(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハードディスクボイスコイルモータ磁気回路に使用される板厚が０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下のヨーク用板材において、該板材がＣ：０．０００１〜０．０２質量％、Ｓｉ：０．０００１〜０．０５質量％、Ｍｎ：０．００１〜０．２質量％、Ｐ：０．０００１〜０．０５質量％、Ｓ：０．０００１〜０．０５質量％、Ａｌ：０．０００１〜０．１質量％、Ｏ：０．００１〜０．１質量％、Ｎ：０．０００１〜０．０３質量％、Ｃｏ：０．１〜１０質量％の各元素を含有し、さらに添加元素としてＴｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｉ、Ｗ、Ｔａ、Ｂから選ばれる少なくとも一種以上の合金元素を合計で０．０１〜５質量％含有し、その他実用上不可避の不純物以外には残部がＦｅからなる鉄合金であって、かつまたその飽和磁束密度が２．０７テスラ以上２．３テスラ以下、最大比透磁率が１２００以上２２０００以下、保磁力が２０Ａ／ｍ以上３８０Ａ／ｍ以下である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。
【請求項２】
請求項１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において、合金の粒界または／および粒内にＴｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｉ、Ｗ、Ｔａから選ばれる少なくとも一種以上の合金元素からなる炭化物または／および酸化物が微細に分散して析出している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。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の鉄合金板材を用いたハードディスクボイスコイルモータ用ヨーク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
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用磁性材料の開発が強く求められていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、種々検討を行った結果、ヨーク板材厚みが０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下の場合において、高磁束密度を有する永久磁石から発生する磁束を効率良く磁気回路内へ導くためには、その含有成分をＣ：０．０００１〜０．０２質量％、Ｓｉ：０．０００１〜０．０５質量％、Ｍｎ：０．００１〜質量％質量％、Ｐ：０．０００１〜０．０５質量％、Ｓ：０．０００１〜０．０５質量％、Ａｌ：０．０００１〜０．１質量％、Ｏ：０．００１〜０．１質量％、Ｎ：０．０００１〜質量％質量％、Ｃｏ：０．１〜１０質量％とし、その他実用上不可避の不純物以外には残部がＦｅからなる合金とし、さらに添加元素としてＴｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｉ、Ｗ、Ｔａ、Ｂから選ばれる少なくとも一種以上の合金元素を合計で０．０１〜５質量％含有し、かつまたその飽和磁束密度を２．０７テスラ以上２．３テスラ以下、最大比透磁率が１２００以上２２０００以下、保磁力が２０Ａ／ｍ以上３８０Ａ／ｍ以下とすることによって、高特性のハードディスクボイスコイルモータを製作することができることを確認した。
とくに、従来高価なためにその使用を控えられてきていたＣｏが飽和磁化の向上に有効であり、板材の高飽和磁化によって高性能永久磁石から発生する磁束を効率良く磁気回路へ導くことができることを確認した。さらに添加元素として加えられたＴｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｉ、Ｗ、Ｔａから選ばれる少なくとも一種以上の合金元素からなる炭化物またはおよび酸化物が合金の粒界または／および粒内に微細に分散して析出していることが好ましい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、目的を達成するべく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。
【０００７】
以上の観点から、Ｃ：０．０００１〜０．０２質量％、Ｓｉ：０．０００１〜０．０５質量％、Ｍｎ：０．００１〜０．２質量％、Ｐ：０．０００１〜０．０５質量％、Ｓ：０．０００１〜０．０５質量％、Ｃｏ：０．１〜１０質量％の範囲とすることができる。
ＯおよびＮも同様に磁気特性に影響し、Ｏ：０．００１〜０．１質量％およびＮ：０．０００１〜０．０３質量％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。
【０００８】
これら元素に対し、鉄原子よりも外殻電子数が多いＣｏは、磁束密度を増大させることから、本発明において重要な元素である。Ｃｏ量は、最大１０質量％まで添加することができ、合金の飽和磁束密度を増加させるが、それ以上は、合金の強度が大きく硬くなりすぎるために圧延加工が難しく、また、高価な金属であるためにコストの点から不利となる。よってＣｏ量は、０．１から１０質量％の範囲とすることが更に好ましい。
【０００９】
添加元素として添加されるＴｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｉ、Ｗ、Ｔａから選ばれる少なくとも一種以上の合金元素は、材料中のフェライト相内に固溶した場合、磁束密度の低下を起こすが、不可避に混入するＣ、Ｏとの間で金属間化合物を生成し、炭化物や酸化物を作る。その結果、これらの析出物は合金組織中に微細に均一に析出し、塑性加工中の転移の移動を阻害することができる。このため合金の過剰な延性が小さくなり、板材の打ちぬき時にせん断面のバリ発生を抑えることができる。
【００１０】
Ｍｏ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｉはステンレスなどの例に見られるように、鉄合金板材の耐食性を向上させる効果がある。Ｗ、Ｔａ、Ｂは、板材の圧延加工性を向上させる効果があり、加工費の低減に貢献できる。しかし、これらの元素はいずれも飽和磁化を減少させるので、合計でも５重量％以上添加することは好ましくない。さらに、本発明では、飽和磁束密度を２．０７〜２．３Ｔとすることが特徴であり、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１２００以上２２０００以下の範囲とし、保磁力は２０Ａ／ｍ以上３８０Ａ／ｍ以下の範囲とする。
【００１１】
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調整にされるが、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。
【００１２】
【実施例】
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１〜８］
表１に示す実施例１〜８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。
【００１３】
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。
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。
作製したヨーク材を約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。
【００１４】
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、ＪＩＳ  Ｃ  ２５３１（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。また、作製したヨーク材の硬度をロックウェル硬度計（マツザワ製  ＲＭＴ−３）にて測定した。
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。また、添加元素分布を特性Ｘ線像を用いて、電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ electron probe microanalyzer ）にて測定した。
【００１５】
［比較例１〜２］
比較例として、一般的な市販のＳＰＣＣＳＤ品、板厚１ｍｍの材料（比較例１）と、表１に示す比較例２に示す成分組成の鋼合金塊を実施例１〜８と同様にして得た厚さ１ｍｍの鋼板について、実施例１〜８と同様に、磁気特性、硬度を測定した。
【００１６】
［実施例９〜１４］
同じく表１に示す実施例９〜１４の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解・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。
【００１７】
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、硬度を、実施例１〜８に示した方法にて、測定した。
以上の、実施例および比較例の実験結果を表２に、また、実施例１０についての添加元素分布（特性Ｘ線像：Ｔｉ−Ｋα１およびＣ−Ｋα）を図１、図２に、それぞれ示す。
なお、表１における増加率は、比較例１の磁束量に対するそれぞれの増加率を％で表している。
【００１８】
【表１】
0003768084.tif 000002
【００１９】
【表２】
0003768084.tif 000003
【００２０】
表２から、実施例１〜１４のの組成の鋼板は、いずれも、比較例１である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。
また、Ｃｏを添加しないこと以外は本発明の鋼板の組成と同様な比較例２では、硬度が相当に低いことが判る。
また、元素分布測定により、実施例１０について見られるように、添加元素は板材中にほぼ均一に分散し、添加元素、実施例１０の場合ではＴｉ、とＣの分布は一致していることが判る。
【００２１】
【発明の効果】
以上述べたように、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施例１０で得られた板材における特性Ｘ線像Ｔｉ−Ｋα１の電子線マイクロアナライザーの写真である。
【図２】  実施例１０で得られた板材における特性Ｘ線像Ｃ−Ｋαの電子線マイクロアナライザーの写真である。
【図１】
0003768084.tif 000004
【図２】
0003768084.tif 000005