JPH0647198B2 - 複合部材の製造方法 - Google Patents

複合部材の製造方法

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JPH0647198B2
JPH0647198B2 JP1217726A JP21772689A JPH0647198B2 JP H0647198 B2 JPH0647198 B2 JP H0647198B2 JP 1217726 A JP1217726 A JP 1217726A JP 21772689 A JP21772689 A JP 21772689A JP H0647198 B2 JPH0647198 B2 JP H0647198B2
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睦 安倍
高司 元田
健一 青田
弘治 深井
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Kobe Steel Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は原料組成の異なる2以上の部材を一体化した複
合部材の製造方法に関し、詳細には上記2以上の部材同
士が強固に一体化された複合部材を均一且つ効率的に大
量生産できる複合部材の製造方法に関するものである。
以下の説明ではハードディスクドライブ用スピンドルモ
ータのロータを対象とする製造例について説明するが、
本発明の適用対象は本例に限定して解釈されるものでは
ない。
[従来の技術] 例えばハードディスクドライブ用スピンドルモータにお
けるロータは円環状の鉄製部材と鉢形のアルミニウム部
材を一体化した複合部材として構成され、上記鉄製部材
が磁気回路機能を発揮すると共に、上記アルミニウム部
材は耐食性及び精密切削加工性を発揮する。
第5図は上記ロータの最も一般的な製造方法を示す断面
説明図であり、鋳型1a,1bのキャビティ3内に、別
途準備しておいた鉄製パイプ材2を配置し、湯道1cを
通してアルミニウム溶湯をキャビティ3内に導入し、パ
イプ材2を鋳くるんだ後、機械切削加工によって精密仕
上げする。
上記以外の製造方法としては鉄製部材及びアルミニウム
製部材を夫々別体として成形しておき、両部材を焼きば
め、冷しばめ或はセレーション加工やローレット加工等
の機械的なかしめ嵌合によって一体化する方法がある。
また上記部材としては鋳造品や機械加工品だけでなく、
粉末焼結品を用いることもある。
[発明が解決しようとする課題] ところで上記の鋳ぐるみ法によって製造されたロータに
おける鉄製部材は、アルミニウム溶湯の凝固収縮によっ
て生じる緊迫力によって保持されているに過ぎず、また
機械的なかしめ嵌合においても単に熱膨張力や熱収縮力
によって固定されているだけである。従って後工程の機
械加工に際して大きな外力を受けたり、或はロータとし
て使用中に摩擦熱や雰囲気温度の変化によって大きな温
度差のヒートサイクルを繰返し受ける場合には、外力又
は両部材の熱膨張率差に起因して部材間にがたつきを生
じ易いという問題がある。
さらにアルミニウム製の鋳造品においては、鋳造工程で
巣の発生、或は不純物や介在物の巻き込みを生じること
があり、回転誤差が0.25μm以下という高精度なロータ
を製造することは精度面において無理があった。
また複合部材を粉末焼結品として一体成形することも考
えられており、例えば異種の金属粉末材料をHIP処理
する場合には、複数種の粉末材料を必要箇所に必要量配
分しなければならないが、この配分精度は満足し得るま
でに至っておらず、均質な製品を大量生産することは支
持面及びコスト面で不可能と考えられていた。
そこで本発明者らは異種組成の材料によって構成される
部材同士が強固に一体化された複合部材を、均一な品質
で、しかも大量生産できる製造方法を提供する目的で研
究を重ね、本発明を完成した。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成し得た本発明においては、各部材は金属
粉及び/又はセラミックス粉と樹脂粉末よりなる粉末混
合原料から構成することとし、少なくとも1つの部材
は、前記混合原料を成形型によって予め所定形状に成形
したものを用い、この成形済み部材と他部材の未成形粉
末混合原料を他の成形型内で組み合わせて成形し、且つ
両者の一体化は樹脂同士の加熱溶融によって行なうこと
を要旨とするものである。
[作用及び実施例] 第3図は以下詳述する本発明方法によって製造されるス
ピンドルモータ用ロータRの実施例を示す一部破断斜視
図であり、ロータRは鉢形のアルミニウム粉含有成形部
材5(以下単にAl成形部材5という)とリング状の鉄
粉含有成形部材4(以下単にFe成形部材4という)に
よって構成され、該Al成形部材5はロータRの基台部
分を構成し、Fe成形部材4は磁性体部分を構成する。
上記ロータRを製造するに当たっては、まず鉄粉と樹脂
粉末を混合してFe粉末混合材料を調製し、環状の型空
間を有する成形型によって第1図に示すリング状のFe
成形部材4を加圧成形する。
第1図はロータRの成形型の一例を示す斜視説明図であ
り、第2図は第1図に示す成形型6a,6bの型締め状
態を示す断面説明図である。
上記の様に加圧成形されたFe成形部材4を雄型6bの
突出部61に配置すると共に、雌型6a,雄型によって
形成される空間の内部にアルミニウム粉末及び樹脂粉末
を混合したAl粉末混合原料を充填する。そして第2図
に示す様に雄型6b及び雌型6aを型締めして、Al粉
末混合原料を加圧しAl成形部材を成形すると共に、前
記Fe成形部材4と該Al成形部材を一体化してロータ
Rを形成する。
上記樹脂粉末としてはエポキシ樹脂,フェノール樹脂、
不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂、あるいはポ
リエチレン,ポリプロピン,6−ナイロン,66−ナイ
ロン,ポリ塩化ビニル,ポリエステル等の熱可塑性樹脂
を用いる。従ってこれらの樹脂粉末を使用するときには
以下の様な加熱処理を行なうことが好ましい。
例えばFe成形部材4及びAl成形部材5を成形するに
当たってエポキシ樹脂粉末を併用するときは、上記成形
型6a,6bを150℃以上の高温に加熱することによ
り、硬化反応前のエポキシ樹脂を一旦溶融して液状と
し、両成形部材4,5間で融着させた後、硬化する。こ
れによって両成形部材4,5は強固に接合される様にな
る。なお成形型6a,6bを直接加熱するのに替えて、
該成形型6a,6bによってロータRの成形及び一体化
を行なった後、この成形品を別の加熱硬化処理炉に移し
換えて該ロータRの硬化処理を行なう方法であっても良
い。
上記の方法によって製造されたロータRは切削加工にお
いて外力が作用したり、或は製品ロータRを最高170
℃程度に至る程の温度変化が繰返される環境下で使用し
ても、両成形部材4,5の界面が剥離するといった不都
合は一切なくなった。
また該ロータRにおける樹脂材料の熱膨張率は金属材料
に比較して一般に数倍〜10数倍の値を示すので、異種
素材である鉄やアルミニウムの熱膨張率差は結合剤或は
マトリックスとして共存している樹脂材料の熱膨張量又
は熱収縮量から見て微小なものとなり、従って温度変化
による成形部材4,5同士の剥離は可及的に防止できる
様になった。
上記成形部材を構成する金属粉は上記例に示した鉄粉又
はアルミニウム粉に限定されず、SmCo系,NdFe系,フェ
ライト系の硬質磁性粉、更にはフェライト系ステンレス
鋼或はパーマロイに代表される軟質磁性粉を用いても良
く、さらにAl2O3系やSiO2系のセラミックス等の無機質
粉末を使用しても良い。
さらに上記各々の成形部材に使用する樹脂粉末は共通し
て同一のものを使用するものが好ましいが、異種の樹脂
材料であっても互いに融合性のあるものであれば本発明
の目的は十分に達成される。
次に上記金属粉末等に混合する樹脂粉末の混合率は特に
限定される訳ではないが、体積割合にして3〜30%の
範囲内とすることが推奨される。
すなわち上記混合率が3体積%未満であると、樹脂材料
による結合力が弱く成形部材自体の強度が低くなり、機
械加工時の耐力や実用部品としての耐久性が乏しくな
る。さらに複合部材とするとこの成形部材同士の接合強
度が低く成形部材の界面域で剥離し易いものとなる。一
方上記混合率が30体積%を超えると、加熱硬化処理時
に樹脂材料が溶融されたとき、成形部材の保形性を損ね
ることになるので、成形部材及び複合部材の寸法精度が
劣化し、均一形状及び均一寸法の製品が製造できなくな
る。なお樹脂材料として熱可塑性樹脂材料を使用する際
には形状凍結性が悪くなるので成形時の温度管理をより
厳格に行なうことが必要となる。
(実験例1) 偏平状の鉄粉に10体積%のエポキシ樹脂系粉末を混合
し、第3図に示す様に外径Dが30mm,内径Dが2
0mm,厚さTが4mmのリング状のFe成形部材4を製
造し、次いで成形型6a,6b内に前記Fe成形部材4
を収納すると共に、混合率20体積%でエポキシ樹脂系
粉末を混合したアルミニウム粉末を充填して加圧成形し
た。そして100℃および150℃で2段加熱して両部
材の融合一体化およびエポキシ樹脂の硬化処理を行な
い、第3図に示すロータRを得た。
さらにこのロータRの中央部にd=22mmφの孔を加工
し、ハードディスクドライブ用スピンドルモータのロー
タとして−40125℃のヒートサイクル条件下で使
用した。
その結果、この実験例で使用されたロータRは切削加工
に際して構成部材の剥離事故を生じることなく、且つ高
精度な加工が行なえると共に、長期の使用におけるヒー
トサイクルの繰返しによってもFe成形部材4とAl成
形部材5が剥離することもなかった。
(実験例2) 混合率10体積%でエポキシ樹脂系粉末を混合した平均
粒径50μmのSm2Co17粉末を、成形型によって第4図
の符号7に示す様に円筒形状に成形した(外径D:2
0mm,内径D:15mm,厚さT:10mm)。この成
形部材7を成形型内に収納すると共に、該成形型内に混
合率15体積%でエポキシ樹脂系粉末を混合した偏平状
の鉄粉9を充填し、第4図に示す形状の複合部材を一体
的に加圧成形した。この複合部材を170℃で硬化処理
し、その後着磁機を用いて半径方向にに多極着磁し、さ
らに中央部にシャフトを圧入してステッピングモータ用
のロータとして使用した。
この結果、シャフトの圧入加工時や使用時において、鉄
粉含有成形部材9とSm2Co17粉末含有成形部材7の界面
剥離等の不具合を生じることなく長期にわたって使用す
ることができた。
なお実験例2において成形型の半径方向に磁場配向機を
取付け、Sm2Co17粉末を配向させた状態で加圧成形する
方法を併用してロータを製造したが、このロータにおい
ても成形部材間で剥離等の問題を生じることは全くなか
った。
以上の例においてはスピンドルモータやステッピングモ
ータのロータを複合部材として製造する方法について説
明したが、製造する対象物品はその他の電子部品、電気
部品又は機械部品等であっても良い。
[発明の効果] 本発明は以上の様に構成されているので、成形部材相互
が強固に一体化された複合部材を効率的に大量生産でき
る様になった。また複合部材は均一な形状及び寸法で製
造できる様になった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法の手順例を示す一部破断説明図、第
2図は第1図の型締め状態を示す断面図、第3,4図は
実験例によって製造された複合部材の形状を示す一部破
断説明図、第5図は従来方法によるロータの製造例を示
す説明図である。 1a,1b……鋳型、2……鉄製パイプ材 3……キャビティ、4……Fe成形部材 5……Al成形部材、6a,6b……成形型 7……Sm2Co17粉含有成形部材 8……穿孔、9……鉄粉成形部材 61……突出部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 深井 弘治 京都府京都市伏見区醍醐上ノ山町21―3― B3―504 (56)参考文献 特開 昭51−121411(JP,A) 特開 昭63−166816(JP,A) 特開 昭54−32109(JP,A) 特開 昭54−119520(JP,A) 実開 昭55−96562(JP,U) 特公 昭57−27802(JP,B2)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】原料組成の異なる2以上の部材を接合して
    1つの複合部材を製造する方法において、 前記各部材は金属粉及び/又はセラミックス粉と樹脂粉
    末よりなる粉末混合原料から構成され、少なくとも1つ
    の部材は前記混合原料を成形型によって予め所定形状に
    成形したものを用い、この成形済み部材と他部材の未成
    形粉末混合原料を他の成形型内で組み合わせて成形し、
    且つ両者の一体化は樹脂同士の加熱溶融によって行なう
    ことを特徴とする複合部材の製造方法。
JP1217726A 1989-08-24 1989-08-24 複合部材の製造方法 Expired - Lifetime JPH0647198B2 (ja)

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