JP2002030386A - スピンドルモータおよびピボットアッシー - Google Patents
スピンドルモータおよびピボットアッシーInfo
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Abstract
耐食性、加工性が高く、硫黄および硫黄化合物のアウト
ガスの発生を低く抑えた材料によって製造することによ
り、パーソナルコンピュータ用電子機器、通信機器等の
品質の向上を図る。 【解決手段】 0.20重量%のC、0.35重量%のSi、8.
00重量%のMn、0を超え0.05重量%以下のP、0.15重
量%のS、0を超え2.00重量%以下のNi、14.00重量
%のCrを包含し、残部が実質的にFeからなる鋼材
で、スピンドルモータのシャフト2を構成する。かかる
鋼材は、メッキ不要の耐食性と、熱処理/軟窒化不要の
耐摩耗性を有している。また、従来から使用していたス
テンレス鋼の場合には、切削性を向上させるためにPb
を添加する場合が多いが、本発明の実施の形態に係る鋼
材はPbを全く含まないため、Pbフリー材料としても
対応している。
Description
性、高加工性に優れる鋼材からなる部品で構成されたス
ピンドルモータ、ピボットアッシーに関するものであ
る。
ロッピー(登録商標)ディスクドライブ(FDD)、プ
リンタ等のコンピュータ周辺機器や、ファクシミリ等の
OA機器等の、スピンドルモータ、ピボットアッシー等
には、高い回転精度が要求される。かかる回転精度を実
現するために、スピンドルモータのシャフト、ピボット
アッシーのシャフト、スリーブ等の構成部品に用いられ
る材料には、高い寸法精度が要求される。部品の寸法精
度を高めるためには、加工性の高い材料を使用すること
が望ましい。また、コンピュータ周辺機器、OA機器等
は、ユーザーによって使用環境が千差万別であるため、
スピンドルモータのシャフト、ピボットアッシーのシャ
フト、スリーブ等の構成部品に用いられる材料には、一
定以上の耐摩耗性、耐食性が要求される。
料として、従来は、スピンドルモータのシャフト、ピボ
ットアッシーのシャフト、スリーブ等の製造に、種々の
ステンレス鋼や、熱処理を施した鋼材を使用していた。
しかしながら、オーステナイト系ステンレス鋼は、耐食
性は良いが、材料自体が高価であることに加え、硬さ、
耐摩耗性については要求を充分に満たすことができなか
った。また、マルテンサイト系ステンレス鋼は、熱処理
を施すと、硬さ、耐摩耗性は良好となるが、耐食性、加
工性が悪くなり、表面処理により耐食性、アウトガスの
改善を行う必要があった。また、加工性を高めるため
に、鉛Pbを添加する必要があった。
し、硬さ、耐摩耗性、加工性を改善し、更に耐食性、ア
ウトガスを改善するための表面処理を行うことが必要で
あった。しかしながら、表面処理行程を含むことによる
製造コストの上昇、表面処理に伴う環境対策費用の負担
を避けることができなかった。
ガン鋼などの開発も進められているが、耐摩耗性、加工
性の点でいまだ満足できるものではなかった。このた
め、従来は、高マンガン鋼に対摩耗性を向上させるため
の熱処理を行ったり、加工性等の向上を図るために材料
成分に硫黄を添加する等の対策が施されている。ところ
が、かかる対策材料は、製品として完成した後に、材料
自体から硫黄化合物(硫黄、硫化水素、二酸化硫黄等)
のアウトガスを発生させる原因となり、スピンドルモー
タのシャフト、ピボットアッシーのシャフト、スリーブ
等の信頼性を低下させるという問題が指摘されていた。
あり、その目的とするところは、スピンドルモータのシ
ャフト、ピボットアッシーのシャフト、スリーブを、耐
摩耗性、耐食性、加工性が高く、硫黄化合物のアウトガ
スの発生を低く抑えた材料によって製造することによ
り、コンピュータ及びその周辺機器、OA機器等の品質
の向上を図ることにある。
の本発明に係るスピンドルモータは、耐摩耗性、耐食
性、加工性が高く、かつ、硫黄化合物のアウトガスの発
生を低く抑えた材料によって構成したシャフトを有する
ことを特徴とする。また、前記スピンドルモータでは、
前記材料として、0.20重量%のC、0.35重量%のSi、
8.00重量%のMn、0を超え0.05重量%以下のP、0.15
重量%のS、0を超え2.00重量%以下のNi、14.00重
量%のCrを包含し、残部が実質的にFeからなる鋼材
を用いている。さらに、前記スピンドルモータでは、前
記材料はPbを含まないものである。
係るピボットアッシーは、耐摩耗性、耐食性、加工性が
高く、かつ、硫黄化合物のアウトガスの発生を低く抑え
た材料によって構成したスリーブとシャフトを有するこ
とを特徴とする。また、前記ピボットアッシーでは、前
記材料として、0.20重量%のC、0.35重量%のSi、8.
00重量%のMn、0を超え0.05重量%以下のP、0.15重
量%のS、0を超え2.00重量%以下のNi、14.00重量
%のCrを包含し、残部が実質的にFeからなる鋼材を
用いている。さらに、前記ピボットアッシーでは、前記
材料はPbを含まないものである。
て、添付図面を参照しながら説明する。
るスピンドルモータ1の一例を示している。このスピン
ドルモータは、記録媒体であるディスクを必要に応じて
交換して用いることが可能な、いわゆるリムーバルタイ
プのディスクドライブ(ZIP)に用いられるものであ
る。また、図1のスピンドルモータは、ロータ1にシャ
フト2が固定され、シャフト2が軸受3を介してハウジ
ング5に支持された、いわゆる「軸回転タイプ」のスピ
ンドルモータである。
有し、その周端部に外周円筒部1bを一体的に形成した
ものである。そして、外周円筒部1bの内壁には、マグ
ネット1cが固定されている。図示の例では、ロータ1
の中心部にシャフト2が圧入固定されているが、シャフ
ト2をロータ1の一部分として一体的に形成した例もあ
る。なお、図示のスピンドルモータはZIP用であるこ
とから、ディスク載置面1aにも、ディスククランパと
して機能するマグネット1dを備えている。
ロータ1の回転精度を高めるために、スぺーサ4を挟持
するようにして二つの軸受3が用いられている。軸受3
の外輪が固定されるハウジング5には、ステータ6が固
定されている。ステータ6に支持されるコイル6aに電
力を供給するためのリード線7は、ハウジング5に形成
された開口5aを貫通して、フレキシブルプリント回路
板(FPC)8にハンダ等により接続されている。な
お、ディスク駆動装置用のスピンドルモータは、ZIP
用に限らず概略同様の構造を有している。
2を、耐摩耗性、耐食性、加工性が高く、かつ、硫黄化
合物のアウトガスの発生を低く抑えた材料によって構成
している。係る材料は、0.20重量%のC、0.35重量%の
Si、8.00重量%のMn、0を超え0.05重量%以下の
P、0.15重量%のS、0を超え2.00重量%以下のNi、
14.00重量%のCrを包含し、残部が実質的にFeから
なる鋼材である。また、前記材料は、Pbを含まないも
のである。
は発錆等を抑制すると共に、切削加工性を向上させる目
的で、その含有量を上記の値としている。また、Siは
Alと同様に脱酸剤として機能することから、添加され
ている。しかしながら、Siは耐食性の低下要因として
も、Alと同様の性質を有するので、その含有量は、0.
35重量%程度とする。Mnは、鋼組織をオーステナイト
化組織とするために必須の成分であることから、8.00重
量%だけ添加されている。かかる値は、Cの含有量を考
慮して決定されている。
あるが、局部電池として働くので、耐食性を低下させて
しまう。このために、極力混入させないことが望まし
い。Sは、切削性を向上させる効果を奏するが、Pと同
様に、鋼材中に局部電池を形成して腐食を引き起こすた
め、耐食性の点で好ましくない。また、製品として完成
した後に、材料自体から硫黄化合物のアウトガスを発生
させる原因となる。そこで、本発明の実施の形態では、
Sの添加量は0.15重量%としている。
を保持する成分であることから、添加されているが、そ
の添加量は、2.00重量%以下とする。Niの添加により
得られる効果は、1重量%あたりから顕著となり、ま
た、Niを多量に包含すると合金としての製造コストが
大幅に高くなるので、本発明の鋼材の効果を損ねること
になるからである。
に寄与する成分である。特にCrは耐塩性の向上に寄与
する。さらに、Crの添加は鋼材の引張り強さを向上さ
せ、降伏点を上昇させると共に、鋼材の強度も上昇させ
ることができる。また、Crの添加は溶接による劣化を
減少させ、これにより溶接性も向上する。しかしなが
ら、Crは製造コストの大幅な増大を来さない範囲で添
加量を決定する必要がある。
量%以下のAl、0を超え3.0重量%以下のMo、0を
超え3.0重量%以下のCuを含有させる場合もある。な
お、AlはAl酸化物として存在すると錆の進行を早め
るために、0を超え0.10重量%以下とし、さらにAlを
炭化物として存在させることにより、耐食性の向上を図
っている。
ために役立ち、電気腐食性やその他の耐食性を向上さ
せ、特に塩水噴霧試験に対する特性を改善するものであ
る。しかしながら、Moの含有量は、5重量%を超える
と合金としての製造コストが高くなり、本発明の鋼材の
効果を損ねることにもなる。そこで、本実施の形態で
は、、0を超え3.0重量%以下の添加量としている。ま
た、冷間加工性等の向上のため、0を超え3.0重量%以
下のCuを含有させることも可能である。
の耐食性と、熱処理/軟窒化不要の耐摩耗性を有してい
る。また、従来から使用していたステンレス鋼の場合に
は、切削性を向上させるためにPbを添加する場合が多
いが、本発明の実施の形態に係る鋼材はPbを全く含ま
ないため、Pbフリー材料としても対応している。さら
に、材料硬度は、Hv250〜500の範囲で用途に応じて任
意設定が可能であり、また、切削面の面粗度はステンレ
ス鋼(SUS303)よりも良好となる。引っ張り強度に関し
ても、ステンレス鋼(SUS303)の約1.6倍(800〜1000N/
mm2)と高強度であるとともに、旋盤による切削性は、
ステンレス鋼(SUS303)よりも良好である。かかる特性
は、オーステナイトの安定化を狙い、8重量%のMn、
14重量%のCrを中心とする鋼中に微量のC、Sを添加
し、MnSを非常に微細かつ均一に分布させることで、
達成されたものである。
て使用することにより、一定以上の加工性、耐摩耗性、
耐食性を備えることになり、熱処理、メッキ処理に伴う
環境悪化や、材料成分に起因する硫黄化合物のアウトガ
スの発生を抑えることができるので、高精度かつ信頼性
の高いスピンドルモータを、低コストで提供することが
可能となる。
るピボットアッシーの一例を示している。かかるピボッ
トアッシーは、シャフト9及びスリーブ10の何れにも、
本発明の第1の実施の形態でスピンドルモータのシャフ
ト2に使用した鋼材を用いたものである。なお、シャフ
ト9及びスリーブ10は、軸受11によって互いに回転自在
となっており、HDDやFDD等のコンピュータ用電子
機器や、その周辺機器等に内蔵されるディスク記憶装置
のスイングアーム等の機械要素に多用されるものであ
る。
とで、一定以上の加工性、耐摩耗性、耐食性を備えるこ
とになり、熱処理、表面処理に伴う環境悪化や、材料成
分に起因する硫黄化合物のアウトガスの発生を抑えるこ
とができるので、高精度かつ信頼性の高いピボットアッ
シーを、低コストで提供することが可能となる。
以下に説明する。
C、0.35重量%のSi、8.00重量%のMn、0を超え0.
05重量%以下のP、0.15重量%のS、0を超え2.00重量
%以下のNi、14.00重量%のCrを包含し、残部が実
質的にFeからなる。かかる鋼材との比較例として、ス
ピンドルモータのシャフト、ピボットアッシーのシャフ
ト、スリーブ等の構成部品に用いられていた材料を挙げ
ている。以下の説明では、実施例に係る鋼材を(X)、
SUS416を(a)、SUS304を(b)、SUS303を(c)、SU
S430Fを(d)、S45Cを(e)、非磁性高硬度材(DSH400
F)を(f)、SUM24L窒化材を(g)で示す。
図表として示す。なお、当該比較試験における旋盤の回
転数:2650rpm、周速:50m、バイトのフィード量:25
μである。当該図表に示したように、面粗度、バラツキ
の点で、実施例に係る鋼材(X)は(a)のSUS416より
も良好な結果を得ている。しかも、バラツキに関して
は、0μを達成している。切削粉厚に関しては、鋼材
(X)の方が若干厚くなっているが、状態は良好であ
り、夜間無人可動による生産は可能である。
4に示す。当該比較試験におけるドリルの回転速度:50
0rpm、送り量:0.07mm/rev、送り速度:35mm/min、送り
深さ:10mmである。図4に示されるように、実施例に係
る鋼材(X)は、(e)のS45Cには及ばないが、(b)
のSUS304よりも抵抗力(N)は小さく、穿孔加工性は良
好である。
に示す。図示のごとく、実施例に係る鋼材(X)は、始
め冷間加工率の増加と共に硬度増加を増し、冷間加工率
15%で硬度値約HRC40に達する。次いで冷間加工率の
増加と共に緩やかな増加に転じ、冷間加工率25%で硬度
値約HRC48となる。そして、(f)の非磁性高硬度材
(DSH400F)、(c)のSUS303のいずれをも上回る硬度
を得ている。
比較結果を示している。発錆度合のランクは、A:全く
腐食されない、B:ほとんど腐食されない、C:わずか
に腐食される、D:腐食される、E:かなり腐食され
る、となっている。ここで、実施例に係る鋼材(X)
は、(c)のSUS303には劣るが、(d)のSUS430Fと同
等の耐食性(ランクB)を獲得している。なお、環境試
験及び塩水噴霧試験については、図8、図9にも詳しい
試験結果を示している。
している。図から明らかなように、実施例に係る鋼材
(X)は、(g)のSUM24L窒化材、(a)のSUS416の何
れよりも摩耗量(μ)は少なく、高い耐摩耗性を備えて
いることがわかる。
て示している。環境試験の条件は80℃、湿度95%であ
る。(a)のSUS416は、96時間で錆が発生しているが、
その後の進行はない。但し、試験片の切削部を拡大観察
したところ、切削痕(切削時のMnSの脱落によるもの
と思われるピンホール)に、錆の発錆が確認された。
(c)のSUS303は、120時間で全周に渡り均一な斑点状
の錆が発錆した。実施例に係る鋼材(X)は、120時間
で切削部にしみ状の錆が発生した。
酸化物(MnS)の脱落痕が(c)のSUS303、(a)の
SUS416で確認できたのに対し、実施例に係る鋼材(X)
は、痕跡が皆無であることが、本環境試験で良好な結果
を示した一因であると思料される。
して示している。また、耐食性試験の条件は、35℃、5
%NaClである。(a)のSUS416は、8時間から錆が
発生し、時間経過に伴う錆の進行が、試験片の切削部と
研削部(素材部)双方に確認できる。(c)のSUS303
は、168時間で試験片の切削先端部に錆が発生してい
る。実施例に係る鋼材(X)は、48時間から試験片の切
削部の根元に錆が発生し、168時間後は、塩水の流れ落
ちた部分に拡大している。したがって、実施例に係る鋼
材(X)は、浸透(海水中等)状態での耐食性は充分で
はないが、パソコン用電子機器、ファクシミリ(OA機
器)等、本発明の適用分野への使用における耐食性は充
分に確保されていることがわかる。
のような効果を有する。すなわち、本発明に係るスピン
ドルモータは、耐摩耗性、耐食性、加工性が高く、硫黄
化合物のアウトガスの発生を低く抑えた材料によって製
造されたシャフトを備えることで、HDD、FDD等コ
ンピュータ用電子機器、OA機器等の品質の向上を図る
ことが可能となる。また、本発明に係るピボットアッシ
ーは、耐摩耗性、耐食性、加工性が高く、硫黄化合物の
アウトガスの発生を低く抑えた材料によって製造された
シャフト、スリーブを備えることで、コンピュータ及び
その周辺機器、OA機器等の品質の向上を図ることが可
能となる。
ータの一例を示す断面図である。
シーの一例を示す断面図である。
についての検討結果を示す図表である。
工性についての検討結果を示す図である。
工率と硬度との関係を示す図である。
試験(塩水噴霧試験)の比較結果を示す図である。
耗性試験の比較結果を示す図である。
験の比較結果を経時的に示す図表である。
試験の比較結果を経時的に示す図表である。
4)
シー
性、高加工性に優れる鋼材からなる部品で構成されたス
ピンドルモータ、ピボットアッシーに関するものであ
る。
ロッピーディスクドライブ(FDD)、プリンタ等のコ
ンピュータ周辺機器や、ファクシミリ等のOA機器等
の、スピンドルモータ、ピボットアッシー等には、高い
回転精度が要求される。かかる回転精度を実現するため
に、スピンドルモータのシャフト、ピボットアッシーの
シャフト、スリーブ等の構成部品に用いられる材料に
は、高い寸法精度が要求される。部品の寸法精度を高め
るためには、加工性の高い材料を使用することが望まし
い。また、コンピュータ周辺機器、OA機器等は、ユー
ザーによって使用環境が千差万別であるため、スピンド
ルモータのシャフト、ピボットアッシーのシャフト、ス
リーブ等の構成部品に用いられる材料には、一定以上の
耐摩耗性、耐食性が要求される。
料として、従来は、スピンドルモータのシャフト、ピボ
ットアッシーのシャフト、スリーブ等の製造に、種々の
ステンレス鋼や、熱処理を施した鋼材を使用していた。
しかしながら、オーステナイト系ステンレス鋼は、耐食
性は良いが、材料自体が高価であることに加え、硬さ、
耐摩耗性については要求を充分に満たすことができなか
った。また、マルテンサイト系ステンレス鋼は、熱処理
を施すと、硬さ、耐摩耗性は良好となるが、耐食性、加
工性が悪くなり、表面処理により耐食性、アウトガスの
改善を行う必要があった。また、加工性を高めるため
に、鉛(Pb)を添加する必要があった。
し、硬さ、耐摩耗性、加工性を改善し、更に耐食性、ア
ウトガスを改善するための表面処理を行うことが必要で
あった。しかしながら、表面処理行程を含むことによる
製造コストの上昇、表面処理に伴う環境対策費用の負担
を避けることができなかった。
ガン鋼などの開発も進められているが、耐摩耗性、加工
性の点でいまだ満足できるものではなかった。このた
め、従来は、高マンガン鋼に対摩耗性を向上させるため
の熱処理を行ったり、加工性等の向上を図るために材料
成分に硫黄を添加する等の対策が施されている。ところ
が、かかる対策材料は、製品として完成した後に、材料
自体から硫黄および硫黄化合物(硫化水素、二酸化硫黄
等)のアウトガスを発生させる原因となり、スピンドル
モータのシャフト、ピボットアッシーのシャフト、スリ
ーブ等の信頼性を低下させるという問題が指摘されてい
た。
あり、その目的とするところは、スピンドルモータのシ
ャフト、ピボットアッシーのシャフト、スリーブを、耐
摩耗性、耐食性、加工性が高く、硫黄および硫黄化合物
のアウトガスの発生を低く抑えた材料によって製造する
ことにより、コンピュータ及びその周辺機器、OA機器
等の品質の向上を図ることにある。
の本発明に係るスピンドルモータは、耐摩耗性、耐食
性、加工性が高く、かつ、硫黄および硫黄化合物のアウ
トガスの発生を低く抑えた材料によって構成したシャフ
トを有することを特徴とする。また、前記スピンドルモ
ータでは、前記材料として、0.20重量%のC、0.35重量
%のSi、8.00重量%のMn、0を超え0.05重量%以下
のP、0.15重量%のS、0を超え2.00重量%以下のN
i、14.00重量%のCrを包含し、残部が実質的にFe
からなる鋼材を用いている。さらに、前記スピンドルモ
ータでは、前記材料はPbを含まないものである。
係るピボットアッシーは、耐摩耗性、耐食性、加工性が
高く、かつ、硫黄および硫黄化合物のアウトガスの発生
を低く抑えた材料によって構成したスリーブとシャフト
を有することを特徴とする。また、前記ピボットアッシ
ーでは、前記材料として、0.20重量%のC、0.35重量%
のSi、8.00重量%のMn、0を超え0.05重量%以下の
P、0.15重量%のS、0を超え2.00重量%以下のNi、
14.00重量%のCrを包含し、残部が実質的にFeから
なる鋼材を用いている。さらに、前記ピボットアッシー
では、前記材料はPbを含まないものである。
て、添付図面を参照しながら説明する。
るスピンドルモータの一例を示している。このスピンド
ルモータは、記録媒体であるディスクを必要に応じて交
換して用いることが可能な、いわゆるリムーバルタイプ
のディスクドライブ(ZIP)に用いられるものであ
る。また、図1のスピンドルモータは、ロータ1にシャ
フト2が固定され、シャフト2が軸受3を介してハウジ
ング5に支持された、いわゆる「軸回転タイプ」のスピ
ンドルモータである。
有し、その周端部に外周円筒部1bを一体的に形成した
ものである。そして、外周円筒部1bの内壁には、マグ
ネット1cが固定されている。図示の例では、ロータ1
の中心部にシャフト2が圧入固定されているが、シャフ
ト2をロータ1の一部分として一体的に形成した例もあ
る。なお、図示のスピンドルモータはZIP用であるこ
とから、ディスク載置面1aにも、ディスククランパと
して機能するマグネット1dを備えている。
ロータ1の回転精度を高めるために、スぺーサ4を挟持
するようにして二つの軸受3が用いられている。軸受3
の外輪が固定されるハウジング5には、ステータ6が固
定されている。ステータ6に支持されるコイル6aに電
力を供給するためのリード線7は、ハウジング5に形成
された開口5aを貫通して、フレキシブルプリント回路
板(FPC)8にハンダ等により接続されている。な
お、ディスク駆動装置用のスピンドルモータは、ZIP
用に限らず概略同様の構造を有している。
2を、耐摩耗性、耐食性、加工性が高く、かつ、硫黄お
よび硫黄化合物のアウトガスの発生を低く抑えた材料に
よって構成している。係る材料は、0.20重量%のC、0.
35重量%のSi、8.00重量%のMn、0を超え0.05重量
%以下のP、0.15重量%のS、0を超え2.00重量%以下
のNi、14.00重量%のCrを包含し、残部が実質的に
Feからなる鋼材である。また、前記材料は、Pbを含
まないものである。
は発錆等を抑制すると共に、切削加工性を向上させる目
的で、その含有量を上記の値としている。また、Siは
Alと同様に脱酸剤として機能することから、添加され
ている。しかしながら、Siは耐食性の低下要因として
も、Alと同様の性質を有するので、その含有量は、0.
35重量%程度とする。Mnは、鋼組織をオーステナイト
化組織とするために必須の成分であることから、8.00重
量%だけ添加されている。かかる値は、Cの含有量を考
慮して決定されている。
あるが、局部電池として働くので、耐食性を低下させて
しまう。このために、極力混入させないことが望まし
い。Sは、切削性を向上させる効果を奏するが、Pと同
様に、鋼材中に局部電池を形成して腐食を引き起こすた
め、耐食性の点で好ましくない。また、製品として完成
した後に、材料自体から硫黄および硫黄化合物のアウト
ガスを発生させる原因となる。そこで、本発明の実施の
形態では、Sの添加量は0.15重量%としている。
を保持する成分であることから、添加されているが、そ
の添加量は、2.00重量%以下とする。Niの添加により
得られる効果は、1重量%あたりから顕著となり、ま
た、Niを多量に包含すると合金としての製造コストが
大幅に高くなるので、本発明の鋼材の効果を損ねること
になるからである。
に寄与する成分である。特にCrは耐塩性の向上に寄与
する。さらに、Crの添加は鋼材の引張り強さを向上さ
せ、降伏点を上昇させると共に、鋼材の強度も上昇させ
ることができる。また、Crの添加は溶接による劣化を
減少させ、これにより溶接性も向上する。しかしなが
ら、Crは製造コストの大幅な増大を来さない範囲で添
加量を決定する必要がある。
量%以下のAl、0を超え3.0重量%以下のMo、0を
超え3.0重量%以下のCuを含有させる場合もある。な
お、AlはAl酸化物として存在すると錆の進行を早め
るために、0を超え0.10重量%以下とし、さらにAlを
炭化物として存在させることにより、耐食性の向上を図
っている。
ために役立ち、電気腐食性やその他の耐食性を向上さ
せ、特に塩水噴霧試験に対する特性を改善するものであ
る。しかしながら、Moの含有量は、5重量%を超える
と合金としての製造コストが高くなり、本発明の鋼材の
効果を損ねることにもなる。そこで、本実施の形態で
は、、0を超え3.0重量%以下の添加量としている。ま
た、冷間加工性等の向上のため、0を超え3.0重量%以
下のCuを含有させることも可能である。
の耐食性と、熱処理/軟窒化不要の耐摩耗性を有してい
る。また、従来から使用していたステンレス鋼の場合に
は、切削性を向上させるためにPbを添加する場合が多
いが、本発明の実施の形態に係る鋼材はPbを全く含ま
ないため、Pbフリー材料としても対応している。さら
に、材料硬度は、Hv250〜500の範囲で用途に応じて任
意設定が可能であり、また、切削面の面粗度はステンレ
ス鋼(SUS303)よりも良好となる。引っ張り強度に関し
ても、ステンレス鋼(SUS303)の約1.6倍(800〜1000N/
mm2)と高強度であるとともに、旋盤による切削性は、
ステンレス鋼(SUS303)よりも良好である。かかる特性
は、オーステナイトの安定化を狙い、8重量%のMn、
14重量%のCrを中心とする鋼中に微量のC、Sを添加
し、MnSを非常に微細かつ均一に分布させることで、
達成されたものである。
て使用することにより、一定以上の加工性、耐摩耗性、
耐食性を備えることになり、熱処理、メッキ処理に伴う
環境悪化や、材料成分に起因する硫黄および硫黄化合物
のアウトガスの発生を抑えることができるので、高精度
かつ信頼性の高いスピンドルモータを、低コストで提供
することが可能となる。
るピボットアッシーの一例を示している。かかるピボッ
トアッシーは、シャフト9及びスリーブ10の何れにも、
本発明の第1の実施の形態でスピンドルモータのシャフ
ト2に使用した鋼材を用いたものである。なお、シャフ
ト9及びスリーブ10は、軸受11によって互いに回転自在
となっており、HDDやFDD等のコンピュータ用電子
機器や、その周辺機器等に内蔵されるディスク記憶装置
のスイングアーム等の機械要素に多用されるものであ
る。
とで、一定以上の加工性、耐摩耗性、耐食性を備えるこ
とになり、熱処理、表面処理に伴う環境悪化や、材料成
分に起因する硫黄および硫黄化合物のアウトガスの発生
を抑えることができるので、高精度かつ信頼性の高いピ
ボットアッシーを、低コストで提供することが可能とな
る。
以下に説明する。
C、0.35重量%のSi、8.00重量%のMn、0を超え0.
05重量%以下のP、0.15重量%のS、0を超え2.00重量
%以下のNi、14.00重量%のCrを包含し、残部が実
質的にFeからなる。かかる鋼材との比較例として、ス
ピンドルモータのシャフト、ピボットアッシーのシャフ
ト、スリーブ等の構成部品に用いられていた材料を挙げ
ている。以下の説明では、実施例に係る鋼材を(X)、
SUS416を(a)、SUS304を(b)、SUS303を(c)、SU
S430Fを(d)、S45Cを(e)、非磁性高硬度材(DSH400
F)を(f)、SUM24L窒化材を(g)で示す。
図表として示す。なお、当該比較試験における旋盤の回
転数:2650rpm、周速:50m/s、バイトのフィード量:25
μmである。当該図表に示したように、面粗度、バラツ
キの点で、実施例に係る鋼材(X)は(a)のSUS416よ
りも良好な結果を得ている。しかも、バラツキに関して
は、0μmを達成している。切削粉厚に関しては、鋼材
(X)の方が若干厚くなっているが、状態は良好であ
り、夜間無人可動による生産は可能である。
4に示す。当該比較試験におけるドリルの回転速度:50
0rpm、送り量:0.07mm/rev、送り速度:35mm/min、送り
深さ:10mmである。図4に示されるように、実施例に係
る鋼材(X)は、(e)のS45Cには及ばないが、(b)
のSUS304よりも抵抗力(N)は小さく、穿孔加工性は良
好である。
に示す。図示のごとく、実施例に係る鋼材(X)は、始
め冷間加工率の増加と共に硬度増加を増し、冷間加工率
15%で硬度値約HRC40に達する。次いで冷間加工率の
増加と共に緩やかな増加に転じ、冷間加工率25%で硬度
値約HRC48となる。そして、(f)の非磁性高硬度材
(DSH400F)、(c)のSUS303のいずれをも上回る硬度
を得ている。
比較結果を示している。発錆度合のランクは、A:全く
腐食されない、B:ほとんど腐食されない、C:わずか
に腐食される、D:腐食される、E:かなり腐食され
る、となっている。ここで、実施例に係る鋼材(X)
は、(c)のSUS303には劣るが、(d)のSUS430Fと同
等の耐食性(ランクB)を獲得している。なお、環境試
験及び塩水噴霧試験については、図8、図9にも詳しい
試験結果を示している。
している。図から明らかなように、実施例に係る鋼材
(X)は、(g)のSUM24L窒化材、(a)のSUS416の何
れよりも摩耗量(μm)は少なく、高い耐摩耗性を備え
ていることがわかる。
て示している。環境試験の条件は80℃、湿度95%であ
る。(a)のSUS416は、96時間で錆が発生しているが、
その後の進行はない。但し、試験片の切削部を拡大観察
したところ、切削痕(切削時のMnSの脱落によるもの
と思われるピンホール)に、錆の発錆が確認された。
(c)のSUS303は、120時間で全周に渡り均一な斑点状
の錆が発錆した。実施例に係る鋼材(X)は、120時間
で切削部にしみ状の錆が発生した。
硫化物(MnS)の脱落痕が(c)のSUS303、(a)の
SUS416で確認できたのに対し、実施例に係る鋼材(X)
は、痕跡が皆無であることが、本環境試験で良好な結果
を示した一因であると思料される。
して示している。また、耐食性試験の条件は、35℃、5
%NaClである。(a)のSUS416は、8時間から錆が
発生し、時間経過に伴う錆の進行が、試験片の切削部と
研削部双方に確認できる。(c)のSUS303は、168時間
で試験片の切削先端部に錆が発生している。実施例に係
る鋼材(X)は、48時間から試験片の切削部の根元に錆
が発生し、168時間後は、塩水の流れ落ちた部分に拡大
している。したがって、実施例に係る鋼材(X)は、浸
透(海水中等)状態での耐食性は充分ではないが、パソ
コン用電子機器、ファクシミリ(OA機器)等、本発明
の適用分野への使用における耐食性は充分に確保されて
いることがわかる。
のような効果を有する。すなわち、本発明に係るスピン
ドルモータは、耐摩耗性、耐食性、加工性が高く、硫黄
および硫黄化合物のアウトガスの発生を低く抑えた材料
によって製造されたシャフトを備えることで、HDD、
FDD等コンピュータ用電子機器、OA機器等の品質の
向上を図ることが可能となる。また、本発明に係るピボ
ットアッシーは、耐摩耗性、耐食性、加工性が高く、硫
黄および硫黄化合物のアウトガスの発生を低く抑えた材
料によって製造されたシャフト、スリーブを備えること
で、コンピュータ及びその周辺機器、OA機器等の品質
の向上を図ることが可能となる。
ータの一例を示す断面図である。
シーの一例を示す断面図である。
についての検討結果を示す図表である。
工性についての検討結果を示す図である。
工率と硬度との関係を示す図である。
試験(塩水噴霧試験)の比較結果を示す図である。
耗性試験の比較結果を示す図である。
験の比較結果を経時的に示す図表である。
試験の比較結果を経時的に示す図表である。
Claims (6)
- 【請求項1】 耐摩耗性、耐食性、加工性が高く、か
つ、硫黄化合物のアウトガスの発生を低く抑えた材料に
よって構成したシャフトを有することを特徴とするスピ
ンドルモータ。 - 【請求項2】 前記材料は、0.20重量%のC、0.35重量
%のSi、8.00重量%のMn、0を超え0.05重量%以下
のP、0.15重量%のS、0を超え2.00重量%以下のN
i、14.00重量%のCrを包含し、残部が実質的にFe
からなる鋼材であることを特徴とする請求項1記載のス
ピンドルモータ。 - 【請求項3】 前記材料は、Pbを含まないことを特徴
とする請求項2記載のスピンドルモータ。 - 【請求項4】 耐摩耗性、耐食性、加工性が高く、か
つ、硫黄化合物のアウトガスの発生を低く抑えた材料に
よって構成したスリーブとシャフトとを有することを特
徴とするピボットアッシー。 - 【請求項5】 前記材料は、0.20重量%のC、0.35重量
%のSi、8.00重量%のMn、0を超え0.05重量%の
P、0.15重量%のS、0を超え2.00重量%以下のNi、
14.00重量%のCrを包含し、残部が実質的にFeから
なる鋼材で構成したスリーブとシャフトとを有すること
を特徴とする請求項4記載のピボットアッシー。 - 【請求項6】 前記材料は、Pbを含まないことを特徴
とする請求項5記載のピボットアッシー。
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