JP2008001990A

JP2008001990A - ハードディスクボイスコイルモータヨーク用鉄合金板材の製造方法

Info

Publication number: JP2008001990A
Application number: JP2007184250A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Shimao; 正信島尾; Takehisa Minowa; 武久美濃輪; Masaaki Nishino; 雅昭西野
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2007-07-13
Filing date: 2007-07-13
Publication date: 2008-01-10

Abstract

【課題】磁気記録装置などの磁気回路ヨークにおいて、漏れ磁束量を無くし、永久磁石の持つ高磁束密度の特性をすべて活用することができるヨークを提供する。
【解決手段】鋳造後の組成が、質量％単位で、Ｃ：０．０００１以上０．０２以下、Ｓｉ：０．０００１以上０．０３未満、Ｍｎ：０．００１以上０．２以下、Ｐ：０．０００１以上０．０５以下、Ｓ：０．０００１以上０．０５以下、Ａｌ：０．０００１以上０．１以下、Ｏ：０．００１以上０．１以下、Ｎ：０．０００１以上０．０３となるように各母合金を秤量・溶解・鋳造し、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下の板厚となるまで圧延し、塑性加工を施してヨーク形状に加工処理し、必要に応じて表面処理を施すことを特徴とする
【選択図】なし

Description

本発明は、磁気記録装置における小型、薄型ボイスコイルモータに適した磁気回路を提供するための、磁気回路を構成する高磁束密度の鉄系ヨーク材料の製造方法に関する。

ボイスコイルモータの磁気回路は、磁束を発生させる永久磁石と、それらをつなぐヨークで構成され、ハードディスクヘッド駆動用アクチュエーターとして使用される。近年、コンピュータは持ち運び、携帯のし易さなどを考慮して大きさや重量を低減する傾向にあり、それに伴い、磁気記録装置もまた小型化、薄型化されている。さらにこの小型化、薄型化は、磁気回路を構成する永久磁石、ヨーク材部品にも波及してきている。
磁気回路の小型化薄型化を実現するには、体積減少からくるギャップ間磁束密度の減少を、高性能磁石の高い磁束密度で補うことによって対応するのがこれまでは一般的であった。

しかし、高性能磁石の発生する磁束密度が年々高くなるのに対して、ヨーク材はＳＰＣＣ、ＳＰＣＤ、ＳＰＣＥなどの圧延鋼板を用いるために、磁石の磁束密度の向上に応じてヨーク材の飽和磁化を増大させることはできない。ヨークの厚み寸法も装置全体からの制約によって制限されるため、結局高性能磁石の磁束すべてを有効に活用することができず、磁気回路の途中で部分的に飽和したり、磁束の漏れが発生したりする。
このような磁束の漏れは、磁気回路のギャップ磁束密度を低下させるだけでなく、周辺の磁気記録媒体や制御機器に対して影響を及ぼすことになる。ＶＣＭ回路からの漏れ磁束量には一定の規定があり、製品の漏れ磁束量はこの規定値以下にしなければならない。

磁気記録装置などの磁気回路ヨーク用磁性材料としては、従来からＳＰＣＣ、ＳＰＣＤ、ＳＰＣＥ等の冷間圧延鋼板が打抜き、型取り、穴あけや曲げ、エンボス加工などの生産性に優れることと、安価なために、最も多く使用されている。しかしながら、これらの鋼材は充分な飽和磁化を有しないため、前述の小型化、薄型化により、部分的なＶＣＭ磁気回路において磁気飽和をさけることが困難であり、高磁束密度を有する永久磁石からの磁束を十分に磁気回路に導くことができなかった。
これらの漏れ磁束量を無くし、永久磁石の持つ高磁束密度の特性をすべて活用することができるヨークの開発・製法が強く求められていた。

前述の課題を解決するために、種々検討を行った結果、鋳造後の組成がＣ：０．０００１質量％以上０．０２質量％以下、Ｓｉ：０．０００１質量％以上０．０３質量％未満、Ｍｎ：０．００１質量％以上０．２質量％以下、Ｐ：０．０００１質量％以上０．０５質量％以下、Ｓ：０．０００１質量％以上０．０５質量％以下、Ａｌ：０．０００１質量％以上０．１質量％以下、Ｏ：０．００１質量％以上０．１質量％以下、Ｎ：０．０００１質量％以上０．０３質量％となるように各母合金を秤量・溶解・鋳造し、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下の板厚となるまで圧延し、塑性加工を施してヨーク形状に加工処理し、必要に応じて表面処理を施すことを特徴とする、組成と組み合わされたハードディスクボイスコイルモータヨーク用鉄合金板材の製造方法を開発した。前記ヨーク形状に加工処理された板材に、その飽和磁束密度が２．０７テスラ以上２．２テスラ以下、最大比透磁率が１０００以上２００００以下、保磁力が１０Ａ／ｍ以上４００Ａ／ｍ以下なる磁気特性を備えるような調整処理することが好ましい。

本発明は、磁気記録装置ボイスコイルモータ用磁気回路部材として使用される厚さ０．５ｍｍから５ｍｍのヨーク材の磁気特性を向上させることによって、構成する磁気回路に磁石から投入される磁束を有効に利用してギャップ間の磁束密度を向上させ、しかも周辺の磁気記録媒体や制御機器に対して磁気的に影響を及ぼさない磁気回路の提供が可能となる。

本発明者らは、上述の目的を達成するべく、まず、種々の材料の検討を行い、ＳＰＣＣ材等の成分から磁束密度の低下に影響を及ぼす元素を調べた。鉄に対しては、Ｃ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｍｎは磁気モーメントを持っていないか、磁気モーメントが鉄母体と異なるために、これら元素の存在によって周囲の鉄の磁気モーメントを低下させる現象が起こる。特にＰ、Ｓは、磁束密度の低下以外に耐蝕性においても悪影響を及ぼす。しかし、これらの元素をむやみに低減させるのは、原料の製造コストの面から不利であり、性能的にも少量の範囲内であれば含有していても満足できる。

以上の観点から、まず、組成の面では、Ｃ：０．０００１質量％以上０．０２質量％以下、Ｓｉ：０．０００１質量％以上０．０３質量％未満、Ｍｎ：０．００１質量％以上０．２質量％以下、Ｐ：０．０００１質量％以上０．０５質量％以下、Ｓ：０．０００１質量％以上０．０５質量％以下、Ａｌ：０．０００１質量％以上０．１質量％以下の範囲とすることができることを確認した。
ＯおよびＮも同様に、磁気特性に影響し、Ｏ：０．００１質量％以上０．１質量％以下およびＮ：０．０００１質量％以上０．０３質量％以下とすることが好ましく、この範囲であれば、飽和磁束密度を特には劣化させない。
さらに、本発明では、飽和磁束密度を２．０７テスラ以上２．２テスラ以下とすることが、ヨークの性能の面では好ましく、飽和磁束密度が高くても最大比透磁率が小さいか、または保磁力が大きすぎてしまっては、磁気回路の磁気抵抗が増大し、ギャップ磁束密度が低くなってしまう。このため、最大比透磁率は１０００以上２００００以下の範囲とし、保磁力は１０Ａ／ｍ以上４００Ａ／ｍ以下の範囲とする。

合金成分は、原料材料や製鋼方法によって目的とする範囲に調整されるが、生産性、品質上からは連続鋳造法が好ましく、また小ロット生産には真空溶解法などが適する。鋳造後、所定板厚の鋼材とするために、熱間圧延、冷間圧延などが実施される。このようにして得られた鉄合金板材は、機械式プレスや、油圧式プレスもしくはファインブランキングプレス等にて、打抜き、型取り、穴あけ、曲げ、エンボスなどの塑性加工により、所定のヨーク形状に加工処理され、バリ取り、面取り、酸洗の後、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｌ等の電気メッキ、無電解メッキ、ＰＶＤ、ＣＶＤ、イオンプレーティング等により表面処理を施し、ハードディスクボイスコイルモータに用いるヨーク材として製造することができる。
ここで、ヨーク材の板厚が０．１ｍｍ未満の場合は、薄すぎて板材の飽和磁化を多少向上させても磁気回路の特性向上効果があまり見られず、また５ｍｍを超える場合は、逆に充分に厚いため、本発明によらなくても磁気回路が飽和する問題は生じない。

以下に実施例を述べるが、本発明はこれら実施例に限られるものではない。
［実施例１］
表１の実施例１に示す成分組成の鋼合金塊を溶解・連続鋳造して、幅２００ｍｍ、長さ５００ｍｍ、板厚５０ｍｍの合金塊を得た。
その合金塊を１２００℃に加熱して熱間圧延を開始し、９５０℃以下で６０％の累積圧下率とし、８５０℃で熱間圧延を終了した。熱間圧延終了後は、室温まで空冷した。その後、冷間圧延した後、９００℃で仕上焼鈍し、酸洗を実施し、厚さ１ｍｍの鋼板とした。
得られた鋼板を機械式打抜きプレス機にてヨーク形状に打抜き加工し、上下ヨーク２種を得た。

得られたヨークは、被膜厚み約８ミクロンの無電解ＮｉＰメッキを施した。それら上下ヨークの内側に、最大エネルギー積３８０ｋＪ／ｍ³の永久磁石をヨークの中央位置に接着し磁気回路を作製した。
比較例として、一般的な市販のＳＰＣＣＳＤ品、板厚１ｍｍの材料を同様に機械式打抜きプレス機にてヨーク形状に打抜き加工し、上下ヨーク２種を得た。得られたヨークは、被膜厚み約８ミクロンの無電解ＮｉＰメッキを施し、それら上下ヨークの内側に、最大エネルギー積３８０ｋＪ／ｍ³の永久磁石をヨークの中央位置に接着し磁気回路を作製した。
作製した本発明のヨーク材と比較ＳＰＣＣ材を約４ｍｍ角に切断し、最大磁界１．９ＭＡ／ｍの振動試料型磁力計にて飽和磁束密度を測定した。

また、ヨーク形状に打抜いた残りの板材から、外径４５ｍｍ、内径３３ｍｍのリング試料を作製し、ＪＩＳＣ２５３１（１９９９）に記載される方法に準拠し、前述のリング試料を、間に紙を挟み２枚重ね、絶縁テープを巻いた後、励磁用コイル、磁化検出用コイルとしてそれぞれ５０ターンづつ０．２６ｍｍφの銅線を巻き、最大磁界±１．６ｋＡ／ｍの直流磁化特性自動記録装置にて磁気ヒステリシス曲線を描き、最大比透磁率及び保磁力を測定した。
さらに、作製したボイスコイルモータ用磁気回路の性能を調べるために、実際の磁気記録装置に使用されている平面コイルを用い磁束計（Ｌａｋｅｓｈｏｒｅ製４８０Ｆｌｕｘｍｅｔｅｒ）を用いて、その磁気回路ギャップ間の総磁束量を測定した。
以上の実験結果を表１に示す。

表１から、実施例１の合金は、ＳＰＣＣに対して飽和磁束密度が上昇し、それに対応して、磁気回路ギャップにおける総磁束量も増加したことが判る。
なお、表１における比率は、比較例のギャップ磁束量を１００として相対比率で表してある。

［実施例２］
同じく表１の実施例２に示す成分組成の鋼塊を電炉、転炉−脱ガス、連続鋳造工程を経て溶製・鋳造し、厚さ２００ｍｍのスラブを得た。溶銑はＲＨ脱ガスおよびＶＯＤ法（真空−酸素脱炭法）により精製した。
得られた２００ｍｍ板厚のスラブを１１００〜１２００℃に加熱・均熱し、熱間圧延機で圧延し、仕上げ温度８５０〜９５０℃で板厚約１０ｍｍとした。再結晶焼鈍（８５０〜９００℃）後、酸洗、冷間圧延により約４ｍｍの板厚とした。その後約８５０℃で仕上焼鈍後酸洗して供試用鋼板を得た。得られた鋼板を機械式打抜きプレス機にてヨーク形状に打抜き加工し、上下ヨーク２種を得た。得られたヨークは、被膜厚み約６ミクロンの無電解ＮｉＰメッキを施した。

それら上下ヨークの内側に、最大エネルギー積４００ｋＪ／ｍ³の永久磁石をヨークの中央位置に接着し磁気回路を作製した。
作製したヨーク板材の磁気特性を実施例１に示した方法にて測定した。
また、ボイスコイルモータ用磁気回路の性能を調べるために、実際の磁気記録装置に使用されている平面コイルを用いて、その磁気回路ギャップ間の永久磁石上の範囲を走引、総磁束量を測定した。
以上の実験結果を表１に併せて示す。
その結果、実施例２の組成の鋼板は、ＳＰＣＣに対して飽和磁束密度が向上し、それに対応して、磁気回路ギャップにおける総磁束量も増加した。

本発明によって、磁気回路に磁石から投入される磁束を有効に利用してギャップ間の磁束密度を向上させ、しかも周辺の磁気記録媒体や制御機器に対して磁気的に影響を及ぼさない磁気回路が提供されるので、磁気記録装置ボイスコイルモータを用いる技術分野に裨益する処大である。

Claims

鋳造後の組成がＣ：０．０００１質量％以上０．０２質量％以下、Ｓｉ：０．０００１質量％以上０．０３質量％未満、Ｍｎ：０．００１質量％以上０．２質量％以下、Ｐ：０．０００１質量％以上０．０５質量％以下、Ｓ：０．０００１質量％以上０．０５質量％以下、Ａｌ：０．０００１質量％以上０．１質量％以下、Ｏ：０．００１質量％以上０．１質量％以下、Ｎ：０．０００１質量％以上０．０３質量％となるように各母合金を秤量・溶解・鋳造し、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下の板厚となるまで圧延し、塑性加工を施してヨーク形状に加工処理し、必要に応じて表面処理を施すことを特徴とするハードディスクボイスコイルモータヨーク用鉄合金板材の製造方法。
ヨーク形状に加工処理された板材に、その飽和磁束密度が２．０７テスラ以上２．２テスラ以下、最大比透磁率が１０００以上２００００以下、保磁力が１０Ａ／ｍ以上４００Ａ／ｍ以下なる磁気特性を備えるように着磁処理される請求項１に記載のハードディスクボイスコイルモータヨーク用鉄合金板材の製造方法。