专利名称：轴承部件及其制造方法和动压式轴承装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种由可相对回转地支承轴部件的圆筒状构件所形成的轴承部件及其制造方法和动压式轴承装置。
以往技术可相对回转地支承轴部件的轴承部件广泛应用于多种装置中，且多由磷青铜等的铜系金属所形成。通常的铜系金属耐腐蚀性不够良好，存在容易变色和腐蚀的问题。特别是，在例如硬盘驱动装置(HDD)等需要清洁环境的装置中，一般是对轴承部件表面进行如电镀处理等的耐腐蚀性处理。
然而，在进行如上所述的电镀处理等的耐腐蚀性处理时，须配置相当的设备，费功夫，从而导致上述耐腐蚀性处理的生产率低下。特别是，在电镀时，上述耐腐蚀处理形成硬质覆膜，该覆膜使其后的加工困难，同时，在电镀层削落的部分上，容易附着、残留有电镀膜碎片。残留的硬质碎片有时会损伤、磨损轴承部件一侧的表面。又，电镀层的厚度有±20％左右的偏差，且在表面形成突起状部分，因此，其尺寸精度也有问题。
例如，在利用润滑流体动压的动压式轴承装置的场合，因在狭小的轴承间隙空间内注入润滑流体而使该流体产生动压的，所以，如在动压面上形成电镀层，则会由于如上所述的尺寸偏差及突起物而使其动压性能受到很大的影响。
因此，本发明的目的是提供一种轴承部件及其制造方法和动压式轴承装置，所述轴承部件可以简单并有效地防止轴承部件表面的变色和腐蚀。
为达到上述目的，根据本发明的轴承部件或使用该轴承部件的动压式轴承装置，在由可相对回转的支承轴部件的圆筒状构件所组成的轴承部件上，上述圆筒状构件由铜系金属形成，同时，在其圆筒状构件表面形成由苯并三唑铜组成的防锈膜。
根据上述轴承部件，可以藉由简单形成的、由苯并三唑铜组成的防锈膜而获得良好、稳定的防锈作用，无须费时、麻烦的电镀等耐腐蚀处理。又，所述由苯并三唑铜组成的防锈膜可形成非常薄，因此，基本上不会发生轴承部件的尺寸偏差的问题，又因为具有稳定的密接力，可避免剥离等问题的发生。
根据本发明的动压式轴承装置，作为在由圆筒状构件组成的轴承部件和轴部件之间形成的轴承间隙空间内的润滑流体，可以使用添加了苯并三唑的润滑流体。此时，即使在形成于轴承部件一侧表面、由苯并三唑铜所形成的防锈膜万一受热影响而消失，此时添加于润滑流体的苯并三唑对所述防锈膜的消失部分重新供给，从而，可形成新的由苯并三唑铜组成的防锈膜。
此时，苯并三唑可以0.01％(重量)以上、10％(重量)以下的比例添加于润滑流体中。
又，根据本发明的动压式轴承装置，在轴承间隙空间的开口部分上，可设置可藉由表面张力将润滑流体保持于轴承间隙空间内的毛细管密封部。
如此，在轴承间隙的开口部分设置毛细管密封部时，形成于轴承部件一侧表面上的、由苯并三唑铜组成的防锈膜万一受热等的影响而消失，则润滑流体对轴承部件表面的接触角增大，毛细管密封部的表面张力减小，润滑流体的密封功能受损，使润滑流体泄漏至外部的可能性提高。对此，在本发明中，添加于润滑流体的苯并三唑可针对上述防锈膜的消失部分重新供给新的成分，由此形成新的苯并三唑铜的覆膜。藉由苯并三唑铜的防锈膜的重新形成，使得润滑流体的接触角再次减小，从而，可以长期、良好地保持密封功能及润滑流体的密封性。
根据本发明的轴承部件的制造方法，由铜系金属形成可相对回转支承轴部件的圆筒状构件，该圆筒状构件的表面上形成由苯并三唑铜组成的防锈膜。根据该制造方法，可简单形成由苯并三唑铜组成的防锈膜，而无须费时、麻烦的电镀等耐腐蚀处理。
根据本发明的制造方法，可以使用添加了苯并三唑的洗净液或加工液形成由苯并三唑铜组成的防锈膜。
此时，添加了苯并三唑的洗净液可作为在圆筒状构件精加工完毕后的脱脂洗净工序中所使用的水溶性洗净液。又，作为水溶性洗净液，也可使用添加了洗涤剂的纯水。作为上述洗涤剂可以使用添加苯并三唑作为主要成分的表面活性剂的洗涤剂。又，添加了苯并三唑的加工液，可以作为在对圆筒状构件进行切削加工时所使用的水溶性切削液。
根据本发明的制造方法，不必使用如以往所使用的有机溶剂，可以藉由轴承部件表面上由苯并三唑铜组成的防锈膜的形成，良好地防止在纯水净洗工序后的干燥工序中容易发生的渗水或变色。
发明的实施形态以下，就将本发明应用于硬盘驱动装置(HDD)的轴承部件中所使用的实施形态作一说明。首先，参照附图，就上述硬盘驱动装置(HDD)的整体结构作一说明。
图1所示的轴回转型HDD用主轴电动机的整体由作为规定部件的定子组1和相对该定子组1从图1上侧组装的回转部件的转子组2所构成。其中，定子组1具有图中未示的固定基座一侧螺旋固定的固定框架11。该固定框架11为减轻重量由铝系金属材料形成。在所述固定框架11的大致中央部位上立设有具有构成轴承保持构件的环状圆筒状主体部的轴承支架12。
在上述轴承支架12的内周壁面侧上，插入有形成中空圆筒状固定轴承构件的轴承套简13，用粘结剂固定。又，该轴承套筒13也可由压入或热压法接合于上述轴承支架12上。由于所述轴承套筒13容易进行小直径轴承孔的加工等原因，所以由磷青铜等的铜系合金材料形成。在该轴承套筒13的整个表面上形成有如下所述的苯并三唑铜组成的防锈膜。
又，在设于所述轴承支架12的外周侧壁面上的安装面上，嵌入安装有由电磁钢板层压体形成的定子铁心14。该定子铁心14上所设置的各个凸极部上分别卷绕有驱动线圈15。
再有，在沿上述轴承套筒13中心轴贯通形成的轴承孔内，可回转自如地插入有构成上述转子组2的转轴21，本实施形态中的转轴21由不锈钢形成。
另外，形成于上述轴承套筒13轴承孔内周面上的动压面的配置使其相对上述转轴21的外周面形成的动压面作径向面对而置，在该二动压面相互之间的微小的轴承间隙空间上形成径向动压轴承部RB。更具体地说，位于上述径向动压式轴承部RB上的轴承套筒13一侧的动压面和转轴21一侧的动压面通过数μm的微小间隙，作周向对向而置。在由该微小间隙形成的轴承间隙空间内，注入由润滑油及磁性流体等组成的一定的润滑流体。对于该润滑流体添加苯并三唑。这一点下面详述。
再有，在上述轴承套筒13一侧的动压面上，在例如轴向上分为二块地作环状凹设有图未示的、具有人字形状等的径向动压发生槽。回转时，藉由该二径向动压发生槽的泵吸现象，对上述润滑流体加压，产生动压，藉由所述润滑流体的动压，使下述回转轮毂22与上述转轴21同时边向径向方向上浮，边由轴支承。
另外，在设置于上述径向动压式轴承部RB的轴承间隙空间的图示上端侧的开口部分上，设置有已知的毛细管密封部RS。该毛细管密封部RS部的结构是，藉由形成于上述轴承套筒13或转轴21一侧的倾斜面，与径向对向的轴承间隙空间向着轴承外侧(图示上方侧)渐渐扩大。例如，其径向间隙渐渐从20μm扩大形成为300μm的间隙尺寸。其液量和毛细管密封部RS的大小结构是，不论电动机是回转或停止，都可以使得上述润滑流体的气液界面位于该毛细管密封部RS上。
另一方面，在上述转轴21图示下方一侧的前端部分固定有环形圆盘状止推板24。该止推板24收纳、配置于凹设于上述轴承套筒13图示下端一侧的中心部分上的圆筒状凹部内。在所述轴承套筒13的凹部内，设置于所述止推板24上面侧的动压面对向而置，使其相对于所述轴承套筒13一侧的动压面可轴向接近。另外，在这些止推板24及轴承套筒13上的两动压面之间的轴承间隙空间内形成有上侧的止推动压式轴承部SBa。
再有，设置由较大直径的圆盘状部件形成的嵌口板16，以接近于所述止推板24下侧的动压面。该嵌口板16的安装系堵塞所述轴承套筒13的下端侧开口部分后，再以粘结剂17固定。在该嵌口板16的上面侧所设置的动压面和上述止推板24下侧动压面之间的接近的对向而置的间隙部分上，形成有下侧止推动压式轴承部SBb。
如上所述，构成轴向邻接配置的一组止推动压式轴承部SBa、SBb的止推板24侧的二动压面和与其对向而置的轴承套筒13及嵌口板16侧的二动压面，分别间隔数μm的微小间隔作轴向相对而置。同时，在由上述微小间隔形成的轴承间隙空间内填充同一种润滑流体，使该润滑流体自所述径向动压式轴承部RB连续，且，该润滑流体经由所述止推板24的外周侧通道作轴向连续。再有，在上述止推板24的动压面和上述轴承套筒13及嵌口板16的动压面中之至少一方的动压面上，例如半径方向分为二块地作环状凹设有图未示的、具有人字形状的动压发生槽。回转时，藉由该二止推动压发生槽的泵吸作用，对上述润滑流体加压，产生动压。藉由所述润滑流体的动压，使上述回转轮毂22及上述转轴21构成止推方向的轴支承的结构。
另一方面，与上述转轴21同时构成转子组2的回转轮毂22由铝系金属及铁系合金等的大致杯状部件构成，以载持图未示的磁盘等的记录媒体磁盘。设置于该回转轮毂22的中心部位的连接孔对于上述转轴21的图示上端部分由压入法或热压法作一体结合。上述回转轮毂22具有其外周部可以搭载记录媒体磁盘的大致圆筒状主体部22a，从该主体部22a向着径向外侧凸出设置的磁盘搭载面22b上，搭载有图未示的记录媒体磁盘。
又，在上述主体部22a的内周壁面一侧，安装有环状驱动磁铁23。该环状驱动磁铁23相对上述定子铁心14凸极部的外周侧端面作环状对向邻接设置。
这里，如上所述，作为固定轴承部件的轴承套筒13的整个表面上，形成有由苯并三唑铜(ベンゾトリァゾ一ル第二铜)所组成的防锈膜，同时，在润滑流体中添加苯并三唑。以下，详述有关各点。
首先，苯并三唑(BTA)为以C6H4N2·NH表示的杂环化合物，并具有以下结构。
结构式 上述苯并三唑(BTA)对于上述润滑流体的添加量可在0.01％(重量)以上。在本实施形态中，可以0.5％(重量)的比例添加。由于即使将上述苯并三唑(BTA)添加至10％(重量)以上也不能期待其效果的进一步提高，其添加也无意义。因此，其添加量可控制在10％(重量)以下，控制在5％(重量)也无实质性问题。
另一方面。上述轴承套筒13的整个表面上所形成的苯并三唑铜形成的防锈膜因是由(C6H4N3)2·Cu表示的重配位化合物覆膜，藉由使构成上述轴承套筒13的磷青铜的“铜”和上述苯并三唑(BTA)反应，成为下述的结构。
结构式 由上述苯并三唑铜组成的防锈膜的形成工序可在精加工的切削加工后的净洗工序，即，从磷青铜的棒材切削出上述轴承套筒13的坯件，进行内径精加工之后的脱脂净洗工序中同时进行。具体地，在上述切削加工后的脱脂净洗工序中，使用水溶性的洗净液，作为水溶性的洗净液，可以使用将以表面活性剂为主成分的溶液中添加苯并三唑的洗涤剂混合于纯水中所得到的洗净液。如此，将纯水作为溶剂，可以不必使苯并三唑与水发生反应，保持稳定的状态。
此时，构成本实施形态的洗净液的洗涤剂(表面活性剂)系以5％(重量)的比例混合于纯水中，另一方面，苯并三唑也可仅以0.01％(重量)以上的比例，例如，以0.5％(重量)的比例添加于纯水中。
使用如上所述的洗净液的脱脂净洗工序可以使用5槽式的纯水洗净机进行。在该5槽式的场合，首先是在第1槽中，使用上述洗净液进行超声波脱脂净洗，在第2槽中，使用纯水进行超声波脱脂洗净。接着，在第3槽至第4槽之间，反复进行仅由纯水进行的洗净工序多次，最后暖风干燥。
在第1槽的超声波脱脂洗净中，藉由上述洗净液的洗净作用，可除去附着于轴承套筒13坯件表面上的加工油等物，同时，在由此清洁的轴承套筒13的坯件表面，即，对于铜的露出面，附着苯并三唑。然后，通过苯并三唑对铜的反应和附着，在其附着部位上形成由上述苯并三唑铜((C6H4N3)2·Cu)组成的防锈膜。由该苯并三唑铜((C6H4N3)2·Cu)组成的防锈膜为由近于单分子的均匀的薄膜(膜厚10-10mm)构成，具有阻止来自外部的水分及氧对坯件一侧供给成分的功能。由此，在可以防止轴承套筒13上发生变色及渗水的同时，也可良好地发挥耐腐蚀性即防锈的效果。
如此，由于在第1槽形成的苯并三唑铜((C6H4N3)2·Cu)组成的防锈膜对水显示了不溶性，因此，在从第2槽至第5槽的由纯水进行的清洗工序中，不会发生剥离，而是可在附着状态下从清洗机中取出。由此，在上述从洗净至干燥的整个过程中可以防止变色及渗水的发生，同时，也具备干燥后的防锈作用。
如上所述，在本实施形态的轴承套筒13中，由净洗工序可简易形成苯并三唑铜，藉由该苯并三唑铜形成的防锈膜，可以获得良好的防锈作用，无需以往的费时、麻烦的电镀等防锈处理。另外，上述由苯并三唑铜((C6H4N3)2·Cu)组成的防锈膜可形成很薄，因此，可以基本上消除轴承套筒13的尺寸上的偏差，同时，具备稳定的密接力，可以避免剥离等的影响。
例如，下表显示了上述由磷青铜形成的轴承套筒13的耐腐蚀试验的结果，所述耐腐蚀试验系分别对轴承套筒13进行了表中最左边一栏的各种表面处理。最上段显示对各经过时间的变色及腐蚀状态的观察。
表试验条件60℃90％
作为此时不发生变色、耐腐蚀的目标时间设定为100小时，但如上表可见，在使用本发明的苯并三唑时，显示了如同电镀镍的变色和耐腐蚀性能。
特别是，在本实施形态中的动压式轴承装置的场合，为在诸如狭小的轴承间隙空间内注入的润滑流体上发生动压，可藉由上述苯并三唑铜形成的防锈膜，获得长期的良好的动压性能。同时，可以消除在以往电镀等中生成的无用的尘屑的发生，可以满足硬盘驱动装置(HDD)对清洁的要求。
又，在本实施形态中，因为在润滑流体中添加了苯并三唑，所以，在轴承套筒13表面所形成的苯并三唑铜组成的防锈膜即使因受到热等的影响而消失，也可对该防锈膜的消失部分藉由添加于润滑流体中的苯并三唑而重新供给，在其铜露出面上形成新的由苯并三唑铜形成的防锈膜。
特别是，在设置于轴承套筒13的端部上的毛细管密封部RS上，如果形成该毛细管密封部RS的轴承套筒13的表面形成由苯并三唑铜组成的防锈膜万一因受到热等的影响消失，润滑流体相对于轴承套筒13的表面的接触角增大，该部分的表面张力减小，润滑流体的密封性能受损，可能导致润滑流体泄漏至外部。然而，在本实施形态中，如上所述，添加于润滑流体中的苯并三唑可对于防锈膜消失部分重新进行供给，并形成由苯并三唑铜形成的新的防锈膜，由此，使润滑流体的接触角再度减小。其结果，可长期良好地保持润滑流体对于上述毛细管密封部RS处的密封性。
如上所述的由苯并三唑铜形成的防锈膜在本实施形态中，藉由使用添加了苯并三唑的洗净液的洗净工序能容易且可靠地形成。在该净洗工序中，因无需使用如以往的有机溶剂，所以有利于环境保护。又，在纯水洗净之后的干燥工序中特别容易发生的渗水、变色也因形成于轴承套筒13表面的苯并三唑铜组成的防锈膜而得以良好地防止。
在本实施形态中，在使用水溶性的切削液对上述轴承套筒13的坯件进行切削加工进行时，在该水溶性切削液中添加上述苯并三唑，则在切削工序中也可针对上述轴承套筒3的坯件，形成由苯并三唑铜形成的防锈膜。另外，在使用非水溶性的通常的切削液时，也可藉由酒精等的使用，能在切削液中溶入苯并三唑。如此构成的切削液，有商品名为B-1584(千代田化学公司制)等。
另一方面，构成上述止推轴承SB的止推板24也多由磷青铜形成，对于该止推板24的表面，也可同样形成由苯并三唑铜组成的防锈膜，获得如同上述的作用、效果。
又，在止推板24中，如同上述实施形态，可在最后的洗净工序中形成由苯并三唑铜组成的防锈膜。但，在所述止推板24为坯件的场合，在对由压力加工或切削加工形成的坯件进行洗净之后，施以滚筒抛光，毛边去除处理加工工序。由此，在滚筒抛光工序时，藉由纯水中添加苯并三唑的加工液的使用，也可在止推板24表面形成由苯并三唑铜组成的防锈膜。
以上，具体的说明了本发明者所作的发明的实施形态，但本发明并不限于上述实施形态，在不脱离本发明的精神的范围内，可有多种变化，这是不言而喻的。
例如，除了上述硬盘驱动用(HDD)电动机之外，本发明也可适用于如多角棱镜转动用的电动机中所使用的动压式轴承装置等的多种动压式轴承电机，及其他各种装置中的轴承部件。
发明的效果如上所述的本发明的轴承部件及其制造方法系藉由由简易形成的苯并三唑铜组成的防锈膜形成于轴承部件上，而容易获得良好的防锈效果。无需如以往的费时、麻烦的电镀等措施，同时，藉由薄膜状苯并三唑铜防锈膜的形成，可以基本上消除轴承部件的尺寸的偏差，且可藉由稳定的密接力，避免剥离等的影响。因此，本发明可以有效地防止轴承部件的变色及腐蚀，可以在维持轴承部件的可靠性的同时，大幅度提高生产效率。
此时，本发明的动压式轴承装置藉由在动压式轴承装置的套筒中采用上述防锈膜，可以得到长期的良好的动压性能。同时，由于可以降低无用的尘屑的生成，因此，可以低成本地提高在狭小的轴承间隙空间内注入的润滑流体上发生动压的动压式轴承装置的动压性能。
又，在本实施形态中，因为在轴承部件和轴部件之间形成的轴承间隙内注入添加了苯并三唑的润滑流体，所以，形成于轴承部件一侧表面上的、由苯并三唑铜组成的防锈膜即使万一因受到热等的影响消失，也可藉由添加于润滑流体中的苯并三唑而形成新的由苯并三唑铜形成的防锈膜，从而，可以长期稳定的保持上述效果。
再有，本发明的动压式轴承装置在轴承间隙的开口部分设置毛细管密封部时，形成于轴承部件一侧表面上的、由苯并三唑铜组成的防锈膜万一因受到热等的影响消失，利用添加于润滑流体中的苯并三唑可形成由苯并三唑铜形成的新的防锈膜，由此，可长期良好地保持润滑流体对于上述毛细管密封部的密封性。
又，本发明的轴承部件的制造方法系使用以表面活性剂为主成分的添加了苯并三唑的洗涤剂混合于纯水中的溶液作为水溶性洗净液的，藉此，可以不使用以往的有机溶剂，同时，可以防止在纯水净洗之后的干燥工序特别容易发生的渗水、变色。
附图的简单说明图1所示为装备了使用本发明的动压式轴承装置的HDD(硬盘驱动装置)用的电动机的结构一例的纵向剖视图的说明图。
图中，10为定子组，2为转子组，13为轴承套筒，16为嵌口板，21为转轴，22为回转轮毂，24为止推板，RB为径向动压式轴承部，RS为止推动压式轴承部。
权利要求
1.一种轴承部件，所述轴承部件系由可相对回转地支承轴部件的圆筒状构件所组成的轴承部件，其特征在于，所述圆筒状构件由铜系金属形成，同时，在其圆筒状构件表面形成由苯并三唑铜组成的防锈膜。
2.一种动压式轴承装置，所述动压式轴承装置使用权利要求1所述的轴承部件，其特征在于，所述圆筒状构件组成的轴承部件为一动压式轴承套筒，所述动压式轴承套筒藉由润滑流体的动压而对轴承部件作可相对回转的支承。
3.如权利要求2所述的动压式轴承装置，其特征在于，在由圆筒状构件组成的轴承部件和轴部件之间形成的轴承间隙空间内注入添加了苯并三唑的润滑流体。
4.如权利要求3所述的动压式轴承装置，其特征在于，所述苯并三唑以0.01％(重量)以上、10％(重量)以下的比例添加于润滑流体中。
5.如权利要求3所述的动压式轴承装置，其特征在于，在轴承间隙空间的开口部分上，设置可藉由表面张力将润滑流体保持于轴承间隙空间内的毛细管密封部。
6.一种轴承部件的制造方法，所述方法系由可相对回转地支承轴部件的圆筒状构件构成的轴承部件的制造方法，其特征在于，由铜系金属形成可相对回转地支承轴部件的圆筒状构件，使所述圆筒状构件与添加了苯并三唑的液体反应，在该圆筒状构件的表面形成由苯并三唑铜组成的防锈膜。
7.如权利要求6所述的轴承部件的制造方法，其特征在于，在对所述圆筒状构件进行洗净或加工时，使用添加了苯并三唑的洗净液或加工液进行洗净或加工，以形成由苯并三唑铜组成的防锈膜。
8.如权利要求7所述的轴承部件的制造方法，其特征在于，添加了苯并三唑的洗净液可作为在圆筒状构件加工完毕后的脱脂洗净工序中所使用的水溶性洗净液。
9.如权利要求8所述的轴承部件的制造方法，所述制造方法系使用添加了洗涤剂的纯水作为水溶性洗净液，其特征在于，作为上述洗涤剂可以使用添加苯并三唑作为表面活性剂的洗涤剂。
10.如权利要求7所述的轴承部件的制造方法，其特征在于，添加了苯并三唑的加工液，可以作为在对圆筒状构件进行切削加工时所使用的水溶性切削液。
11.如权利要求7所述的轴承部件的制造方法，其特征在于，对于所述加工液或洗净液，可以0.01％(重量)以上、10％(重量)以下的比例添加苯并三唑。
全文摘要
本发明的轴承部件(13)及其制造方法系由可简易形成的苯并三唑铜组成的防锈膜形成于轴承部件的表面上,由此而容易获得良好的防锈效果。无需如以往的费时、麻烦的电镀等措施,同时,藉由薄膜状苯并三唑铜防锈膜的形成,可以基本消除轴承部件的尺寸的偏差,且可藉由稳定的密接力,避免剥离等的影响。因此,本发明可以有效地防止轴承部件的变色及腐蚀,可以在维持轴承部件的可靠性的同时,大幅度提高生产效率。
文档编号F16C17/10GK1340900SQ0113127
公开日2002年3月20日 申请日期2001年8月30日 优先权日2000年9月1日
发明者成田隆行, 丸茂浩昌, 石川政幸 申请人:株式会社三协精机制作所