(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍｇを 0.5〜3.5wt%、Ｚｎを 2.5〜6.5wt%、Ｃｕを0.5wt%以下（0wt%を含む）含み、Ｍｎ0.01〜0.5wt%、Ｃｒ0.01〜0.5wt%、Ｚｒ0.01〜0.2wt%、Ｖ0.01〜0.2wt%、Ｓｃ0.01〜0.2wt%、Ｔｉ 0.001〜0.2wt%、Ｂ0.0001〜0.05wt% のうち１種または２種以上を含み、残部Ａｌと不可避不純物からなることを特徴とする磁気テープカセット用ばね材。
【請求項２】
表面の一部または全部に化成皮膜または／および樹脂皮膜が形成されていることを特徴とする請求項１記載の磁気テープカセット用ばね材。
【請求項３】
Ｍｇを 0.5〜3.5wt%、Ｚｎを 2.5〜6.5wt%、Ｃｕを0.5wt%以下(0 wt%を含む）含み、Ｍｎ0.01〜0.5wt%、Ｃｒ0.01〜0.5wt%、Ｚｒ0.01〜0.2wt%、Ｖ0.01〜0.2wt%、Ｓｃ0.01〜0.2wt%、Ｔｉ 0.001〜0.2wt%、Ｂ0.0001〜0.05wt% のうち１種または２種以上を含み、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金板を 400〜550 ℃の温度で溶体化処理したのち、 100℃／min．以上の冷却速度で 100℃以下の温度に冷却し、次いで必要に応じて30〜70℃の温度に１時間以上保持する自然時効処理、および80〜180 ℃の温度に１時間以上10時間未満保持する人工時効処理を施すことを特徴とする請求項１記載の磁気テープカセット用ばね材の製造方法。
【請求項４】
Ｍｇを 0.5〜3.5wt%、Ｚｎを 2.5〜6.5wt%、Ｃｕを0.5wt%以下（0wt%を含む）含み、Ｍｎ0.01〜0.5wt%、Ｃｒ0.01〜0.5wt%、Ｚｒ0.01〜0.2wt%、Ｖ0.01〜0.2wt%、Ｓｃ0.01〜0.2wt%、Ｔｉ 0.001〜0.2wt%、Ｂ0.0001〜0.05wt% のうち１種または２種以上を含み、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金板を400〜550 ℃の温度で溶体化処理したのち、 100℃／min.以上の冷却速度で 100℃以下の温度に冷却し、次いで圧延率95％以下の冷間圧延工程を少なくとも１回施し、その後必要に応じて80〜180 ℃の温度に１時間以上10時間未満保持する人工時効処理を施すことを特徴とする請求項１記載の磁気テープカセット用ばね材の製造方法。
【請求項５】
前記冷間圧延工程において冷間圧延後のコイル巻上温度を80℃以上にすることを特徴とする請求項４記載の磁気テープカセット用ばね材の製造方法。
【請求項６】
請求項３、４、５のいずれかの発明方法により製造したアルミニウム合金板に化成処理を施し、その後必要に応じて 260℃以下の温度で樹脂を焼付塗工することを特徴とする請求項２記載の磁気テープカセット用ばね材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用中のばね力の低下が小さいアルミニウム合金製の磁気テープカセット用ばね材およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ビデオテープや録音テープなどの磁気記録テープのカセット（以下、磁気テープカセットと略記する）は、図１に示すように、そのテープリール10が、空転防止のため、板ばね20で抑えられている。この板ばね20には非磁性なこと、錆が生じないことなどが要求されており、従来よりＳＵＳ３０４などのステンレススチールが多用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ステンレススチールは高価な上、重いため、代替材としてアルミニウム合金が提案されている。
しかし、通常のアルミニウム合金（例えば、3003などの3000系合金、5182などの5000系合金）製板ばねをテープリールの抑えに使用すると、ばね力が数日のうちに低下するという問題があった。
このようなことから、本発明者等は、前記ばね力の低下原因を調べ、その原因はカセットが収容されるデッキ内の温度が40〜70℃に上昇してばね材が軟化するためであることを突き止めた。そして、アルミニウム合金の固溶元素や析出物を増加させる対策を講じたが十分な効果は得られなかった。
そこで、さらに検討を重ね、比較的低温で時効させたアルミニウム合金、または使用中の温度上昇で析出硬化する合金を用いることによりばね力低下を抑制できること、それにはＡｌ−Ｍｇ−Ｚｎ系合金やＡｌ−Ｍｇ−Ｚｎ−Ｃｕ系合金などが好適なことを知見し、さらに研究を進めて本発明を完成させるに至った。
本発明の目的は、使用中のばね力の低下が小さいアルミニウム合金製の磁気テープカセット用ばね材およびその製造方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、Ｍｇを 0.5〜3.5wt%、Ｚｎを 2.5〜6.5wt%、Ｃｕを0.5wt%以下（0wt%を含む）含み、Ｍｎ0.01〜0.5wt%、Ｃｒ0.01〜0.5wt%、Ｚｒ0.01〜0.2wt%、Ｖ0.01〜0.2wt%、Ｓｃ0.01〜0.2wt%、Ｔｉ 0.001〜0.2wt%、Ｂ0.0001〜0.05wt% のうち１種または２種以上を含み、残部Ａｌと不可避不純物からなることを特徴とする磁気テープカセット用ばね材である。
【０００５】
請求項２記載の発明は、表面の一部または全部に化成皮膜または／および樹脂皮膜が形成されていることを特徴とする請求項１記載の磁気テープカセット用ばね材である。
【０００６】
請求項３記載の発明は、Ｍｇを 0.5〜3.5wt%、Ｚｎを 2.5〜6.5wt%、Ｃｕを0.5wt%以下(0 wt%を含む）含み、Ｍｎ0.01〜0.5wt%、Ｃｒ0.01〜0.5wt%、Ｚｒ0.01〜0.2wt%、Ｖ0.01〜0.2wt%、Ｓｃ0.01〜0.2wt%、Ｔｉ 0.001〜0.2wt%、Ｂ0.0001〜0.05wt% のうち１種または２種以上を含み、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金板を 400〜550 ℃の温度で溶体化処理したのち、 100℃／min.以上の冷却速度で 100℃以下の温度に冷却し、次いで必要に応じて30〜70℃の温度に１時間以上保持する自然時効処理、および80〜180 ℃の温度に１時間以上10時間未満保持する人工時効処理を施すことを特徴とする請求項１記載の磁気テープカセット用ばね材の製造方法である。
【０００７】
請求項４記載の発明は、Ｍｇを 0.5〜3.5wt%、Ｚｎを 2.5〜6.5wt%、Ｃｕを0.5wt%以下（0wt%を含む）含み、Ｍｎ0.01〜0.5wt%、Ｃｒ0.01〜0.5wt%、Ｚｒ0.01〜0.2wt%、Ｖ0.01〜0.2wt%、Ｓｃ0.01〜0.2wt%、Ｔｉ 0.001〜0.2wt%、Ｂ0.0001〜0.05wt% のうち１種または２種以上を含み、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金板を 400〜550 ℃の温度で溶体化処理したのち、 100℃／min.以上の冷却速度で 100℃以下の温度に冷却し、次いで圧延率95％以下の冷間圧延工程を少なくとも１回施し、その後必要に応じて80〜180 ℃の温度に１時間以上10時間未満保持する人工時効処理を施すことを特徴とする請求項１記載の磁気テープカセット用ばね材の製造方法である。
【０００８】
前記冷間圧延工程において冷間圧延後のコイル巻上温度を80℃以上にすることを特徴とする請求項４記載の磁気テープカセット用ばね材の製造方法である。
【０００９】
請求項６記載の発明は、請求項３、４、５のいずれかの発明方法により製造したアルミニウム合金板に化成処理を施し、その後必要に応じて 260℃以下の温度で樹脂を焼付塗工することを特徴とする請求項２記載の磁気テープカセット用ばね材の製造方法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明のばね材において、ＭｇとＺｎは必須の合金元素で、これら元素が微細に分散析出して、または使用中の温度上昇で析出してばね力の低下を抑える。
前記Ｍｇの含有量を 0.5〜3.5wt%に規定する理由は、Ｍｇ含有量が0.5wt%未満では析出硬化が不十分で、ばね力の低下を十分抑えられず、3.5wt%を超えると冷間加工性が低下して生産性が悪化するためである。
またＺｎの含有量を 2.5〜6.5wt%に規定する理由は、Ｚｎ含有量が2.5wt%未満では析出硬化が不足して、ばね力の低下を十分抑えられず、6.5wt%を超えると鋳造性および冷間加工性が低下して生産性が悪化するためである。
Ｃｕは、特に高耐力が必要な場合に含有させる。その含有量を0.5wt%以下に規定する理由は、0.5wt%を超えると熱間および冷間での加工性が低下して生産性が悪化するためである。なお、高耐力だとばねの初期形状が良好に保持される。
【００１１】
Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｖ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｂは選択元素で、これらのうちの１種または２種以上を含有させる。いずれも再結晶粒を微細にし、プレス成形時の肌荒れ防止に効果がある。
前記選択元素の含有量は、Ｍｎ0.01〜0.5wt%、Ｃｒ0.01〜0.5wt%、Ｚｒ0.01〜0.2wt%、Ｖ0.01〜0.2wt%、Ｓｃ0.01〜0.2wt%、Ｔｉ 0.001〜0.2wt%、Ｂ0.0001〜0.05wt% にそれぞれ規定する。その理由は、下限値未満では微細化効果が十分に得られず、上限値を超えると耐食性および熱間および冷間での加工性が悪化するためである。
前記組成のアルミニウム合金を適切な条件で加工することにより、使用中のばね力の低下が小さく、肌荒れの少ないばね材が製造される。本発明で得られるばね材はプレス成形などにより板ばねなどに加工して用いられる。
【００１２】
請求項２記載の発明のばね材は、請求項１記載のばね材に、クロム酸クロメート処理またはりん酸クロメート処理などを施して化成皮膜を形成するか、エポキシ系、アクリル系、塩化ビニール系、ウレタン系などの樹脂塗料、または前記塗料にワックスなどの潤滑剤を添加した樹脂塗料などを塗工することにより、ばね材の耐食性およびプレス成形性を向上させたものである。これらのばね材は、揮発油などの潤滑性の悪い潤滑剤を使用してもプレス成形などの加工が良好に行える。前記化成皮膜上にさらに樹脂塗料を塗工したものは耐食性やプレス成形性が一層向上する。前記化成皮膜または樹脂皮膜は、厚くなると皮膜カスが発生して皮膜表面に付着するようになるので、皮膜厚さは合計で10μｍ以下にするのが望ましい。
【００１３】
本発明のばね材は、ＤＣ鋳造−熱間圧延−冷間圧延による方法、連続鋳造圧延−冷間圧延による方法などの常法により製造できる。
本発明では、比較的低温で人工時効するか、使用中の温度上昇（40〜70℃）で合金元素を析出させて、使用中のばね力低下を抑えるので、Ｍｇ、Ｚｎなどの合金元素は十分過飽和な状態に固溶させる必要がある。
請求項３記載の発明は、ばね力に影響する溶体化処理条件およびその後の冷却条件を規定した請求項１または２記載のばね材の製造方法である。この発明で溶体化処理温度を 400〜550 ℃に規定する理由は、 400℃未満では前記合金元素が十分過飽和な状態に固溶せず、 550℃を超えると局部的に溶融し始めるためである。また溶体化処理後 100℃/min. 以上の冷却速度で 100℃以下の温度にまで冷却する理由は、冷却速度が 100℃/min. 未満でも、また冷却温度が 100℃を上回っても、合金元素が十分過飽和な状態に固溶しないためである。
この溶体化と焼入れ処理の条件（Ｔ４処理）を満たせば、合金元素は、比較的低温で時効析出し、または使用中の温度上昇で析出して、使用中のばね力の低下が抑えられる。
【００１４】
ところで、テープリールをより安定して抑えるには、ばねの形状保持性を高めておくのが望ましく、そのためには、ばね材の耐力を増大させる必要がある。この耐力増大は、合金元素を溶体化処理で過飽和固溶させたのち、人工時効することにより達成される。
この場合、溶体化後、直ちに人工時効させたのでは析出核が不足して、耐力が十分に増大しない。このため、予め、自然時効を施して析出核を十分な個数生成させておくのが良い。前記自然時効の条件を30〜70℃で１時間以上に規定する理由は、30℃未満でも、１時間未満でも析出核が十分な個数発生せず、70℃を超えると析出核が凝集して析出核の個数が減少するためである。
【００１５】
前記自然時効後に施す人工時効の条件を80〜180 ℃で１〜10時間に規定する理由は、80℃未満でも、１時間未満でも耐力が十分増大せず、また 180℃を超えても、10時間を超えても析出物が粗大化して使用中のばね力の低下が抑えられないためである。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明で得られる溶体化処理後の材料に冷間圧延を施して、さらに耐力を増大させる製造方法である。溶体化処理から焼入れまでの条件の規定理由は、請求項３記載の発明の場合と同じである。
冷間圧延での圧延率を 95%以下に規定する理由は、冷間圧延時の温度上昇で析出硬化が進み、この状態で 95%を超える圧延率で圧延するとエッジクラックが多発するためである。
冷間圧延のみでもばね力低下は十分抑えられるが、ばね特性としてさらに耐力を増大させたい場合は80〜180 ℃で１〜10時間人工時効を施す。この条件の規定理由は請求項３記載の発明の場合と同じである。
なお、冷間圧延を行う場合は、通常、冷間圧延工程中に40℃以上の温度に１時間以上置かれるため、人工時効処理前の自然時効処理は行う必要がない。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明での冷間圧延直後の圧延材の温度を80℃以上にしてコイルに巻上げることにより、人工時効処理を省略する製造方法である。
この発明は、少なくとも１回の冷間圧延工程で、コイル巻上温度を80℃以上にすると、コイルの冷却過程で人工時効と同じ効果が得られることを知見してなされたものである。なお、前記巻上温度を80℃以上にするのは、パス間の時間を短くしたり、１パスあたりの圧延率を大きくすることにより達成できる。
【００１８】
【実施例】
以下に本発明を実施例により詳細に説明する。
（実施例１）
表１に示す組成のＡｌ合金を、常法により溶解、鋳造、均質化処理、熱間圧延して厚さ４mmの熱間圧延板とし、この圧延板を３パスの冷間圧延で板厚 1.0mmに加工したのち、連続焼鈍炉（ＣＡＬ）を用いて溶体化・焼入処理を行った。溶体化処理での到達温度は 500℃（保持時間０）、焼入処理時の 100℃までの冷却速度は 800℃/min. とした。その後２パスの冷間圧延で厚さ0.40mmに加工し、次に60℃で３時間保持の自然時効処理と 120℃で３時間保持の人工時効処理を順に施してばね材とした。
【００１９】
このばね材をプレス成形して、図２に示す、立上がり高さｈ1 が14mmの板ばね20を作製し、▲１▼初期ばね形状の保持性、▲２▼ばね力の低下率を調べた。
▲１▼初期ばね形状の保持性は、板ばねに重さ１Kgの錘を５秒間載せ５秒間除荷するサイクルを室温で10回繰返したのちの板ばねの立上がり高さｈ2 を求めて評価した。
▲２▼ばね力低下率は、初期のばね力ｆ1 と、ばねに重さ１Kgの錘を載せたまま70℃の温度に14日間保持したのちのばね力ｆ2 とを測定し、測定値を[(ｆ1 −ｆ2)／ｆ2]×100%の式に代入して求めた。このばね力低下率は特に重要な特性で 20%を超えると使用不可と見なされる。前記ばね力は、ばねを高さ２mmまで押下げたときの反発力を測定して求めた。なお、１Kgの錘を載せた状態では、板ばね20は高さ０mmの平板状態となる。
結果を表２に示す。表２には、各ばね材の機械的性質、プレス成形時の状況などを併記した。
【００２０】
【表１】
0003718303.tif 000002
【００２１】
【表２】
0003718303.tif 000003
（注）▲１▼耐力：0.2%降伏強度。▲２▼プレス成形、潤滑油に 15cSt油使用。▲３▼初期：プレス直後のばね高さｈ1 、10後：10サイクル後のばね高さｈ2 。▲４▼ｆ1:初期のばね力。▲５▼ｆ2:70℃で14日間保持後のばね力。▲６▼[(ｆ1 −ｆ2)／ｆ2]×100%。
【００２２】
表２より明らかなように、本発明例のNo.1〜4 は、いずれも、実用上問題のない機械的性質とプレス成形性とを有し、サイクル試験後の形状も初期の形状がほぼ保持された。ばね力低下率はいずれも 10%未満で実用上全く問題がなかった。また肌荒れも生じなかった。
これに対し、比較例のNo.5〜7 は、本発明の合金組成を外れているため、いずれも、ばね力低下率が 20%を超え実用できないものであった。特にNo.7は降伏強度が低く形状保持性も悪かった。
【００２３】
（実施例２）
実施例１で作製した合金No.Aの厚さ４mmの熱延板を、表３に示す種々の工程で加工して厚さ0.40mmのばね材とし、これをプレス成形して得た板ばねについて実施例１の場合と同じ調査を行った。一部のばね材には化成処理と樹脂塗工を施した。結果を表４に示す。
【００２４】
【表３】
0003718303.tif 000004
（注）▲１▼溶体化処理後の冷却速度、単位：℃/min. 。▲２▼最高温度。▲３▼イ：50℃３時間、ロ:150℃２時間、ハ：30℃３時間、ニ:120℃６時間、ホ：30℃ 0.5時間、ヘ:190℃６時間。▲４▼Ｃ：クロム酸クロメ-ト処理、Ｐ：りん酸クロメ-ト処理。
▲５▼Ｒ：樹脂−ウレタン(98%),潤滑剤-ポリエチレン(2%),膜厚１μｍ, 塗工温度 120℃。
Ｓ：樹脂−アクリル(100%), 潤滑剤−なし, 膜厚２μｍ, 塗工温度 250℃。
【００２５】
【表４】
0003718303.tif 000005
（注）▲１▼0.2%降伏強度。▲２▼プレス成形、潤滑油：No.8,10,  12〜15は 15cSt油、No.9は無潤滑、 No.11は揮発油。▲３▼初期：プレス直後のばね高さｈ1 、10後：10サイクル後のばね高さｈ2 。▲４▼ｆ1:初期のばね力。▲５▼ｆ2:70℃で14日間保持後のばね力。▲６▼[(ｆ1 −ｆ2)／ｆ2]×100%。
【００２６】
表４より明らかなように、本発明例のNo.8〜13は、いずれも、実用上問題のない機械的性質とプレス成形性とを有し、サイクル試験後の形状も初期形状がほぼ保持された。ばね低下率は、高々 10%程度で実用上問題がなかった。また肌荒れもなかった。
中でも、冷間圧延後のコイル巻上温度が80℃以上のNo.10 、時効処理を施したNo.11,12は、いずれも初期のばね形状が良好に保持された。また化成皮膜と樹脂皮膜を形成した No.9,11は無潤滑または揮発油使用条件下でもプレス成形が良好に行えた。また別途行った腐食試験でも優れた耐食性を示した。
これに対し、比較例のNo.14 は溶体化後の冷却速度が遅かったため、 No.15は自然時効処理時間が短くしかも人工時効処理温度が高かったため、いずれも過時効状態となって、ばね力低下率が20％を超え実用性に欠けた。さらに No.14は耐力が低いため、ばね形状の保持性に劣った。
なお、前記実施例では、化成処理と樹脂塗工の両方を行った場合について説明したが、本発明ではどちらか一方でも同様の効果が得られる。
【００２７】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明のばね材は、比較的低温で人工時効して析出物を多数微細に析出させるか、或いは使用中の上昇温度で合金元素を析出させるのでばね力が低下し難く、またＡｌ合金製で軽量なため、磁気テープカセットのテープリールの空転防止用板ばねに好適であり、さらに常法にて容易に製造できる。依って、工業上顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】磁気テープカセットのリール空転防止用板ばねの説明図である。
【図２】磁気テープカセットに用いられている板ばねの説明図で (イ)は平面図 (ロ)は側面図である。
【符号の説明】
10  テープリール
20  板ばね
【図１】
0003718303.tif 000006
【図２】
0003718303.tif 000007