JPH0640424B2 - フロツピ−デイスクセンタ−コアおよびその製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は，磁気記録媒体としてのフロッピーディスクに
装着されるセンターコアおよびその製造法に関する。

〔従来の技術〕

従来より，例えば第１図〜第４図に示すようなセンター
コア付きのフロッピーディスクが使用されている。第１
図はフロッピーディスクの全体形状を，第２図はセンタ
ーコア付きの磁気フイルムの形状を，そして第３〜４図
はセンターコアの形状を示しており，各図において，１
はプラスチックス製の薄箱容器，２は中心部に円形の開
口を有するディスク状の磁気フイルム，３は磁気フイル
ム２の中心部の開口に装着される金属製のセンターコア
を示している。センターコア３は，第３〜４図に示すよ
うに，中央の円形基板４の外周にツバ部５を設けた一体
品としての薄板円板形状を有し，円形基板４の面とツバ
部５の面とでは約1.5 mm程度の段差をもたせてある。円
形基板４の外径（ツバ部５の内径にほぼ等しい）は磁気
フイルム２の中心部開口径より小さく，またツバ部５の
外径は磁気フイルム２の中心部開口径より大きく作ら
れ，このツバ部５に磁気フイルム２の中心部開口縁が接
合される。

これによってセンターコア付きの磁気フイルムディスク
となるが，このフロッピーディスクを書き込み読み取り
装置に装着して回転駆動するために，駆動孔６と固定孔
７がセンターコア３に設けられている。駆動孔６はセン
ターコア３の中心部に形成され，この駆動孔６に装置側
から磁石製の駆動ピンが挿入される。すなわちこの駆動
孔６は装置側から磁気フイルムに回転動力を伝達するた
めのものである。固定孔７はセンターコア３の中心より
偏位して形成され，これには装置側から固定金具が挿入
される。すなわち駆動孔６に装置側から磁石製の駆動ピ
ンが差し込まれ，固定金具が固定孔７に入り込むまでセ
ンターコアが回転することでフロッピーディスクの装置
本体への装着を完了する。

かようなセンターコアに要求される特性としては，耐食
性や強度はもとより，次の３点が特に要求される。

磁気フイルムをうねりなく貼付ける関係上，ツバ部
５の平坦度が優れていること。これはセンターコアを水
平な台上に置いた場合に，ツバ部５の垂直方向の凹凸も
しくはうねりが最大30μｍ以下であることが必要とされ
る。

駆動孔６が磁石製の駆動ピンに付く必要から強磁性
を有すること。

表面硬度が高いこと。これは，フロッピーディスク
を装置に装着するさいにセンターコアの円形基板４が固
定孔７に入る固定金具との摺動によってキズが付かない
ように，少なくともＨv 230 以上の表面硬さを有するこ
とが必要とされる。

従来のセンターコアはSUS430などのフェライト系ステン
レス鋼が使用されていた。必要な耐食性を具備すると共
にの強磁性の要件も備えているからである。この場
合，の表面硬度を満たすために，フェライト系ステン
レス鋼の冷延鋼板（焼鈍材）をセンターコア形状に成形
加工した後に硬質クロムめっきを施すか，あるいは，こ
の硬質クロムめっきを省略する目的で，調質圧延によっ
て硬さを上昇させたフェライト系ステンレス鋼板をセン
ターコア形状に成形加工する方法が採用されていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

強磁性を有するステンレス鋼としてSUS430などのフェラ
イト系ステンレス鋼を使用した従来のセンターコア（非
めっき材）では前記との要件の一方を満足させれば
他方が満足できなくなり，両者を同時に満足しがたいと
いう問題があった。

一般にフェライト系ステンレス鋼板または鋼帯を調質圧
延によって強度（硬度）を上昇させた場合には，伸びの
低下が著しくなって強度−延性のバランスが悪くなる結
果，加工性に劣ることになる。調質圧延による強度（硬
度）の上昇の程度は引張強さよりも耐力の方が著しく高
いので調質圧延の圧延率を高くすると耐力と引張強さの
差が小さくなり，降伏比（耐力／引張強さ）が１に近く
なって材料の塑性加工域が非常に狭くなると共に耐力が
高いとスプリングバックが大きくなってプレス加工後の
形状が悪くなる。そして，調質圧延材では強度および伸
びの面内異方性が非常に大きく，軽度のプレス加工でも
加工後の形状が悪くなる。また，圧延による加工歪みは
板の表面に近いほど大きいという特徴があるため，調質
圧延材では板厚方向のひずみ分布が不均一になることが
避けられない。したがって孔開け加工後に板の反りなど
の形状変化を生じさせる原因となる。このようなことか
ら，センターコアに要求される必要な強度（硬度）を得
るのに，フェライト系ステンレス鋼板の最終製造工程で
調質圧延を施したものでは，センターコアに成形加工し
たさいにの要件であるツバ部５の平坦度を高めること
は困難であった。

一方，フェライト系ステンレス鋼の焼鈍材を素材として
これをセンターコアにプレス加工した場合には，焼鈍材
の硬さは高々Ｈv 130〜180 程度であるから前記のの
必要硬度並びに十分な強度が得られない。このため，硬
質めっきを加工後に施すことが必要となるが，この場合
には製造コストが非常に高くなるという問題があった。
また焼鈍材ではツバ部の加工のさいにリジングの発生に
より平坦度を損なうという宿命的な問題がある。

本発明の目的は，硬質めっきを施さなくても前記，
およびの要求を同時に満足するセンターコアを得るこ
とである。

〔問題点を解決する手段〕

本発明は，ディスク状磁気フイルムの中心部に設けられ
た開口縁に接合されるツバ部を外周に有した強磁性金属
材料の円板形状のフロッピーディスクセンターコアであ
って，0.08重量％以下の炭素，10.0〜18.0重量％のクロ
ムおよび0.05重量％以下の窒素を少なくとも含有し且つ
フェライトとマルテンサイトの複相組織を有するクロム
ステンレス鋼からなるフロッピーディスクセンターコア
を提供する。本発明に従うセンターコアは，0.08重量％
以下の炭素，10.0〜18.0重量％のクロムおよび0.05重量
％以下の窒素を少なくとも含有するクロムステンレス鋼
の冷延鋼板または鋼帯を製造し，この鋼板または鋼帯を
フェライト＋オーステナイトの二相域となる温度であっ
て1100℃以下の温度に加熱し，この温度から５℃/sec以
上，1000℃/sec以下の冷却速度で冷却する仕上熱処理を
施し，この仕上処理済みの鋼板または鋼帯をセンターコ
ア形状に成形加工することによって製造することができ
る。

本発明によるフロッピーディスクセンターコアは，0.08
重量％以下の炭素，10.0〜18.0重量％のクロムおよび0.
05重量％以下の窒素を少なくとも含有するクロムステン
レス鋼からなり，その鋼の組織がフェライト＋マルテン
サイトの複相組織を有することに特徴がある。この鋼成
分並びに複相組織では強磁性体であり，前記の要件は
十分に充足する高耐食性のステンレス鋼である。フェラ
イト相は５〜70体積％好ましくは15〜60体積％，マルテ
ンサイト相は30〜95体積％好ましくは40〜85体積％の割
合とする。この複相組織はセンターコアに成形加工して
から熱処理によって得るのではなく，センターコアに成
形加工する前の素材の段階で得るものであり，成形加工
後には特に熱処理は施さない。

以下に代表的な試験例により本発明の内容を具体的に説
明するが，本発明に従うセンターコア成品も，センター
コアへの成形加工に供する前の鋼板素材も共にフェライ
ト＋マルテンサイトの複相組織を有するものであるか
ら，この鋼板素材をもってその材料特性を説明する。

表１に示す化学成分値のクロムステンレス鋼を溶製し，
通常の熱間圧延処法に従って板厚3.3mm の熱延板とし,7
80℃×４時間の焼鈍を行った後，冷間圧延により板厚0.
7mmの冷延板とした。この冷延板に 700〜1100℃の各温
度で２分間均熱したあと，常温まで10℃/secの平均冷却
速度で冷却する仕上熱処理を施し，引張試験，硬さ測定
および金属組織観察を行った。その結果を第５図および
第６図に示した。

第５図には，仕上熱処理時の加熱温度と，得られた仕上
熱処理材のマルテンサイト量，伸び，引張強さおよび表
面硬さとの関係を総括して示したが，同図の右側欄には
比較のために同じ冷延板を製造するさいに圧延率60％お
よび80％で調質圧延して強度を高めた場合（仕上熱処理
は施さない）の各特性を対比して示した。

第５図からわかるように，仕上熱処理時の加熱温度が83
0℃を超えるとマルテンサイト相が出現している。すな
わちこの鋼のＡc₁点は830℃であり，このＡc₁点以上の
温度域での加熱によってフェライト＋オーステナイトの
二相域となり，その後の急冷によってオーステナイトが
マルテンサイトに変態し，フェライトとマルテンサイト
の複相組織の鋼となる。第５図に見られるように，マル
テンサイト量は加熱温度が830℃より高温になるに従っ
て増量し，その増加に伴って引張強さおよび表面硬さが
上昇する。そして，加熱温度が1050℃近傍で引張強さお
よび硬さは最高値を示すが，950℃以上の高温域ではそ
の変化は小さい。一方強度の上昇に伴って伸びは低下す
るが，例えば加熱温度が900℃の場合に，硬さHv 290，
引張強さ90kg/mm²が得られ，15％の延性がある。この伸
びは，同等の硬さを調質圧延によって得る場合の伸び１
〜４％に比べると非常に高い値である。さらに，伸び，
引張強さはいずれの加熱温度でも圧延方向に対して平行
なＬ方向の値と，圧延方向に対して90゜のＴ方向の値と
の差が調質圧延材に比べて小さい。すなわち面内異方性
が少ない。

このような強度（硬さ）と延性を兼備し且つ強度と延性
の面内異方性の少ないクロムステンレス鋼素材はこれま
で市場では入手できないものであった。従来よりクロム
ステンレス鋼としては例えばJIS G 4305に規定されてい
るようにフェライト系ステンレス鋼板（鋼帯）とマルテ
ンサイト系ステンレス鋼板（鋼帯）があるが，いずれの
フェライト系ステンレス鋼板も焼鈍材かあるいは調質圧
延材であって本発明に従うような複相組織を持たず強度
（硬さ）と延性の両者を兼備しないし，マルテンサイト
系ステンレス鋼板はマルテンサイト組織のものでは成形
加工ができないのでマルテンサイト組織を持たない焼鈍
材として市場に供給されるものであって，成形加工後の
焼入れ処理または焼入れ−焼きもどし処理によってその
名の如く基本的にマルテンサイト組織を得るものであ
る。このマルテンサイト組織のものは伸びが非常に低
い。したがって，本発明はフロッピーディスクセンター
コアを得るにあたって，従来のフェライト系ステンレス
鋼板やマルテンサイト系ステンレス鋼板では為し得なか
ったことを為し得た点に大きな特徴がある。特にこれは
クロムステンレス鋼板の素材製造の最終段階において，
従来では試みられたことのないフェライト＋オーステナ
イトの二相域に加熱したあと急冷するという仕上熱処理
を施すことによって達成されたものである。

ここで，鋼中のＣ量については，Ｃ量があまり高いと仕
上熱処理後に生成するマルテンサイト相が多くなり，場
合によっては 100％マルテンサイトとなって本発明の目
的が達成できなくなると共に，マルテンサイト相自体の
硬さも高くなるので高強度は得られるものの延性が低下
する。したがって鋼中のＣ量は0.08％以下とする必要が
ある。また，Ｃr量はセンターコアに要求される耐食性
を維持するには少なくとも10.0％の含有量を必要とす
る。しかし，あまりＣr量が多いと必要量のマルテンサ
イトを生成させ且つ高強度を得るに必要なオーステナイ
ト生成元素の量を多く必要として高価となるので18.0％
以下とするのがよい。Ｎはオーステナイト生成元素であ
り高強度をえるために必要な元素であるが，あまり多く
含有すると表面状態を害する原因となるので0.05％以下
とするのがよい。なお，マルテンサイト量を制御し表面
硬さを制御する目的で，Ｍn,Ｎiなどのオーステナイト
生成元素を必要に応じて添加しても差し支えない。ま
た，耐食性を向上させる目的でＴi,Ｎb,Ｍo,Ｃuなどの
耐食性向上効果を有する元素を必要に応じて添加するこ
とも差し支えない。もっとも，これらの元素が添加され
ても，以下に説明するように，Ａc₁点以上1100℃以下の
温度域でフエライト相とオーステナイト相の二相域とな
り且つその後の冷却過程でオーステナイトがマルテンサ
イトに変態することが本発明の場合には必要であるか
ら，Ｃ≦0.08％，Ｎ≦0.05％，Ｃr ＝10.0〜18.0％のも
とでのこの要件が損なわれないように，これら元素の添
加量が調整されねばならない。

センターコアを製造するさいの素材製造過程における仕
上熱処理時の加熱温度はこの仕上熱処理後にフェライト
＋マルテンサイトの複相組織を得るためにフェライト＋
オーステナイト二相域となる温度であることが絶対条件
であり，Ａc₁点以上とする必要がある。しかしあまり高
温にしても仕上熱処理後の強度上昇効果が飽和すると共
に製造コスト面でも不利となるために1100℃を上限とす
るのがよい。また，仕上熱処理時の冷却速度はマルテン
サイトを得るために，また生産性の観点からも，５℃/s
ec以上とすることが必要である。しかし，1000℃/secを
超えるような冷却速度は現実には困難であり，これを超
える強制冷却をあえて行ってもそれに伴うメリットは少
なく，かえって製造コストが高くなるので５〜1000℃/s
ecの範囲の冷却速度で冷却するのがよい。

次に実施例を示して，さらに説明する。

表２に示す化学成分値の鋼を溶製し，通常の熱間圧延に
よって板厚3.3mmまで熱間圧延後，780℃×４時間の熱延
板焼鈍を行い，脱スケール後，板厚0.3mmに冷間圧延し
た。この冷間圧延板に対して表３に示したように加熱温
度および冷却速度を変えて仕上熱処理を施した。仕上熱
処理の各加熱温度での保持時間はいずれも２分とした。

得られた仕上熱処理済み鋼板を素材として第３〜４図に
示す形状のセンターコアにプレス成形した。センターコ
アの寸法は，ツバ部５の外径：31mm，ツバ部５の幅：３
mm，円形基板４の外径（ツバ部５の内径にほぼ等し
い）：25mm，円形基板４からツバ部５の張り出し高さ：
1.5mmであり，円形基板４に設ける駆動孔６の寸法：４
×４mm ，固定孔の寸法：5×8mm である。プレス成形に
あたっては，前記の仕上熱処理済み板から細い帯状にス
リットしたストリップを作り，これに円形基板４を張り
出し成形したあと駆動孔６と固定孔７をパンチングし，
最後にストリップからツバ部外径部分を打ち抜いた。

得られたセンターコアのツバ部のリジングの発生の有無
および平坦度を測定し，その結果を表３に示した。平坦
度の評価は水平台上にセンターコアを置き，ツバ部の凹
凸またはうねりの大きさを最高高さと最低高さの差を測
定することによって行った。また表３にはセンターコア
にプレス成形前の仕上熱処理材について測定したマルテ
ンサイト量，硬さ，および引張試験値も併記した。

また比較例として，鋼No.１および２について調質圧延
によって強度（硬さ）を上昇させた例も表３に示し
た。。この場合，比較例１では圧下率60％，比較例２で
は圧下率80％の調質圧延を行い，いずれも各圧下率を付
与した後の板厚が0.3mmとなるように予め熱延板の板厚
を表面研削によって調整した。

表３から明らかなように，本発明に従うセンターコアは
ツバ部にリジングが発生せず，またツバ部の平坦度（駆
動孔や固定孔をパンチングしたあとの平坦度）は30μｍ
以内にある。そして硬さはHv 230を超えており強度も十
分である。第６図には代表例として表３における本発明
例１のセンターコアの金属組織を示した写真であるが，
その組織はフェライト＋マルテンサイトの複相組織（写
真中の白く見える領域がフェライト，黒もしくは灰色に
見える領域がマルテンサイトである）であり，したがっ
て強磁性材料である。このように，本発明によるセンタ
ーコアは，冒頭に説明したフロッピーディスクセンター
コアに要求される〜の要件を完全に充足することが
わかる。

これに対し，調質圧延によって強度（硬さ）を高めたも
のではツバ部にリジングが発生すると共にその平坦度も
悪い。比較例２にいたってはプレス成形によって割れが
生じてセンターコア成品を得ることができなかった。

以上のように，本発明によると延性および強度の面内異
方性の少ない高延性高強度の複相組織のクロムステンレ
ス鋼板をプレス成形することによってフロッピーディス
クセンターコアを得たものであるから，クロム硬質めっ
きなどによる表面硬化処理を施さなくても，十分な表面
硬さを有すると共に，ツバ部の平坦性，強磁性，耐食
性，美麗性などのフロッピーディスクセンターコアに要
求される全ての諸要求を満たすことができ，新規且つ安
価なフロッピーディスクセンターコアを提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はセンターコア付きのフロッピーディスクの例を
示す全体斜視図，第２図はセンターコア付き磁気フイル
ムの斜視図，第３図はセンターコア部分の平面図，第４
図は第３図のIV−IV線矢視断面図，第５図はセンターコ
ア製造時の仕上熱処理における加熱温度とマルテンサイ
ト量，伸び，引張強さおよび表面硬さとの関係図，第６
図は実施例１で得られたセンターコアの金属組織を示す
金属顕微鏡写真である。 １……プラスチックス製の薄箱容器， ２……中心部に円形の開口を有するディスク状の磁気フ
イルム， ３……磁気フイルム２の中心部の開口に装着される金属
製のセンターコア， ４……センターコアの円形基板， ５……センターコアのツバ部， ６……円形基板の中心に設けた駆動孔， ７……円形基板に設けた固定孔。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−38774（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−115283（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−169550（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−13061（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−92455（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−238456（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−143914（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−41927（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−42471（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭47−1878（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディスク状磁気フイルムの中心部に設けら
   れた開口縁に接合されるツバ部を外周に有した金属円板
   体からなるフロッピーディスクセンターコアであって，
   0.08重量％以下の炭素，10.0〜18.0重量％のクロムおよ
   び0.05重量％以下の窒素を少なくとも含有し且つ体積％
   で５〜70％のフェライト相と体積％で30〜95％のマルテ
   ンサイト相を含む複相組織を有するクロムステンレス鋼
   からなるフロッピーディスクセンターコア。
2. 【請求項２】0.08重量％以下の炭素，10.0〜18.0重量％
   のクロムおよび0.05重量％以下の窒素を少なくとも含有
   するクロムステンレス鋼の冷延鋼板または鋼帯を製造
   し，この鋼板または鋼帯をフェライト＋オーステナイト
   の二相域となる温度であって1100℃以下の温度に加熱
   し，この温度から５℃/sec以上，1000℃/sec以下の冷却
   速度で冷却する仕上熱処理を施し，この仕上熱処理済み
   の鋼板または鋼帯をセンターコア形状に成形加工するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項のフロッピーディ
   スクセンターコアの製造法。