【発明の詳細な説明】
〔発明の詳細な説明〕
本発明はシリンダーの表面処理方法に関し、更
に詳細には、ビデオテープレコーダー（VTR）
の如き磁気記録装置において、回転ヘツドの上下
にあつて磁気記録煤体をその外周に沿つて案内す
るシリンダー部材の表面処理方法に関する。
ヘリカルスキヤン型のビデオテープレコーダー
において、シリンダーの摩擦係数を小さくしつつ
且つ優れた防錆性を持たせることが要求されてい
る。従来、このシリンダーには非磁性で軽量なア
ルミニウムを主成分とするJISA2218やハイパシ
ールミン系の合金の展伸材料又は金型鋳物が研削
され表面処理を施すことなく使用されている。
JISA2218−FD（H4140）等のアルミニウム合金
や純アルミニウムの研削品は磁気テ−プとの静摩
擦係数が0.25とかなり小さいものである。このよ
うなシリンダー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（たとえ
ば、60℃、90％RH、90時間）、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、テープを引剥す際
に磁性塗膜が剥離されることがある。
本発明者達は、この問題はJISA2218或いはハ
イパーンルミン系の合金中に含まれるCuが耐蝕
性を劣化させることに起因するのではないかと考
え、Cuを含まない高純度アルミニウム（99.99％
純度）及びCuを含まないMg添加のJISA5056な
どをテストしたが、腐食の問題はなくならなかつ
た。
次に、化学皮膜は、耐摩耗性は劣るが、比較的
簡単な処理で皮膜形成が可能（陽極酸化皮膜にく
らべて低コストで皮膜形成が可能）で、膜厚が小
さいにもかかわらず耐蝕性が良く且つ外観が均一
で美しいことに着目して、シリンダーに化学皮膜
を施した。同時に陽極酸化皮膜も比較した。その
結果、化学皮膜、陽極酸化皮膜共に磁気テープシ
リンダー間の摩擦が大きくなりテープは円滑に走
行しないことがわかつた。また、陽極酸化皮膜は
腐蝕防止に有効ではあつたが、化学皮膜は長時間
走行すると耐蝕性がやや劣つてくることが認めら
れた。
それ故に、本発明の目的は、磁気記録媒体を円
滑に走行させ且つ耐蝕性に優れた磁気記録装置用
シリンダーの製造方法に関する。本発明の別の目
的は寸法精度及び切削面形状を良好に維持した磁
気記録装置用シリンダーの製造方法を提供するに
ある。
本発明者等は上記の目的は、アルミニウム表面
に厚さ0.2〜３mmの化学処理皮膜を施し、更にそ
の上に厚さ500〜2000Aの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ことによつて
達成されることを見い出した。
ここで化学処理被膜を得るための方法とは、電
気的な方法によらないで処理液とアルミニウムと
の化学反応を利用して被膜を化成する方法であ
る。たとえば、アルミニウムを熱湯中又は水蒸気
中に入れると、下式の
Al＋4H20→Al2O3・H2O（ベーマイト）＋3H2
反応が起り、化学処理被膜が得られる。かかる
被膜形成方法の変型は「アルミニウム表面技術便
覧（軽金属出版(株)1980年10月発行）」に記載され
ており、いずれの方法も本発明に適用できる。本
発明における化学処理皮膜は0.2〜3μ程度である。
クロム又はステンレススチールのスパツター膜
の形成条件は任意に変えられるが、一例を示せば
下記の如くである。即ち、真空槽内にクロム又は
ステンレススチールの板を置き、これに対向させ
て処理すべきアルミシリンダーを置く。真空槽内
を、たとえば10-5Torrまで引いた後、アルゴン
ガスを導入し、10-4Torrの雰囲気とする。両者
の間に直流2KWの電圧をかけ、アルゴンガスの
電離を起させ電離したAr+イオンの衝突作用によ
りクロム又はステンレススチールの粒子をはじき
だし、これをアルミシリンダー上に付着させる。
1000Åの膜厚を約３分かけて形成させることがで
きる。本発明におけるスパツター膜は500〜2000
Å程度でよく、この厚さは、粒子をはじきだす時
間を変化させてコントロールすることができる。
本発明の方法をアルミ及びアルミ合金の表面処
理として説明したが、アルミ以外の軽くて、錆び
やすい金属たとえば、マグネシウム又はその合金
についても表面を化学処理（化成化）した後、ク
ロム又はステンレススチールのスパツター被膜を
設けることによつて同様の目的を達成することが
できる。
次の実施例で示すように化学処理皮膜または陽
極酸化皮膜のみでは磁気テープとシリンダーの間
の摩擦係数が大きすぎ、化学処理皮膜では、摩擦
係数と皮膜の耐久性に問題がある。他方クロムま
たはステンレススチールのスパツター膜のみで
は、摩擦係数は現状使用されているものほぼ等し
いが、防蝕効果は十分でない。
本発明の構成する所により、該シリンダー等に
要求される諸特性を兼ね備え、而も比較的低コス
トの表面処理法が完成された。
実施例
JISA2218−FD−T6（H4140）の鍛造品および
高純度の99.99％AlをV.H.SタイプV.T.R用の回
転シリンダーの所定寸法に加工した。その後、陽
極酸化皮膜、化学処理皮膜を施した。母材の組成
と皮膜生成の条件は次の通り。
（母材組成）
A2218：Si：0.49，Fe：0.26，Cu：0.41，
Mn：0.04，Mg：1.6，Cr：0.01，
Ni：1.9，Zn：0.04，残Al 単位：（wt％）
高純度アルミニウム：99.993wt％Al
（化学処理皮膜，陽極酸化皮膜の生成条件）
(1) ベーマイト法
アルミシリンダーをトリクレン（溶剤）で脱脂
処理したのち、純水中に15ｇ／のトリエタノー
ルアミンをとかした液中につけ100℃で30分処理
して表面に化成被膜をつくる。その後、このサン
プルシリンダーを5Kg／cm2の圧力の水蒸気雰囲気
中で20分間処理（封孔処理）を行つた。
(2) リン酸・クロム酸法
(1)と同じく、トリクレンで脱脂。
PO4≡5.5％（wt），CrO31.2％F-0.3％を含む水
溶液をつくる。このときのPHは1.7〜1.9とした。
この水溶液を50℃に加熱、アルミシリンダーとこ
の中に15分浸漬処理した（封孔なし）。
次に化学皮膜処理および陽極酸化皮膜処理した
該シリンダーに以下に示す条件で比較のため全く
下地処理しないものと共にクロムおよびステンレ
ススチールのスパツター膜を被覆した。
（スパツター条件）：クロム，ステンレススチー
ル同一条件
真空度10-4Torr
投入電力2KW
時間500Å，1000Å，2000Åとなるように設定。
これらのサンプルにつき、30grのテンシヨンを
かけて磁気テープを巻きつけ、60℃，90RH，の
雰囲気で、5Hr摩擦摺動させた後90Hr同条件の
サーモに入れて腐蝕の結果を調べ、磁気テープと
シリンダー接触部の面積のうち腐蝕の発生してい
る面積の比率％を測定した。現状で使用されてい
るものは約５（％）である。
またこれらのサンプルにつき、磁気テープを
1.1cm／秒で摺動させその静摩擦係数を測定した。
現状品のそれは約0.25である。
その結果を次表に示す。
この結果から明らかな通り、本発明の構成の２
例共に、耐蝕性に優れ、摩擦係数も小さく、全膜
厚も比較的小さく、実用上優れた表面処理方法で
あることがわかる。
【表】[Detailed Description of the Invention] [Detailed Description of the Invention] The present invention relates to a method for surface treatment of a cylinder, and more particularly, to a method for treating the surface of a cylinder, and more particularly, to a method for treating the surface of a cylinder.
The present invention relates to a surface treatment method for a cylinder member that is placed above and below a rotating head and guides a magnetic recording soot along its outer periphery in a magnetic recording apparatus such as the above. In a helical scan type video tape recorder, it is required that the cylinder has a low coefficient of friction and has excellent rust prevention properties. Conventionally, these cylinders have been made of JISA2218 or hyper-sealmin-based alloy alloys, which are non-magnetic and lightweight and have aluminum as their main component, or mold castings that have been ground and used without any surface treatment.
Ground products made of aluminum alloys such as JISA2218-FD (H4140) or pure aluminum have a static friction coefficient of 0.25 with magnetic tape, which is quite small. If such a cylinder is left wrapped with magnetic tape in a hot and humid atmosphere for a long time (e.g. 60℃, 90%RH, 90 hours), the cylinder will corrode due to moisture condensing between the magnetic tape and the cylinder. Not only does the cylinder surface lose its smoothness, which is necessary for the cylinder surface, but the rust also embeds the magnetic coating on the magnetic tape, causing the magnetic coating to peel off when the tape is removed. be. The inventors of the present invention believe that this problem may be due to the fact that Cu contained in JISA2218 or hyperlumin alloys deteriorates corrosion resistance.
Although we tested Mg-added JISA5056, which does not contain Cu, the corrosion problem persisted. Second, although chemical coatings have poor wear resistance, they can be formed with relatively simple processing (coatings can be formed at a lower cost than anodized oxide coatings), and they are corrosion resistant despite their small thickness. We applied a chemical coating to the cylinder, focusing on its good properties and uniform, beautiful appearance. At the same time, anodic oxide films were also compared. As a result, it was found that both the chemical coating and the anodic oxide coating caused increased friction between the magnetic tape cylinders, making it difficult for the tape to run smoothly. Furthermore, although the anodic oxide film was effective in preventing corrosion, it was observed that the chemical film's corrosion resistance deteriorated somewhat when the car was run for a long time. Therefore, an object of the present invention is to relate to a method for manufacturing a cylinder for a magnetic recording device that allows a magnetic recording medium to run smoothly and has excellent corrosion resistance. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a cylinder for a magnetic recording device that maintains good dimensional accuracy and cut surface shape. The inventors achieved the above objective by applying a chemically treated film with a thickness of 0.2 to 3 mm on the aluminum surface, and then coating it with a sputtered film of chromium or stainless steel with a thickness of 500 to 2000 A. I found out that it can be done. Here, the method for obtaining a chemically treated film is a method of forming a film using a chemical reaction between a treatment liquid and aluminum without using an electrical method. For example, when aluminum is placed in hot water or steam, the following reaction of Al + 4H 2 0 → Al 2 O 3 · H 2 O (boehmite) + 3H 2 occurs, resulting in a chemically treated film. Variations of such film forming methods are described in "Aluminum Surface Technology Handbook" (Keikinzoku Publishing Co., Ltd., published in October 1980), and any method can be applied to the present invention. The chemically treated film in the present invention has a thickness of about 0.2 to 3μ. The conditions for forming the chromium or stainless steel sputter film can be changed as desired, but an example is as follows. That is, a chrome or stainless steel plate is placed in a vacuum chamber, and an aluminum cylinder to be treated is placed opposite it. After the inside of the vacuum chamber is reduced to, for example, 10 -5 Torr, argon gas is introduced to create an atmosphere of 10 -4 Torr. A DC voltage of 2KW is applied between the two to cause ionization of the argon gas, and the ionized Ar + ions collide to eject chromium or stainless steel particles, which are then deposited on the aluminum cylinder.
A film thickness of 1000 Å can be formed in about 3 minutes. The sputter film in the present invention is 500 to 2000
The thickness can be controlled by changing the time for repelling the particles. Although the method of the present invention has been described as a surface treatment for aluminum and aluminum alloys, it is also possible to chemically treat (chemically convert) the surface of light and rust-prone metals other than aluminum, such as magnesium or its alloys. A similar objective can be achieved by providing a sputter coating. As shown in the following examples, the coefficient of friction between the magnetic tape and the cylinder is too large if only the chemically treated film or anodized film is used, and the chemically treated film has problems with the friction coefficient and the durability of the film. On the other hand, if only a chromium or stainless steel sputter film is used, the friction coefficient is almost the same as that currently used, but the corrosion prevention effect is not sufficient. Through the structure of the present invention, a surface treatment method has been completed that has all the characteristics required for the cylinder, etc., and is relatively low cost. Example A JISA2218-FD-T6 (H4140) forged product and high purity 99.99% Al were processed into the specified dimensions of a rotating cylinder for a VHS type VTR. After that, an anodized film and a chemically treated film were applied. The composition of the base material and the conditions for film formation are as follows. (Base material composition) A2218: Si: 0.49, Fe: 0.26, Cu: 0.41, Mn: 0.04, Mg: 1.6, Cr: 0.01, Ni: 1.9, Zn: 0.04, remaining Al Unit: (wt%) High purity aluminum :99.993wt%Al (Chemical treatment film, anodic oxidation film formation conditions) (1) Boehmite method After degreasing an aluminum cylinder with trichlene (solvent), in a solution of 15g/triethanolamine dissolved in pure water. Dip and treat at 100℃ for 30 minutes to create a chemical conversion film on the surface. Thereafter, this sample cylinder was treated (sealing treatment) for 20 minutes in a steam atmosphere at a pressure of 5 kg/cm 2 . (2) Phosphoric acid/chromic acid method As in (1), degrease with trichlene. Create an aqueous solution containing PO 4 ≡5.5% (wt), CrO 3 1.2%F - 0.3%. The pH at this time was 1.7 to 1.9.
This aqueous solution was heated to 50°C, and the aluminum cylinder was immersed therein for 15 minutes (without sealing). The chemically coated and anodized cylinders were then coated with chromium and stainless steel sputter films under the conditions shown below, as well as those without any base treatment for comparison. (Sputtering conditions): Same conditions for chrome and stainless steel, vacuum level 10 -4 Torr, input power 2KW, time set to 500Å, 1000Å, 2000Å. These samples were wrapped with magnetic tape with a tension of 30gr, friction-slided for 5 hours in an atmosphere of 60℃ and 90RH, and then placed in a thermostat under the same conditions for 90 hours to examine the corrosion results. The percentage of the area where corrosion occurred in the area of the cylinder contact area was measured. The amount currently used is approximately 5 (%). Also, for these samples, magnetic tape was
The static friction coefficient was measured by sliding at 1.1 cm/sec.
The value of the current product is approximately 0.25. The results are shown in the table below. As is clear from this result, the second structure of the present invention
It can be seen that both examples have excellent corrosion resistance, a small coefficient of friction, and a relatively small total film thickness, making it a practically excellent surface treatment method. 【table】