JPS635459B2

JPS635459B2 -

Info

Publication number: JPS635459B2
Application number: JP16659483A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Yanagimoto; Akira Niitsuma; Takayuki Kato
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 1983-09-12
Filing date: 1983-09-12
Publication date: 1988-02-03
Also published as: JPS6059040A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、磁気テープの接触部品、たとえば
VTR（ビデオテープレコーダー）のシリンダー、
テープ案内用固定または回転ドラム、ヘツドドラ
ム等、磁気テープに直接々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
プと直接々触する部品は磁粉を付着したテープ面
を損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JISA2218展伸用合金が使用され
ているが、この合金は、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の回転ドラム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
湿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展伸材用
のJIS A2218合金において、特にSi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。即ち本発明の要旨は、重量でSi
0.05〜0.4％、Cu 3.0〜5.0％、Mg 0.3〜2.0％、
Ni 0.5〜3.0％、Ti 0.005〜0.3％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。 Si：SiはMgと共にMg₂Si系析出物を形成して、
合金の強度を高める。Siが、0.05％以下ではこの
効果は十分でなく、Siが0.4％を越えると高温多
湿雰囲気中での耐食性を著しく悪くする。このよ
うな理由により、Siは、0.05〜0.4％、より好まし
くは、0.1〜0.3％とする。 Cu：Cuは合金素地の強度を高め、かつ被削性
を向上させる。3.0％より少ない効果は不十分で
あり、5.0％を越えると鍛造性が低下する。この
ためCuは、3.0〜5.0％の範囲とする。 Mg：Mgは合金の機械的強度、特に耐力を向
上させると共に、Cuとの相剰効果により、被削
性を一層確実にする。0.3％より少ないと機械的
強度が十分でなく、2.0％を越えると鋳造性が悪
くなり均質な合金塊が得にくくなる。従つて、
Mgは、0.3〜2.0％の範囲とする。 Ni：Niは、耐摩耗性及び切削性を改善するも
のである。0.5％未満では、その効果が認められ
ず、3.0％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
は、0.5〜3.0％の範囲とする。 Ti：Tiは組織の微細化に有効であるが、0.005
％未満では効果が認められず、0.3％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、0.005〜0.3％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、Ｂ 0.0004〜0.002％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。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整する
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。まさに理想的な合金材料である。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.１〜７、および比較例合
金No.８〜13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。引張強さ、伸びの試験片は、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。冷間鋳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、テープ走行性、動摩
擦係数、耐蝕性の各試験片は、合金材Ａ，Ｂでは
冷間鋳造により合金材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
こし、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い、第１図にお
ける寸法緒元が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つた。ハ冷間鋳造性第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、鍛伸後の試片４の割れ発生位置を比較
することで評価した。ニ硬さビツカース硬度計によつてテープ摺動面直下の
硬さを測定した。ホ切削性コンパツクス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。切断型、流
断型は、切削屑の処理性良、コイル型は、処理性
不良である。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18.2Kg、摩擦距離600
ｍ、無潤滑の状態で試験し、単位面積のKg当りの
比摩耗量を測定した。チテープ走行性 VTR用磁気テープを1500時間走行させた後、
再生画像の安定性をVTRにより試験した。リ動摩擦係数 VTRと同様の走行方法で磁気テープの片方に
は50ｇｒの逆張力（Wp）を負荷し、18.0cm／秒
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。ヌ耐食性 VTRドラムに、60ｇｒの加重をかけた磁気テ
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。 △：ドラムに腐食発生、磁気テープの所々に磁
性粉のはくりあり。 ×：ドラムが激しく腐食、磁気テープの磁性粉
のはくり顕著。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。第３図に、半連続鋳造法によつて得られた合金
No.２（第３図ａ）及び合金No.８（第３図ｂ）の鋳塊
の顕微鏡組織写真（倍率630倍）を示す。合金No.
８の結晶粒界には黒色粒状のMg₂Siが多数存在し
ているが、これは合金No.２よりSi含有量が多いこ
とによる。耐食性試験によつて得たドラム表面のスケツチ
図を第４図に、それに対応する磁気テープのスケ
ツチ図を第５図に示す。第４図、第５図とも、ａ
は合金No.２、ｂは合金No.８に対応する。第４図ｂ
で表面に存在する黒い点が腐食部分であり第５図
ｂでテープ表面の黒い点がドラムの腐食によつて
磁性粉がはくりした部分である。第４図ｂの腐蝕部の断面を組織観察したとこ
ろ、腐蝕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４図ｂのドラムの腐
食部の断面の顕微鏡組織写真を第６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性
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図は、半連続鋳造塊の顕微鏡組織写真
で、ａは、合金No.２、ｂは、合金No.８のものであ
る。第４図及び第５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４
図）とそれに対応する磁気テープ（第５図）のス
ケツチ図で、それぞれａは、合金No.２、ｂは合金
No.８に対応する。第６図は、第４図ｂのドラムの
腐食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 0.05〜0.4％、Cu 3.0〜5.0％、Mg
0.3〜2.0％、Ni 0.5〜3.0％、Ti 0.005〜0.3％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。