WO2012169163A1 - 金属部品の表面処理方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a surface treatment method for metal parts used in a disk drive of a personal computer.
- barrel media generally ceramic
- barrel media may pierce the material surface and remain as it is.
- electroless Ni-P plating treatment and other coating treatments are generally performed to completely cover the product surface, and the effect is great.
- heat treatment in a reducing atmosphere after barrel polishing reduces the oxide remaining on the surface to leave iron, and keeps the diffusion temperature to diffuse iron and base metal fragments into the base material.
- the problem to be solved is that the electroless Ni-P plating process and other coating processes are superior in terms of quality, but they are expensive, and a pseudo-plated layer may be formed in the heat treatment after barrel polishing. In other words, the same quality as plating and other coating treatments could not be obtained.
- the present invention chemically polishes the surface of a metal part formed in a predetermined shape in order to form a pseudo plating layer on the surface of the metal part and to obtain the same quality as plating or other coating treatment.
- a polishing step for electrolytic polishing and a heat treatment pseudo plating step for forming a pseudo plating layer by heat-treating the metal part by heating at a temperature equal to or higher than a solution temperature in a reducing atmosphere after the polishing step are provided.
- the metal component surface treatment method of the present invention has the above-described configuration, a pseudo plating layer is formed on the surface of the metal component, and a quality equivalent to the electroless Ni-P plating treatment and other coating treatments can be obtained. . Quality equivalent to electroless Ni-P plating treatment and other coating treatments can be obtained at low cost. Adhesion of contaminants (inclusions) scattered from the outside can be suppressed by the same quality as the electroless Ni-P plating process and other coating processes.
- Example 1 It is process drawing of the surface treatment method of metal parts.
- Example 1 It is a photograph which shows the comparison with barrel polishing and chemical polishing.
- Example 1 It is a photograph showing a comparison with and without heat treatment.
- Example 1 It is a photograph which shows a comparison of surface untreated, plating treatment, and pseudo plating treatment.
- Example 1 It is the graph which compared the number of contaminations of a plated product, a pseudo-plated product, and an untreated product.
- Example 1 It is the graph which compared the number of contaminations of a plated product, a pseudo-plated product, and an untreated product.
- FIG. 1 is a process diagram of a surface treatment method for metal parts.
- a stainless steel pressing / machining step S1 As shown in FIG. 1, in the surface treatment method for metal parts according to Example 1 of the present invention, a stainless steel pressing / machining step S1, a barrel polishing step S2 as a pretreatment step, a chemical polishing step S3 as a polishing step, and A heat treatment pseudo plating step S4 is provided.
- the barrel polishing step S2 can be omitted.
- a stainless steel part used for a disk drive for example, a stainless steel base plate used for a head suspension of a hard disk drive is used as a metal part, and the press working is performed. is doing. This process may include other machining.
- the base plate is made of, for example, stainless steel (Fe—Cr—Ni system) having a thickness of about 200 ⁇ m.
- the base plate is fixed by laser welding in a state of being superimposed on the base of the load beam. It has a short cylindrical boss formed by pressing. The boss portion is inserted into the mounting hole of the actuator arm and fixed by ball caulking.
- a barrel polishing apparatus is used, and barrel polishing of the base plate is performed as a pretreatment.
- granular abrasives such as iron, plastic, or plastic including stainless steel powder are used.
- the shape of the abrasive is not limited, but for example, an abrasive having a polyhedral shape or a burette shape is used.
- the barrel polishing device has a cylindrical polishing tank. Inside the polishing tank, a base plate is placed as a large number of objects to be polished, and an abrasive, water and additives as necessary are accommodated. Then, the polishing tank is rotated by a motor.
- This rotation causes the base plate to be polished by the abrasive, thereby removing surface irregularities and cut burrs.
- the polished base plate may have fine debris of the abrasive material or debris of the base material attached or pierced on the surface. Therefore, these processes are performed in the next chemical polishing step S3.
- the surface is polished by a chemical reaction with a metal part using an acidic chemical (chemical solution).
- the surface of the base plate which is a metal part formed in a predetermined shape, is scraped off by 0.5 ⁇ m or more by chemical polishing. By this scraping off, the abrasive sticking remaining in the barrel polishing step S2 is removed.
- This removal modifies the surface of the base plate to a high cleanliness level.
- a surface with many irregularities such as a fractured surface can be smoothed, the adhesion of contamination during processing can be greatly reduced.
- the base plate is heated in a reducing atmosphere to form a pseudo plating layer on the surface.
- the reducing atmosphere for example, a hydrogen atmosphere is used, and heat treatment is performed at a temperature higher than the solution temperature, for example, 850 ° C. or higher, preferably around 1040 ° C. to avoid sensitization, and then cooled.
- the heat treatment is set according to the target metal part.
- the heat treatment is performed in relation to temperature and time, and the temperature may be raised to shorten the treatment time, or the temperature may be lowered to lengthen the treatment time.
- Such heat treatment after chemical polishing reduces the surface oxides and promotes the smoothing of the surface of the base plate by the diffusion phenomenon.
- the minute contaminants that remain without being removed by chemical polishing are also wrapped in the base material, so that they fall out of the heat-treated member, and the contamination is drastically reduced.
- the surface equivalent to the electroless Ni-P plating process and other coating processes can be obtained by the pseudo plating layer.
- FIG. 2 is a photograph showing a comparison between barrel polishing and chemical polishing.
- FIG. 3 is a photograph showing a comparison with and without heat treatment.
- FIG. 4 is a photograph showing a comparison of a surface untreated product, a plated product, and a pseudo-plated product.
- the surface untreated product indicates the surface of a stainless steel material by press working.
- the plated product shows the surface of electroless Ni—P.
- the pseudo-plated product indicates a surface obtained by heat treatment after chemical polishing.
- the surface untreated product has a very rough surface and contains minute dust.
- FIG. 5 is a graph comparing the number of contaminants of a plated product, a pseudo-plated product, and an untreated product.
- the number of contaminations of the plated product and the pseudo-plated product was the same, and was much reduced compared with the number of contaminations of the untreated product.
- the surface of the stainless steel base plate formed in a predetermined shape is scraped off by 0.5 ⁇ m or more by chemical polishing, and after the chemical polishing step S3.
- the base plate is heat-treated in a reducing atmosphere by heating at a solution temperature or higher, for example, 850 ° C. or higher, preferably around 1040 ° C. to form a pseudo plating layer on the surface.
- the oxide on the surface is reduced, and smoothing of the surface of the base plate is promoted by the diffusion phenomenon. Contamination is drastically reduced by enveloping the minute contamination that remains without being removed by chemical polishing.
- the surface equivalent to the electroless Ni-P plating process and other coating processes can be obtained by the pseudo plating layer.
- the same quality as the electroless Ni-P plating treatment and other coating treatments can reliably suppress the contamination (inclusions) scattered from the outside to the base plate.
- a barrel polishing step S2 for pre-processing the base plate by barrel polishing was provided before the chemical polishing step S3.
- the metal part is the base plate of the head suspension, but the present invention can be applied to other metal parts that require the same quality as the plating process and other coating processes.
- the polishing step only needs to be able to form a pseudo plating layer by subsequent heat treatment, and depending on the metal part, electrolytic polishing may be used instead of chemical polishing.
- the scraping is not limited to 0.5 ⁇ m or more, and can be increased or decreased.
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Abstract
金属部品の表面に擬似メッキ層を形成して、メッキやその他の被覆処理と同等の品質を得ることを可能とした金属部品の表面処理方法を提供する。 所定形状に形成されたステンレス鋼のベース・プレートの表面を化学研磨により０．５μm以上削り落とす化学研磨工程Ｓ３と、化学研磨工程Ｓ３後にベース・プレートを還元雰囲気中で溶体化温度以上、例えば８５０℃以上、望ましくは１０４０℃前後での加熱により熱処理して表面に擬似メッキ層を形成することを特徴とする。
Description
この発明は、パーソナル・コンピュータのディスク・ドライブ等に使用される金属部品の表面処理方法に関する。
一般に、金属部品の加工工程において破断面には微少な金属バリ、クラックが存在しており、バレル研磨を行ってこれらの除去処理を行っている。
しかし、この処理において、バレル・メディア（一般的にセラミック）が素材表面に突き刺さり、そのまま残留することがある。
また、単純な形状の製品では、クラックや破断面はバレル研磨である程度平滑化にはなるが、複雑な形状の製品においてはバレル・メディアが全表面に適度に当ることに無理があるため、研磨ムラを招き、クラックや不完全な研磨の破断面が残留することもある。
この様な状態で実際の製品として使用されると、部品組み付け時、或いは製品組み立て後に、残留したバレル・メディアや素材そのものがこぼれ落ち、周辺機器に機能的影響を与えることがあった。
この様なこぼれ落ちを防ぐために、無電解Ni-Pメッキ処理やその他の被覆処理を行い、製品表面を完全に被覆してしまうことが一般的に行われており、効果は絶大である。
しかし、無電解Ni-Pメッキ処理やその他の被覆処理は、品質的に優位である反面、高コストであるというデメリットが常について回っていた。
また、製品によっては溶接が必要なものもあり、無電解Ni-Pメッキ処理やその他の被覆処理がされていると十分な溶接強度を得ることが出来ず、プロセス的に成り立たないという問題もあった。
これに対し、バレル研磨後に還元雰囲気中で熱処理することにより、表面に残存した酸化物を還元して鉄を残すとともに、拡散温度に保つことによって、鉄や母材の破片を母材に拡散させ、表面のパーティクルを減少させる鉄系部品の製造方法がある。
しかし、バレル研磨では、表面のミクロ的な凹凸や傷が残り、プレス抜き部の破断面の平滑さにも限界があり、その後の熱処理では擬似メッキ層を形成することができず、メッキやその他の被覆処理と同等の品質を得ることはできなかった。
このため、バレル研磨後の熱処理による表面処理後にも係わらず、外部から飛散するコンタミ（介在物）が付着し易いという問題があった。
解決しようとする問題点は、無電解Ni-Pメッキ処理やその他の被覆処理は、品質的に優位である反面、高コストであり、バレル研磨後の熱処理では、擬似メッキ層を形成することができず、メッキやその他の被覆処理と同等の品質を得ることができなかった点である。
本発明は、金属部品の表面に擬似メッキ層を形成して、メッキやその他の被覆処理と同等の品質を得ることを可能とするために、所定形状に形成された金属部品の表面を化学研磨又は電解研磨する研磨工程と、前記研磨工程後に前記金属部品を還元雰囲気中で溶体化温度以上の加熱により熱処理して擬似メッキ層を形成する熱処理擬似メッキ工程とを備えたことを特徴とする。
本発明の金属部品の表面処理方法は、上記構成であるから、金属部品の表面に擬似メッキ層を形成し、無電解Ni-Pメッキ処理やその他の被覆処理と同等の品質を得ることができる。無電解Ni-Pメッキ処理やその他の被覆処理と同等の品質を安価に得ることができる。無電解Ni-Pメッキ処理やその他の被覆処理と同等の品質により、外部から飛散するコンタミ（介在物）の付着を抑制することができる。
金属部品の表面に擬似メッキ層を形成して、メッキやその他の被覆処理と同等の品質を得ることを可能にするという目的を、化学研磨後の熱処理擬似メッキ工程により実現した。
［金属部品の表面処理方法］
図１は、金属部品の表面処理方法の工程図である。
図１は、金属部品の表面処理方法の工程図である。
図１のように、本発明実施例１の金属部品の表面処理方法では、ステンレスのプレス加工・機械加工工程Ｓ１、前処理工程であるバレル研磨工程Ｓ２、研磨工程である化学研磨工程Ｓ３、及び熱処理擬似メッキ工程Ｓ４を備えている。なお、バレル研磨工程Ｓ２は、省略することもできる。
ステンレスのプレス加工・機械加工工程Ｓ１では、ディスク・ドライブに供されるステンレス鋼製の部品、例えばハード・ディスク・ドライブのヘッド・サスペンションに用いられるステンレス製のベース・プレートを金属部品とし、プレス加工している。この工程では、その他の機械加工を含んでも良い。
ベース・プレートは、例えば２００μｍ前後の厚さのステンレス鋼（Ｆｅ－Ｃｒ－Ｎｉ系）からなっている。このベース・プレートは、ロード・ビームの基部に重ねた状態で、レーザ溶接によって固定される。プレス加工によって形成された短円筒形のボス部を有している。ボス部は、アクチュエータ・アームの取付孔に挿入され、ボールカシメで固定されることになる。
バレル研磨工程Ｓ２では、バレル研磨装置が用いられ、ベース・プレートのバレル研磨が前処理として行われる。このバレル研磨工程Ｓ２において、鉄、又はプラスチック、若しくはステンレス・パウダを含んだプラスチック等の粒状の研磨材（バレル・メディア）が使用される。
研磨材の形状は問わないが、例えば多面体形状やビュレット形状をなす研磨材が使用される。
バレル研磨装置は筒形の研磨槽を備えている。研磨槽の内部に、多数の被研磨物としてベース・プレートを投入し、研磨材、必要に応じて水および添加剤を収容する。そしてモータによって研磨槽を回転させる。
この回転により研磨材によってベース・プレートが研磨され、表面の凹凸や切断面のバリが除去される。
研磨されたベース・プレートは、表面に研磨材の微小な破片や、母材の破片が付着し、或いは突き刺さることがある。このため次工程の化学研磨工程Ｓ３でこれらの処理が行われる。
化学研磨工程Ｓ３では、酸性薬品（薬液）による金属部品との化学反応により表面の研磨処理が行われる。この処理では、所定形状に形成された金属部品であるベース・プレートの表面を化学研磨により０．５μm以上削り落とす。この削り落としにより、バレル研磨工程Ｓ２で残った研磨剤の突き刺さり等が除去される。
すなわち、バレル研磨では除去困難な表面の細かい凹凸が平滑化され、破断面の微少なバリや、プレス加工時に発生する破断面に引っかかるコンタミ（介在物）を化学研磨で除去することができる。
この除去により、ベース・プレートの表面が清浄度レベルの高い状態に改質される。また破断面の様な凹凸の多い面を平滑にすることができるので、加工中のコンタミの付着も大幅に低減させることができる。
熱処理擬似メッキ工程Ｓ４では、ベース・プレートを還元雰囲気中で加熱することにより表面に擬似メッキ層を形成する。
還元雰囲気としては、例えば水素雰囲気が用いられ、溶体化温度以上、例えば鋭敏化を避けるために８５０℃以上、望ましくは１０４０℃前後で熱処理を行い、その後冷却する。加熱処理は、対象とする金属部品に応じて設定される。また加熱処理は、温度及び時間との関係で行われ、温度を高くして処理時間を短時間とし、或いは温度を低くして処理時間を長くしてもよい。
このような化学研磨後の熱処理により、表面の酸化物が還元され、また拡散現象によりベース・プレートの表面の平滑化は促進される。化学研磨で除去されずに残った微少なコンタミも母材に包み込まれることで熱処理後の部材から脱落し、コンタミが激減する。
また、擬似メッキ層により無電解Ni-Pメッキ処理やその他の被覆処理と同等の表面を得ることができる。
化学研磨工程Ｓ３では、表層の酸素深さ方向の濃度が下がるが、化学研磨工程Ｓ３後の熱処理擬似メッキ工程Ｓ４での熱処理により、化学研磨工程Ｓ３での表層濃度形態がキャンセルされ、元のステンレス鋼と同構成にすることができる。
［バレル研磨と化学研磨との比較］
図２は、バレル研磨と化学研磨との比較を示す写真である。
［バレル研磨と化学研磨との比較］
図２は、バレル研磨と化学研磨との比較を示す写真である。
前記バレル研磨工程Ｓ２では、図２左欄のように表面に凹凸が残り、破断面に微少なバリが残る。
前記化学研磨工程Ｓ３では、図２右欄のように表面のミクロ的な凹凸や傷を除去し、プレス抜き部の破断面の平滑さを高める。
［熱処理］
図３は、熱処理あり、なしの比較を示す写真である。
［熱処理］
図３は、熱処理あり、なしの比較を示す写真である。
前記熱処理擬似メッキ工程Ｓ４では、還元雰囲気中の熱処理により、化学研磨後に熱処理がない場合（左欄）と比較して、表面の酸化物が還元され、また拡散現象により表面の平滑化は促進される（右欄）。
［擬似メッキ層］
図４は、表面未処理品、メッキ処理品、擬似メッキ処理品の比較を示す写真である。表面未処理品は、プレス加工によるステンレス材の表面を示す。メッキ処理品は、無電解Ｎｉ－Ｐの表面を示す。擬似メッキ処理品は、化学研磨後の熱処理による表面を示す。
［擬似メッキ層］
図４は、表面未処理品、メッキ処理品、擬似メッキ処理品の比較を示す写真である。表面未処理品は、プレス加工によるステンレス材の表面を示す。メッキ処理品は、無電解Ｎｉ－Ｐの表面を示す。擬似メッキ処理品は、化学研磨後の熱処理による表面を示す。
表面未処理品は、表面が非常に粗く、微小な粉塵が存在している。
これに対し、メッキ処理品及び擬似メッキ処理品は、表面未処理品に比較して表面がはるかに滑らかであり、擬似メッキ処理品は、メッキ処理品と同等の平滑さで、粉塵がないことが分かる。
［コンタミの数］
図５は、メッキ品、擬似メッキ品、処理なし品のコンタミの数を比較したグラフである。
［コンタミの数］
図５は、メッキ品、擬似メッキ品、処理なし品のコンタミの数を比較したグラフである。
図５のように、メッキ品及び擬似メッキ品のコンタミの数は、同等であり、処理なし品のコンタミの数と比較してはるかに減少した。
［実施例１の効果］
本発明実施例１の金属部品の表面処理方法は、所定形状に形成されたステンレス鋼製のベース・プレートの表面を化学研磨により０．５μm以上削り落とす化学研磨工程Ｓ３と、化学研磨工程Ｓ３後にベース・プレートを還元雰囲気中で溶体化温度以上、例えば８５０℃以上、望ましくは１０４０℃前後での加熱により熱処理して表面に擬似メッキ層を形成する。
［実施例１の効果］
本発明実施例１の金属部品の表面処理方法は、所定形状に形成されたステンレス鋼製のベース・プレートの表面を化学研磨により０．５μm以上削り落とす化学研磨工程Ｓ３と、化学研磨工程Ｓ３後にベース・プレートを還元雰囲気中で溶体化温度以上、例えば８５０℃以上、望ましくは１０４０℃前後での加熱により熱処理して表面に擬似メッキ層を形成する。
このため、表面の酸化物が還元され、また拡散現象によりベース・プレートの表面の平滑化は促進される。化学研磨で除去されずに残った微少なコンタミも母材に包み込まれることで、コンタミが激減する。
また、擬似メッキ層により無電解Ni-Pメッキ処理やその他の被覆処理と同等の表面を得ることができる。
したがって、表面処理後に外部から飛散するコンタミ（介在物）が付着し難く、ベース・プレートの組み付け時、或いはヘッド・サスペンションのハード・ディスク・ドライブへの組み付け後に、コンタミがハード・ディスク状等に脱落するのを確実に抑制することができる。
無電解Ni-Pメッキ処理やその他の被覆処理と同等の品質を、擬似メッキ層により安価に得ることができる。
無電解Ni-Pメッキ処理やその他の被覆処理と同等の品質により、外部から飛散するコンタミ（介在物）のベース・プレートへの付着を確実に抑制することができる。
無電解Ni-Pメッキ処理やその他の被覆処理とは異なり、擬似メッキ層であるから、十分な溶接強度を得ることが可能となる。
化学研磨工程Ｓ３の前にベース・プレートをバレル研磨で前処理するバレル研磨工程Ｓ２を備えた。
このため、表面の凹凸や切断面のバリが除去され（図２左欄）、化学研磨工程Ｓ３での化学研磨の精度を向上させることができ、その後の熱処理により、擬似メッキ層を確実に形成することができる。
［その他］
上記実施例では、金属部品を、ヘッド・サスペンションのベース・プレートとしたが、メッキ処理やその他の被覆処理と同等の品質を必要とするその他の金属部品にも適用することができる。
［その他］
上記実施例では、金属部品を、ヘッド・サスペンションのベース・プレートとしたが、メッキ処理やその他の被覆処理と同等の品質を必要とするその他の金属部品にも適用することができる。
研磨工程は、その後の熱処理により擬似メッキ層を形成できれば良く、金属部品によっては化学研磨に代えて電解研磨を用いることもできる。
化学研磨は、その後の熱処理により擬似メッキ層を形成できれば良く、削り落としは、０．５μm以上に限らず、増減変更することができる。
Ｓ１ プレス加工・機械加工工程
Ｓ２ バレル研磨工程（前処理工程）
Ｓ３ 化学研磨工程（研磨工程）
Ｓ４ 熱処理擬似メッキ工程
Ｓ２ バレル研磨工程（前処理工程）
Ｓ３ 化学研磨工程（研磨工程）
Ｓ４ 熱処理擬似メッキ工程
Claims (5)
- 所定形状に形成された金属部品の表面を化学研磨又は電解研磨する研磨工程と、
前記研磨工程後に前記金属部品を還元雰囲気中で溶体化温度以上の加熱により熱処理して表面に擬似メッキ層を形成する熱処理擬似メッキ工程と、
を備えたことを特徴とする金属部品の表面処理方法。 - 請求項1又は２記載の金属部品の表面処理方法であって、
前記研磨工程は、前記金属部品の表面を０．５μm以上削り落とす、
ことを特徴とする金属部品の表面処理方法。 - 請求項1又は２記載の金属部品の表面処理方法であって、
前記熱処理擬似メッキ工程は、前記還元雰囲気中で８５０℃以上の加熱で溶体化させ前記擬似メッキ層を形成する、
ことを特徴とする金属部品の表面処理方法。 - 請求項1～３の何れかに記載の金属部品の表面処理方法であって、
前記研磨工程の前に前記金属部品をバレル研磨で前処理する前処理工程を備えた、
ことを特徴とする金属部品の表面処理方法。 - 請求項1～４のずれかに記載の金属部品の表面処理方法であって、
前記金属部品は、ディスク・ドライブに供されるステンレス鋼製の部品である、
ことを特徴とする金属部品の表面処理方法。
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