CN104279232A - 主轴电机及硬盘装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种主轴电机，其在所使用的不锈钢制部件中能够抑制颗粒的飞散，由此能够将因颗粒附着在磁盘表面而与磁头碰撞等的不良情况引起的磁盘驱动装置的故障防范于未然。是在具备至少任一个由不锈钢构成的固定部和旋转部的主轴电机中，在不锈钢的表面直接形成利用无电解镀镍得的金属皮膜。

Description

主轴电机及硬盘装置

技术领域

本发明涉及主轴电机及使用了该主轴电机的硬盘装置，所述主轴电机具备在不锈钢的表面形成金属皮膜的部件。

背景技术

通常，对于用于硬盘装置的部件要求高的尺寸精度，因此要求具有优异的成形加工性。其中，切削加工是最为广泛利用的加工方法，为了改善切削性，在不锈钢中作为易切削元素添加硫(S)、铅(Pb)、碲(Te)、硒(Se)等。然而，为了改善切削性而添加的该硫或铅有可能产生腐蚀性气体或作为异物颗粒在硬盘装置内扬起尘埃而妨碍使用。

作为维持硬盘驱动装置内的清洁度的技术，已知有在除了要求尺寸精度的轴承的安装部分以外的不锈钢制的转子轮毂或转轴上实施无电解镀镍的技术(例如，参照专利文献1。)。然而，不锈钢在其表面有赋予耐腐蚀性的钝化皮膜，存在无电解镀镍皮膜的密合性极差这种问题。另外，专利文献1中虽然公开了实施无电解镀镍处理的技术，但未示出具体的方法，因此皮膜的密合性是否充分并不明确。

作为提高这样的密合性的技术，已知有对磁盘保持部件(转子轮毂(rotor hub))实施基于以氯化镍和盐酸为主成分的镀液的触击电镀(电解镀镍)之后形成无电解镀镍层的技术(例如，参照专利文献2)。用这样的方法形成的镀覆皮膜成为利用电解镀镍的基底层和无电解镀镍层的二层结构。

然而，如专利文献2那样，在基于以氯化镍和盐酸为主成分的镀液的电解镀镍中，必须确保用于通电的接点，在其接点部分未形成触击电镀层，不锈钢材表面为露出的原样状态，因此在其后的无电解镀镍处理中，在该接点部分不形成无电解镀镍皮膜或者即使形成其无电解镀镍皮膜的密合性也差。其结果，不形成无电解镀镍皮膜时，不锈钢的表面裸露，有可能从其产生颗粒。另一方面，无电解镀镍皮膜的密合性差时，密合性差的部分的金属皮膜在电机内部剥离而成为异物有可能引起硬盘装置的运行不良。因此，无电解镀镍皮膜需要在实施了镀覆的整个面积上保证高的密合性，但在专利文献2中公开的技术中无法完全保证。

另外，根据专利文献2中公开的方法，除了需要无电解镀镍设备，还需要电解镀镍设备，因此还具有设备费高且工序也增多、制造成本变高这样的问题。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-159536号公报

专利文献2：日本特开2002-153015号公报

发明内容

本发明是鉴于以上的问题而完成的，其目的在于提供一种主轴电机，其在所使用的不锈钢制部件中，通过将快削性不锈钢母材露出的机械加工部用利用无电解镀镍得的金属被膜完全进行覆盖，从而能够抑制颗粒的飞散，由此，能够将因颗粒附着在磁盘表面而与磁头碰撞等的不良情况而引起的磁盘驱动装置的故障防范于未然。

本发明的主轴电机是具备有固定部和旋转部的主轴电机，其特征在于，上述固定部和旋转部的至少任一个由不锈钢构成，在上述不锈钢的表面直接形成利用无电解镀镍得的金属皮膜。

另外，在本发明的主轴电机中，利用无电解镀镍得的金属皮膜优选为由1层形成的构成，并且，优选含有磷(P)或硼(B)。而且，在本发明的主轴电机中，优选对转子轮毂和转轴中的至少任一个实施无电解镀镍。

本发明的硬盘装置的特征在于，具备上述的主轴电机。

本发明的在表面具有无电解镀镍的不锈钢制部件的制造方法的特征在于，至少具备进行酸活化处理的工序和进行无电解镀镍处理的工序，在上述酸活化处理后，不进行清洗，连续地进行上述无电解镀镍处理。

另外，上述在表面具有无电解镀镍的不锈钢制部件的制造方法中，优选进一步具备在酸活化处理的前阶段进行酸电解处理的工序，在酸电解处理中，在相对高浓度的酸溶液中进行处理，接着在酸活化处理中在相对比其低浓度的酸溶液中进行处理。

根据本发明的主轴电机，通过在主轴电机所用的不锈钢制部件中，用利用无电解镀镍得的金属被膜完全覆盖快削性不锈钢母材露出的机械加工部，从而能够抑制颗粒的飞散，由此，能够将因颗粒附着在磁盘表面而与磁头碰撞等的不良情况引起的磁盘驱动装置的故障防范于未然。

另外，根据本发明的在表面具有无电解镀镍的不锈钢制部件的制造方法，由于不进行需要电接点的触击电镀处理，因此自然能够制成形成有对于不锈钢制部件全体表面密合性良好的无电解镀镍皮膜的上述构成的不锈钢制部件，因减去了触击电镀处理工序，将不需要用于该处理的电镀槽、清洗槽、处理剂等，从而能够改善耐环境性，并且膜厚的偏差也变小，所以还能够得到部件的尺寸精度提高这样的效果。应予说明，本发明的在表面具有无电解镀镍的不锈钢制部件的制造方法，并不局限于硬盘装置用部件，可以适用于进行无电解镀镍处理的所有部件。

附图说明

图1是示意表示本发明的主轴电机中的不锈钢制部件的表面的截面图。

图2是示意表示具有触击电镀皮膜的现有的不锈钢制部件的表面的截面图。

图3是表示本发明的第1实施方式中的对不锈钢制部件进行的无电解镀镍的各工序的示意图。

图4是表示本发明的第2实施方式中的对不锈钢制部件进行的无电解镀镍的各工序的示意图。

图5是表示本发明的主轴电机的结构的一个例子的截面图。

符号说明

1    主轴电机

2    定子组件

3    转子组件

4    底板

5    套筒嵌合部

6    流体动压轴承

7    套筒

8    定子芯

9    定子线圈

10   转子轮毂

10a  转子轮毂的磁盘载置部

11   转轴

12   润滑油

13   转子磁铁

14   转子轮毂的圆筒部

15   第1凹部

16   第2凹部

17   对板

18   凸缘部

19   第1径向动压槽

20   第2径向动压槽

21   推力动压槽

22   转子轮毂的内侧圆筒部

23   吸引板

101  不锈钢母材

102  无电解镀镍皮膜

103  触击电镀皮膜

具体实施方式

＜现有的镀覆方法的问题＞

由于不锈钢在表面有钝化皮膜，所以通常在脱脂处理和清洗处理后进行无电解镀镍，则镀覆皮膜的密合性变得极差。这是由于钝化皮膜阻碍不锈钢材料与镀覆皮膜间的金属结合。因此，以往以来对不锈钢进行无电解镀镍时，为了确保密合性，进行边除去钝化皮膜边形成薄的镀覆皮膜的触击电镀处理，如图2所示，在不锈钢母材101上形成触击电镀皮膜103，并在其上形成无电解镀镍皮膜102。即，镀覆皮膜由2层构成。

该触击电镀是通过在由氯化镍和盐酸构成的触击电镀浴(以氯化镍和盐酸为主成分的镀液)中浸渍不锈钢而破坏钝化皮膜将表面活化，并且，通过通电使镍在不锈钢上析出而形成厚度0.5微米以下的薄的镀覆皮膜的表面处理。然而，在该触击电镀处理中，具有为了进行通电在不锈钢上必须有电接点(电极)，在该接点部分不形成镀覆皮膜这样的问题。另外，该触击电镀处理中，为了确保膜的厚度和密合性，需要进行高度的管理。

为了解决上述课题，本发明人等探讨了作为除去不锈钢表面的钝化皮膜的手段，代替以往的触击电镀处理而使用酸活化处理。然而，若经历通常在酸活化处理后进行的清洗工序，则在不锈钢表面再次形成钝化皮膜，存在无法均匀形成无电解镀镍层这样的问题。

＜第1实施方式＞

在此，本发明人等发现当对主轴电机中的不锈钢制的部件实施无电解镀镍时，如图3所示，进行脱脂脱硫处理、清洗以及酸活化处理之后，不进行通常所使进行的清洗工序，而是在不排液程度的状态下在无电解镀镍槽中浸渍不锈钢来进行无电解镀镍处理，从而能够得到图1所示的在不锈钢101的表面直接形成有无电解镀镍层102的构成。

进而，完成了作为本发明的第1实施方式的、以至少具备进行酸活化处理的工序和进行无电解镀镍处理的工序且在上述酸活化处理后不进行清洗地进行上述无电解镀镍处理为特征的本发明的在表面具有无电解镀镍的不锈钢制部件的制造方法。根据该本发明的在表面具有无电解镀镍的不锈钢制部件的制造方法，如上述那样，由于不进行需要电接点的触击电镀处理，因此能够在不锈钢制部件全体表面形成密合性良好的无电解镀镍皮膜自不必说，并且，因减去了触击电镀处理工序，所以不需要该处理中使用的电镀槽、清洗槽、处理剂等，能改善耐环境性，而且膜厚的偏差变小，所以还能够得到提高部件的尺寸精度这样的效果。

＜第2实施方式＞

进而，针对在酸活化处理后不进行清洗地进行无电解镀镍处理的第1实施方式，本发明人等完成了下述的第2实施方式。即，如图4所示，1)利用机械加工等得到不锈钢制部件后，2)仅对其进行脱脂处理(在第1实施方式中是进行脱脂和脱硫)，接着，3)进行酸电解处理除去不锈钢表面的氧化膜。另外，该酸电解处理中能进行脱硫。

除去氧化膜后，与第1实施方式同样地不进行清洗，4)进行酸活化处理。此时，其特征在于，将酸浓度调整为比酸电解处理的处理液(以及比第1实施方式的酸活化处理)低。通过将酸浓度调整为低于酸电解清洗的处理液、第1实施方式的酸活化处理液的酸浓度，从而减少向后续工序的化学镀液带去酸。其后，同样地不进行清洗而进行无电解镀镍处理，进行清洗和干燥，得到在表面进行了镀镍的不锈钢制部件。

如此地，第2实施方式的特征是代替第1实施方式的脱脂脱硫处理，仅进行脱脂处理后，进行利用阴极法的酸电解清洗处理，进而，以更低的浓度进行酸活化处理。

酸电解清洗的概要如下：使用酸水溶液作为清洗液。作为酸，可举出硫酸和盐酸。例如可以使用盐酸水溶液。在此，将不锈钢制部件作为阴极，浸渍对置的阳极，施加电压时向产品选择性导入氢离子，由从阳极移动而来的电子产生氢气，除去表面的污垢、氧化膜。另一方面，促进不锈钢的腐蚀的氯离子集中在阳极，因释放电子而作为氯气被释放。

因氢气的强力的还原力，形成在不锈钢表面的氧化膜被除去。此时还同时除去作为夹杂物添加的硫等。因此，在其前的脱脂工序中，无需使用脱硫所需要的过锰酸钠。由此，能够减少对环境的负荷。

此外，由于氯离子被吸引到阳极侧，所以能够抑制不锈钢表面的腐蚀的进行，抑制后续工序的盐酸水溶液和镀覆液被腐蚀的材料所污染。在酸电解清洗工序中仅进行氧化膜和夹杂物的除去，使清洁的金属表面露出，因此可提高在其后的化学镀工序中的密合性。

进行酸电解清洗后，通过将酸的浓度调整为低于酸电解清洗的清洗液的酸水溶液来实施酸活化处理。因可以将酸活化处理中的酸的浓度设定为较低，所以与第1实施方式相比，能过减少向其后的工序的化学镀液带去酸，提高化学镀层的密合性。

＜本发明的镀覆方法的应用例＞

另外，本发明的主轴电机中适合使用上述那样的在表面具有无电解镀镍的不锈钢制部件的制造方法，该主轴电机是具备固定部和旋转部的主轴电机，其特征在于，上述固定部和旋转部的至少任一个由不锈钢构成，在上述不锈钢的表面直接形成有利用无电解镀镍得的金属皮膜。即，其最大的特征在于，在不锈钢表面上不介由触击电镀层地直接形成有无电解镀镍层的1层构成。这样的主轴电机可很好地应用于硬盘装置中。

根据该构成的主轴电机，在主轴电机所使用的不锈钢制部件中，通过用利用无电解镀镍得的金属被膜完全覆盖快削性不锈钢母材露出的机械加工部，能够抑制颗粒的飞散，由此，能够将因颗粒附着在磁盘表面而与磁头碰撞等的不良情况引起的磁盘驱动装置的故障防范于未然。

本发明中的无电解镀镍包括形成实质上为镍皮膜或者以镍为主成分的金属皮膜的化学镀覆及利用镍合金的化学镀覆。作为除镍以外的其它含有的元素，主要可举出磷(P)、硼(B)、钴、铁、钨、铜等，作为与镍组合的化学镀覆，有Ni-P镀覆、Ni-B镀覆、Ni-P-B镀覆、Ni-Co合金镀覆、Ni-Co-P合金镀覆、Ni-Fe-P合金镀覆、Ni-W-P合金镀覆、Ni-Co-W-P合金镀覆、Ni-Cu-P合金镀覆等。另外，作为无电解镀镍的还原剂，可使用次亚磷酸盐、硼氢化钠、肼等。应予说明，现有技术中的触击电镀层一般不含磷，因此，本发明中的利用无电解镀镍得的金属皮膜可通过检测出分散在镀覆层整体的磷(P)、硼(B)而进行特定。

另外，本发明中，作为实施无电解镀镍的不锈钢制部件，可举出转子轮毂、轴部、套筒等。而且，作为本发明中所使用的不锈钢的种类，可举出DHS1材、SUS416、SUS410F2、SUS420F、SUS430F等。

接下来，对于本发明的主轴电机的实施方式，使用图4进行具体说明。图4是表示本发明的主轴电机的结构的一个例子的截面图。如图4所示，本发明的主轴电机1作为用于驱动具备计算机中使用的磁盘、光盘等的数据存储装置的电机而使用。整体上由定子组件2(固定部)和转子组件3(旋转部)构成。

定子组件2固定在底板4，在该底板4的中央部分设置有圆筒状的套筒嵌合部5。在套筒嵌合部5的外圆周侧嵌合有卷绕了定子线圈9的定子芯8。

转子组件3具有转子轮毂10，该转子轮毂10固定在转轴11的上端部，与转轴11一同旋转。转轴11插入作为轴承部件的套筒7内，通过该套筒7可旋转地支承。套筒7嵌入套筒嵌合部5而固定。在转子轮毂10的圆筒部14的内圆周面固定有转子磁铁13，N极和S极的多个极磁化。

对定子线圈9通电，则因定子芯8形成磁场，该磁场作用于转子磁铁13，转子组件3旋转。在转子组件3的转子轮毂10的圆筒部14的外圆周面，磁盘载置部10a向径向外侧突出，在此安装有成为数据存储装置的存储部的旋转磁盘例如磁盘(未图示)，因主轴电机1的工作而旋转、停止，通过(未图示)记录用头进行信息的写入和读出。

在这样的实施方式的主轴电机1中，在套筒7能够旋转地支承转轴11的部分上提供有流体动压轴承6。

在套筒7的下端部形成有朝向下方开口的大径的第2凹部16，并且在该第2凹部16的顶面形成有小径的第1凹部15。在大径的第2凹部16嵌合对板17，利用熔敷·粘接等手段固定于此，以使套筒7内成为气密状态的方式而构成。

在转轴11的下端部设置有凸缘部18，该凸缘部18在套筒7的第1凹部15内，与对板17和第1凹部15的顶面对置，以发挥转轴11的止脱作用地配置。

在套筒外圆周面与转子轮毂的内侧圆筒部22之间的缝隙、套筒7上端面与转子轮毂10之间的缝隙、套筒7与转轴11之间的缝隙、凸缘部18与第1凹部15之间的缝隙、凸缘部18与对板17之间的缝隙相互连通，在该连通缝隙封入润滑油12。润滑油12从套筒7与转子轮毂的内侧圆筒部22之间被注入。

在与转轴11的外圆周面对置的套筒7的内圆周面，在轴向分离地形成有产生动压的第1径向动压槽19和第2径向动压槽20。该径向动压槽19和20利用转轴11的旋转，产生使转轴11和套筒7在径向方向成为非接触状态的动压。另外，在套筒7的上端面形成有推力动压槽21。该推力动压槽21利用转轴11的旋转，在推力方向产生用于使转子组件3上浮的动压。另一方面，环状的吸引板23利用与转子磁铁13的磁作用，将转子组件3吸引到推力方向下方。由此，上浮位置稳定。利用这些动压槽和吸引板的作用，转子组件3能够相对于套筒7以非接触状态稳定地高速旋转。作为动压槽，可使用人字形槽、螺旋槽等公知的图案。

实施例

1.主轴电机的制作

＜实施例1＞

对用不锈钢(DHS1材)制成的转子轮毂，进行图3中所示的工序，即，脱脂脱硫处理、清洗以及酸活化处理后，不进行通常使用的清洗工序，以不排液程度的状态在无电解镀镍槽中浸渍转子轮毂来进行无电解镀镍处理。由此，制作具有图1所示的在不锈钢101的表面直接形成有无电解镀镍层102的表面结构的实施例1的主轴电机。

＜实施例2＞

代替图4中示出的工序，即实施例1中的“脱脂脱硫处理、清洗以及酸活化处理”，进行“脱脂处理、清洗、酸电解处理以及酸活化处理”除此以外，同样地对转子轮毂进行镀覆处理。应予说明，在酸活化处理中，使用比上游工序的酸电解处理和实施例1的酸活化处理低的浓度的盐酸。

＜比较例1＞

在实施例1的主轴电机的制造工序中，不进行转子轮毂的无电解镀镍处理，除此以外，与实施例1同样地制作比较例1的主轴电机。

2.评价试验

(1)利用颗粒计数的颗粒数测定

对于如上述那样制成的实施例1、2以及比较例1的主轴电机中的转子轮毂，根据一般的扬尘测定方法的液中颗粒计数法，按以下顺序进行颗粒数的测定。首先，在装入超纯水的容器中浸渍各个转子轮毂，对容器整体照射规定时间超声波，进而利用液中颗粒测定装置，分别进行3次容器内的超纯水中的颗粒数的测定。将其结果示于表1。

接下来，过滤照射了超声波的超纯水，随机抽取残留在该过滤器上的颗粒，用扫描式分析电子显微镜(SEM-EDX)进行颗粒的元素分析，统计按金属种类的颗粒数。将其结果示于表2和3。

表1

	测定1	测定2	测定3	平均
					实施例1	253,942	109,758	121,847	161,849
实施例2	94,670	31,729	42,406	56,268
					比较例1	2,020,460	2,414,394	4,059,601	2,831,485

表2

金属颗粒	Fe-Cr-Mn	Fe	FeMn	FeNi	FeO
						实施例1	0	7	0	4	12
实施例2	0	8	0	4	0
						比较例1	5	8	4	0	164

表3

Mn Cr S颗粒	测定1	测定2	测定3	平均
					实施例1	0	0	0	0
实施例2	0	0	0	0
					比较例1	219	697	327	414

从表1～3可知本发明的实施例1及2的主轴电机中的转子轮毂的颗粒数分别减少至作为现有产品的比较例1的10分之1以下以及20分之1以下的程度。这是因为在实施例1和2中通过用无电解镀镍覆盖机械加工部，能够固定因机械加工部引起的微细的颗粒。另外，特别是在实施例2中，是因来自化学镀处理的上游工序的酸活化处理的处理液带去量少，部件表面更清洁，镀覆处理的效率得到改善。由以上可确认，根据本发明，通过用金属被膜覆盖机械加工部，能够抑制颗粒的飞散，显著减少不锈钢制部件的颗粒数。

(2)弯曲试验

对于如上述那样制成实施例1和2的主轴电机中的转子轮毂，根据基于JIS8504的镀覆密合性试验方法，弯曲90度，再返回初始状态，接着向相反的一侧弯曲90度，再返回初始状态，反复3次该工序，观察镀镍皮膜的剥离。

其结果，在本发明的实施例1和2的主轴电机中的转子轮毂中，没有发现来自弯曲的部分的镀覆的裂纹、剥离。由以上可确认，根据本发明，能够在不锈钢制部件的表面上形成具有良好的密合性的无电解镀镍皮膜。

Claims (7)

1.一种主轴电机，具备固定部和旋转部，其特征在于，所述固定部和旋转部的至少任一个由不锈钢构成，在所述不锈钢的表面直接形成有利用无电解镀镍得的金属皮膜。

2.根据权利要求1所述的主轴电机，其特征在于，所述利用无电解镀镍得的金属皮膜为由1层形成的构成。

3.根据权利要求1或2所述的主轴电机，其特征在于，所述利用无电解镀镍得的金属皮膜含有磷即P或硼即B。

4.根据权利要求1或2所述的主轴电机，其特征在于，对转子轮毂和转轴的至少任一个实施了无电解镀镍。

5.一种硬盘装置，其特征在于，具备权利要求1～4中任一项所述的主轴电机。

6.一种在表面具有无电解镀镍的不锈钢制部件的制造方法，其特征在于，至少具备进行酸活化处理的工序和进行无电解镀镍处理的工序，并且，在所述酸活化处理后，不进行清洗而连续地进行所述无电解镀镍处理。

7.根据权利要求6所述的在表面具有无电解镀镍的不锈钢制部件的制造方法，其特征在于，

进一步具备在所述酸活化处理的前阶段进行酸电解处理的工序，

在所述酸电解处理中，在相对高浓度的酸溶液中进行处理，接着在所述酸活化处理中，在相对比其低浓度的酸溶液中进行处理。