(57)【要約】【課題】  めっき層の密着性および磁気特性に優れたステッピングモーター用表面処理鋼板、ステッピングモーター用表面処理鋼板の製造方法及び、それを用いたステッピングモーターを提供する。特に、ステッピングモーターの極歯あるいはケースに関する。【解決手段】  鋼板の少なくとも片面において、表面に鉄−ニッケル拡散層あるいは、鋼板上に、下層として鉄−ニッケル拡散層および上層としてニッケル層とからなる２層が形成されていることを特徴とするステッピングモーター用表面処理鋼板。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板の少なくとも片面の表面に鉄−ニッケル拡散層が形成されていることを特徴とするステッピングモーター用表面処理鋼板。
【請求項２】
鋼板の少なくとも片面において、鋼板上に、下層として鉄−ニッケル拡散層、上層としてニッケル層が形成されていることを特徴とするステッピングモーター用表面処理鋼板。
【請求項３】
前記鋼板は、炭素を０．０６重量％以下含むことを特徴とする請求項１乃至２のいずれか１項記載のステッピングモーター用表面処理鋼板。
【請求項４】
鋼板の両面に、ニッケルめっきあるいはニッケルを含んだ合金めっきを施した後、熱処理により鉄−ニッケル拡散層を形成することを特徴とするステッピングモーター用表面処理鋼板の製造方法。
【請求項５】
前記ニッケルを含んだ合金めっきが、Ｎｉ−Ｃｏ合金、Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｎｉ−Ｍｎ合金、Ｎｉ−Ｓｎ合金、Ｎｉ−Ｐ合金あるいは、Ｎｉ−Ｂ合金めっきからなることを特徴とする請求項４記載のステッピングモーター用表面処理鋼板の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれか１項記載のステッピングモーター用表面処理鋼板を用いて製造してなるステッピングモーター。
【請求項７】
請求項４乃至５のいずれか１項記載のステッピングモーター用表面処理鋼板の製造方法で製造したステッピングモーター用表面処理鋼板を用いることを特徴とするステッピングモーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はステッピングモーター用表面処理鋼板、ステッピングモーター用表面処理鋼板の製造方法及び、それを用いたステッピングモーターに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＯＡ機器、ＡＶ機器、計測機器、遊戯機器に使われるステッピングモーターは小型のためその需要が多くなり、それに伴って、低価格化及び高性能化が要求されている。このモーターの極歯には、磁気特性の優れた材料が要求され、従来は特許文献１〜２に開示されているステンレス鋼板、電磁軟鉄や冷延鋼板が使用され、加工後ニッケルめっきし焼鈍されてから使用されていた。しかし、このような後めっきでは、加工部でのめっき厚みが均一になりにくく、過剰品質等でコストダウンが困難であった。また、先めっきでは、加工によりめっき層が剥離するような問題があった。
【０００３】
本出願に関する先行技術文献情報として次のものがある。
【特許文献１】特開２０００−１８８８５３
【特許文献２】特開２００２−２２６９５４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明はこれらの点を考慮して、コストダウン及び品質向上を目的として、高性能なステッピングモーター用表面処理鋼板、ステッピングモーター用表面処理鋼板の製造方法及び、それを用いたステッピングモーターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載のステッピングモーター用表面処理鋼板は、鋼板の少なくとも片面の表面に鉄−ニッケル拡散層が形成されていることを特徴とする。
請求項２記載のステッピングモーター用表面処理鋼板は、鋼板の少なくとも片面において、鋼板上に、下層として鉄−ニッケル拡散層、上層としてニッケル層が形成されていることを特徴とする。これらの場合、鋼板は、炭素を０．０６重量％以下含むことが望ましい。
請求項４記載のステッピングモーター用表面処理鋼板の製造方法は、鋼板の両面に、ニッケルめっきを施した後、熱処理により鉄−ニッケル拡散層を形成することを特徴とする
この場合、ニッケルを含んだ合金めっきが、Ｎｉ−Ｃｏ合金、Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｎｉ−Ｍｎ合金、Ｎｉ−Ｓｎ合金、Ｎｉ−Ｐ合金あるいは、Ｎｉ−Ｂ合金めっきであることが望ましい。
請求項６記載のステッピングモーターは、請求項１乃至３のいずれか１項記載のステッピングモーター用表面処理鋼板を用いて製造してなることを特徴とする。
請求項７記載のステッピングモーターは、請求項４乃至５のいずれか１項記載のステッピングモーター用表面処理鋼板の製造方法で製造したステッピングモーター用表面処理鋼板を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
従来の後めっき法と比べて、加工後の耐食性は問題がなく、ステッピングモーターの極歯あるいはケースとして使用できることが判明した。また、炭素を０．０６重量％以下含んだ鋼板を用いた場合、ステッピングモーターの極歯あるいはケースとして使用しても、磁気特性が使用に十分耐えうるものであった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に、本発明の内容について詳しく説明する。
［使用する鋼板］
本発明に使用する鋼板としては普通鋼の冷延鋼板、特に低炭素アルミキルド鋼連鋳材をベースとするものが用いられる。また、炭素が０．０６重量％以下の極低炭素鋼やこれにニオブ、チタン等の金属を添加した非時効性鋼も使用することができる。
【０００８】
［脱炭処理］
優れた磁気特性が要求される場合は、下記のニッケルめっきを行う前に、脱炭処理を行う。脱炭処理は、冷間圧延後の連続焼鈍、箱型焼鈍などの再結晶工程で行うのが望ましい。脱炭処理は、公知の方法で良く、均熱温度、均熱時間及び露点などの雰囲気を適宜変えて行う。通常の使用（優れた磁気特性が要求されない場合）では、炭素は０．０６重量％以下であり、加工性の点で望ましい。また、優れた磁気特性が必要な場合は、炭素は０．００３重量％以下が望ましく、透磁率は電磁軟鉄と同程度になり好ましい。更に、より望ましく０．００１重量％以下である。優れた磁気特性が不要の場合は、この脱炭処理は行わなくても良い。板厚は、特に限定されるものではないが、０．２〜０．７ｍｍの範囲が好ましい。
【０００９】
［ニッケルめっき］
次に、本発明のステッピングモーター用表面処理鋼板は、鋼板上にニッケルめっきを施す。ニッケルめっきの目的は、ステッピングモーターのケースまたは極歯を成形した後においても充分な耐食性を確保するためである。
ニッケルめっき浴としては、ワット浴、スルファミン酸浴、ホウフッ化物、塩化物浴等の通常のニッケルめっきに使用される浴を本発明でも使用することができる。ニッケルめっきには電解めっきと無電解めっきがあり、無電解めっきも使用することができるが、一般的に浴管理、めっき厚さのコントロールが可能な電解めっきの方が使用し易い。電解法による場合の電流密度は３〜８０Ａ／ｄｍ２で、均一なめっき層を得るために浴は空気を浴槽中に吹き込む空気攪拌等を行うことが好ましい。また、浴のｐＨは３．５〜５．５の酸性領域が好ましく、浴温度は４０〜６０℃であることが好ましい。
【００１０】
本発明におけるニッケルめっき浴としては有機添加剤を使用しない無光沢めっき浴、有機添加剤を使用する半光沢めっき浴又は光沢めっき浴のいずれでも使用可能である。ニッケルめっき層のニッケルめっきの厚みは０．２５〜５μｍ程度が好ましい。
めっきの厚みが０．２５μｍ未満では鋼板上への被覆が不充分なために、ニッケルめっきの目的としての耐食性を充分確保できなくなるからである。また５μｍを超える厚みはその効果が飽和し経済的に不利だからである。このニッケルめっきは鋼板の両面に形成させることが耐食性確保の観点から好ましい。
【００１１】
［ニッケル合金めっき］
ニッケルめっきの代わりに、ニッケル合金めっきを施しても良い。ニッケル合金として、ニッケルを主成分とし、Ｎｉ−Ｃｏ合金、Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｎｉ−Ｍｎ合金、Ｎｉ−Ｓｎ合金、Ｎｉ−Ｐ合金あるいは、Ｎｉ−Ｂ合金めっきが適用できる。ニッケル合金めっき浴としては有機添加剤を使用しない無光沢めっき浴、有機添加剤を使用する半光沢めっき浴又は光沢めっき浴のいずれでも使用可能である。ニッケル合金めっき層の厚みは０．２５〜５μｍ程度が好ましい。厚みが０．２５μｍ未満では鋼板上への被覆が不充分なために、ニッケル合金めっきの目的としての耐食性を充分確保できなくなるからである。また５μｍを超える厚みはその効果が飽和し経済的に不利だからである。このニッケルめっきは鋼板の両面に形成させることが耐食性確保の観点から好ましい。Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｐあるいは、Ｂなどの合金元素の含有率は特に限定されるものではないが、より好ましくは１０％以下である。
ニッケル合金めっき浴としては、ワット浴、スルファミン酸浴、ホウフッ化物、塩化物浴等の通常のニッケルめっきに使用される浴を本発明でも使用することができる。ニッケル合金めっきには電解めっき法と無電解めっき法があり、無電解めっき法も使用することができるが、一般的に浴管理、めっき厚さのコントロールが可能な電解めっきの方が使用し易い。電解法による場合の電流密度は３〜８０Ａ／ｄｍ２で、均一なめっき層を得るために浴は空気を浴槽中に吹き込む空気攪拌等を行うことが好ましい。また、浴のｐＨは３．５〜５．５の酸性領域が好ましく、浴温度は４０〜６０℃であることが好ましい。
【００１２】
［鉄ーニッケル拡散層の形成］
ニッケルめっき層またはニッケル合金めっき層は、めっき後熱処理を施し、ニッケルめっき層またはニッケル合金めっき層の全部又は一部を鉄ーニッケル拡散層にすることが好ましい。表層には、ニッケル層、鉄−ニッケル拡散層あるいはニッケルと鉄ーニッケル拡散層の両方が存在しても良い。この拡散層形成によってニッケルめっき層またはニッケル合金めっき層の鋼板素地からの剥離防止に効果がある。鉄−ニッケル拡散層の厚みは、熱処理条件を適宜変えることにより調整できる。
【００１３】
熱処理は非酸化性又は還元性保護ガス下で行うことが拡散層表面に酸化膜形成を防止する点で好ましい。非酸化性のガスとしてはいわゆる不活性ガスである窒素、アルゴン、ヘリウムなどが好適に使用され、一方、還元性ガスとしては水素、アンモニアクラッキングガス（水素７５％、窒素２５％）などが好適に使用される。熱処理方法としては箱型焼鈍法と連続焼鈍法があるがいずれの方法によってもよい。箱型焼鈍の場合、熱処理温度は４５０℃以上が好ましく、また処理時間は、連続焼鈍法では短時間処理でよく箱型焼鈍法では比較的長時間を要する。一般的には、連続焼鈍では３０秒から２分程度、箱型焼鈍では６時間から１５時間程度が好ましい。
【００１４】
［ステッピングモーターの作成］
このようにして作成したステッピングモーター用表面処理鋼板をプレスで、ステッピングモーターの極歯あるいはケースに加工し、約８５０℃で１５分焼鈍後、ステッピングモーターに組み込んだ。
【実施例】
【００１５】
以下に、本発明を実施例に基づいてさらに説明する。
厚さ０．４ｍｍであって、鋼板の成分が、Ｃ：０．０３ｗｔ％、Ｍｎ：０．２０ｗｔ％、Ｓｉ：０．０１ｗｔ％、Ｐ：０．０１１ｗｔ％、Ｓ：０．０６ｗｔ％、Ａｌ：０．０３５ｗｔ％、Ｎ：０．００２５ｗｔ％である熱延鋼板を、冷間圧延した。優れた磁気特性が要求される場合は、箱型焼鈍により脱炭し、圧延したものをめっき原板とした。一方、優れた磁気特性が要求されない場合は、焼鈍、調質圧延したものをめっき原板として使用した。そのめっき原板をＮａＯＨ水溶液（３０ｇ／Ｌ）を用いて、７５℃で陽極処理（５Ａ／ｄｍ２×１０秒）及び陰極処理（５Ａ／ｄｍ２×１０秒）し、アルカリ脱脂した。次いで、硫酸水溶液（５０ｇ／Ｌ）に約３秒間浸漬して酸洗し、さらに下記の条件でワット浴により空気攪拌しつつ、ニッケルめっきを行った。なお、陽極にはポリプロピレン製バッグを装着したチタンバスケットにニッケルペレットを挿入したものを使用した。
表１に示すように、めっき厚みは、めっき時間を変えることにより調節した。また、合金めっきは、下記に示すニッケルめっき浴に鉄、コバルトあるいはマンガンなどの硫酸塩をめっき浴に添加して行った。ニッケルーリン合金めっきの場合は、亜リン酸あるいは次亜リン酸をめっき浴に添加してめっきを行った。めっき条件については表１に示す。
【００１６】
［ニッケルめっきの条件］
［浴組成］
硫酸ニッケル      ３００ｇ／Ｌ
塩化ニッケル        ４５ｇ／Ｌ
ほう酸              ４５ｇ／Ｌ
［めっき条件］
浴温度              ５５±２℃
ｐＨ                ４．２±０．２
電流密度            ２０Ａ／ｄｍ２
【００１７】
ニッケルめっきの終了した鋼板は、表１に示す熱処理条件で、窒素：９４％、水素：６％の雰囲気で熱拡散処理を行った。処理後の鉄ーニッケル拡散層の厚さはグロー放電発光分光分析法で確認した。
[調質圧延]
熱拡散処理の終了した鋼板は、ストレッチャーストレイン発生防止のため、その後調質圧延を行った。
【００１８】
［ステッピングモーターの形成］
このようにして作成したステッピングモーター用表面処理鋼板をプレスで、ステッピングモーターの極歯あるいはケースに加工し、９００℃で１分焼鈍後、ステッピングモーターに組み込んだ。
（比較例１）
実施例１と同一厚さ、同一組成の鋼板を使用して、ステッピングモーターのケースに加工した。加工後、脱脂処理、酸洗し、無電解ニッケルめっきを２μｍ行い、９００℃で１分焼鈍後、ステッピングモーターに組み込んだ。
（比較例２）
実施例１と同一厚さの電磁軟鉄を使用して、ステッピングモーターのケースに加工した。加工後、脱脂処理、酸洗し、無電解ニッケルめっきを２μｍ行い、９００℃で１分焼鈍後、ステッピングモーターに組み込んだ。
【００１９】
実施例１〜７及び比較例１〜２における鋼板の特性は以下のようにして測定した。評価結果を表１に示す。
（１）鉄ーニッケル拡散層の厚さ
グロー放電発光分光分析法で、調質圧延後のサンプルを採取して測定した。
（２）めっき層の密着性評価
実施例の場合は、ステッピングモーターのケースあるいは極歯に加工した後、セロハンテープによる強制剥離試験し、めっき層の剥離の有無について顕微鏡で観察した。比較例については、Ｎｉ後めっきをした後、セロハンテープによる強制剥離試験し、めっき層の剥離の有無について顕微鏡で観察した。めっき剥離が認められる場合を×（不良）とし、剥離がない場合を○（良好）で表した。
（３）磁気特性
調質圧延後のサンプルについて、簡易エプスタイン法により初期透磁率μ0と最大透磁率μｍを測定した。初期透磁率μ0が４０００以上でかつ、最大透磁率μｍが２０００以上を磁気特性が良好とした。
【００２０】
表１に示すように、実施例１〜７は、従来の後めっき法（比較例１）と同程度に、めっき層の剥離はなく良好であった。また、脱炭処理した実施例２（鋼板の炭素量：０．０００８重量％）と５（鋼板の炭素量：０．００２重量％）の磁気特性は電磁軟鉄（比較例２）と同程度の磁気特性を示し、良好であった。
【００２１】
【表１】
2005154793.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は従来の後めっき法と同様に、ステッピングモーターの極歯あるいはケースとして使用できることが判明した。また、炭素を０．００１重量％以下含んだ鋼板を用いた場合、電磁鋼板と同レベルの磁気特性を有し、ステッピングモーターの極歯あるいはケースとして使用しても、十分耐えうるものであった。