JPH07197170A

JPH07197170A - 薄肉ディスク用アルミニウム合金板とその製造方法

Info

Publication number: JPH07197170A
Application number: JP18728393A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Nagakura; 豊永倉; Kozo Hoshino; 星野晃三
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1992-08-24
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 1995-08-01

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】薄肉化に対応した、高強度でメッキ性、耐ハ
ンドリング性等の優れた、薄肉ディスク用アルミニウム
合金板。【構成】重量％で、Ｍｇ：５．５〜７．５、Ｃｕ：
０．０３〜０．３、Ｍｎ：０．１〜０．５を含有し、残
部がＡｌ及び不純物からなり、該不純物のうちＦｅとＳ
ｉをそれぞれＦｅ≦０．１、Ｓｉ≦０．１に規制し、か
つＭｎ／Ｆｅの量比が３以上である、ＤＣ鋳造法を適用
した薄肉ディスク用アルミニウム合金板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄肉ディスク用アルミ
ニウム合金に関し、更に詳細には、ノートブック・パー
ムトップ等の小型コンピュータに搭載するハードディス
ク用基盤に適する薄肉ディスク用アルミニウム合金板と
その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】一般
に、コンピュータ等の記録媒体として使用される磁気デ
ィスク等の基盤材としては、軽量で、非磁性で、
剛性を有する、精密加工、研磨により良好な表面精度
が簡単に得られる、等の理由により、アルミニウム合金
が使用されてきた。特に５０８６等の５０００系アルミ
ニウム合金は、上記の諸特性が良好なため、塗布型メデ
ィア・薄膜メディアを通じてディスク材として使用され
てきた。近年では、高密度化が必須とされるため、薄膜
メディアが広く用いられており、更に、現在では高密度
化のためにエリア／ピットの低減が指向されている。

【０００３】現在、Ａl基盤に関しては、ハードディス
クの価格低下に伴いコストダウンが強く求められてい
る。従来の材料では、アルミニウム合金板表面における
晶出物等が研磨時に脱落等する、或いはメッキ前処理に
より晶出物が溶解する等により、メッキ欠陥を生じる若
しくはメッキ面が非常に粗くなるという欠点があった。
そこで、コスト高にはなるが、比較的厚いメッキを行
う、次いで大量に研磨してこれらのメッキ欠陥を取り除
くことが必須となっていた。

【０００４】このため、メッキ膜厚及びメッキ膜研磨代
を低減させ、コストダウンを可能にするために、例えば
純度９９.９〜９９.９９％の地金を使用して、Ｆe・Ｓi
の量を低減させることが行われてきた。すなわち、５０
８６合金で生じる晶出物には、Ｍg−Ｓi系及びＡl−Ｆe
系が知られており、Ｆe・Ｓi量が少なくなればこれらの
晶出物が減少するため、メッキ欠陥が生じにくくなる。
更に、Ｃu、Ｚnの添加によってメッキ欠陥数を減少させ
ることができることを先に提案した(特公昭６２−２０
１８号)。

【０００５】一方、近年ではＡl基盤に高強度化が求め
られている。これは、近年、ノートブック・パームトッ
プ等の小型コンピュータが大きな市場を形成しつつあ
り、これらのコンピュータに対応するため、ハードディ
スクも近年薄肉小径化が非常に強く要求されているため
である。例えば小径化に関しては、２.５インチ等の小
径ディスクが大きな市場を形成しつつあり、thin-gage
と称される、従来材よりも３０％程薄肉化したＡl基盤
が広く使われ始めている。

【０００６】そして、現在この薄肉化は更に進行中であ
るが、本発明者らの検討結果によれば、従来のＡl合金
では今後の薄肉化に対応できないことが判明した。これ
は、現在のディスク材ではＡl基盤にＮi−Ｐメッキを行
い表面を硬化させることが必須とされているが、このメ
ッキ工程において形成されるメッキ膜は張力を持ってお
り、その張力が表面と裏面で異なるために基盤を薄肉化
するとディスクが変形してしまうことによる。また、メ
ディアをスパッタリングする際にＡl基盤は急速加熱さ
れるが、この時にメッキ膜の表裏での張力の差異により
ディスクが変形してしまうこともあり、更に薄肉化する
と強度が急激に低下するため、ハンドリングにより簡単
に変形してしまうことが判明した。

【０００７】このため、ハードディスクメーカーでは、
今後の薄肉化に対応する基盤としてガラス、カーボン等
の新基盤を検討している。これらの基盤では、硬さ及び
強度が高いため変形が生じにくく、薄肉化が可能であ
る。しかし、これらの基盤では従来のＡl基盤に比較し
てコストが高く、生産性が悪いという問題がある。ま
た、新基盤を使用した場合には、熱膨張係数や弾性係数
が従来の基盤と異なるためにハードディスクの設計を変
更しなければならないという問題も生じる。

【０００８】このため、Ａl合金にて高強度化を図るこ
とが現状では最も優れた解決方法となる。この目的のた
め、本発明者らは先に特願平２−１６３５４号にて極小
径薄肉ディスク用アルミニウム合金板の製造法を提案し
たが、ハンドリング時の硬度が不足するという問題があ
る。一方、磁気ディスクには益々コストダウンが要求さ
れており、そのため更に下地メッキの厚さを薄くするこ
とや研磨代を低減することが重要な課題となっている。
したがって、メッキ欠陥数や欠陥サイズを減少させるこ
とが必要とされている。この点、更に地金純度を高純度
化することが行われているが、この高純度化はＡl基盤
の強度を低下させることが知られており、今後進行する
と考えられる薄肉化には同材料は対応できない。

【０００９】本発明は、上記従来技術の欠点を解決し、
薄肉化に対応して、高強度でメッキ性、耐ハンドリング
性等の優れる薄肉ディスク用アルミニウム合金板を提供
し、またその製造方法を提供することを目的とするもの
である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な実情を鑑みて種々研究を重ねた結果、メッキ性を良好
にするためには高純度化(すなわち、Ｆe・Ｓi量の規制)
は避けられず、したがって、Ａl合金の高強度化は、こ
の高純度化を容認しつつ別の要因で解決しなければなら
ないことが判明した。

【００１１】そこで、組成・製造工程等を鋭意検討した
結果、Ａl合金を高強度化させるためにはＭgの添加が最
も効果があり、またＭgの添加によればメッキ欠陥数・
サイズとも悪化しないことを究明した。

【００１２】しかし、従来、ＤＣ鋳造法を適用して、Ｍ
g量が５.０％を超えたＡl合金板を製造する場合には、
熱間圧延工程にて表面割れ等が生じ、ディスク材として
使用することができなかった。そこで、本発明者らはこ
の割れの原因につき調査を行った結果、高いＭg含有量
を持つＡl合金を熱間圧延すると、高温における急激な
歪みの導入に伴い、圧延板表面に巨大な結晶粒が形成さ
れるため、割れが生じることを究明した。このため、従
来はこのような高いＭg量を持つ組成では４５０℃とい
う低温で熱間圧延が行われていた。

【００１３】一方で、ディスク用途では晶出物のサイズ
が小さいことが必須とされている。これは、この晶出物
が粗大になると、グラインド若しくはメッキ工程等にお
いて晶出物が脱落しメッキ欠陥の原因となるためであ
る。ここで、晶出物微細化のためには高温(５００℃以
上)での熱間圧延が必須とされる。これは、５００℃以
下の温度で熱間圧延を行うと晶出物が粗大化してしまう
ためである。

【００１４】このように、ディスク用途としてのＡl合
金では、割れ防止の面から低温での熱間圧延が必須とさ
れ、また後工程での問題から高温均熱・熱間圧延が必須
となる。この矛盾により、現在までは熱間圧延割れの生
じ易い５.０％以上のＭg含有量とした組成のＡl合金で
は、歩留り・生産性・コスト等を問題としなくともよい
研究レベルでしか行われず、実生産には適用できなかっ
た。

【００１５】そこで、本発明者らは、高Ｍg含有Ａl合金
をディスク材に適用すべく更に研究を進めた結果、Ａl
合金鋳塊若しくは板の表面のみ温度が低ければ、熱間圧
延割れは生じないことを究明した。すなわち、板の極表
層部のみ温度が低ければ結晶粒の粗大化は生じないため
熱間圧延割れは防止でき、また鋳塊内部では高温となっ
ているため、晶出物が粗大化しないことが判明した。ま
た、板の表面では晶出物が粗大化するが、この部分はグ
ラインド等により除去されるため、事実上ディスクとは
ならない。その際、できるだけ鋳塊若しくは板の極表層
部のみ温度を下げることが望ましく、油を含有した水等
で表面を冷却することにより表面のみ急冷し、鋳塊内部
での温度は高く保つことが必要である。また、加工率が
低く、歪みの導入量が少ない場合には、結晶粒の粗大化
は生じないため、割れは生じない。そこで、板の表面の
み温度が低下するまで、低加工率となるように圧延して
も同様の効果が得られる。

【００１６】また、Ｍnの添加は、メッキ欠陥のサイズ
を減少させ、更に高硬度化に有効であることを究明し
た。但し、Ｍnを多量に添加しすぎても晶出物が粗大化
してメッキピットの原因となるため、０.５％以下に規
制する必要がある。

【００１７】以上の知見に基づき、ＤＣ鋳造法を適用し
た薄肉ディスク用アルミニウム合金板の製造技術を完成
した。

【００１８】一方、その後の研究により、この製造技術
の場合、量産時には熱間圧延時の温度管理が非常に厳し
いものとなり、また品質面でも、同材料ではメッキ欠陥
の皆無化は非常に困難であるという問題があり、今後の
高密度化に十分に対応し得るとはいい難い。

【００１９】すなわち、薄膜メディアでは、通常表面硬
化のため、Ａl合金基盤上にＮi−Ｐメッキが施される
が、このメッキ処理を行うと、メッキ面に突起やへこ
み、所謂ノジュール(メッキ面の突起)・ピット(メッキ
面のへこみ)等と呼ばれるメッキ欠陥が生じる。このメ
ッキ欠陥は後工程のメッキ膜研磨による取り除かれる。
しかし、このような欠陥の生じた部位には極微細なメッ
キピットが生じ易いことが判明した。このようなピット
は、従来はデータエラーの原因にならなかったが、近年
の高密度化に伴い、このような微細なピットもデータエ
ラーの原因となりつつある。そこで、近年ではメッキ欠
陥を皆無化することが検討されている。

【００２０】この点に関し、本発明者らが鋭意検討した
結果、このメッキ欠陥の数・サイズとＡl基盤の晶出物
数・晶出物サイズとは相関関係があることを見い出し
た。更に、本発明者らは晶出物がメッキ欠陥の原因とな
る理由を追求し、その結果、まず晶出物のうちメッキ欠
陥の原因となるのは直径６μm以上の晶出物であること
を究明した。更に、このような粗大な晶出物がメッキ欠
陥となるのは以下の理由によることが判明した。

【００２１】すなわち、６μm以下の小さい晶出物の場
合にはメッキ前処理時に溶解・脱落して、後のＮi−Ｐ
メッキ工程においてレベリングされるため、メッキ欠陥
とはならない。しかし、晶出物が６μm以上と粗大な場
合にはメッキ前処理時に完全には晶出物が溶解せず、晶
出物がＮi−Ｐメッキ工程まで残ってしまい、この部分
にＮi−Ｐが析出せずに、欠陥となってしまうことを究
明した。

【００２２】この晶出物は、５０８６系ではＭg−Ｓi系
・Ａl−Ｆe系が存在することが知られており、Ｆe・Ｓi
量が少なくなればこれらの晶出物が当然少くなりメッキ
欠陥の低減が可能になることから、例えば純度９９.９
９％等の高純度地金の使用により晶出物サイズを小さく
することが指向されてきたが、このような高純度化にも
拘らず粗大晶出物の皆無化は不可能である。

【００２３】そこで、本発明者らは、まず、鋳造条件に
つき検討した結果、鋳塊厚が薄い程冷却速度が速くな
り、晶出物が微細化可能であることが判明した。また、
この時生じた晶出物は熱間圧延・冷間圧延等の後工程で
はなかなか減らすことができないことを究明した。そこ
で、鋳造厚をできるだけ薄くすることが必須となり、８
mm以下に鋳造すればよいことが判明した。

【００２４】次いで、熱間圧延について検討した結果、
熱間圧延時には温度をいくら高くしても晶出物は増加す
ることを究明した。これは熱間圧延時に生じる歪みに起
因して、固溶しているＳi・Ｆeが析出してくるためであ
る。但し、熱間圧延温度が高いほど晶出物の析出量の低
減が可能である。しかし、最も望ましいことは熱間圧延
を行わないことであることを究明した。この熱間圧延工
程は通常、角形の鋳塊を板状にするために行うが、上記
のように鋳造時の鋳塊厚が薄ければ必ずしも必要な工程
ではない。一方、冷間圧延工程は、合金の結晶粒径を小
さくし強度を保つために必須の工程であるが、冷間圧延
温度が２００℃以下と低いため溶質の析出が起こらず、
この工程では晶出物の粗大化は起こらないことが判明し
た。

【００２５】以上のように、鋳造時の晶出物を微細化さ
せるための薄肉鋳造法により、熱間圧延工程を省略すれ
ば、後工程での晶出物粗大化をもなくすことができ、高
Ｍg材であっても品質の安定・メッキ欠陥の皆無化が可
能であることが判明した。この薄肉鋳造法によれば、Ｍ
gが揮発する前に鋳塊中心部でも凝固が終了し、更に高
いＭg含有量まで対応できることも判明した。

【００２６】以上の知見に基づいて、薄板連鋳法を適用
した薄肉ディスク用アルミニウム合金板の製造技術を完
成したものである。

【００２７】すなわち、本発明は、必須元素として、Ｍ
g:５.５〜７.５％を含有し、更にＣu:０.０３〜０.３
％、Ｍn:０.１〜０.５％を含有し、必要に応じて更にＺ
n:０.３％以下を含有し、残部がＡl及び不純物からな
り、該不純物のうちＦeとＳiをそれぞれＦe≦０.１％、
Ｓi≦０.１％に規制し、かつＭn量とＦe量の比(Ｍn／Ｆ
e)が３以上であることを特徴とするＤＣ鋳造法を適用し
た薄肉ディスク用アルミニウム合金板を要旨としてい
る。

【００２８】また、その製造方法は、上記化学成分を有
するアルミニウム合金について、ＤＣ鋳造法による鋳塊
を５１０℃以上の高温で均熱後、表面のみ冷却し、表面
温度が４５０℃となるまで圧延率を５％以下とする熱間
圧延を行うか、若しくは表面温度が４５０℃以下となっ
た後に熱間圧延を行うことを特徴としている。

【００２９】更に、他の本発明は、必須元素として、Ｍ
g:５.５〜８.０％を含有し、更にＣu:０.０３〜０.３
％、Ｍn:０.１〜０.５％を含有し、必要に応じて更にＺ
n:０.５％以下を含有し、残部がＡl及び不純物からな
り、該不純物のうちＦeとＳiをそれぞれＦe≦０.１％、
Ｓi≦０.１％に規制したことを特徴とする薄板連鋳法を
適用した薄肉ディスク用アルミニウム合金板を要旨とし
ている。

【００３０】また、その製造方法は、上記化学成分を有
するアルミニウム合金について、薄板連鋳法により厚さ
８mm以下に鋳造し、その後熱間圧延工程を省略して、冷
間圧延することを特徴としている。

【００３１】

【作用】以下に本発明を更に詳細に説明する。まず、本
発明におけるＡl合金の化学成分の限定理由を説明す
る。

【００３２】Ｍg：ＭgはＡl合金基盤の強度向上に最も
有効な元素であり、通常ディスク材としては４％程度添
加されている。しかし、この添加量では地金純度が高純
化した場合に十分な強度が得られないため、高純材で薄
肉化するには５.５％以上が必要である。しかし、ＤＣ
鋳造法の場合はＭg量が７.５％を超えると偏析等の問題
が非常に大きくなって産業上利用することが非常に難し
くなり、一方、たとえ薄板連鋳法を適用してもＭg量が
８.０％を超えると偏析等の問題が生じ、産業上利用で
きない。したがって、Ｍgの含有量は、ＤＣ鋳造法の場
合は５.５〜７.５％、好ましくは６.２〜７.５％であ
り、薄板連鋳法の場合は５.５〜８.０％とする。

【００３３】Ｍn：Ｍnは加工硬度を促進し、且つ焼鈍再
結晶温度を上げるために必要な元素である。また、メッ
キ欠陥の寸法を減少させる効果がある。これは、粗大な
Ａl−Ｆe系晶出物の一部を置換してＡl＜Ｍn・Ｆe＞をつ
くり、結果として粗大なＡl−Ｆe系晶出物が減少するこ
とに起因している。しかし、Ｍn量が０.１％未満ではこ
の効果が十分に期待できず、また０.５％を超えて添加
するとピット(メッキに生じる穴)が急速に増加するため
好ましくない。したがって、Ｍnの添加量は０.１〜０.
５％とする。

【００３４】Ｍn／Ｆe：Ｍn添加には上記の効果があ
る。しかし、ＤＣ鋳造法による場合、Ｆe量に対するＭn
量の比(Ｍn／Ｆe)がＭn／Ｆe＜３の場合には、上記組成
範囲内でもピットが非常に多く生じる。これは、Ｍn／
Ｆe＜３であると、ＭnがＦe量に比較して少なすぎず、
Ａl＜Ｆe・Ｍn＞系晶出物と共に、粗大なＡl−Ｆe系晶出
物が生じてしまうためである。ここで、Ａl−Ｆe系晶出
物がピットの原因となるのは、Ａl地とＡl−Ｆe系晶出
物の電位差が大きいことに起因している。Ａl＜Ｆe・Ｍn
＞系晶出物の場合には、Ａl地と電位差が小さいために
ピットが生じ難い。したがって、ＤＣ鋳造法による場合
には、Ｍn／Ｆe≧３の関係を満足する必要がある。な
お、ピツトが生じるか否かはメッキ条件との兼ね合いに
もよるので、望ましくはＭn／Ｆe≧５である。

【００３６】Ｃu：ＣuはＡl合金中に均一に固溶し、ジ
ンケート処理時のＺnの基板表面への析出を均一微細に
する効果を持っている。これによってメッキ面のノジュ
ールの発生を抑制することができる。しかし、Ｃu量が
０.０３％未満では上記の効果が得られず、また０.３％
を超えて添加するとノジュールの発生が多大となった
り、結晶粒界のエッチング性が過剰となり、メッキ面の
平滑性を損ねるので好ましくない。したがって、Ｃu量
は０.０３〜０.３％とする。

【００３７】Ｚn：ＺnもＡl合金中に均一に固溶し、ジ
ンケート時のＺnの基板表面への析出を均一・微細と
し、ノジュールの発生を抑制する効果がある。但し、Ｚ
nの適正添加量はメッキ条件により大きく変わることが
判明した。すなわち、Ｚn無添加とした場合には、メッ
キピットの生じ難い条件でメッキした場合にはノジュー
ルの低減が可能であるが、逆にメッキピットの生じ易い
条件でメッキを行った場合、多数のメッキピットが生じ
てしまう。また、添加量が多すぎると、結晶粒界のエッ
チング性が過剰となりメッキ欠陥の原因となる。したが
って、Ｚn添加量は、無添加が好ましく、添加するとき
は、ＤＣ鋳造による場合には０.３％以下とし、好まし
くは０.０８％以下であり、一方、薄板連鋳による場合
には０.５％以下とする。

【００３８】Ｆe：Ｆeは地金不純物として混入し、鋳造
工程等においてＡl−Ｆe系金属間化合物を生じ易い。こ
の金属間化合物はディスク用基盤としての加工、所謂サ
ブストレート加工時の切削や研磨・研削等の加工工程に
おいて脱落し、窪みとなったり、また、メッキ前処理工
程において脱落しメッキ面のピット原因となる。このた
め、Ｆe量は０.１％以下とする。なお、Ｆe量の下限値
は特に定めるものではないが、０.００５％以下では純
度９９.９９％等の極めて高価な地金を必要とするた
め、経済的に無駄であるばかりでなく、メッキを施す場
合には晶出物微細化の効果も飽和しており、メッキの密
着性にも問題が生じるので、０.００５％以上が好まし
い。

【００３９】Ｓi：Ｓiも地金不純物として混入するもの
であり、鋳造工程等においてＭg−Ｓi系晶出物を生じ
る。このＭg−Ｓi系晶出物はメッキ前処理工程において
脱落し、メッキピットの原因となるため、Ｓi量は０.１
％以下とする。より好ましくは０.０６％以下である。
なお、Ｓi量の下限値は特に定めるものではないが、０.
００５％以下では純度９９.９９％等の極めて高価な地
金を必要とするため、経済的に無駄であるばかりでな
く、メッキを施す場合には晶出物微細化の効果も飽和し
ており、メッキの密着性にも問題が生じるので、０.０
０５％以上が好ましい。

【００４０】なお、本発明に係るディスク用アルミニウ
ム合金においては、これらの不純物以外のＣr、Ｔi、Ｂ
等については、ＪＩＳ５０８６合金に許容されている範
囲において含まれていてもよい。

【００４１】次に本発明の製造工程について説明する。

【００４２】まず、適当な地金純度を持つアルミニウム
合金を融点以上で溶解し、更にＭg・Ｍn・Ｃu等を適当
濃度となるように添加する。そして、その後鋳造を行
う。鋳造法としてはＤＣ鋳造法と薄板連鋳法があるが、
本発明においては、以下に示す理由により、ＤＣ鋳造法
の場合には続いて熱間圧延を特定の条件下で行い、薄板
連鋳法の場合には熱間圧延を省略する。

【００４３】ＤＣ鋳造：ＤＣ鋳造で得られる鋳塊は５１
０℃以上の温度で均熱する。このような高温均熱は、晶
出物を微細化するために必要である。晶出物とは鋳造時
に生じる金属間化合物の総称であるが、この晶出物が粗
大になると、グラインド若しくはメッキ工程においてこ
の晶出物が脱落し、メッキ欠陥の原因となることが知ら
れている。そこで、晶出物を微細化し、メッキ欠陥が生
じないようにする必要がある。この晶出物微細化のため
には鋳造時に冷却速度を速くして、粗大な晶出物が生じ
ないようにすること、及び均熱により鋳造時に生じた晶
出物を固溶させることが必要となる。そこで、本発明者
らは、均熱による晶出物の固溶条件につき調査した結
果、５１０℃未満の均熱では晶出物はむしろ粗大化して
しまうことが判明した。これは、５１０℃未満の温度で
は晶出物がＡl地金中に固溶せず、むしろ晶出物の周囲
に金属間化合物が集まってくるためである。なお、５１
０℃以上であると晶出物は微細化するが、生産性を考慮
した時間内で均熱を完了させるためには、５３０℃以上
が望ましい。

【００４３】薄板連鋳：一方、薄板連鋳の場合には、鋳
塊厚さは８mm以下が好ましい。これは、鋳造時の冷却速
度を増加させ、晶出物を微細化させるためである。鋳塊
厚さが８mmを超えると冷却速度が遅くなるばかりでな
く、中心部に溶質が集中してしまい、同部分が非常に脆
弱となってしまうので好ましくない。冷却速度は鋳造板
厚が薄いほど速くなるが、ＨＤＤ用Ａl合金基盤の厚さ
は１.５mm程度であり、強度的に見ると冷間圧延率は５
０％以上が望ましいため、３mm以下の厚さは望ましくな
い。なお、この鋳塊に均熱を行うのが望ましい。この熱
処理は、鋳造歪みを取り除き圧延が可能となる状態にす
るため、及び鋳造組織を均一化するために行う。この熱
処理温度は、３００℃以下である場合には均質化の効果
が十分でなく、また５５０℃以上ではＡl合金が溶解し
てしまうため、３００〜５５０℃の温度が望ましい。

【００４４】熱間圧延：ＤＣ鋳造による場合に限り、そ
の後、熱間圧延を行う。従来、ディスク用のＡl合金と
して主にＡl−４.０％Ｍg合金が使用されているが、こ
のようなＡl合金では、熱間圧延を５００℃以上で行う
ことが必要とされてきた。これは、上記均熱温度の項で
説明したように、熱間圧延開始温度が５００℃以下とな
った場合に、晶出物が非常に粗大化するためである。

【００４５】一方で、５.８％以上のＭgを含むＡl合金
では、５００℃以上の高温で熱間圧延を行った場合に
は、表面割れが生じてしまうという問題が生じる。そこ
で、この割れを防止するため、鋳塊若しくは熱延板の温
度が４５０℃以下となるまで歪みの導入量を少なくし
て、巨大な結晶粒が生じないようにする必要がある。し
かし、従来高Ｍg含有Ａl合金で行われてきたように、鋳
塊若しくは圧延板全体を４５０℃以下としてしまうと、
前述の如く晶出物が粗大化してしまう。そこで、このよ
うな高Ｍg合金をディスクに適用する場合、事実上ディ
スクとして使用される鋳塊若しくは熱延板の内部は、５
００℃以上の温度に保つ必要がある。

【００４６】そこで、本発明者らはその対策について研
究を重ねた結果、油等を含む水により鋳塊若しくは板の
表面のみ温度を低くし、鋳塊の中心部では温度を５００
℃以上に保つことにより、表面での割れを防止し、且つ
事実上問題とされる部分での晶出物は微細とすることが
可能であることを見出した。更に、その際、板表面での
温度が４５０℃となるまで、圧下率を５％以下とするこ
とにより、高温での歪みの導入量を少なくすることがで
き、熱間圧延による割れを防止することができることを
見出した。

【００４７】すなわち、上記のＡl合金鋳塊(或いは薄板
連続鋳造コイル)に均熱処理及び圧延を施すが、この
時、均熱処理は５１０℃以上の温度で好ましくは４８時
間以内の保持を行い、次いで熱間圧延では、前記の如く
板に割れが生じないように、表面のみ４５０℃まで低下
するまで熱間加工率を５％以下に抑えて熱延を行うか、
或いは表面温度が４５０℃となるまで圧延を行わないで
４５０℃以下まで低下させてから熱延を行うことが必要
である。なお、表面の冷却には適宜の冷媒を使用できる
が、油等を含む水が好ましい。

【００４８】一方、薄板連鋳による場合には、熱間圧延
を省略する。その理由は以下のとおりである。

【００４９】すなわち、熱間圧延は、通常使用されるダ
イレクトキャスティング法では必須に行われる工程であ
り、厚さ２００mm以上の鋳塊を２０mm以下の板に成形す
る工程である。同工程につき本発明者らが鋭意検討した
結果、如何に高温で熱間圧延を行っても、みの工程では
晶出物の粗大化が生じることが判明した。この原因につ
き検討したところ、同工程のように３００℃以上という
高温で圧延を行うと、歪み応力によりＡl中に固溶して
いるＳi・Ｆe等がＡl−Ｆe・Ｍg−Ｓi系金属間化合物と
して析出し、結果として晶出物の粗大化が起きてしまう
ことを究明した。なお、晶出物とは通常鋳造中に生じ
る、例えばＡl−Ｆe系、Ｍg−Ｓi系の金属間化合物を指
し、析出物とは熱間圧延等で生じる微細な金属間化合物
を示す。熱間圧延中に晶出物が粗大化するのは、この金
属間化合物の析出が晶出物上に起こるために生じること
を究明した。そこで、本発明の合金のように、メッキ欠
陥の皆無化のため、粗大晶出物の皆無化が必須にも拘ら
ず、組成上晶出物を生じ易い合金では熱間圧延を省くこ
とが必要となる。

【００５０】熱間圧延を行った場合も、また省略した場
合も、次いで、冷間圧延を行う。冷間圧延工程ではディ
スクとして使用できる厚みまで板厚を薄くする。この工
程は２００℃以下の低温で行われるために晶出物の粗大
化は生じないことが判明した。また、この工程により結
晶粒サイズの微細化が生じるため、本発明の如く強度を
目的とする場合には必須の工程となる。

【００５１】冷間圧延工程後の工程及び条件は特に制限
されるものではない。この圧延板を打ち抜き、切削等に
よりディスク形状として、歪み除去のため必要に応じて
焼鈍を行う。以上の工程が所謂ディスクブランク製造工
程である。

【００５２】通常の圧延板は粗度が例えばＲa＝０.１〜
０.５μmと、ディスク基盤としては大きく、また歪みも
更に低下させる必要があるので、切削或いは研磨により
ディスク表面を削除するが、この場合、５μm未満の表
面削除では歪み除去が十分でなく、また５０μmを超え
ると生産性、コスト的に問題があるので、アルミニウム
合金板のディスク基盤としては、５〜５０μmの研削量
が適当である。その後加工歪みを除去するために必要に
応じて焼鈍を行う。以上の工程が、所謂Ａlサブストレ
ート加工である。

【００５３】このサブストレートに下地メッキを行う。
メッキ工程は通常、脱脂、エッチング、Ｚn置換等の前
処理工程及び実際のメッキ膜形成工程からなる。メッキ
膜には通常Ｎi−Ｐ等の非磁性のものを使用するが、こ
のＮi−Ｐ等のメッキを行う前に同等のストライクメッ
キを行う方法もある。メッキ工程は、表面に硬さを付与
する目的等のために行われるので、最低５μm以上のメ
ッキ膜とするのが望ましく、また余り厚くするとメッキ
液が多量に必要であり、経済的に不利であるので、２０
μm以上とするのは好ましくない。このメッキ工程によ
り、所謂下地メッキ基盤を作製できる。

【００５４】次にこの下地メッキ基盤は研磨工程に供せ
られ、メッキ欠陥の除去及び表面の平滑性が得られる。
更に、所謂テクスチャ処理を必要に応じて行い、スパッ
タ等により磁性体皮膜を形成した後、磁気ディスクとし
て使用する。

【００５５】次に本発明の実施例を示す。

【００５６】

【実施例１】

【００５７】表１に示す化学成分のアルミニウム合金を
造塊後、面削して５０mm×２２０mm×２５０mmの鋳塊と
した。次いで５２０℃で均熱処理を行い、その後、同表
に示す条件(熱延開始温度、加工率)で熱間圧延を行っ
た。その際、板表面の冷却には油を含む水を用いた。こ
の熱間圧延において、板表面温度を測定し、割れの有無
を調査した。その結果を表１に併記する。熱間圧延での
仕上板厚を６mmとして、その後、０.９mmまで冷間圧延
を行った。

【００５８】次に、この板材を打ち抜き加工して、外径
１３０mm、内径４０mmの中空円盤とし、３４０℃にて２
時間の歪み取り焼鈍を行った。更に円盤の表面を切削加
工してサブストレートとした後、メッキ試験を行った。
メッキ工程を表２に示す。

【００５９】これらのメッキ試験の結果及び機械的性質
を表３に示す。但し、熱間圧延にて割れの生じたものに
関しては調査しなかった。メッキ試験の評価は、光学顕
微鏡により６４０倍率で６６面観察して、直径１０μm
以上のノジュール、及び直径１μm以上のピットの数を
カウントすることにより行った。ノジュール数は５個／
mm²以下のものを◎、１０個／mm²以下のものを○、２０
個／mm²以下のものを△、３０個／mm²以上のものを×と
して表示し、ピット数は０個／mm²のものを○、５個／m
m²以下のものを△、それ以上のものを×として表示し
た。総合評価は、ハンドリング時の変形抵抗を示す耐力
が１５０Ｎ／mm²以上あり、かつメッキピットが生じな
いものを○、耐力は高いがメッキピットが生じたものを
△、また耐力が低いものはメッキ欠陥が生じていなくて
も×とした。

【００６０】表３から明らかなように、本発明例はいず
れも、強度において優れ、且つメッキ性も良好である。

【００６１】

【表１】

【００６２】

【表２】

【００６３】

【表３】

【００６４】

【実施例２】表４に示す化学成分を有するアルミニウム
合金を造解後、面削くして、５０mm×２２０mm×２５０
mmの鋳塊とした。次いで５３０℃で均熱処理を行い、そ
の後熱間圧延を行った。熱間圧延は、油を含む水により
表面温度が４５０℃になるまで加工率３％とした。熱間
圧延での仕上板厚を６mmとして、その後、０.９mmまで
冷間圧延を行った。この圧延板を３４０℃でＯ材とした
後、０.９mm×１０mm×２００mmに加工して曲げ試験及
び落下試験を行った。

【００６５】曲げ試験は、板の長さ方向の一端を固定し
て他端に８５Ｎの荷重を加え、この時の変形量を測定す
る方法を用いた(図１参照)。ここで、数値の小さい材料
ほど耐ハンドリング性が良好である。落下テストはデュ
ポン製のテスト機を使用して行った(図２参照)。同テス
トでは１６３gのポンチ高さ５０mmから試験片を落下さ
せ、その時の試験片の変形量を測定する方法を使用し
た。このテストでも数値の小さい材料ほど耐ハンドリン
グ性が良好である。

【００６６】試験結果を表５に示す。この表からわかる
ように、本発明例は、従来合金に比較して耐ハンドリン
グ性が格段に優れている。

【００６７】

【表４】

【００６８】

【表５】

【００６９】

【実施例３】

【００７０】表６に示す化学成分のアルミニウム合金を
薄板連鋳法により厚さ７mmに造塊後、５１０℃で均熱処
理を行った。その後、０.９mmまで冷間圧延を行った。
更に３５０℃でねつ処理を行い、機械的性質及び硬さを
測定した。強度の評価は、耐力が１６０Ｎ／mm²以上且
つ硬さが８０ＭＨv以上のものを◎、耐力が１３０Ｎ／m
m²以上且つ硬さが７０ＭＨv以上のものを○とし、それ
以外のものを×とした。これらの結果を表７に示す。

【００７１】また、この冷間圧延板をディスクに打ち抜
き、サブ加工を行った後、市販のメッキ液を使用してＮ
i−Ｐメッキを施し、メッキ欠陥の評価を行った。評価
基準としては、１０μm以上のノジュールが無く、ピッ
トの無いものを◎、１０μm以上のノジュールが１０個
／mm²以下でピットの無いものを○、１０μm以上のノジ
ュールが１０個／mm²以上、若しくはピットの存在する
ものを×とした。その結果を表７に示す。

【００７２】表７より明らかなように、本発明例は、い
ずれも優れた強度とメッキ性を兼ね合わせていることが
わかる。

【００７３】

【表６】

【００７４】

【表７】

【００７５】

【実施例４】

【００７６】表８に示す化学成分のアルミニウム合金
を、薄板連鋳法により鋳塊厚みが５〜１００mmとなるよ
うに造塊し、その後３５０℃×３時間の熱処理を行った
後、晶出物分布調査を行った。その結果、表９に示すよ
うに、鋳造板厚が８mm以下で、６μm以下の晶出物の皆
無化が可能であることがわかる。

【００７７】

【表８】

【００７８】

【表９】

【００７９】

【実施例５】

【００８０】熱間圧延の影響を調査するため、表１０に
示す化学成分のアルミニウム合金を薄板連鋳法により８
mm厚に鋳造し、次いで５２０℃で均熱処理を行い、その
後熱間圧延を行い、４mm厚の板とした。この板を研磨
し、晶出物分布の調査を行った。その結果、表１１に示
すように、いずれの温度で熱間圧延を行っても、晶出物
は粗大化してしまうことがわかる。

【００８１】

【表１０】

【００８２】

【表１１】

【００８３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
高強度でメッキ性、耐ハンドリング性等の優れる薄肉デ
ィスク用アルミニウム合金板を提供できる。特にメッキ
欠陥の皆無化を可能にし、薄肉化に充分対応できる効果
は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】曲げ試験の要領を示す模式図である。

【図２】落下試験の要領を示す模式図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で(以下、同じ)、必須元素とし
て、Ｍg:５.５〜７.５％を含有し、更にＣu:０.０３〜
０.３％、Ｍn:０.１〜０.５％を含有し、残部がＡl及び
不純物からなり、該不純物のうちＦeとＳiをそれぞれＦ
e≦０.１％、Ｓi≦０.１％に規制し、かつＭn量とＦe量
の比(Ｍn／Ｆe)が３以上であることを特徴とするＤＣ鋳
造法を適用した薄肉ディスク用アルミニウム合金板。
【請求項２】更に、Ｚn:０.３％以下を含有している
請求項１に記載のアルミニウム合金板。
【請求項３】請求項１又は２に記載の化学成分を有す
るアルミニウム合金について、ＤＣ鋳造法による鋳塊を
５１０℃以上の高温で均熱後、表面のみ冷却し、表面温
度が４５０℃となるまで圧延率を５％以下とする熱間圧
延を行うか、若しくは表面温度が４５０℃以下となった
後に熱間圧延を行うことを特徴とする薄肉ディスク用ア
ルミニウム合金板の製造方法。
【請求項４】表面のみの冷却に油等を含む水を用いる
請求項３に記載の方法。
【請求項５】必須元素として、Ｍg:５.５〜８.０％を
含有し、更にＣu:０.０３〜０.３％、Ｍn:０.１〜０.５
％を含有し、残部がＡl及び不純物からなり、該不純物
のうちＦeとＳiをそれぞれＦe≦０.１％、Ｓi≦０.１％
に規制したことを特徴とする薄板連鋳法を適用した薄肉
ディスク用アルミニウム合金板。
【請求項６】更に、Ｚn:０.５％以下を含有している
請求項５に記載のアルミニウム合金板。
【請求項７】請求項５又は６に記載の化学成分を有す
るアルミニウム合金について、薄板連鋳法により厚さ８
mm以下に鋳造し、その後熱間圧延工程を省略して、冷間
圧延することを特徴とする薄肉ディスク用アルミニウム
合金板の製造方法。