．０ｗｔ％未満ではこのような効果は充分で
なく、また、５．０社％を越えて含有されると耐テープ
摩耗性を低下させ、加工性（変形能）も劣化させる。よ
って、Ｃｕ含有量は２．０〜５．ＯｗＬ％とする。

Ｍｇは摩擦係数を小さくする元素であり、含有量が０，
２ｗｔ％未満ではこの効果は小さく、また、１．５ｗｔ
％を越える含有量では耐テープ摩耗性が劣り、変形抵抗
を高めるので加工性も低下させる。

よって、Ｍｇ含有量は０．２〜１．２〜１．５ｗｔ％と
する。

Ｆｅ、Ｍｎは摩耗係数を小さくする元素であり、Ｆｅ、
Ｍｎを１種或いは２種を含有させることによって、磁気
テープとの摩擦特性が改善され、そして、凝固時にＡｌ
ａ（ＭｎＦｅ）の化合物を晶出し、これが磨擦特性を向
上させるものであり、含有量がＦｅ、Ｍｎ共に０．７＋
ｓｔ％を越えて含有させると加工性を害し、耐蝕性にも
悪影響を与える。よって、Ｆｅ含有量は０，７ｗｔ％以
下、Ｍｎ含有量は０，７ｍＬ％以下とする。

Ｔｉはｉ遺組紘を微細化し、Ｚｒは再結晶組織を微細化
し、合金の強度、加工性を向上させ、Ｔｉ、Ｚｒ含有量
が０．２ｗｔ％を越えても効果はあまり大きくならず、
逆に、巨大金属間化合物を晶出し、加工性、切削性に悪
影響を与える。よって、Ｔｉ含有量は０．２ｕ＋ｔ％以
下、Ｚｒ含有量は０．２とする。

次に、本発明に係る磁気テープ接触部品用アルミニウム
合金材において、含有されるＳｉおよびＺｎの効果につ
いてさらに具体的に説明する。

即ち、本発明者の研究によれば耐テープ摩耗性を向上さ
せ、摩擦係数を小さくするために、Ｓｉを含有させるこ
とが極めて有効であるという結果がでている［第１図（
、）、第２図（ａ）］、一般にＳｉは含有量が多い程耐
摩耗性が向上するが、一方、切削加工時に工具寿命を短
かくすることも知られており、切削性を重視する場合に
は耐摩耗性を成る程度犠牲にしなければならならず、例
えば、■ＴＲのシリング−も例外ではない。しかして、
従来よりアルミニウム合金において磁気テープ接触用材
料として摩擦特性におよぼす材料因子の影響については
あまり研究がなされておらず、本発明者は、市販の種々
の磁気テープの特性を調べて、磁気テープを選定し、磁
気テープとアルミニウム合金との摩擦特性におよぼす含
有成分、成分割合について研究した。その結果、Ｚｎの
含有が［第１図（ｂ）、第２図（ｂ）１、耐テープ摩耗
性を向上させ、かつ、摩擦係数を小さくすることカリフ
かった。このことは、ＺｎがＡｌ地に固溶することによ
って潤滑効果をもたらすことによると考えられ、このＺ
ｎの外にＰｂ、Ｓｎの低融点金属も同様の効果を示すが
Ｐｂ、ＳｎはＡｌに殆んど固溶しないので、耐蝕性を阻
害することになるのでＺｎと代替はできない。そして、
Ｓｉ含有量が比較的少なくてもＺｎを含有させることに
より、上記の効果が得られるので、工具寿命に対して問
題があるＳｉ含有量を抑えることができ、その結果、工
具寿命を長くし、かつ、耐テープ摩耗性に優れ、摩擦係
数の小さい磁気テープ接触部品用のアルミニウム合金と
しては最適のものである。

この合金材は製造条件を管理することにより、アルミニ
ウム合金展伸材のマトリックス中に金属間化合物、共晶
化合物からなる析出物、晶出物を含む第二相粒子が平均
粒子径１０μ以下、粒子開隔１０μ以下に分散させるこ
とができ、このような微細均一な組織とすることにより
、より安定した高品質の磁気テープ接触部品が製造でき
る。

そして、平均粒子径１０μおよび粒子間隔１０μを夫々
越えるような組織では摩擦係数が安定せず、テープ走行
性が悪く、また、耐テープ摩耗性および工具摩耗にも悪
影響をおよぼす。

このような、本発明に係る磁気テープ接触部品用アルミ
ニウム合金材を製造する方法について以下簡単に説明す
る。

本発明に係る磁気テープ接触部品用アルミニウム合金材
の含有成分および成分割合のアルミニウム合金を、溶解
時には共晶化合物を微細に分散させるために７ラツクス
処理を行ない、また、鋳造する時には溶湯濾過により酸
化物の除去を行なう。

このような処理を行なうことによって、最終的にマトリ
ックス中の粒子を微細、均一に分布させることができる
。

次いで、均質化処理を行なって、鋳造に上り晶出した粒
子をマトリックスに拡散させて微細、均一に分布させる
と共に、強度に寄与する硬化元素を固溶させる。この処
理温度は４２５〜４９５°Ｃの温度で２〜４８Ｈｒ行な
うのが好ましい。

次に、鋳塊マトリックス中の共晶化合物、金属間化合物
、酸化物を破壊して微細化効果を得るために、押出比４
（押出前の断面積／押出後の断面積）以上において押出
し、押出温度は２５０〜４８０℃の温度が好ましく、２
５０℃未満の温度では変形抵抗が高くなるので押詰りの
原因となり、また、４８０　’Ｃを越える温度では押出
し割れを生じる。

さらに、寸法精度を出すために抽伸加工を行ない、さら
に、粒子の分散は均一になる。

このようにして得られた押出加工材、抽伸加工材は磁気
テープ接触部品の形状にするために、通常は冷間鍛造を
行なうのであるが、複雑な形状の場合には熱間鍛造を行
なう。この加工により粒子はさらに均一に分散する。

以上のような製造工程により粒子を微細、均一に分散さ
せた後、焼入れ、焼戻し処理を行ない、切削加工により
磁気テープ接触部品に仕上げるのである。

十す・　　ｌ−手−７７−Ｉ翫１＋ニジ−ｔ；；上円板
１−　　濱ｉ譜ヱナーン１Ｔ−ヒ法として押出加工の代
りに圧延加工を行なうこともでき、この場合の加工条件
は押出条件と同程度がよい６ また、径が７０１１ＩＩＩ＋φ以下の小径の連続鋳造棒
等は、鋳造時の冷却速度が著しく速く、Ｓ塊の晶出物寸
法が充分に微細であるので、均質化処理だけを行なって
鍛造加工することによっても同等の特性を得ることがで
きる。

［実施例１ 本発明に係る磁気テープ接触部品用アルミニウム合金材
の実施例を説明する。

実施例１ 第１表に本発明に係る磁気テープ接触部品用アルミニウ
ム合金材（本発明合金という。）、比較合金、従来合金
の含有成分および成分割合と各種の試験結果について示
す。

（試験法） （１）耐テープ摩耗性 市販のＶＴＲ用磁気テープに円筒試験片を接触回転させ
９．耗量を測定した。なお、培触面のテーブ磁粉が剥離
しないようにテープ送り装置により調整した。

耐テープ摩耗　：ＷＳ テスト前の試験片の平均粗さ　’、　　Ｒａ６（μ）テ
スト後の試験片の平均粗さ　：　　Ｒａ、（μ）ＷＳ　
＝Ｒａｏ−Ｒａ＋ （２）動摩擦係数 円筒試験片に巻付は角９０’で市販のＶＴＲ用磁気テー
プを逆恨カフ０ｇの負荷をかけて走行させ、作用荷柔を
測定し、動摩擦係数を測定した。

（３）変形能 一定直径、一定高さの円筒試験片を落槌法で変形させ、
割れの発生する加工率を限界加工率とした。

実施例２ 例Ｉ Ｚｎ　０．６ｗｔ％、Ｓｉ２．１ｗＬ％、Ｃｕ　４，０
ｗｔ％、Ｍｇ　０．６ｕ＋ｔ％を含有し、残部実質的に
Ａｌであるアルミニウム合金材。

例２ Ｚｎ　０．６ｕ＋ｔ％、Ｓｉ　４．ＯｕＬ％、Ｃｕ　３
，９ｗｔ％、Ｍｇ０．５ｗｔ％を含有し、残部実質的に
Ａｌであるアルミニウム合金材。

このような含有成分および成分割合のアルミニウム合金
を、溶解時に７ラツクス処理を行ない、さらに、鋳造時
に濾過処理を行ない、２００ｍｍφの鋳塊を遺児した。

この鋳塊を４７０℃の温度で２４Ｈ「の均質化処理を行
なった後、４５０°Ｃの温度で６３＋ａｍ＄の棒に押出
加工を行なった。

この押出棒を３８０’Ｃの温度で２ｌ−１ｒの軟化処理
を行ない、６０ｍｍφまで抽伸加工を行ない、さらに、
３８０’Ｃの温度で２８ｒの軟化処理後、冷この部品を
５１０℃の温度でＩＨｒ加熱後水冷して、１７０℃Ｘ１
０Ｈｒの人工時効処理を行なった後に切削加工により仕
上げた。

例３ Ｚｎ　　０．６ｗＬ％、　Ｓｉ４．０ｗｔ％、　Ｃｕ　
　３．９ｗｔ％、Ｍｇ　Ｏ，５ｗｔ％を含有し、残部実
質的にｌ＼１であるアルミニウム合金材。

この含有成分、成分割合のアルミニウム合金を鋳造のま
ま、４５０℃の温度で６（ｂｏｍφの棒に押出加工し、
切削により磁気テープ接触部品に荒加工した。

この部品を５１０°Ｃの温度でＩＨｒ加熱後、水冷して
１７０℃Ｘ１０Ｈｒの人工時効処理を行なった後、切削
加工により仕上げた。

これらのアルミニウム合金材の組織の影響についてｔｐ
Ｊ２表に示す。

この第１表および第２表から明らかであるが、本発明に
係る磁気テープ接触部品用アルミニウム合金材は、比較
合金および従来合金に比して、耐テープ摩耗性に優れて
おり、がっ、摩擦係数が小さく、Ｉ！１ｔ４約１ｔにお
いても優れていることがわかる。

［発明の効果１ 以上説明したように、本発明に係る磁気テープ接触部品
用アルミニウム合金材は上記の網成を有しているもので
あるから、耐テープ摩耗性に優れ、摩擦係数が小さく、
切削性にも優れ、がっ、高品質画像が得られるという優
れた効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は耐テープ摩耗性と摩擦係数とＳｉ
ＢよびＺｎとの関係を示す図である。 摩擦係数 ２　８　　ε　　２ 向１テープ￥托 ０　”、ｐ　　　＜：）　　　ａ −〜　　　　ω 拘肪−フ０フ７季ら ８　　　ρ　　　ｐ　　　Ｑ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｚｎ０．２〜１．５ｗｔ％、Ｓｉ１．０〜４．５
   ｗｔ％、Ｃｕ２．０〜５．０ｗｔ％、Ｍｇ０．２〜１．
   ５ｗｔ％を含有し、残部実質的にＡｌよりなるアルミニ
   ウム合金展伸材のマトリックス中に金属間化合物、共晶
   化合物からなる析出物、晶出物を含む第二相粒子が平均
   粒子径１０μ以下、粒子間隔１０μ以下で分散している
   ことを特徴とする磁気テープ接触部品用アルミニウム合
   金材。
2. （２）Ｚｎ０．２〜１．５ｗｔ％、Ｓｉ１．０〜４．５
   ｗｔ％、Ｃｕ２．０〜５．０ｗｔ％、Ｍｇ０．２〜１．
   ５ｗｔ％を含有し、かつ、 Ｆｅ０．７ｗｔ％以下、Ｍｎ０．７ｗｔ％以下の１種或
   いは２種 を含有し、さらに、 Ｔｉ０．２ｗｔ％以下、Ｚｒ０．２ｗｔ％以下の１種或
   いは２種 を含有し、残部実質的にＡｌよりなるアルミニウム合金
   展伸材のマトリックス中に金属間化合物、共晶化合物か
   らなる析出物、晶出物を含む第二相粒子が平均粒子径１
   ０μ以下、粒子間隔１０μ以下で分散していることを特
   徴とする磁気テープ接触部品用アルミニウム合金材。