(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定形状に成形された鉄系母材の表面を酸化鉄を含む研磨材によって研磨する研磨工程と、
前記研磨工程後に前記母材を還元雰囲気中で加熱することによって母材表面およびその近傍に存在していた研磨材の破片の成分のうち酸化物を還元して鉄を残し、かつ、該母材を拡散温度に保つことによって前記鉄を該母材中に拡散させる熱処理工程と、
を具備したことを特徴とする鉄系部品の製造方法。
【請求項２】
前記鉄系母材がディスクドライブのケースの内部に収容されるステンレス鋼製の部品を構成するものであることを特徴とする請求項１記載の鉄系部品の製造方法。
【請求項３】
前記鉄系母材がオーステナイト系ステンレス鋼であることを特徴とする請求項２記載の鉄系部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばパーソナルコンピュータ等のディスクドライブなどに使われる鉄系部品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナルコンピュータ等の情報処理装置に使われるハードディスクドライブ（ＨＤＤ）は、モータによって回転するディスクと、このディスクにデータを記録したりデータを読取ったりするためのヘッド部を備えたキャリッジを有している。このキャリッジは、ポジショニング用モータによって、軸を中心に旋回駆動される。キャリッジは、アクチュエータアームと、アクチュエータアームの先端部に設けたサスペンションと、サスペンションの先端部に設けた前記ヘッド部などを備えている。ヘッド部にスライダが設けられている。
【０００３】
前記ディスクが回転すると、スライダがディスク表面から僅かに浮上することにより、ディスク表面とスライダとの間にエアベアリングが形成される。このサスペンションは、ベースプレートを含むベース部と、精密な薄板ばねからなるロードビームと、ロードビームに固定されるフレキシャ（ｆｌｅｘｕｒｅ）などを含んでいる。ベースプレート（マウントプレート）は、オーステナイト系ステンレス鋼などの鉄系金属からなり、プレス加工によって所定の形状に成形されている。
【０００４】
プレス等の機械加工によって成形された部品（例えばベースプレート）は、その剪断面にバリが生じていることがある。このバリは部品の平面度の悪化あるいはバリの脱落等の原因になるため、除去することが望まれる。バリを除去する手段として、バレル研磨が知られている。バレル研磨は、研磨槽の内部に、被研磨物である多数の部品を、メディアと呼ばれる研磨材と共に収容する。
【０００５】
そして上記研磨槽を回転させることにより、被研磨物の表面を研磨材によって研磨するようにしている。研磨材としては、研磨の目的に応じて種々の材質のものが知られている。前記ベースプレートなどのステンレス鋼製の部品のバリを取るには、例えばアルミナや、シリコン等の酸化物系の硬い成分からなる研磨材が有効である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
酸化物系の研磨材は硬いためバリを効果的に除去できる反面、研磨材の微小な破片が部品の表面に突き刺さるという現象が生じることがわかった。部品の表面に突き刺さった研磨材の破片は、研磨後に行われる洗浄程度では除去することができずに部品の表面に残留し、コンタミネーションの原因物質となるおそれがある。例えばディスクドライブの使用中（コンピュータの作動中）に、ベースプレートの表面から数μｍ程度以下の微小な研磨材の破片（パーティクルの一種）が脱落すると、このパーティクルがディスクとスライダとの間に入り込むおそれがある。このようなパーティクルの存在は、ディスクドライブの性能を考えると、好ましくない。
【０００７】
パーティクルの脱落（発塵）を防ぐために、研磨後の部品を超音波洗浄等によって徹底的に洗浄することにより、脱落する可能性のあるパーティクルを可能な限り除去し、発塵のリスクを低減することが考えられる。しかしながら、超音波洗浄を十分に実施しても、部品の表面に突き刺さっているパーティクルを完全に除去することは不可能であった。部品表面のパーティクルを化学研磨によって除去することも考えられるが、化学研磨は本質的に部品の表面全体を溶かし流す工程であるため、化学研磨された部品は寸法が変化する上に、工程が増えるためコストが高くなるなどの問題があった。
【０００８】
従ってこの発明の目的は、発塵が抑制された清浄度の高い鉄系部品の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明で言う鉄系部品は、例えば、ディスクドライブの内部に用いるステンレス鋼製の部品である。さらに詳しくは、鉄系部品の一例は、オーステナイト系ステンレス鋼からなるディスクドライブ用サスペンションのベースプレート、あるいはダミーヘッド（サスペンションに相当する質量のダミー部品）など、ディスクドライブ用の部品である。ただしディスクドライブ以外にも、高清浄度が要求される精密部品に適用することができる。この明細書で言う「鉄系」とは鉄を５０重量％以上含むような鉄鋼材料である。また、還元とは、ＥＤＸなどの表面分析法によって酸素濃度が母材と同等であることを確認できる状態を言う。ここで言う還元雰囲気は真空も含む概念である。
【００１０】
本発明の鉄系部品の製造方法は、所定形状に成形された鉄系母材の表面を酸化鉄を含む研磨材によって研磨する研磨工程と、前記研磨工程後に前記母材を還元雰囲気中で加熱することによって母材表面およびその近傍に存在していた研磨材の破片の成分のうち酸化物を還元して鉄を残し、かつ、該母材を拡散温度に保つことによって前記鉄を該母材中に拡散させる熱処理工程とを具備している。熱処理温度は、３００℃から１５４０℃の範囲であり、特にステンレス鋼の場合には８００℃から１１００℃の温度範囲が適している。
【００１１】
前記熱処理によって酸化鉄研磨材の破片が消滅する条件は、水素による還元雰囲気と、熱処理温度に依存している。水素は還元性を有し、鉄系金属に対して酸化などの影響を及ぼすことなく金属表面を維持するとともに、酸化物に対してはこれを還元する作用がある。従って、鉄系母材の表面に付着、あるいは突き刺さるなどして存在する酸化鉄研磨材の破片は、この還元雰囲気中で還元されて鉄に戻ると同時に、この鉄が鉄系母材（例えばオーステナイト系ステンレス鋼）中に拡散する。このことにより、鉄系母材の表面に存在していた研磨材の破片が消滅する。
【００１２】
本発明で言う熱処理工程は、オーステナイト系ステンレス鋼からなる部品の発塵を抑制する上で特に高い効果が発揮されるが、マルテンサイト系ステンレス鋼あるいはフェライト系ステンレス鋼をはじめとして、各種の鉄系部品においても発塵を抑制することができる。また本発明は、ディスクドライブ用サスペンションのベースプレートをはじめとして、ダミーヘッド等のディスクドライブに内蔵される鉄系部品は勿論のこと、ディスクドライブ以外の鉄系部品に適用することもできる。
【００１３】
本発明で言う研磨工程は、バレル研磨以外に、ショットブラストやラッピング等による研磨であってもよい。要するに、酸化鉄を主成分とする研磨材を用いる研磨であり、研磨によって生じる微小な研磨材の破片や、母材の破片の一部が母材に付着したり、突き刺さる可能性のある場合に、発塵を抑制する上で、前記還元雰囲気での熱処理工程がきわめて有効となる。
【００１４】
本発明は、例えばケース内部での発塵を極力抑える必要のあるハードディスクドライブなどにおいて、前記還元雰囲気での熱処理によって発塵を抑制した鉄系部品をケース内部に組込むことにより、ハードディスクドライブ等の信頼性を高める上で有効となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施形態について、図１から図８を参照して説明する。
図１に示すハードディスクドライブ１０は、記録媒体としてのディスク１１の記録面に情報を記録したり読取ったりするためのヘッド部１２ａを備えたサスペンション１２と、これらサスペンション１２を取付けるアーム部材の一例としてのアクチュエータアーム１３などを備えている。アクチュエータアーム１３は、図示しないポジショニング用モータによって、軸（図示せず）を中心に旋回駆動される。サスペンション１２やアクチュエータアーム１３は、密閉されたケース１４（一部のみ図示する）の内部に収容されている。
【００１６】
ディスクドライブ用サスペンション１２は、図２に一例を示すように、ベースプレート２０を含むベース部２１と、ベース部２１からヘッド部１２ａの方向に延びるロードビーム２２と、ロードビーム２２に取付けるフレキシャ２３などを備えている。ロードビーム２２は、ばね性を有する材料からなる。フレキシャ２３は、ロードビーム２２よりもさらに薄い板ばねからなり、フレキシャ２２の先端部に、ヘッド部１２ａを構成するスライダ２４が取付けられている。
【００１７】
ベースプレート２０は、例えば２００μｍ前後の厚さのオーステナイト系ステンレス鋼（Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系）からなる。このベースプレート２０は、ロードビーム２２の基部２２ａに重ねた状態で、レーザ溶接によってロードビーム２２の基部２２ａに固定される。ベースプレート２０は、ロードビーム２２に重ねるプレート本体部３０と、プレス等の機械加工によって形成された短円筒形のボス部３１とを有している。ボス部３１は、アクチュエータアーム１３の取付孔３５（図１に示す）に挿入される。
【００１８】
上記ベースプレート２０を製造するための製造方法は、図３に一例を示すように、成形工程Ｓ１と、研磨工程Ｓ２と、洗浄工程Ｓ３と、熱処理工程Ｓ４などを含んでいる。成形工程Ｓ１においては、プレス加工によってベースプレート２０が所定の形状に成形される。この加工に伴い、例えばボス部３１の孔３７の内周縁やプレート本体部３０の外周縁などにバリが生じることがある。このバリは、以下に説明する研磨工程Ｓ２において除去される。
【００１９】
研磨工程Ｓ２では、図４に一例を示すバレル研磨装置４０を用いて、被研磨物（例えばベースプレート２０）のバレル研磨が行われる。この研磨工程Ｓ２において、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）を主成分とする粒状の研磨材（酸化物メディア）４１が使用される。
【００２０】
研磨材４１の形状は問わないが、例えば図５の（Ａ）に示すような多面体をなす研磨材４１や、図５の（Ｂ）に示すような形状の研磨材４１が使用されてもよい。これらの研磨材４１は、酸化鉄の粉末を有機物バインダとともに焼結してなるものであり、炭素と酸素を除いた成分の一例は、重量比率で約６０％のＦｅを含むものである。
【００２１】
バレル研磨装置４０は筒形の研磨槽５０を備えている。研磨槽５０の内部に、多数の被研磨物（例えばベースプレート２０）と、多数の研磨材４１と、必要に応じて水および添加剤を収容する。そしてモータ４２によって研磨槽５０を図４中の矢印Ｒ方向に回転させる。こうすることにより、研磨材４１によって被研磨物（例えばベースプレート２０）が研磨され、被研磨物のバリが除去される。酸化鉄からなる研磨材４１はマイクロビッカース硬さが例えばＨｖ５００前後と硬いため、ステンレス鋼製の被研磨物のバリも十分に除去することができる。
【００２２】
研磨された前記被研磨物（例えばベースプレート２０）は、図６にその一部を拡大して示すように、母材２０′の表面に研磨材４１の微小な破片４１ａや、母材２０′の破片Ｐが、母材２０′の表面に付着したり、突き刺さっていることがある。このため熱処理工程Ｓ４において、母材２０′を水素の還元雰囲気中で加熱することにより、母材２０′の表面に存在していた研磨材４１の破片４１ａの成分（酸化鉄成分）のうち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、前記鉄や母材の破片Ｐを母材２０′に拡散させる。
【００２３】
さらに詳しくは、熱処理工程Ｓ４において水素雰囲気中で１０４０℃前後で固溶化熱処理を行い、その後、冷却する。一例として、ＳＵＳ３０４Ｌからなる被研磨物を、粒径３〜６μｍの粒子を焼結した酸化物メディアによって研磨した場合に、純水素による置換雰囲気にて、熱処理温度１０４０℃、露点マイナス７０℃で熱処理を行った。
【００２４】
前記熱処理工程Ｓ４により、それまで母材２０′の表面に存在していた研磨材４１の破片４１ａの酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）の成分元素である酸素が還元雰囲気中の水素と結合し、水（Ｈ２Ｏ）となって蒸発するため、母材２０′の表面に鉄（Ｆｅ）が残る。
【００２５】
母材２０′（例えばオーステナイト系ステンレス鋼）の表面に残った鉄は、固溶化熱処理における拡散現象によって母材２０′に拡散し、図７に示すように母材２０′の表面から消滅することが確認された。なお、図６と図７に示す母材２０′の表面には、顕微鏡下で観察する際に位置を特定できるようにするために、菱形のダイヤモンド圧子によってヌープ圧痕Ｎが形成されている。
【００２６】
熱処理工程Ｓ４を実施したベースプレート２０を超音波洗浄し、液中のパーティクル数をカウントする試験を実施した。その結果を図８に示す。図８中の横軸の数字は超音波による洗浄時間（分）を示し、縦軸はパーティクル数を示している。図８中の測定値Ｌ１は、熱処理工程Ｓ４を実施したベースプレート２０のパーティクル数を示している。測定値Ｌ２は、熱処理工程Ｓ４を行わない従来のベースプレートのパーティクル数を示している。
【００２７】
図８において、特に、洗浄時間が３分を越えてからのパーティクル数が重要である。なぜなら、洗浄開始後、３分以上経過してもパーティクルがカウントされるということは、部品表面に突き刺さっていたパーティクルがランダムなタイミングで部品表面から脱落することを意味している。すなわちこの測定値が小さいほど、ディスクドライブの信頼性が高いと言える。熱処理工程Ｓ４を経た部品（例えばベースプレート）の発塵量は、図８に示されるように、従来のベースプレートの発塵量に比較して、きわめて低レベルであることが確認された。
【００２８】
なお、オーステナイト系ステンレス鋼からなる鉄系部品の場合、還元雰囲気を容易に得られる８００℃〜１１００℃という温度領域は、オーステナイト系ステンレス鋼の一般的な熱処理温度と一致しているために、特殊な設備を用いることなく本発明の効果を発揮させることができる。また、オーステナイト系ステンレス鋼は冷却速度に鈍感なため、昇温された還元雰囲気に保持するだけでオーステナイト系ステンレス鋼の他の長所を犠牲にすることなく本発明の効果を発揮させることができる。マルテンサイト鋼あるいはフェライト鋼をはじめとする各種の鉄鋼材料からなる部品の場合は、熱処理温度とその後の冷却速度に敏感なため、機械的強度などが著しく変化することがある。この変化を許容できるならば、オーステナイト系以外の鋼種でも、オーステナイト系ステンレス鋼と同様の発塵抑制効果を得ることができる。
【００２９】
なお、以上説明した実施形態をはじめとして、この発明を実施するに当たり、鉄系部品や研磨材の形態、熱処理工程の態様など、この発明の構成要素をこの発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更して実施できることは言うまでもない。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１に記載した製造方法によれば、酸化物研磨材によって鉄系部品のバリが効果的に除去され、かつ、研磨後に還元雰囲気中で行われる拡散熱処理によって研磨材の破片や母材の破片を消滅させることができ、清浄度の高い鉄系部品を得ることができる。
【００３２】
請求項２に記載した発明によれば、ケース内部での発塵を極力抑える必要のあるディスクドライブにおいて、ステンレス鋼製の部品からパーティクルがケース内部に脱落することが抑制され、ディスクドライブ内の清浄度を高く保つことができる。
【００３３】
請求項３に記載した発明によれば、オーステナイト系ステンレス鋼からなる母材に前記還元雰囲気での熱処理を行うことにより、この熱処理による発塵抑制効果をさらに高めることができ、清浄度の高いディスクドライブのステンレス鋼部品を提供することができる。
【００３４】
本発明によれば、密閉されたケースの内部での発塵を極力抑える必要のあるハードディスクドライブにおいて、パーティクルが脱落することが抑制され、ケース内部の清浄度を高く保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すベースプレートを備えたサスペンションを含むディスクドライブの一部の断面図。
【図２】図１に示されたサスペンションの平面図。
【図３】本発明の一実施形態のベースプレートの製造工程を示す図。
【図４】バレル研磨装置の概略を示す斜視図。
【図５】（Ａ）（Ｂ）はそれぞれ研磨材の一例を示す斜視図。
【図６】研磨された母材の熱処理前の表面を拡大して示す図。
【図７】研磨された母材の熱処理後の表面を拡大して示す図。
【図８】熱処理が実施されたベースプレートと熱処理を実施しないベースプレートのそれぞれの洗浄時間ごとの発塵状況を示す図。
【符号の説明】
１０…ディスクドライブ
１２…サスペンション
２０…ベースプレート
２０′…母材
４０…バレル研磨装置
４１…研磨材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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