JPS62192553A

JPS62192553A - 冷間鍛造用アルミニウム合金

Info

Publication number: JPS62192553A
Application number: JP3199586A
Authority: JP
Inventors: Hideo Yamamoto; 秀雄山本; Shigeo Hattori; 成雄服部; Mitsuhiro Takagi; 高木　光洋
Original assignee: Keihin Sangyo Co Ltd
Current assignee: Keihin Sangyo Co Ltd
Priority date: 1986-02-18
Filing date: 1986-02-18
Publication date: 1987-08-24

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〕本発明は、ビデオテープレコーダ等の回転ドラムあるい
は固定ドラムに使用される冷間鍛造用アルミニウム合金
に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種ビデオテープレコーダ等のドラムは、金型
に溶融したアルミニウム合金を鋳込んだ。

いわゆる鋳造製ドラム（以下鋳造ドラムと称する）が主
力であり、アルミニウム合金としては、耐熱、耐摩耗性
を有する鋳造用の内燃機械のピストン。

シリンダヘッダ用Ｙ合金（ＪＩＳ　Ｈ５２０２規定ＡＣ
５Ａ）や、ローエックス（ＪＩＳ　Ｈ５２０２規定Ａ（
ＪＡ、８Ｂ）を転用していた。

また、鋳造用高力アルミニウム合金としては、本出願人
により、（特公昭５７−１４７４１号公報に開示された
発明）に基づくアルミニウム合金、　ＫＳＡ（ｕ録商標
）がよく知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来の鋳造ドラムでは、超精密表面加工
仕上げの工程において、金型鋳造に起因する鋳造欠陥（
ピンホール）が発生し易く、特に、磁気テープと接触す
るドラム外周の表面仕上げが悪くなるという問題点があ
った。

このことは、このようなドラムを使用した回転ヘッドに
おける磁気テープの走行が不安定となったり、ヘッド部
での信号の記録及び再生状態が悪くなり、映像の鮮明度
が低下するなどの原因となる。

そのため、ドラムを、これまでの鋳造法に代えて、冷間
鋳造法により成形するドラム（以下、冷鍛製ドラムと称
す）へと移行しており、その素材としては、ＪＩＳ　１
１４１４０規定の展伸材アルミニウム合金が採用され、
例えばＡ２２１８（ＡＣ５Ａ相応品）やＡ４０３２　（
ＡＣ８Ｂ相応品）などが使用されている。

しかしながら、一方のＡ２２１ｇから製造した冷鍛製ド
ラムは、加工面粗度は優れるが、耐摩耗性、冷間鍛造成
形性及び寸法安定性が劣っている。

他方のＡ４０３２から製造した冷鍛製ドラムは、耐摩耗
性には優れるが、切削性、バイト消耗性、冷間鍛造成形
性が劣っている。

そのため、耐摩耗性、切削性を主として、冷間鍛造成形
性、寸法安定性等のすべてを満足させ、さらに素材コス
トも低くて済むアルミニウム合金の出現が待たれている
。

ｒ問題点を解決するための手段〕本発明は、上述した字状に鑑み発明されたもので、冷鍛
製ドラムに最適のアルミニウム合金を提供しようとする
ものである。

本発明によるアルミニウム合金は、次の如きものである
。

（１）重量比で、銅２〜５％、マグネシウム０．５〜２
％、シリコン２〜７％、マンガン０．１％以下、鉄０．
３％以下、残部アルミニウムよりなる冷間鍛造用アルミ
ニウム合金。

（２）重量比で、銅２〜５％、マグネシウム０，５〜２
％。

シリコン２％以下、マンガン０．１％以下、鉄０．３％
以下、残部アルミニウムよりなる冷間鍛造用アルミニウ
ム合金。

（３）重量比で、Ｍ２〜５％、マグネシウム０．５〜２
％、シリコン２〜７％以下、マンガン０．１％以下、鉄
０．３％以下、ジルコニウム０．０１％以下、又はチタ
ン０．２％以下の１種又は２種、残部アルミニウムより
なる冷間鍛造用アルミニウム合金。

（４）重量比で、銅２〜５％、マグネシウム０．５〜２
％、シリコン２％以下、マンガン０．１％以下、鉄０．
３％以下、ジルコニウム０．０１％以下、又はチタン０
．２％以下の１種又は２種、残部アルミニウムよりなる
冷間鍛造用アルミニウム合金。

〔実　施　例〕

以下、本発明の一実施例を詳細に説明するが、まず１本
発明アルミニウム合金の化学成分の比率をどのように選
択したかを、添加元素の効用とともに説明する。

（銅）合金素地を強化するためには、２〜５％が最も適切であ
る。好ましいのは３．５〜４．５％であり、５％以上で
は、応力腐蝕割れの感受性が高まるため、避けなければ
ならない。

（マグネシウム）合金素地を強化するためには、０．５％〜２％、好まし
くは１．２〜１．８％であり、２％以上では、成形能の
低下を招く。

（シリコン）耐摩耗性、強度の向上のためには、２〜７％、好ましく
は３〜４％であり、冷鍛装の優先性を保つには、２％以
下が好ましい。

従って、成型体の形状によって、その成分を変えて使用
することが必要である。

（鉄）金属素地の強度を強めるのに役立つが、多いとＦａ−５
ｉの針状晶が介在して靭性を損うため、０．３％以下が
よい。

（チタニウム及びジルコニウム）何れか一方又は両者の添加は、結晶粒の微細化、鍛造割
れ防止効果があるが、上限値は、（Ｌ１％が望ましい。

（マンガン）ドラム表面仕上げ後、テープ直行摺動面の安定性に適し
たアルミニウム合金の面粗度、安定度に対する本発明の
試験により、マンガンの添加により、ＡＩＡｌ−５ｉ−
系の粗大な粒界折山物の欠落による欠陥を生じることが
判明したため、その添加量を極力制約し、本発明アルミ
ニウム合金では、０．１％以下とした。

以上のような考えから、個々の化学成分の比率を変えて
組み合わせた、第１表に示す、供試用アルミニウム合金
８本の試料及び比較用として、ＪＩＳ規定によるアルミ
ニウム合金Ａ２２１８、Ａ４０３２の２本の試料を、下
記の仕様で製作した。

すなわち、試料番号ｋｌからＮｃｉ８へ順番にそのシリ
コン含有量の比率を増加させるとともに、マンガンの含
有量を０．１％以下、０．３％、０．５％と３種をそれ
ぞれ成分として加えた。

供試用アルミニウム合金は、半連続鋳造法により、直径
６８■の鋳造棒材を作成し、４５０℃で６時間均質化処
理後、外表面を不均一層ピーリングカットして、直径６
０ｎｍとした。

第　１　表　　　　　　単位二重量％その後、各長さ５０■に切断し、冷間鍛造法にて５０％
の断面収縮率とし、Ｔ６処理（焼入５１０’ＣＸ　６Ｈ
水冷、焼戻し２１０″’ＣＸ８Ｈ空冷）をして、供試材
を直径７０ｍｍ、厚さ３０ｍとした。

次に、上記表に記載の各供試用アルミニウム合金を、 ■　鏡面仕上面粗度安定度の比較 ■　寸法安定性及び冷間鍛造性 ■　耐摩耗性テストについてそれぞれテストし、下記の結果を得た。

以下これらを順に説明する。

（鏡面仕上面粗度安定度の比較）各供試用アルミニウム合金が、ビデオテープレコーダの
回転ドラムと同様の精密加工（加工条件０．２〜０．３
μ）の仕上げを行った場合の仕上げ面の粗度、回転ドラ
ム表面でのテープ走行面の安定度を調べた。

まず、最初に、切削条件として、切削速度１６０〜１７
０ｍ／ａ＋ｉｎ送り速度０　、　Ｏ１〜０　、０２　Ｉ
ｒ１ｍ　／　ｒ　、　ｐ　、ｒｓ　、切り込み０．０５
ｍ＋で切削した。刃物は、天然ダイヤモンド、すくい角
０度、逃げ角７度である。

ついで、第２図に示す各試料（１）のシリンダー外周面
（テープ走行面）（２）を、鏡面仕上げ（０，２μ）を
施した後、目視チェックで白濁スジ状の欠陥（３）の有
無を調べた結果、第１図のデータを得た。

この棒グラフに示したように、マンガンの値が少ない試
料番号Ｎα１、魔４及びＡ２２１ｇが最も優れており、
マンガンの値が大きい試料番号魔８及びＡ４０３２が悪
かった。

さらに、良いデータの試料番号恥４の面粗度と。

悪いデータの試料番号Ｎ１１６の面粗度とをテープ走行
面の軸方向沿って測定した結果が、第３図及び第４図に
示すように、凹凸差が０．３μと０．９μとして、はっ
きり現われている。

さらに、第４図に示す、白すじ模様の欠陥部を、５０倍
及び１０００倍に拡大したのが、参考写真の写真（ａ）
及び（ｂ）である、これらの写真において見られるよう
に、欠陥部には、粗大なｒＡｌ−Ｆｅ−５４−Ｍ口」系
の析出物が存在しており、これがダイヤモンド刃物での
切削時に欠落するため、欠陥が生じるものと推定される
。

（物性テスト）前記第１表に示す試料番号の化学成分を備えるアルミニ
ウム合金製の鍛造試験片を製作し、寸法安定性及び冷間
鍛造性を下記の条件で調べ、第２表の結果を得た。

線膨張係数の測定には、直径５Ｉ長さ１００ｍｍの丸棒
を、微動測定顕微鏡を使用した。

変形抵抗及び変形能測定には、直径２５膜厚さ２５＋＋
ａ試験片を作成し、前方押出方式断面収縮率５０％の条
件で、落槌式試験機を使用した。

第　　２　　表この表により、線膨張係数ではＳｉ値の高いｌ！１６が
、変形抵抗ではＳｉ値の小さい＆ｌが良く、変形能では
相対的にＮ［１４が優れていることが分かる。

（耐摩耗性テスト）　　第　３　表測定に試用したロフト試験片は、直径１０ｍ長さ３０■
、ローターには炭素鋼質材を使用し、すべり速度０．１
〜２　ｗｍ　／秒、接触圧力５ｋｇ／■２の条件のもと
に、比摩耗量を概算して表示した。即ち、で表わされ、
第３表に示す結果となった。

この表では、比摩耗量の少ない岡３が最も優れ、次に、
Ｎａ３及び魔５が良い値となっている。

以下の試験結果を含めた総合的な評価によって判断する
と１本発明アルミニウム合金と、　ＪＩＳ規定された無
シリコン系のＡ２２１８シリコン値の大きいＡ４３０２
との性能比較は、第４表で現わされる。

この第４表が、示すように本発明によると、従来のアル
ミニウム合金に比べ、総合的な評価でドラム用として優
れていることは、明らかである。

すなわち、本発明によるビデオテープレコーダ用のドラ
ムに適した冷間鍛造用アルミニウム合金は、磁気テープ
との耐摩耗性及び表面の平滑性を得るために、化学成分
中、特にシリコン値が１重量費で７％以下とすることが
必須であり、かつ重量比でマンガン０．０５％以下とし
たことに特徴がある。

回転ドラム用として、特に耐摩耗性を要求される場合は
、シリコン値を２〜７％とするのが最も好ましく、また
鋳造バー用としては、ジルコニウム第　　　４　　　表（注）Ａ優、Ｂ可、Ｃ劣、Ｄ不可０．０１％以下又はチタン０．２％以下の１種又は２種
をこれに加えるのが好ましい。

固定ドラム用として、特に表面の冷鍛成型性及び平滑性
が要求される場合には、シリコン値を２％以下とするの
が最も好ましく、また鋳造バー用としては、ジルコニウ
ム０．０１％以下又はチタン０．２％以下の１種又は２
種を加えるのが好ましい。

〔発明の効果〕

本発明アルミニウム合金は、磁気テープとの耐摩耗性に
優れ、また磁気テープ接触面における超ｍ密加工によっ
て優れた鏡面仕上げ面を得ることができる。

また、本発明アルミニウム合金は、その化学成分として
、ニッケルを削除するとともに、マンガンを０．０５％
以下とすることによって、ドラム加工面の安定性を保つ
とともに、低価格での生産が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、試供用アルミニウム合金の面粗度及び安定度
をそれぞれ比較した棒グラフ、第２図は、試供用アルミ
ニウム合金のドラムを示す斜視図、第３図は、試料番号Ｎｃｔ４の外周における仕上げ面の
測定グラフ。第４図は、試料番号Ｎα６の外周における仕上げ面の測
定グラフである。（写真（ａ）（ｂ）は、試料番号ＮＱ６のシリンダ表面
の顕微鏡写真を示す参考写真である。）手続補正書防式）昭和６１年５月２ρ日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量比で、銅２〜５％、マグネシウム０．５〜２
％、シリコン２〜７％、マンガン０．１％以下、鉄０．
３％以下、残部アルミニウムよりなる冷間鍛造用アルミ
ニウム合金。
（２）重量比で、銅２〜５％、マグネシウム０．５〜２
％、シリコン２％以下、マンガン０．１％以下、鉄０．
３％以下、残部アルミニウムよりなる冷間鍛造用アルミ
ニウム合金。
（３）重量比で、銅２〜５％、マグネシウム０．５〜２
％、シリコン２〜７％以下、マンガン０．１％以下、鉄
０．３％以下、ジルコニウム０．０１％以下、又はチタ
ン０．２％以下の１種又は２種、残部アルミニウムより
なる冷間鍛造用アルミニウム合金。
（４）重量比で、銅２〜５％、マグネシウム０．５〜２
％、シリコン２％以下、マンガン０．１％以下、鉄０．
３％以下、ジルコニウム０．０１％以下、又はチタン０
．２％以下の１種又は２種、残部アルミニウムよりなる
冷間鍛造用アルミニウム合金。