CN1123966A - 涂覆层抗腐蚀性和绝缘性提高的磁铁和电动机部件 - Google Patents

Abstract

一种涂有新颖电淀积层、从而不会对硬盘或其它物体内的磁存储介质产生有害影响的电动机部件。用阳离子电淀积法在Nd-Fe-B系塑性磁铁、硅钢叠片铁芯和铝模铸电动机底座上电淀积绝缘涂层。所使用的电淀积漆水溶液中锡的含量等于或小于12ppm、碳黑的重量百分比含量等于或小于0.5％而且在着色剂中代之以二氧化钛和/或二氧化硅。然后把具有规定厚度的绝缘涂层加热到40℃-90℃，经这一初步处理后，再加热到150℃-190℃处理。

Description

涂覆层抗腐蚀性和绝缘性提 高的磁铁和电动机部件

本发明涉及具有优良抗腐蚀性和绝缘性的磁铁、叠片铁芯，电动机底座或其它电动机部件，特别涉及借电涂层获得优良抗腐蚀性和绝缘性的磁铁、叠片铁心或电动机底座。

通常，步进电动机的叠片铁芯或其它电动机部件用电淀积层确保良好的抗腐蚀性和绝缘性。

例如，日本已公开专利申请第58-83559号提出了一种使钟表步进电动机中线圈组件的叠片铁芯获得绝缘的方法。在该方法中，把叠片铁芯浸入含胺的环氧树脂水溶液中，从而在叠片铁芯上形成环氧树脂的阳离子电淀积层，为此叠片铁芯用作阴极。然后，在100℃-300℃温度下对此电涂层进行热处理从而凝结成环氧树脂涂层。

但是，如图7所示，在经现有技术电淀积的电动机部件上，若部件表面上的涂层厚度为T，部件边缘上的涂层厚度t则会小于T。物理量t/T称为边缘覆盖率。边缘覆盖率低会造成绝缘不良，为提高边缘覆盖率，例如需要降低电涂后的处理温度。

通常，为了降低处理温度，一般把重量百分比约为0.05％的锡化合物、例如异丁基氧化锡化合物加入电淀积漆的水溶液中，即该化合物在涂层中的重量百分比约为0.2％。

但是据报道，当用上述现有方法形成绝缘涂层的叠片铁芯、磁铁等制成的电动机用在硬盘驱动器中时，硬盘中的存储内容会丢失。我们对这一问题进行研究后得出结论，这一问题是电涂层的成分造成的。

因此本发明的目的是提供一种涂有新颖电涂层的电动机部件，从而不会对磁存储介质产生有害影响、提高了边缘覆盖率并易于在电动机部件上形成绝缘性得以改进的涂层。

我们经研究后发现，把水溶液中锡和锡化合物含量小于12ppm的电淀积漆电淀积到电动机部件上就可防止存储内容丢失。

经研究后我们得出结论，所报道的存储内容丢失是由于从绝缘涂层释放出的锡和锡化合物附着在磁存储介质表面造成的。因此消除这一因素便能解决这一问题。为此，用含量仅为50ppm或更少的锡和锡化合物来形成电淀积层。因此，本发明中不再增加锡含量。

作为电淀积漆，在其水溶液中加入重量百分比仅为0.5％或更少的碳黑。在着色剂中加入二氧化钛和/或二氧化硅以取代碳黑。着色剂的碳黑含量最好减少，因为如后文说明实施例时会提到的，碳黑含量过大会降低绝缘性。

电淀积漆水溶液中水和漆的含量比一般为3∶1或4∶1。通过热处理已灼热和固化后的涂层中转变成锡含量和碳黑量，电动机部件上电淀积层中的锡和锡化合物可为50ppm或更少。该电淀积层中的碳黑含量的重量百分比可为2％或更少。

确切地说，所用电淀积漆中着色剂的重量百分比含量占总固化含量即着色剂和树脂总含量的22％-40％。当电淀积漆中含有二氧化钛或二氧化硅的着色剂含量在此范围中时，绝缘涂层的边缘覆盖率和硬度都提高。

除了磁铁，本发明涉及的电动机部件还有比方说由含重量百分比为1％-3％的硅而其余为铁的材料、低碳钢或纯铁制成的叠片铁芯以及由铝合金制成的电动机底座。使用时，这类电动机部件紧紧绕有线圈或暴露在外部，因此需要有厚而硬的涂层。若使用着色剂含量在上述范围内的漆，就可提高绝缘涂层的边缘覆盖率和硬度。

在磁铁或永久磁铁上，该电淀积层最好由总固化含量中着色剂含量占16％-28％重量百分比的电淀积漆形成。使用时磁铁不绕有线圈也不暴露在外部。因此，磁铁的使用条件与叠片铁芯或电动机底座不同。近来电动机做得越来越紧凑，因此电动机内部空间减小。磁铁上的绝缘漆层不能太厚。这里所指的磁铁主体可以包括Nd-Fe-B系塑性磁铁、热模压磁铁或烧结磁铁。

在本发明电动机部件上涂漆时，首先把水溶液中锡和锡化合物含量限制在12ppm或更少的电淀积漆电涂到电动机部件上。然后，在初步处理时，把该漆层加热到40℃-90℃，而在第二步处理时，把该涂层加热到150℃-190℃。本电淀积电动机部件的方法的特征即是这两步处理。

这两步处理提高了边缘覆盖率。而且，电淀积时部件与所使用的电极针接触的部位形成的针孔可被填充。按照本发明的方法，可防止存储内容丢失。而且，电动机部件涂层的厚度均匀，从而确保获得良好的抗腐蚀性和绝缘性。

在本电淀积法中，所用电淀积漆中碳黑微粒在水溶液中所占重量百分比仅为0.5％或更少。直径较大的二氧化钛和/二氧化硅取代碳黑加到着色剂中。

为了给由成分为重量百分比1％-3％的硅和余量为铁的材料、低碳钢或纯铁制成的叠片铁芯电淀积涂漆或为了给铝合金制成的电动机底座电淀积涂漆，电淀积漆中着色剂的含量在固化含量中所占重量百分比最好为22％-40％。为了给Nd-Fe-B系塑性磁铁、热模压磁铁或烧结磁铁电淀积涂漆，所使用电淀积漆中着色剂含量在固化含量中所占重量百分比最好为16％-28％。

对于消涂针孔或其它因后文提到的保持涂层件用尖状凸起与电动机部件表面接触而形成的缺陷或因所处理部件排出的气体形成的孔隙来说、第一步初步处理是非常重要的。处理的时间须选择得使涂层材料充分流动而填充针孔或其它缺陷。处理时间随初步处理温度而定。若初步处理温度为40℃-90℃，则处理时间至少为5分钟，以便获得相当好的处理效果。特别是较低的处理温度可获得更好的处理效果。

对于第二步处理，处理时间须选择得长到涂层获得充分灼烧和固定，该时间也随处理温度而变动，例如，温度为150℃-190℃时，处理时间起码为5分钟。

初步处理可在升温速度为每分钟20℃或更慢条件下进行。初步处理使涂层材料充分流动，以便填充针孔或其它缺陷部分。为实现这一目的，可以在合适温度下将该涂层保持一段时间。在初步处理过程中温度不必保持恒定，而是可在合适范围内升高。但若温度升得过快，初步处理的时间就会缩短，从而无法填充针孔或其它缺陷。

在本发明中阳离子电淀积更为适宜。

本发明电动机部件上的绝缘涂层只含有少量锡。因此可防止锡和锡化合物向四周扩散，从而电动机部件即使用于硬盘驱动器中也不会造成存储内容丢失。

电淀积漆中的碳黑含量减少，而二氧化钛和/或二氧化硅的含量增加。因此，虽然将锡含量控制到最小，但仍能确保获得最佳边缘覆盖率，特别是，通过两步处理，可使涂层厚度均匀。甚至可使电动机部件边缘上的涂层厚度与电动机部件其它表面上的涂层厚度相同。形成在涂层表面上的针孔可被涂层覆盖。

因此，按本发明形成的涂层的厚度在整个表面上处处相同，从而提高了绝缘性和抗腐蚀性。

下面结合附图举例说明本发明。附图中：

图1为本发明一实施例的塑性磁铁的侧视图；

图2A为2B为用于本发明的电淀积涂漆装置的示意图；

图3为由本发明实施例的磁铁、叠片铁芯和电动机底座构成的硬盘驱动器的剖面示意图；

图4为图3所示磁铁的剖面图；

图5为图4中部位A的局部放大图；

图6为本发明提供的另一电子器件的立体图；

图7为边缘覆盖率的说明图；

图8为用于实施例的一经修正的电淀积涂漆装置的示意图。

下面结合附图详述本发明各实施例，但是，本发明并不限于这些实施例。

图1示出用于一小型电动机转动部分的环形Nd-Fe-B系塑性磁铁1，图2A、2B简示出电淀积塑性磁铁1的电淀积涂漆装置。

如图2A所示，电淀积涂漆装置10沿着一指定的传送路径设有漂洗槽C1、滴水槽C2、第一电淀积槽C3、第一过滤槽C4、第二电淀积槽C5、第二过滤槽C6、第三过滤槽C7、滴水槽C8和漂洗槽C9。漂洗槽C1、C9内盛有纯水，电淀积槽C3、C5内盛有电淀积涂漆水溶液，过滤槽C4、C6和C7内盛有指定的滤液。工件保持架C10沿该路径依次浸没在这些处理液中，然后在未画出的烘烤炉中烘烤。槽C1-C9的尺寸与工件保持架C10的尺寸对应。这些工件保持架C10每次间歇性前进的距离为两槽距，从而使每个保持架同时插入各槽C1-C9中。另外，支架C10可重复进行下落、停止和上升操作，从而可分别在处理槽C1-C9中按需要的时间浸没或滞留。浸没或滞留时间预先确定，从而在由工件保持架C10保持的各工件C16表面上形成具有预定厚度的涂层。在电淀积槽C3、C5中，须搅动电淀积涂漆水溶液，以使其浓度保持不变。

如图2B所示，工件保持架10为保持许多工件C16而设有许多用簧片或其它材料制成的尖状凸起C12它们排列在一支撑板C14上。每一工件C16由三个支撑尖状凸起C12支持或与三个尖状凸起C12接触。

如图2A所示，工件保持架C10一个槽一个槽间歇地往前传送。但如图8所示，工件保持架10也可在一大型电淀积槽C20中连续浸没一段时间。

用于电淀积涂漆的涂漆水溶液中水、溶剂和固化漆的含量比为72、3和25。与现有电淀积涂漆一样，固化漆含量中树脂含量的重量百分比占75％，其余为着色剂。众所周知，所含溶剂是为了促进水与固化漆的混合，用于本实施例的电淀积涂漆的特征在于如下两点。

(1)着色剂中碳黑的含量减小而代之以二氧化钛和/或二氧化硅，从而涂层呈白色或灰色。碳黑在漆水溶液中的重量百分比只占0.5％或更少。

(2)与现有电淀积漆水溶液不同，不加入锡或锡化合物。本发明的水溶液只含少量的、比方说12ppm以下的锡或锡化合物。

与现有电淀积漆一样，固化漆的树脂主要由环氧树脂构成。

用原子吸收光谱仪和发射光谱分析仪分析该电涂漆，上述特征(2)可很方便地得到确证。

最好使用阳离子电淀积涂漆，因为这可防止金属从被电淀积物上逸出。

在下述实施例及其参照例中进一步详述本发明。第一实施例

着色剂含量的重量百分比占固化漆含量22％的电淀积漆水溶液在图2所示电淀积涂漆装置10中在下述条件下对一外径为22.0mm，内径为20.0mm、长度为10.0mm的环形Nd-Fe-B系塑性磁铁电淀积，从而形成厚度为25μm的涂层。所得的边缘覆盖率为45％。电淀积涂漆条件：(1)电压：200V-300V(2)电淀积温度：28℃(3)处理(烘烤)过程：两步处理

第一步：80℃×15分钟

第二步：160℃×20分钟

在第一步处理中，烘烤炉预热到80℃后把经电淀积的磁铁插入并将其保持在加热炉中。第二步处理与第一步处理相同，只是烘烤炉预热到160℃。第一参照例

为比较起见，在下列条件下使用电淀积漆在图2所示电淀积装置10中对与上述实施例相同的环形Nd-Fe-B系塑性磁铁电淀积，从而在该磁铁上形成一厚度为23μm的涂层。该漆与实施例中使用的漆几乎相同。但为与实施例比较起见，在水溶液中加入了重量百分比约为0.05％的锡和锡化合物。所得的边缘覆盖率为30％。电淀积涂漆条件(1)电压：250V(2)电淀积温度：28℃(3)处理(烘烤)温度：200℃(4)处理时间：20分钟第二参照例

为比较起见，用一电淀积漆在图2所示电淀积装置10中以下列条件电淀积与实施例磁铁相同的环形Nd-Fe-B系塑性磁铁，从而在该磁铁上形成厚20μm的涂层。与实施例不同，该漆中碳黑含量的重量百分比占着色剂含量的10％以上(即碳黑含量的重量百分比在漆的水溶液中为0.5％)，从而涂层呈黑色。但是，与实施例一样，该漆中锡和锡化合物在水溶液中的含量为12ppm以下。所得边缘覆盖率为10％。电淀积涂漆条件：(1)电压：250V(2)电淀积温度：28℃(3)处理(烘烤温度)：210℃(4)处理时间：20分钟

可以看出，实施例的边缘覆盖率比第一和第二参照例高。

接着，测试实施例以及第一和第二参照例的塑性磁铁的抗腐蚀性和绝缘性。(1)抗腐蚀性测试

在温度为80℃、大气相对湿度为95％的条件下把磁铁放置在湿室测试器中96小时至500小时。其结果如表1所示

                      表1

                    抗腐蚀性放置时间      96      200      300      500实施例        0       0        0        0第一参照例    0       0        0        △第二参照例    0       0        ×                ×

在表1中，0表示不锈蚀，△表示在30倍显微镜下试件边缘可见微小锈蚀点；×表示用肉眼就可看到试件边缘的锈蚀点。

然后，在第一步初步处理过程中将实施例试件的温度从室温逐渐升至100℃。表2示出当以不变的速率把试件从30℃升到100℃时其抗腐蚀性的变化。第二步处理的条件与第一实施例相同。

                     表2

在30℃与100℃之间的加热    抗腐蚀性速率                       湿室测试：80℃×95％，500小时10℃/分                              020℃/分                              030℃/分                              △40℃/分                              ×

在表2中，0表示不锈蚀，△表示用30倍显微镜观察试件边缘处可见微小锈点，×表示用肉眼就可看到试件边缘处有锈点。

从表2可看到，即使以每分钟20℃的速率慢慢加热烤炉，也能获得优良的抗腐蚀性。在这种情况下，温度在40℃-80℃范围内的这一段时间是很关键的。在升至此温度前和后的温度差是不太重要的，因此可有约10℃的温差。(2)绝缘性测试

使用耐压计以交流电源对实施例和第一和第二参照例的磁铁作耐压测试。其结果如表3所示。

           表3

测试电压(V)      100    200    500实施例           0      0      0第一参照例       0      0      △第二参照例       0      △     ×

在表3中，0表示被试件中无电流通过，△表示10个试件中有一个试件有电流通过，×表示每2个试件中就有一个有电流通过。

从表3可看出，实施例塑性磁铁涂层的抗腐蚀性和绝缘性优于第一和第二参照例磁铁涂层。

对与实施例的磁铁相同的Nd-Fe-B系塑性磁铁进行测试，以了解抗腐蚀性和边缘覆盖率是如何随着与固化量中所含着色剂相当的燃烧残余物或灰份含量的变动而变化的。其结果示于表4。在该测试中涂层的理想厚度为25μm。抗腐蚀性测试的测试条件如下：温度80℃、相对湿度95％、放置时间200小时。其它测试条件与上述第一实施例相同，其中锡在水溶液中的含量在12ppm以下，在处理中，温度与第一实施例中一样保持不变。

                 表4

灰分含量(重量百分比)    抗腐蚀性    边缘覆盖率(％)

10                    △            10

16                    0             35

22                    0             45

28                    0             50

34                    △            55注：灰分含量以在固化含量中所占重量百分比表示

在表4中，0表示抗腐蚀性优良，△表示试件出现某种程度的锈蚀点。

从表4中可看出，Nd-Fe-B系塑性磁铁的灰分含量占固化含量的重量百分比最好在16％到28％之间，若灰分含量在此范围之外，抗腐蚀性就下降。

进一步的测试表明，两步处理要优于只在高温下进行的处理。通过两步处理可获得没有针孔的漆涂层，在初步处理中烘烤炉加热到40℃-90°，最好为60°-80℃，合适的处理时间为5-180分钟，最好为10-60分钟，而在第二步处理中，淀积层的处理时间为5-180分钟，最好为10-60分钟。若第二步处理中的处理温度低于150℃，则电淀积层的处理不充分、排气不足，从而经不起实际使用。若处理温度超过190℃，合金粉末就会氧化，磁性能恶化，磁铁发生很大变形。因此，第二步的处理温度最好在150℃-190℃的范围内。

由于初步处理在第二步处理之前进行，因此因电极针或保持工件用尖状凸起C12与磁铁表面接触造成的未盖住部位或针孔被填充，从而防止磁铁表面暴露在外。特别是，在图5中，实线表示通过两步处理在塑料磁铁1上形成的一绝缘涂层5，而虚线表示只通过高温一步处理形成的绝缘涂层。如图4和图5所示，针孔通过两步处理被盖住，从而提高了绝缘性和抗腐蚀性。

以用于小型电动机中的含重量百分比为1-3％硅与其余成分为铁的金属制成的叠片铁芯取代实施例的磁铁作为电镀物体并进行上述测试。其结果示于表5。该叠片铁芯电淀积层的理想厚度为50μm。抗腐蚀测试在温度80℃、相对湿度95％、放置时间200小时条件下进行。其它测试条件与第一实施例中相同。电淀积层作两步处理。

                          表5

灰份含量(重量百分比)  抗腐蚀性  绝缘耐压(V)  边缘覆盖率(％)

10                   △        200            10

16                   0         300            30

22                   0         500            45

28                   0         1000           50

34                   0         1500           50

40                   0         2000           50

50                   △        2300           50注：灰份含量以在固化含量中所占重量百分比表示。

在表5中，0表示抗腐蚀性优良，△表示试件出现某种程度的锈点。

从表5中可看出，虽然叠片铁芯上的电涂层中灰份在固化漆中的含量比磁铁高，但仍能获得优良的性能。具体地说，灰份含量的重量百分比最好在22％与40％之间。进一步测试表明通过两步处理可获得优良的电淀积层：在第一步处理中电淀积层在60℃-80℃温度下处理10-60分钟，而在第二步处理中在150℃-190℃的高温下处理5-180分钟，最好10-60分钟。

再用由铝合金模铸成的电动机底座取代叠片铁芯进行测试获得了与叠片铁芯相同的试验结果。

然后，使用锡含量很低的电涂漆电淀积磁铁1、叠片铁芯2和铝模铸电动机底座3、用两步工艺进行处理后装配成图3所示一硬盘驱动器4。该硬盘驱动器4在工作中没有发生存储内容丢失现象。由于这些部件1、2和3的绝缘性和抗腐蚀性获得提高，因此耐用且可经得起更长时间的使用。

如上所述，本发明不限于上述实施例。在本发明的范围内可作出种种改动。例如，在该实施例中电淀积了用于电动机转动部分中的环形塑性磁铁、叠片铁芯和电动机底座，但也可在磁性各向异性的、热模压磁铁或烧结磁铁上电淀积涂漆。对于叠片铁芯来说，也可在图6所示的电钢片制成的层叠形铁芯上电淀积涂漆。叠片铁芯可由硅钢、低碳钢或纯铁制成。电动机部件也可以是电动机非转动部分的其它部件。

如上所详述的，本发明提供的磁铁以及叠片铁芯和电动机底座之类的电动机部件的抗腐蚀性和绝缘性优良。因此，把这些部件装配成电子设备可确保获得更高的可靠性。特别是，由于电淀积层中锡含量很低，从而可防止硬盘或其它外围电子设备受到因锡含量高而造成的有害影响，从而确保获得更长更稳定的使用。

Claims (15)

1、一种电动机部件，包括：

所述电动机部件的主体，以及

覆在所述主体外表面上的锡含量为50ppm或更少的电淀积层。

2、根据权利要求1所述的电动机部件，其中，所述电淀积层中碳黑含量的重量百分比在2％或更少。

3、一种电动机部件，包括：

所述电动机的主体，以及

覆在所述主体表面上的电淀积层，其中，形成所述电淀积层的电淀积漆水溶液中锡和锡化合物的含量等于或小于12ppm。

4、根据权利要求3所述的电动机部件，其中，所述电淀积漆中碳黑含量在水溶液中的重量百分比等于或小于0.5％，而在着色剂中代之以二氧化钛和/或二氧化硅。

5、根据权利要求4所述的电动机部件，其中，所述电淀积漆包括固化含量，而着色剂在所述固化含量中的重量百分比为22％-40％。

6、根据权利要求5所述的电动机部件，所述电动机部件包括至少叠片铁芯和铝合金电动机底座中的一个，该叠片铁芯由重量百分比为1-3％的硅其余成分为铁的材料或低碳钢或纯铁制成。

7、根据权利要求1所述的电动机部件，所述电动机部件为一磁铁，其中，使用一种电淀积漆在所述磁铁上形成电淀积层，该电淀积漆包括固化含量，且所述固化含量中着色剂的重量百分比为16％28％。

8、根据权利要求7所述的电动机部件，该部件的主体至少是Nd-Fe-B系塑性磁铁、热模压磁铁或烧结磁铁中的一个。

9、一种涂覆电动机部件的方法，包括下列步骤：

在所述电动机部件上电淀积一层电淀积漆，该电淀积漆水溶液中锡和锡化合物含量等于或小于12ppm。

进行初步处理以及后续处理，其中，

该初步处理的温度为40°-90℃，该后续处理的温度为150℃-190℃。

10、根据权利要求9所述的电淀积电动机部件的方法，其中，所述电淀积漆水溶液中碳黑的重量百分比等于或小于0.5％，而在着色剂中代之以二氧化钛和/或二氧化硅。

11、根据权利要求9所述的涂覆电动机部件的方法，其中，所述电动机部件至少是叠片铁芯或铝合金电动机底座中的一个，而叠片铁芯可由1-3％重量百分比的硅和其余成分为铁的材料或低碳钢或纯铁制成，所述电淀积漆包括固化含量，且所述固化含量中着色剂的重量百分比为22％-40％。

12、根据权利要求10所述的涂覆电动机部件的方法，其中，所述电动机部件至少是叠片铁芯或铝合金电动机底座中的一个，而叠片铁芯可由1-3％重量百分比的硅和其余成分为铁的材料或低碳钢或纯铁制成，所述电淀积漆包括固化含量，且所述固化含量中着色剂的重量百分比为22％-40％。

13、根据权利要求9所述的涂覆电动机部件的方法，其中，所述电动机部件至少是Nd-Fe-B系塑性磁铁、热模压磁铁和烧结磁铁中的一个，用一种电淀积漆在所述磁铁上形成电淀积层，该电淀积漆包括固化含量，且所述固化含量中着色剂的重量百分比为16％-28％。

14、根据权利要求10所述的涂覆电动机部件的方法，其中，所述电动机部件至少是Nd-Fe-B系塑性磁铁、热模压磁铁和烧结磁铁中的一种，用一种电淀积漆在所述磁铁上形成电淀积层，该电淀积漆包括固化含量，且所述固化含量中着色剂的重量百分比为16％-28％。

15、根据权利要求9到14所述的涂覆电动机部件的方法，其中，在所述初步处理过程中，升温速度为每分钟20℃或更慢。

Images