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鍍覆工具、鍍覆方法、電鍍裝置、鍍覆產品及鍍覆產品的製造方法

2023-10-08 09:23:09

專利名稱:鍍覆工具、鍍覆方法、電鍍裝置、鍍覆產品及鍍覆產品的製造方法
技術領域:
本發明涉及鍍覆工具、鍍覆方法及電鍍裝置,具體來說,涉及適用於將例如計算機的硬碟用馬達等所使用的環狀磁鐵等作為被鍍物而進行鍍覆的情況下的鍍覆工具、鍍覆方法及電鍍裝置。
另外,本發明涉及鍍覆方法、鍍覆產品的製造方法及鍍覆產品,具體來說,涉及在稀土類粘結磁鐵的表面形成鎳覆膜的鍍覆方法及鍍覆產品的製造方法以及利用該製造方法製得的鍍覆產品。
另外,本發明涉及電鍍方法及電鍍裝置,具體來說,涉及可以防止被鍍物表面的針孔的產生並可以形成均勻而且緻密的覆膜的電鍍方法及實現它的電鍍裝置。
背景技術:
當對像馬達等所使用的環狀磁鐵等比較小型的被鍍物進行電鍍時,可以利用如下的方法進行鍍覆,即,在被稱為滾筒(barrel)的容器中裝入多個被鍍物,將陰極配置於滾筒內,一邊使滾筒旋轉,一邊實施鍍覆的「滾筒鍍覆法」或將被鍍物掛在兼作陰極的掛具上而實施鍍覆的「掛鍍法」。
但是,使用滾筒的鍍覆法由於無法分別對被鍍物進行控制,因此有在每一批內對於每個鍍覆產品容易產生膜厚的不均的問題。另外,在各個鍍覆產品中,也無法獲得均一的膜厚,因部位的不同而經常產生膜厚的不均。另外,在被鍍物的韌性(強度)較低的情況下,容易產生裂紋,從而容易導致異物的產生。使用掛具的鍍覆法中,在鍍覆產品上容易殘留掛具痕,從而有無法獲得均一併且緻密的鍍覆的問題。
所以,已經分別提出有關於滾筒鍍覆法的改良技術(例如專利3021728號公報)、關於掛鍍法的改良技術(例如參照特開2001-131800號公報、特開2001-152388號公報)等。
特開2001-131800號公報的鍍覆工具雖然是利用工具整體的擺動來使工件旋轉的工具,但是由於用該方式無法控制各工件的旋轉速度,因此有膜厚變得不均一的問題。另外,鍍覆液的析出成分(例如鎳)會粘附在鍍覆工具的電極部,因而也必然會有膜厚變薄的問題。對於特開2001-152388號公報的鍍覆工具的情況,雖然工件的旋轉被控制,但是,由於在支撐構件狀的各工件之間配置排列絕緣隔塊,因此與製成了環狀的工件的外周面的膜厚相比,會有端面或內周面成為陰影的問題。即,由於無法控制工件的端面和絕緣隔塊的間隙,因此很容易在偏向某一方的狀態下進行鍍覆,從而在例如兩端面間產生膜厚差。另外,由於是在棒狀的支撐構件上套裝多個環狀的工件的方式,因此定位和拆卸操作十分繁雜,需要花費較多的操作時間,因而有操作效率低的問題。
另外,近年來,在電子部件等的鍍覆中,特別要求較高的精度,即,要求形成均一併且緻密的覆膜。特別是,當被鍍物形成具有環狀等內周面的形狀時,會有成為電陰影的內周面的膜厚變得極薄或端面的膜厚變得極厚之類的問題。作為針對該問題的對策,已經提出在具有中空部的被鍍物的中空部內配設了輔助陽極的鍍覆工具的方案(例如特開2001-73198號公報)。但是,當陽極為容易溶出的材質時,會有陽極自身部分剝離而脫落,從而導致異物的產生的問題。
另外,稀土類粘結磁鐵由於作為磁性材料含有較多比例的鐵,因此本來就是容易產生鐵鏽的材料。另外,由於是與樹脂的複合材料,因此即使實施與對一般的金屬的鍍覆相同的鍍覆程序,也很容易產生鐵鏽、膨脹。另外,由於在稀土類粘結磁鐵的表面有較多空孔,因此容易產生針孔,在這一點上,也可以說是不適合鍍覆的材料。
為了在此種稀土類粘結磁鐵上形成良好的鍍覆,提出有進行基底處理的方法。作為基底處理,例如可以舉出如下的方法,即,在實施非電解鍍或塗刷了樹脂和導電性材料的混合物之後,進行電鍍的方法(特開平4-276095號公報(權利要求的範圍等)),在用研磨材料的粉末和粘結磁鐵的研磨碎屑以及無機粉體填充稀土類粘結磁鐵的空孔部,利用植物性介質的油脂部分固定、封孔後,用Cu微片覆蓋表面,形成電解鍍覆的方法(特開平11-204321號公報(權利要求的範圍等)),在用研磨材料的粉末和粘結磁鐵的研磨碎屑以及無機粉體填充稀土類粘結磁鐵的空孔部,利用植物性介質的油脂部分固定、封孔後,用Al微片覆蓋表面,形成電解鍍覆的方法(特開平11-283818號公報(權利要求的範圍等))。
另一方面,在鍍鎳中,雖然使用含有硫酸鎳、氯化鎳及硼酸的瓦特浴的方法是一般的方法,但是為了防止產生鐵鏽,提出有在R-Fe-B類粘結磁鐵的鍍覆中,使用不含氯離子的鍍鎳浴的方法(專利第3232037號公報(0036段等))。
以往技術的基底處理僅其處理就需要多階段的工序等,因而十分複雜,效率較差,是不適合工業規模的實施的方法。另外,工序複雜的結果是,難以使基底處理成功,相反會導致膨脹或成膜不均等。特別是,當基底處理層和磁鐵主體的密接力較小時,容易引起膨脹或成膜不均等問題。
另外,在稀土類粘結磁鐵的鍍覆時,為了將其表面的氧化膜除去而活性化,在鍍覆前進行表面處理(酸活性化)。作為表面處理劑,由於考慮到如果在空孔較多的稀土類粘結磁鐵上殘留氯離子,則會導致鐵鏽,因此不使用鹽酸,例如使用硫酸。但是,硫酸對於牢固的氧化膜的除去效果較低,因而有表面活性化處理所需的時間較長的缺點。
在電鍍中,作為引起鍍覆的微小缺陷(針孔)或鐵鏽的原因之一,存在於鍍液中的磁性碎屑等金屬類異物附著在被鍍物(工件)上的現象會成為問題。此外,為了從鍍液中去除金屬類異物,採用對鍍液進行過濾或離心分離的方法。另外,為了同樣的目的,提出有在鍍槽內配置多個具有900高斯的磁通量的磁鐵,使磁性碎屑吸附在磁鐵上而從鍍液中除去的方法(例如參照特開平5-306500號公報(0015段,圖1))或形成雙重的塑料制的鍍槽的底部,配設磁鐵,使金屬類異物附著在底部,從而防止在鍍液中的懸浮的技術(例如參照特開平9-3694號公報(圖1))。
如上所述,以往作為在鍍覆中引起針孔或鐵鏽的原因,金屬類異物作為問題,已經實現了與之對應的解決方法。但是,本發明人等對針孔的形成進行了詳細的研究,結果發現,形成針孔的原因與其說是金屬類異物,不如說是表皮片等有機類異物。
特別是在電鍍中,由於有機類異物與被鍍物及鍍覆相比,電阻值非常大,因此該部分無法形成鍍覆,結果就會產生針孔。所以,就會大大地損害作為本來通過鍍覆應該附加的功能的美觀、耐環境性、耐藥品性等。而且,由於在有機類異物中含有氯、硫等容易誘發鐵鏽的元素,因此由針孔部分產生鐵鏽的危險性高於因其他原因造成的針孔。在這一點上,對於磁性碎屑等導電性的金屬類異物的情況,由於即使附著,也可以按照將其埋入的方式形成覆膜,因此即使在覆膜上產生凹凸而損害均一性,但是很少會成為直接導致鐵鏽產生的原因,所以與有機類異物相比,對鍍覆質量的影響較小。
鍍液中的有機類異物雖然可以利用在無塵室內的鍍覆操作或對整個鍍覆程序的徹底的清潔處理等來減少,但是,這些方法會對產品產生較大的成本負擔。

發明內容
本發明的目的之一是,提供在對鍍覆精度要求高的電子部件等進行鍍覆時,可以在被鍍物上形成緻密並且均勻的覆膜的鍍覆工具及電鍍裝置。
本發明的目的之二是,提供在對鍍覆精度要求高的電子部件等進行鍍覆時,操作性優良並且可以在被鍍物上形成緻密並且均勻的覆膜的鍍覆工具及電鍍裝置。
本發明的目的之三是,提供用於在稀土類粘結磁鐵的鍍覆產品中預先防止鐵鏽或針孔的產生並且高效率地形成覆膜的鍍覆技術。
本發明的目的之四是,提供通過有效並且低成本地除去鍍液中的有機類異物來防止鍍覆的針孔的形成的技術。
為了解決所述問題,本發明的方式一是具有如下特徵的鍍覆工具,即,具有在自由旋轉的支撐體上貫穿形成的開口部、在所述開口部的兩端分別按照橫斷開口的方式跨設的橫斷線、朝向所述開口部促進鍍液的流入的鍍液導引部,將由所述開口部的內壁面和所述橫斷線所劃出的空間作為分別配置被鍍物的房間。
根據該鍍覆工具的發明,將由開口部的內壁面、橫斷線所劃出的空間作為單獨個別配置被鍍物的房間。使用以往的滾筒工具的鍍覆中,由於不可能在滾筒內控制各個被鍍物的移動,因此無法獲得均勻的膜厚,從而有在每個產品或者每個部位上膜厚不均的問題,但是,本發明的鍍覆工具不僅構造簡易,而且容易進行鍍覆產品的覆膜的膜厚控制,可以防止膜厚的不均。另外,由於不會像利用滾筒工具進行的鍍覆那樣,被鍍物之間在鍍覆中發生衝突,因此即使是韌性較低的材料,也很難產生裂紋。而且,通過設置促進鍍液的流入的鍍液導引部,如後述實施例所示,可以促進所述房間內的鍍液的更新,加速覆膜的形成,提高鍍覆效率,同時還可以大大改善膜厚的不均,從而獲得更加均勻的覆膜。
本發明的方式二是具有如下特徵的鍍覆工具,即,具有在自由旋轉的支撐體上貫穿形成的開口部、在所述開口部的兩端分別按照橫斷開口的方式跨設的橫斷線、縮小所述開口部的開口面的遮蔽壁,將由所述開口部的內壁面和所述橫斷線所劃出的空間作為單獨個別配置被鍍物的房間。
根據該鍍覆工具的發明,如後述實施例所示,通過設置縮小開口部的遮蔽壁,可以大大改善膜厚的不均,從而可以獲得更加均勻的覆膜。
另外,由於房間被設於自由旋轉的支撐體上,因此被鍍物會伴隨著該支撐體的轉動而在房間中移動。所以,也不會像掛鍍工具那樣,在鍍覆產品上殘留工具痕。
本發明的方式三是具有如下特徵的鍍覆工具,即,具有在自由旋轉的支撐體上貫穿形成的開口部、在所述開口部的兩端分別按照橫斷開口的方式跨設的橫斷線、朝向所述開口部的開口面從開口緣部突出而形成的壁體,將由所述開口部的內壁面和所述橫斷線所劃出的空間作為單獨個別配置被鍍物的房間。根據該鍍覆工具的發明,能夠獲得與方式2相同的作用效果。
本發明的方式四是在方式二或三中還具有如下特徵的鍍覆工具,即,具有朝向所述開口部而促進鍍液的流入的鍍液導引部。根據該鍍覆工具的發明,除了與方式二或三相同的作用效果以外,通過設置促進鍍液的流入的鍍液導引部,可以促進所述房間內的鍍液的更新,防止鍍覆效率的降低。
本發明的方式五是在方式一或四中還具有如下特徵的鍍覆工具,即,所述鍍液導引部由將所述開口部的周圍製成比所述支撐體表面更低的階梯部構成。根據該鍍覆工具的發明,除了具有與方式一或四相同的作用效果以外,例如通過設置將開口部的周圍製成比支撐體的表面更低的階梯部,可以用簡易的構造來促進鍍液的流入。
本發明的方式六是在方式一或四中還具有如下特徵的鍍覆工具,即,所述鍍液導引部由從所述開口部朝向所述支撐體的表面以研缽狀展開的斜面構成。根據該鍍覆工具的發明,除了具有與方式一或四相同的作用效果以外,通過設置從開口部朝向支撐體的表面以研缽狀展開的斜面,就可以用簡易的構造來促進鍍液的流入。
本發明的方式七是在從方式一到六中的任意一項中還具有如下特徵的鍍覆工具,即,所述橫斷線兼作向被鍍物提供電流的電極。根據該鍍覆工具的發明,除了具有與從方式一到六中的任意一項相同的作用效果以外,由於橫斷線兼作電極,因此可以使鍍覆工具的構成簡單化。另外,在電鍍中,可以伴隨轉動的支撐體的反轉,使房間內的被鍍物也反轉,使之與相反側的電極接觸,此外,即使在鍍液中被鍍物上浮的情況下,也可以使之與上側的電極接觸。所以,就可以在整個鍍覆時間的大致全部時段內,確保對被鍍物通電的狀態,進行良好的覆膜形成。另外,由於與電極接觸的被鍍物的面伴隨著反轉動作而交替,因此也可以均一地控制兩面的膜厚。另外,由於僅單面長時間接觸電極,因此也不會發生鍍覆與電極固著、剝離之類的膜缺陷。
本發明的方式八是在從方式一到七中的任意一項中還具有如下特徵的鍍覆工具,即,所述房間具有對伴隨著所述支撐體的轉動而在房間內移動的被鍍物在一定時間內穩定地支撐的至少兩個穩定位置,在被鍍物從該至少兩個穩定位置當中的一個穩定位置向另一個穩定位置移動的途中,被鍍物與所述房間的內壁面的至少1個接觸部位接觸。根據該鍍覆工具的發明,除了具有與從方式一到七中的任意一項相同的作用效果以外,通過採用在被鍍物從房間內的一個穩定位置向另一個穩定位置移動時與房間的避免接觸的構造,就可以用簡單的構成向被鍍物提供一定方向的旋轉。另外,還可以利用房間的形狀容易地進行對被鍍物的旋轉量的控制。
本發明的方式九是在方式八中還具有如下特徵的鍍覆工具,即,無論所述支撐體移動到哪個轉動位置,所述房間的形狀也仍然是連接所述一個穩定位置和所述另一個穩定位置的線不會與垂直方向重合的形狀。根據該鍍覆工具的發明,除了具有與方式八相同的作用效果以外,還可以容易地製造出,在支撐體的轉動動作中,被鍍物在因重力而從一個穩定位置向另一個穩定位置移動的途中與房間的壁面接觸的構造,從而可以向被鍍物提供一定方向的旋轉。
本發明的方式十是在從方式一到九中的任意一項中還具有如下特徵的鍍覆工具,即,多個所述房間被排列設置於所述支撐體上。根據該鍍覆工具的發明,除了具有與從方式一到九中的任意一項相同的作用效果以外,通過在支撐體上排列多個房間,可以1次對多個被鍍物進行處理。所以,通過將被鍍物分別地裝入房間中,可以在進行膜厚的控制的狀態下,對應進行較多數量的處理。
本發明的方式十一是在方式十中還具有如下特徵的鍍覆工具,即,所述鍍液導引部被設於每個所述開口部上。該鍍覆工具的發明中,除了具有與方式十相同的作用效果以外,通過在每個開口部上設置鍍液導引部,可以同樣地促進鍍液向開口部的流入,從而可以消除因支撐體上的開口部的配置引起的偏差。另外,通過根據開口部的位置使鍍液導引部的形狀或面積等改變,還可以分別地控制每個開口部的鍍液的流入量。
本發明的方式十二是在從方式一到十一中的任意一項中還具有如下特徵的鍍覆工具,即,所述支撐體是使具有貫穿孔的兩片板重合在一起的構造。根據該鍍覆工具的發明,除了具有與從方式一到十一中的任意一項相同的作用效果以外,通過採用使兩片板重合在一起的構造,可以簡單地形成將被鍍物單獨個別地配置的房間。即,所述房間可以通過使設置了所述貫穿開口或所述鍍液導引部等的對稱構造的兩片板重合在一起來製造。
本發明的方式十三是在從方式一到十二中的任意一項中還具有如下特徵的鍍覆工具,即,所述支撐體由沿轉動半徑方向較長的板形成構成。根據該鍍覆工具的發明,除了具有與從方式一到十二中的任意一項相同的作用效果以外,由於將支撐體製成沿轉動半徑方向較長的板形狀,轉動的圓周變大,從而可以充分地確保鍍液的攪拌功能。
本發明的方式十四是在從方式一到十三中的任意一項中還具有如下特徵的鍍覆工具,即,以轉動軸為中心以放射狀構成多個所述支撐體。該鍍覆工具的發明中,除了具有與從方式一到十三中的任意一項相同的作用效果以外,由於以轉動軸為中心以放射狀構成多個支撐體,因此可以進一步提高鍍液的攪拌功能。另外,還可以對應於較多數量的處理,從而可以更有效地進行鍍覆處理。
本發明的方式十五是以使用從方式一到十四中的任意一項中的鍍覆工具,對具有內周面的形狀的被鍍物進行電鍍為特徵的鍍覆方法。根據本發明的鍍覆方法,可以獲得與從方式一到方式十四中任意一項相同的作用效果而進行鍍覆。特別是,由於可以進行對鍍覆的膜厚的控制,因此當對被鍍物形成了具有內周面的形狀,例如環狀形狀或圓筒形狀的被鍍物進行鍍覆時,可以縮小內周面、外周面或端面、角部的膜厚差。
本發明的方式十六是以使用了從方式一到十四中的任意一項的鍍覆工具為特徵的電鍍裝置。根據方式十六的電鍍裝置,可以獲得與方式十五相同的效果。
本發明的方式十七是在將環狀的被鍍物掛在支撐部上的狀態下進行鍍覆的鍍覆工具,是具有如下特徵的鍍覆工具,即,所述支撐部被按照以轉動軸為中心進行公轉的方式配置,具有與環狀的被鍍物的內周面接觸而支撐的接觸面、從該接觸面的兩側對被鍍物的位置進行限制的傾斜壁。根據該方式一的鍍覆工具,由於採用了在具有接觸面和傾斜壁的支撐部上掛被鍍物的構成,因此可以穩定地保持被鍍物,同時,還可以避免因被鍍物與絕緣部分接觸而導致膜厚不均一等問題。
本發明的方式十八是在方式十七中還具有如下特徵的鍍覆工具,即,所述支撐部是設於以所述轉動軸為轉動中心的基部上的突起。該方式二中,由於將支撐部作為突起而形成,因此除了獲得方式十七的作用效果以外,被鍍物的裝卸更加容易,可以有效地進行鍍覆處理。
本發明的方式十九是在方式十八中還具有如下特徵的鍍覆工具,即,在以所述基部的所述轉動軸為中心的圓形上排列了多個所述支撐部。該方式十八中,由於在圓形上排列了多個支撐部,因此除了方式十八的作用效果以外,還可以一次對多個被鍍物進行處理。所以,通過將被鍍物掛在各支撐部上,可以在進行鍍覆膜厚的控制的同時,對應進行較多數量的處理。
另外,還可以對被鍍物在鍍液中受到的電場、流體阻力等條件大致均等地進行分配。
另外,通過多個支撐部的公轉,也有攪拌鍍液的作用,從而可以有效地進行鍍覆處理。
本發明的方式二十是在方式十八或十九中還具有如下特徵的鍍覆工具,即,在所述支撐部上設置了防止被鍍物的脫落的脫落防止機構。該方式十八的鍍覆工具中,由於設置了脫落防止機構,除了獲得與方式十八或十八相同的作用效果以外,還可以可靠地防止在鍍覆處理中被鍍物下落的情況。
本發明的方式二十一是在方式二十中還具有如下特徵的鍍覆工具,即,所述脫落防止機構是在所述突起的頭端部上形成的圓板。該方式二十一的鍍覆工具中,由於使用圓板作為脫落防止機構,除了獲得與方式二十相同的作用效果以外,即使支撐部因公轉而位於某位置上,也可以用圓板的光滑的周部來阻擋因上浮等而要脫離的被鍍物,並且可以利用公轉動作而使之恢復正常的掛狀態。
本發明的方式二十二是在方式二十一中還具有如下特徵的鍍覆工具,即,所述圓板的直徑被設定為比被鍍物的內徑更小。該方式二十二的鍍覆工具中,除了具有與方式二十一相同的作用效果以外,通過使圓板的直徑小於被鍍物的內徑,可以不會分離圓板和支撐部或支撐部和基部地掛被鍍物,因此定位更容易,使處理效率提高。
本發明的方式二十三是在從方式十七到二十二中的任意一項中還具有如下特徵的鍍覆工具,即,用通電性構件構成所述支撐部,利用所述支撐部向所述被鍍物提供電流。該方式二十三的鍍覆工具中,除了具有與方式十七到二十二中任意一項相同的作用效果以外,由於可以利用支撐部向被鍍物提供電流,因此也可以有效地進行電鍍處理。特別是,在同時對多個被鍍物進行鍍覆處理的情況下,也可以在所有的被鍍物中可靠地流過電流。
本發明的方式二十四是以使用從方式十七到二十三中的任意一項的鍍覆工具對環狀的被鍍物進行鍍覆的鍍覆方法。根據方式二十四的鍍覆方法,可以獲得從方式十七到方式二十三中的任意一項相同的作用效果而進行鍍覆。特別是,由於可以進行鍍覆的膜厚控制,因此可以製造作為精密部件的高精度的環狀鍍覆產品。
本發明的方式二十五是以使用了從方式十七到二十三的任意一項中的鍍覆工具為特徵的電鍍裝置。根據該方式二十五的電鍍裝置,可以獲得與方式二十四相同的效果。
本發明的方式三十是在稀土類粘結磁鐵的表面上利用電化學反應形成鎳覆膜的鍍覆方法,是具有如下特徵的鍍覆方法,即,包括使用含有硫酸鎳、氯化鎳及硼酸的鍍液形成單層的鎳覆膜的鍍覆工序、在所述鍍覆工序之前將作為被鍍物的稀土類粘結磁鐵浸漬在1~6%濃度的鹽酸中7~25秒而進行表面處理的表面活性化工序。
根據該鍍覆方法,利用以特定濃度的鹽酸進行的特定時間的表面活性化處理、以及使用含有硫酸鎳、氯化鎳及硼酸的鍍浴(瓦特浴)的單層的覆膜形成,可以獲得抑制了鐵鏽和膨脹的產生的質量良好的鍍覆。特別是,通過採用7~25秒的表面處理時間,可以在充分發揮利用鹽酸的氧化膜除去效果的同時,避免稀土類粘結磁鐵自身的氧化等由酸處理造成的不良影響。
本發明的方式三十一是在方式三十中還具有如下特徵的鍍覆方法,即,所述鍍液是含有半光澤添加劑的鍍液。根據該方式三十一,在維持方式三十的作用效果的同時,可以進行半光澤鍍覆。另外,半光澤添加劑不含有可能與磁鐵原料的腐蝕有關的硫,還可以期待有防止凹痕(pit)的效果,因此通過添加它可以形成良好的覆膜。
本發明的方式三十二是在稀土類粘結磁鐵的表面形成了鎳覆膜的鍍覆產品的製造方法,是具有如下特徵的鍍覆產品的製造方法,即,作為所述稀土類粘結磁鐵,使用空孔率在7體積%以下的稀土類粘結磁鐵,在將該稀土類粘結磁鐵浸漬在1~6%濃度的鹽酸中7~25秒而進行了表面處理以後,通過使用含有硫酸鎳、氯化鎳及硼酸的鍍液進行電鍍,來形成單層的鎳覆膜。該方式三十二中,可以製造具有良好的鍍覆並且耐蝕性優良的鍍鎳產品。另外,通過使用空孔率在7體積%以下的稀土類粘結磁鐵,尤其可以獲得防止了鐵鏽和膨脹的產生的鍍覆產品。
本發明的方式三十三是在方式三十二中還具有如下特徵的鍍覆產品的製造方法,即,所述稀土類粘結磁鐵是通過形成將平均粒徑0.5~50μm的稀土類磁鐵粉末、粘結樹脂混合,並在該粘結樹脂的軟化溫度以上的溫度下混合而製成的稀土類粘結磁鐵用組合物而獲得的。該方式三十三中,通過使用利用特定的製造方法而獲得的稀土類粘結磁鐵,可以獲得由樹脂產生的磁鐵粉末的塗覆效果、磁鐵本身的填塞效果(緻密性),因而稀土類粘結磁鐵本身的防鏽性提高。所以,與由鍍覆帶來的優良的耐蝕性一起,可以向稀土類粘結磁鐵的鍍覆產品提供優良的質量。
本發明的方式三十四是利用方式三十二或方式三十三的鍍覆產品的製造方法而獲得的鍍覆產品。該鍍覆產品是耐蝕性優良的稀土類粘結磁鐵鍍覆產品。
本發明的方式三十一是在鍍液中的被鍍物表面利用電化學反應形成鍍覆的電鍍方法,是具有如下特徵的電鍍方法,即,將表面磁通密度在0.25特斯拉以上的磁鐵配置於所述鍍液中來進行鍍覆。
導致鍍覆的針孔及鐵鏽的有機類異物,在大多數情況下會以與金屬類異物形成一體的狀態在鍍液中懸浮,判定附著在被鍍物(工件)上。根據本發明的電鍍方法,通過將表面磁通密度在0.25特斯拉以上的磁鐵配置於所述鍍液中來進行鍍覆,就可以使鍍液中作為異物存在的有機物-金屬結合體被磁鐵吸附、捕捉。這樣,就可以防止鍍覆的針孔形成或鐵鏽的產生。另一方面,對於不含金屬類異物的有機類異物,雖然它們在鍍液中存在,但是由於不會像金屬那樣陽離子化,因此在電鍍工序中,不會電吸附在被鍍物上。所以,所得的鍍覆就成為具有均一併且緻密的優點的膜,在要求高精度的工業領域中,可以提供具備了耐藥品性、耐環境性、高可靠性的鍍覆產品。另外,本發明的電鍍方法由於是利用磁力除去異物的方法,因此在使鍍液循環的方式的過濾困難的共析鍍覆中也很有效。而且,在本發明中,「電鍍」一詞以包含流入電澱積塗漆的較寬的意味而使用。
本發明的方式三十二是在鍍液中的被鍍物表面利用電化學反應形成鍍覆的電鍍方法,是具有如下特徵的電鍍方法,即,將具有可以捕捉在鍍液中懸浮的微細的有機物-金屬結合體的表面磁通密度的磁鐵配置於所述鍍液中而進行鍍覆。
根據該電鍍方法的發明,可以獲得與方式三十一相同的作用效果。
本發明的方式三十三是具有填充鍍液的鍍槽、浸漬於所述鍍液中的陰極及陽極的鍍覆裝置,是具有如下特徵的電鍍裝置,即,在所述鍍槽內,配置1到多個表面磁通密度在0.25特斯拉以上的磁鐵。
該電鍍裝置是在實施方式31的鍍覆方法上是適合的裝置。
本發明的方式三十四是具有填充鍍液的鍍槽、浸漬於所述鍍液中的陰極及陽極的鍍覆裝置,是具有如下特徵的電鍍裝置,即,在所述鍍槽內,配置1到多個具有可以有效地捕捉在鍍液中懸浮的微細的有機物-金屬結合體的表面磁通密度的磁鐵。該電鍍裝置是在實施方式三十二的鍍覆方法上是適合的裝置。
在電鍍中,在鍍覆上附著有機物的理由大致認為有2個。
其一是,在有機類異物和被鍍物物理吸附的情況下,這可以舉出該異物與被鍍物機械結合(掛)、粘接等。對於該情況,利用鍍槽內的鍍液的攪拌量或攪拌方法、對被鍍物的利用鹼的前處理,在大多數情況下可以解決。
其二是,在有機類異物上附著了微量的金屬的狀態下,受到被鍍物的電吸引、吸附的情況。根據本發明人等的研究,成為鐵鏽的原因的有機類異物的表面由於一般由複雜的微細曲面構成,在與磁性碎屑等金屬接合的情況下,該結合力較大,利用如上所述的手段不容易解除該結合。因此,被確認在該狀態在鍍液中懸浮,附著在被鍍物(工件)上。此時,與有機類異物接合的金屬類異物所佔的比例越大,則吸附在被鍍物上的可能性就越高。
圖26是圖示了用電子顯微鏡拍攝的由異物形成的針孔部分71的截面的圖。同圖中,符號461是鍍覆表面,符號463是鍍覆(截面),符號473是異物。從圖26可以判斷,附著了異物473的部分無法形成鍍覆,以變形的形狀形成空隙而成為針孔。異物473雖然是像楔子那樣被埋入鍍覆463中的狀態,但是由於不與工件405接觸,因此在鍍覆463的形成過程中被向工件405拉近而附著。
另外,圖27中表示異物473部分的元素分析結果。如同圖所示,從異物中,與金屬元素(Ni;析出金屬)一起,檢測出了C、S、O、Cl等來自有機物的元素(而且Si為測定基礎)。另外,與該元素分析一起,還利用FT-IR及拉曼分光測定進行了有機物的分析·鑑定。由此確認,異物為有機物和金屬的結合體,有機物為表皮等微小片體。
從以上的情況可以看到,為了防止被鍍物的針孔形成和鐵鏽的產生,效率優良地除去在鍍液中懸浮的有機物-金屬結合體是有效的。該有機物-金屬結合體由於含有金屬,因此具有吸附在磁鐵上的性質。但是,在磁鐵的磁力不足夠的情況下,所吸附的有機物-金屬結合體會因鍍液液流等而再次脫離磁鐵。例如,如特開平5-306500號公報所示,900高斯(0.09特斯拉)左右的表面磁通密度的磁鐵雖然對於磁性碎屑等金屬類異物可以維持吸附狀態,但是不可能一直維持吸附的有機物-金屬結合體。另外,例如特開平9-3694號公報所示,在其間夾隔隔壁而配置磁鐵的情況下,由於需要確保鍍槽的強度,需要一定的壁厚,鍍液中的磁鐵密度會大大減小,因此即使可以捕捉金屬類異物,但是也不可能捕捉有機物-金屬結合體。
與之相反,如後述的實施例5所示,當磁鐵的表面磁通密度在0.25特斯拉以上時,吸附在磁鐵上的有機物-金屬結合體就不會脫離磁鐵而再次在鍍液中懸浮。即,如果表面磁通密度在0.25特斯拉以上,則一旦吸附在磁鐵上,有機物-金屬結合體就會成為一直被捕捉的狀態,其結果是,就會防止在工件上的吸附。


圖1是鍍覆工具的立體圖。
圖2是使託架(tray)豎立的狀態的主視圖。
圖3是託架的立體圖。
圖4是託架的分解立體圖。
圖5A、圖5B是基板的俯視圖。
圖6是小室部分的放大圖。
圖7A、圖7B是小室部分的截面圖。
圖8是其他方式的小室部分的截面圖。
圖9是用於說明電鍍裝置的使用狀態的圖。
圖10A、圖10B是說明託架的轉動動作和工件的移動的圖。
圖11是用於說明小室內的工件的移動的圖。
圖12A~圖12F是說明小室的形狀的例子的圖。
圖13是表示託架的其他的方式的立體圖。
圖14是表示託架的另一個方式的立體圖。
圖15是表示每個部位的膜厚的圖表(實施例1)。
圖16是表示每個部位的膜厚的圖表(實施例2)。
圖17是表示鍍覆工具的整體像的立體圖。
圖18是用於說明基部的主要部分放大圖。
圖19是用於說明支撐部的主要部分放大圖。
圖20是用於說明電鍍裝置的使用狀態的圖。
圖21是表示鍍覆產品的膜厚測定部位的工件的主視圖。
圖22是表示鍍覆產品的膜厚測定部位的工件的剖面圖。
圖23是表示實施例的每個部位的膜厚的圖表。
圖24是表示比較例的每個部位的膜厚的圖表。
圖25是表示鍍覆方法的基本工藝例的流程圖。
圖26是鍍覆的針孔部分剖面的放大圖。
圖27是表示異物的元素分析結果的圖。
圖28是表示本發明的電鍍裝置的概要的圖。
圖29是表示比較例的磁鐵的配置的圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖對本發明的實施方式進行說明。
圖1是表示本發明的實施方式1的鍍覆工具100的概要的立體圖。該鍍覆工具100是電鍍用的工具,在左右的框架13a、13b之間,具有作為自由轉動的支撐體的2個託架10a、10b。在該託架(tray)10a、10b上,分別作為配置被鍍物的工件70的房間形成有多個小室30。該小室30由形成於託架10a、10b上的貫通開口的內壁面、作為橫斷線的陰極線33a、33b所限定。而且,在各小室30的周圍,設有作為鍍液導引部的挖入部37。
圖2是從正面看到鍍覆工具100的狀態,這裡表示的是託架10a及10b近似垂直地豎立的狀態,在各小室30中配置有工件70。
在框架13a上,以相互鎖合的狀態配設有第1齒輪21、第2齒輪23、第3齒輪25。第2齒輪23、第3齒輪25分別貫穿框架13a的貫穿孔(未圖示)而與託架10a、託架10b連接。第1齒輪21夾隔框架13a與相反一側的驅動馬達27連接。
在鍍覆工具100的上部設有支柱15,可以握持該部分進行移動或向鍍液中的浸漬。鍍覆工具100的正面側和背面側被開放,另外,在底部也設有開口部19,在浸漬於電鍍液中的狀態下,鍍液很容易地進入小室30內。
鍍覆工具100的左右框架13a、13b的上部,在前後4個位置設有由金屬等導電性材料構成的掛部17,在浸漬於電鍍液中的狀態下,可以將該掛部17懸架在橫跨鍍槽50的棒狀物上(參照圖9)。
另外,齒輪23(齒輪25)的中心部可以連接這裡未圖示的配線,從而可以電連接至託架10的軸34(參照圖3)。
下面,參照圖3~圖8,對託架10(10a、10b)的詳細情況進行說明。圖3是託架10的立體圖,圖4是同圖的分解立體圖。另外,圖5A、圖5B是構成重合構造的託架10的基板11a、11b的俯視圖,在圖5A中呈現出託架10的外側(表面構造),在圖5B中,呈現出重合了的託架10的內側(相面對的面)。而且,圖5B所示的基板11b是將圖5A所示的基板11a的裡面翻過來的狀態,基板11a和基板11b基本上是相同的構造。
在本實施方式的託架10上,作為貫通了的開口部形成有兩列小室30,每列有7個。小室30如後述所示,無論託架10移動到哪個轉動位置,也仍形成連接一個穩定位置和另一個穩定位置的線不會與垂直方向重合的形狀。
另外,在相當於小室30的入口和出口的貫通開口的兩端部附近,按照縮小開口的方式,形成有突出形成的遮蔽壁39。該遮蔽壁39在將工件70配置於由小室30的內壁面、陰極線33所劃出的空間中而進行鍍覆的情況下,具有部分地遮蔽工件70的作用。
如圖5A所示,在本實施方式中,在每個開口12中,設有一對遮蔽壁39,使之從開口12的相互面對的兩個緣部(開口12的圖5A、圖5B的紙面的上下方向)向開口突出。從同圖中可以看到,基板11a的開口12被從開口緣部的兩側相面對進出的遮蔽壁39縮小。託架10在鍍覆處理時,由於以軸34(參照圖3及圖4)為中心轉動,因此遮蔽壁39被設於所述相面對的兩個緣部上,從而在因轉動而在小室30內移動的工件70處於穩定位置(後述)的狀態下,可以遮蔽工件70的下部。這樣,就可以將環狀的工件70的端面部和角部的膜厚均一化。而且,在圖5B中,基板11b的遮蔽壁39顯示於開口12的內部。
在各小室30的周圍,對每個小室,設有比基板11a的表面(即託架10表面)略低而形成的挖入部37(基板11b的表面也相同)。該挖入部37是作為因託架10的轉動而促進鍍液向小室10內的流入的鍍液導引部而發揮作用的部分。另外,挖入部37由於設於每個開口12上,因此按照使得伴隨著託架10的轉動,流入小室30的鍍液的液量對於每個小室30都均等的方式作用。
本實施方式中,挖入部37由將開口緣部製得比基板11a、11b表面更低的階梯部構成。利用該挖入部37的對鍍液的流入促進作用,在通過設置了遮蔽壁39而將小室30的開口面積縮小的狀態下,可以確保鍍液的流入量,在這一點上特別有利。
另外,通過調整挖入部37的深度或面積,也具有可以對每個房間控制鍍液流入量的作用。例如,當由於小室30的託架10的配置、託架10的大小或形狀、鍍槽50的大小、鍍液流動的流速或方向等主要原因,在小室30間的鍍液流入量上產生差別時,通過對每個小室30調整挖入部37的深度、大小、形狀,就可以使各小室30的鍍液的流入量均一化,此外,相反還可以有意地在每個小室30的鍍液的流入量上保持差別。而且,作為鍍液導引部的構造,除了本實施方式那樣的階梯部、後述的錐形構造以外,還可以舉出朝向小室30的緣部形成於基板11a、11b表面上的槽等。
在託架10的兩面上,以跨設於同列的全部小室30的狀態,每個單面上配設有2條陰極線33。即,在各小室30的開口部上,每個單側上橫跨有1條(兩側共2條)陰極線33。陰極線33例如由不鏽鋼、鐵、銅、鈦、碳等導電性材料構成,在兩個端部上接合有同樣地由導電性材料形成的固定具31a、31b或固定具32a、32b。
陰極線33在各小室30的開口部兩端,即開口部的頂部及底部(但是,當託架10反轉時,它們就會被交替)上露出,與配置於小室30內的作為被鍍物的工件70接觸而具有使之通電的作用。另外,當在鍍液中使託架10轉動時,工件70在小室30內上浮,脫離下側的陰極線33,但是,通過在兩面上配設陰極線33,即使在上浮的狀態下,也會因與上側的陰極線33接觸而有可以確保工件70的通電狀態的效果。陰極線33的條數雖然在不會對鍍覆造成妨礙的範圍內,可以在小室30的每個單側配設2條以上,但是當考慮到由金屬向陰極線33的析出而造成的鍍覆效率的降低時,最好在單側設置1條。而且,對於陰極線33,最好對向工件70的通電所必需的部分以外的部位實施絕緣處理。
而且,陰極線33並不限定於平行配置,例如也可以配置成格子狀。另外,還可以使陰極線33具有作為防止工件70的落下的落下防止機構的功能。當工件70落到電鍍液中時,金屬就會從工件70溶出,從而會對鍍覆性能產生不良影響,但是,利用落下防止機構,就可以防止此類情況。
如前所述,陰極線33雖然與工件70接觸而具有進行通電的功能,但是如果將陰極配置在其他的位置,例如小室30的內壁上,則不需要陰極線33。另外,當僅以作為落下防止機構的功能作為目的時,也可以不使用陰極線33,而在託架10的兩側配置合成樹脂制的纖維或網等。
固定具31a、31b分別具有軸34。該軸34作為轉動軸發揮作用,可以利用未圖示的結合機構與第2齒輪23或第3齒輪25結合。軸34與具有導電性的固定具31a、31b一體形成,從而可以藉助第2齒輪23或第3齒輪25的中心部而與未圖示的配線電連接。另外,固定具32a、32b除了具有軸34以外,是與固定具31a、31b大致相同的構成。
如圖4所示,固定具31a、31b(32a、32b)由金屬制螺栓等,通過螺紋孔36及形成於突片35上的螺紋孔38被固定在構成託架10的基板11a(11b)上。此外,固定具31a和固定具32a及固定具31b和固定具32b被按照夾入兩片樹脂板11a、11b的方式安裝。即,圖4中,上側的固定具31a和下次的固定具32a被按照可以藉助貫穿上下的突片35的螺紋孔38的金屬制螺栓等來確保電連接狀態的方式構成。像這樣就可以在對構成託架10的具有導電性的固定具實施用於抑制金屬無謂的析出的覆蓋處理的同時,進行藉助金屬制螺栓等的通電。
如前所述,託架10是使2片基板11a、11b重合在一起的構造。通過像這樣採用將在單面上配設了陰極線33的2片基板11a、11b貼合在一起的構造,就可以簡單地製造託架10。
在基板11a、11b上,以重合的狀態成列狀形成有成為小室30的開口12。構成託架10的基板11a、11b由於由例如合成樹脂等非導電性材料形成,因此除了支撐工件70的作用以外,還發揮屏蔽作用。另外,託架10形成也充分地確保了開口12以外的面積的構造。這樣就會在託架10轉動時,具有攪拌鍍浴的作用。在基板11a、11b的單面上,分別設有可以埋設陰極線33的槽16。
圖6、圖7A及圖7B中表示小室30的詳細的構造。同圖是託架10的小室30附近的主要部分俯視圖,圖7A是圖6的VIIa-VIIa向剖面圖,圖7B是由圖7A的單點劃線圍成的區域的放大圖。這裡,是在小室30內配置了環狀的工件70的狀態。
如圖7A、圖7B所示,託架10的小室30附近的截面構造形成如下構成,即,從重合的基板11a、11b的外側兩面形成挖入部37、37,朝向小室30的開口突設有4個位置的遮蔽壁39、39、39、39,另外還配設有一對埋設於基板11a、11b中的陰極線33a、33b。
小室30內的工件70在鍍覆中被構成小室30的非導電性的基板11a、11b所遮蔽。特別是,當工件70的外周面70a形成與小室30的壁面接觸或靠近的狀態時,由於非導電性的小室30的壁,很難在外周面70a的接觸部位或靠近部位上形成覆膜。所以,例如在具有環狀等內周面70b和外周面70a的工件70中,就可以對內外周的膜厚進行均一地控制。
如圖6、圖7A及圖7B所示,為了獲得充分的遮蔽效果,本實施方式中,與形成了環狀的工件70的寬度L1相比,使非導電性的基板11a、11b的總厚度L更大。例如,當使L1=L時,遮蔽就不充分,在工件70的特別是外周面上,就會形成較厚的膜,而通過使L1<L,遮蔽效果就更可靠,其結果是,可以獲得均一的膜厚。
另外,陰極線33a、33b被按照咬入基板11a、11b的方式配設。
即,陰極線33a、33b被按照埋設於形成於基板11a及11b上的槽16(參照圖4)內的方式安裝,從而限定小室30。所以,相面對的上下陰極線33a、33b間的距離L2就會小於基板11a、11b的總厚度L。其結果是,由於被陰極線33a、33b支撐的工件70隱藏在基板11a、11b的開口壁面中,因此可以獲得充分的遮蔽效果。另外,通過在形成於基板11a及11b上的槽16內埋設陰極線33a、33b,可以將陰極線33a、33b牢固地固定,從而可以防止彎曲或變形、偏移等。
而且,如圖7A所示,陰極線33a、33b被按照從遮蔽壁39的小室側的壁面略微向內側突出的方式配設。即,遮蔽壁39的內側的壁面間的距離L3比陰極線33a、33b間的距離L2更長。這是因為,通過使工件70和陰極線33的接觸不會被遮蔽壁39妨礙,並且利用陰極線33a、33b來限制小室30內的工件70的移動,來防止工件70與遮蔽壁39的頂部接觸而無法移動的情況(掛住)。
而且,在本例中,將兩條陰極線33a、33b間的距離L2和工件70的寬度L1的差設定為1mm左右。如果該L2和L1的差過大,則由於工件70會與託架10的動作無關地在小室30內反轉或縱橫交替,從而無法控制一個方向的旋轉,因此最好根據工件70的形狀來調整上下陰極線33a、33b之間的距離L2。另外,對於遮蔽壁39的內側的壁面間的距離L3和工件70的寬度L1的關係,當在基板11a、11b的接合部上有階梯時,為了在那裡使工件70不會被掛住,將L3設為不超過L1的2倍。
另外,為了發揮遮蔽作用,遮蔽壁39的高度h最好確保足夠的高度。具體來說,如圖7B所示,當工件70為環狀時,使遮蔽壁39的高度h(從小室30的內壁面向上豎立的壁的高度)大於工件70周部的厚度L4。
圖8表示實施方式2的小室30附近的截面構造,是與圖7A相同的位置的截面圖。這裡,將挖入部37製成了從開口朝向基板11a、11b的表面成研缽狀展開的斜面。利用此種錐形構造的挖入部37,也可以與階梯部(圖6、圖7A及圖7B)相同地獲得鍍液的流入效果。
圖9是將電鍍工具100配置在鍍槽50上的電鍍裝置110。電鍍工具100在4個位置的掛部17上,被掛設在棒60a、60b上,並被浸漬到特定位置。如前所述,由於軸34可以經由第2齒輪23或第3齒輪25的中心部而與外部電連接,因此通過配線至該中心部,就會通電至託架10a、10b的陰極線33。此外,通過在電鍍工具100的兩側配設陽極41,產生電化學反應,鍍浴50中的金屬離子就會向與陰極線33接觸的工件70的表面析出,形成覆膜。
當使用鍍覆工具100進行鍍覆時,利用驅動馬達27使第1齒輪21以特定的速度轉動。第1齒輪21的運動既可以是向單一方向的旋轉,也可以是向正反方向的旋轉,或者是不形成旋轉的擺動。而且,當未設置驅動馬達27時,也可以通過手動進行該動作。第1齒輪21的轉動被傳遞至第2齒輪23,使第2齒輪23轉動。同樣,第2齒輪23的轉動被傳遞至第3齒輪25,使第3齒輪25轉動。例如,第1齒輪21沿圖9中箭頭所示方向旋轉時,第2齒輪23、第3齒輪25分別沿箭頭的方向旋轉。
第2齒輪23及第3齒輪25的轉動經過軸34被直接傳遞至託架10a、10b,託架10a、10b即進行轉動(旋轉或擺動)。
圖10A、圖10B中表示託架10的轉動和小室30內的工件70的移動。而且,這裡,為了說明的方便,僅圖示託架10的單側的列的小室30,同時,將陰極線33、挖入部37、遮蔽壁39等的圖示省略,採用單純的開口構造進行表示。首先,考慮託架10從圖10A所示的A位置沿圖中細箭頭所示方向旋轉至B位置的情況。A位置處,小室30內的工件70位於最靠端部的位置,即與小室30的內壁面接觸的位置。隨著託架10旋轉至B位置,小室30內的工件70即朝向粗箭頭所示方向,在小室30內略微向基端側移動。更具體來說,一邊與這裡未圖示的陰極線33滑動接觸,一邊移動。
當託架10旋轉至C位置時,小室30內的工件70即位於完全靠近基端側的位置,即,成為和與小室30的頭部的壁面相面對的壁面接觸的狀態。
託架10達到圖10B所示的D位置時,工件70進行反轉,成為與小室30的相反一側的陰極線33接觸的狀態。當託架10從D位置再次沿細箭頭方向旋轉至E位置時,反轉的工件70則再次在小室30內沿粗箭頭所示方向向託架10的端部側移動。當託架10又旋轉而到達F位置時,工件70即成為與小室30的內壁接觸的狀態,不久再次旋轉而返回圖10A的A位置的狀態。像這樣,利用託架10的旋轉,工件70在小室30內移動,同時,當託架30反轉時,工件70也反轉。而且,圖10A、圖10B的粗箭頭雖然是表示小室30內的工件70的移動的方向,但是該移動是由重力造成的。
圖11是用於說明本發明鍍覆工具100的工件70的移動的示意圖。這裡,也適當地參照圖10A、圖10B進行說明。而且,圖11A~D中,小室30呈現單純的四角形(俯視圖),粗箭頭表示工件70的移動方向,細圓弧的箭頭表示工件70的旋轉方向。另外,畫於各圖的側部的在兩端帶有箭頭的線Y表示以最短距離連接託架10的基端部(旋動中心)和端部的線方向(以下有時記作「Y軸」)。
首先,圖11A中,工件70為被支撐於小室30內的一個穩定位置的狀態。此時,假定小室30位於圖10A的A位置。
從圖11A的狀態開始,隨著託架10經過圖10A的B位置移動至C位置,小室30內的工件70在小室30內朝向託架10的基端部側移動。具體來說,一邊與配設於小室30的下部的陰極線33(未圖示)滑動接觸,一邊沿圖11A的粗箭頭方向移動至小室30的對置壁面。此外,與小室30內的對置部壁面相碰的工件70如圖11B所示,在沿著壁面旋轉的同時,沿粗箭頭所示方向移動,到達該小室30的另一個穩定位置[圖11C的位置]。
當又使託架10旋轉,經過圖10B的D位置、E位置,移動至F位置時,工件70的上下反轉,沿圖11C中粗箭頭所示方向移動。具體來說,在與配設於下部的電極滑動接觸的同時,移動至小室30的對置部壁面。由於託架10的旋轉,與小室30的對置部壁面相碰的工件70在沿著壁面旋轉的同時,沿圖11D中的粗箭頭所示方向移動,到達該小室30的最初的穩定位置[圖11A的位置]。
通過反覆進行以上的動作,工件70在小室30中沿單一方向非連續地旋轉,同時移動。並不限定於使託架10旋轉的情況,在使之以小於360°的角度擺動的情況下,如果是工件70因自重而在小室30內移動的角度,同樣地可以獲得單一方向的旋轉。該單一方向的旋轉是相對於託架10的旋轉矢量軸具有直角矢量的旋轉。利用該旋轉,在具有內周面70b的環狀的工件70中,在內外周實施膜厚均一的鍍覆。
即,利用工件70的旋轉,工件70的外周面70a與小室30的壁面接觸的部位依次變化,其結果是,由於均一的遮蔽效果,外周面70a的膜厚變得均一。
另外,工件70的外周面70a由於被小室30的壁適當地遮蔽,因此抑制覆膜形成,不會發生僅外周面70a的鍍覆加厚的情況,因而可以改善成與難以形成鍍覆的工件70的內周面70b的膜厚差縮小。另外,通過設置遮蔽壁39,對於環狀的工件70的端面、外周角部、內周角部,也可以形成與外周或內周相同程度的膜厚,從而可以獲得具有非常高精度的覆膜的產品。
另外,由於工件70的端面與陰極線33接觸部位會隨著工件70的旋轉而在短時間內發生變化,因此不會與陰極線33粘合。通常,已知當工件70的覆膜與電極粘合時,就會引起覆膜的缺損(鍍覆剝離),並成為導致作為裝飾鍍覆的外觀不良或金屬類被鍍物的鐵鏽產生原因,但是,本發明可以防止此類情況,而且也不會殘留任何工具痕。
圖11中,雖然按照使俯視為四角形的小室30相對於Y軸傾斜的方式,例如以角度θ配置,但是從同圖中可以看到,即使是相同的四角形,通過改變與Y軸的角度θ(這意味著改變小室30的形狀),也可以調節旋轉量。
如圖11所示,伴隨託架10的轉動,小室30內的工件70因重力而移動。利用該移動,並按照使工件70的移動路徑不與Y軸[參照圖11]重合的方式操作,就可以使工件70在小室30內沿一定方向旋轉。當考慮託架10在旋轉途中形成了豎立的狀態,就可以容易地理解該情況。託架10在豎立的狀態(圖10B的C位置、F位置)下,Y軸與垂直方向重合。所以,當例如連接小室30內的穩定位置的線與Y軸重合時(例如俯視為圓或菱形的情況等),小室30內的工件70就會在接近自由落下的狀態下沿Y軸以最短距離移動。此種移動的情況下,就無法在小室30內使工件70沿單一方向旋轉。即使假設產生了旋轉,由於無法控制其旋轉方向,因此也不可能控制旋轉量。
但是,如果使連接工件70的小室20內的一個穩定位置[圖A的位置]和另一個穩定位置[圖11C的位置]的直線與Y軸(垂直方向)不重合,則可以在移動途中使工件70與小室30的壁面接觸而進行旋轉。由於該旋轉是一定方向,因此旋轉量的控制也很容易。而且,工件70的旋轉由於不是由託架10的轉動和小室30的形狀所造成的,因此沒有必要採用複雜的機構。
小室30的形狀(俯視)不限於四角形。圖12A~圖12F中,表示小室30的形狀(俯視)的例子。圖中,圖12A為平行四邊形,圖12B為梯形,圖12C為五角形,圖12D為四角形,圖12E為橢圓形,圖12F為環帶形,箭頭表示工件70的移動方向。箭頭的長短表示移動距離的長短,虛線表示不伴隨旋轉的移動。從圖12A~圖12F可以看到,利用小室30的形狀可以改變工件70的旋轉量。另外,如果小室30的形狀相同,則工件70的旋轉就總是朝同一方向。
為了在小室30內使工件70有效地旋轉,如圖11及圖12A~圖12F中示例所示,最好將小室30的形狀製成相對於Y軸非線對稱的形狀。當這樣設置時,就可以容易地製作出連接作為一個穩定位置的圖11A的位置和作為另一個穩定位置的圖11C的位置的線與垂直方向不重合的形狀的小室30。即,在託架10的旋轉動作中,由於很容易形成工件70因重力從一個穩定位置向另一個穩定位置移動的途中與小室30的壁面的至少一個接觸部位接觸的構造,因此就可以對被鍍物施加旋轉。像這樣,通過控制配置工件70的小室30的形狀,就可以對工件70施加所需的旋轉,從而可以形成均一的覆膜。
使用了本發明的鍍覆工具100的鍍覆可以按照與通常的鍍覆工序和條件實施。如果示例利用本發明鍍覆工具100進行電鍍時的概要,則首先,將工件70定位於小室30內,根據需要進行了清洗後,在特定電流下進行無光澤電鍍或半光澤電鍍或者光澤電鍍。鍍覆物在清洗之後,通過進行乾燥,就可以獲得最終鍍覆產品。
作為用作被鍍物的工件70,例如最好為圓板狀、圓筒狀、環狀、球等在小室30內容易沿內周方向旋轉的形狀。特別是,在電鍍中,對於具有圓筒狀、環狀等的內周面70b,並且利用使用了以往工具的鍍覆就很容易在內外周形成不均一的膜厚的形狀的工件70,十分有效。
作為被鍍物的材質,雖然金屬、非金屬均可,但是對於金屬和非金屬的複合物或帶有空孔的金屬等用通常的工具很難實施精密的鍍覆的材質,也十分有效。作為此類材質,例如可以舉出燒結合金、樹脂和粉末金屬的複合物、鑄造合金等,更具體來說,例如可以舉出燒結磁鐵、粘結磁鐵、鑄造磁鐵等。
作為所述磁鐵原料,雖然例如可以舉出以下的[1]~[6],但是並沒有特別限定。
將以R(其中R為含有Y的稀土類元素當中的至少1種)、Co為主的過渡金屬作為基本成分的材料。
將以R(其中R為含有Y的稀土類元素當中的至少1種)、Fe為主的過渡金屬(TM)和B作為基本成分的材料。
將以R(其中R為含有Y的稀土類元素當中的至少1種)、Fe為主的過渡金屬(TM)和以N為主的晶格間元素作為基本成分的材料。
將以R(其中R為含有Y的稀土類元素當中的至少1種)、Fe等過渡金屬(TM)作為基本成分並且具有軟磁性相和硬磁性相相鄰(也包括夾隔晶界相相鄰的情況)存在的複合組織(尤其是,有被稱為納米複合材料組織的)的材料。
將所述[1]~[4]的組成的材料當中的至少2種混合的材料。
將所述[1]~[4]的組成的材料當中的至少1種和鐵氧體粉末(例如SrO·6Fe2O3等Sr-鐵氧體等)混合的材料。
另外,作為粘結磁鐵所使用的粘結樹脂(粘接劑),可以舉出熱塑性樹脂、熱固性樹脂等。作為熱塑性樹脂,例如可以舉出一般被稱為尼龍的聚醯胺、熱塑性聚醯亞胺、聚對苯二甲酸乙二醇酯等,可以使用它們當中的1種或混合使用2種以上。
另一方面,作為熱固性樹脂,例如可以舉出環氧樹脂、酚醛樹脂、聚醯亞胺樹脂等,可以使用它們當中的1種或混合使用2種以上。
本發明的鍍覆工具100可以用簡易的構造形成非常均一的鍍覆,同時,由於不會產生因工具痕等引起的鍍覆的缺損,因此對於硬碟用馬達中使用的環狀磁鐵等的要求高尺寸精度、高防鏽、防生塵等用途中使用的工件70的鍍覆最為適合。
下面利用實施例、實驗例對本發明進行更詳細的說明,但是,本發明並不受它們限制。
利用本發明的鍍覆工具100和比較鍍覆工具,分別進行鍍覆,對所得的鍍覆產品的膜厚和外觀進行了比較。鍍覆的條件如下。
被鍍物1
對於被鍍物,使用了外徑9.4mm、內徑7mm、高1.2mm的環狀Nd-Fe-B類粘結磁鐵。
鍍覆條件1
(1)本發明鍍覆工具將被鍍物定位於圖1所示的鍍覆工具中,清洗後,以2A/dm2進行了60分鐘鍍覆。所得的鍍覆產品在進行了超聲波水清洗、熱水清洗等清洗之後,進行乾燥。
將每1批的處理個數設為28個,鍍覆中的託架10的旋轉速度採用3~4rpm。
(2)比較鍍覆工具除了未設置挖入部37以外,使用與本發明鍍覆工具100相同的構成的工具,在與所述相同的條件下進行了鍍覆。
測定及結果1
對於所得的鍍覆產品,測定了外周面、內周面、端面A、端面B、外周角部、內周角部的膜厚。將其結果表示在圖15中。從圖15可以看到,使用本發明鍍覆工具100進行了鍍覆的鍍覆產品,外周、內周、端面A、端面B、外周角部、內周角部的膜厚差最小,因而是均一的。另外,由於伴隨著託架10的轉動,工件70在小室30內轉動,因此也未殘留工具痕。與之相反,對於比較鍍覆工具的情況,雖然外周和內周的膜厚為相同程度,比較良好,但是在它們和端面、外周角部及內周角部的膜厚上產生的一定的差。
另外,利用實施例、實驗例對本發明進行更詳細的說明,但是,本發明並不受它們限制。
利用本發明的鍍覆工具100和比較鍍覆工具,分別進行鍍覆,對所得的鍍覆產品的膜厚和外觀進行了比較。鍍覆的條件如下。
被鍍物2
被鍍物,使用了外徑19mm、內徑17mm、高3.6mm的環狀稀土類粘結磁鐵。在該磁鐵中,混合由合金組成為R-TM-B類合金構成的磁鐵粉末(MQI公司制的MQP-B粉末)、環氧樹脂、少量的肼類抗氧化劑,將它們在常溫下混合30分鐘,製作了粘結磁鐵用組合物(compound)。此時,磁鐵粉末、環氧樹脂、肼類抗氧化劑的配合比例(重量比例)分別為95wt%、4wt%、1wt%。
然後,稱量該組合物並填充於壓制裝置的模具內,在無磁場中,以常溫、壓力1370MPa壓縮成形後,在170℃下使環氧樹脂加熱固化,得到了圓筒狀的粘結磁鐵。對該粘結磁鐵實施了其高度方向的研磨處理。其後,利用滾筒研磨法將粘結磁鐵研磨至各稜成為R0.2,將其作為磁鐵主體。
鍍覆條件2
(1)本發明鍍覆工具將被鍍物定位於圖1所示的鍍覆工具中,清洗後,使用50℃的無光澤瓦特浴,以2A/dm2進行了30分鐘無光澤電鍍,然後用50℃的光澤瓦特浴,以2A/dm2進行了20分鐘光澤電鍍。所得的鍍覆產品在進行了超聲波水清洗、熱水清洗等清洗之後,進行乾燥。
將每1批的處理個數設為28個,鍍覆中的託架10的旋轉速度採用3~4rpm。
(2)比較鍍覆工具1除了未設置遮蔽壁39及挖入部37,以及將橫截小室30的陰極線33設為單側2條以外,使用與本發明鍍覆工具100相同的構成的工具,在與所述相同的條件下進行了鍍覆。
(3)比較鍍覆工具2(滾筒工具)使用了滾筒工具(已知的構成的工具)。將被鍍物定位於滾筒工具中,清洗後,使用50℃的無光澤瓦特浴,以1A/dm2進行了100分鐘無光澤電鍍,然後用50℃的光澤瓦特浴,以1A/dm2進行了6.0分鐘光澤電鍍。所得的鍍覆產品在進行了超聲波水清洗、熱水清洗等清洗之後,進行乾燥。
將每1批(滾筒)的處理個數設為30個,同時,在滾筒內投入了直徑5mm的鎳球200ml。另外,鍍覆中的託架10的旋轉速度採用3~4rpm。
測定及結果2
對於所得的鍍覆產品,無差別地抽出4個樣品,測定了外周面、內周面、端面A、端面B、外周角部、內周角部的膜厚。將其結果表示在表1及圖16中。
表1

*根據向工件的析出量/全部析出量(電極、工具、工件)而算出。
從表1及圖16中可以看到,使用本發明鍍覆工具100進行了鍍覆的鍍覆產品,外周、內周、端面A、端面B、外周角部、內周角部的膜厚差最小,因而是均勻的。另外,由於伴隨著託架10的轉動,工件70在小室30內轉動,因此也未殘留工具痕。另外,對於鍍覆析出效率,也顯示出了69.7%這樣良好的值。
與之相反,對於利用比較鍍覆工具2(滾筒工具)的鍍覆,膜厚的不均較大,因而無法使內周面和外周面、外周角部和內周角部的膜厚等均一化。另外,鍍覆析出效率為21.0%,約8成向通電用的滾筒介質析出。
另外,比較鍍覆工具1的情況下,雖然外周和內周的膜厚為相同程度,比較良好,但是在它們和端面、外周角部及內周角部的膜厚上產生的一定的差。另外,析出效率為53.5%。這被認為是因為與本發明工具相比,電極(陰極線33)的條數較多。
而且,對於輔助陽極工具(與特開2001-73198號公報相同的構成),進行了與所述相同的實驗。該工具中,由於在兼作陰極的圓環狀支撐具的中央具有鎳制的輔助陽極,因此工件在其外周被設於圓環狀支撐具的內周面的3個凸稜以3點支撐。鍍浴中的陽極的配置與圖3相同。鍍覆條件為,將被鍍物定位於鍍覆工具中,洗淨後,使用50℃的無光澤瓦特浴,以2A/dm2進行了60分鐘無光澤電鍍,然後用50℃的光澤瓦特浴,以2A/dm2進行了20分鐘光澤電鍍。所得的鍍覆產品在進行了超聲波水清洗、熱水清洗等清洗之後,進行乾燥。將每1批的處理個數設為16個,鍍覆中處於靜止狀態。而且,由於在外周殘留與凸稜的接觸而留下的工具痕,因此在鍍覆膜厚的測定中,躲開該部分進行測定。其結果是,雖然膜厚的不均不太大,但是可以看到異物在鍍覆產品上的附著。該異物被認為是輔助陽極中使用的鎳脫離後形成的。另外,如前所述,在外周面殘留有工具痕。
而且,雖然對使用不溶性陽極材料(SUS、鈦-鉑、碳等)作為其他輔助陽極的情況也進行了實驗,但是基本無法獲得陽極效果,無法改善內外周的膜厚差。
以上雖然以各種實施方式對本發明進行了敘述,但是本發明並不限定於所述實施方式,在權利要求的範圍所述的發明的範圍內,也可以適用於其他的實施方式。
例如,雖然在所述實施方式1中(圖1)使用電鍍用的鍍覆工具100進行了說明,但是在自由轉動的託架10上形成的房間(小室30)內單獨個別配置了工件70的構造也可以用於非電解鍍的情況。該情況下,可以取代陰極線33,作為橫斷線,配設合成樹脂線等。
另外,託架10並不限定於圖1所例示的構成,例如也可以是作為實施例3在圖13中所示的託架111那樣的構成。該託架111不具有遮蔽壁,作為鍍液導引部,設有從開口緣部向託架111表面展開的錐形狀的挖入部120。託架111是作為電鍍用的工具使用的部件,形成沿其轉動矢量軸方向尺寸較短,沿其轉動半徑方向尺寸較長的板狀。另外,還形成充分地確保了作為與鍍液的接觸面的壁部80的面積的構造。利用此種形狀,可以充分地確保鍍液的攪拌功能。另外,可以大大促進鍍液從拓寬了面積的壁部80向挖入部120的流入。
圖14是表示實施方式4的託架112的概要的立體圖。該託架112是可以用於非電解鍍的部件,不具有遮蔽壁,也未配設電極。工件70(未圖示)可以設置適合的落下防止機構(線、網、凸稜、突片等)而配置於小室30內。這裡,通過按照從側面看為十字形的方式配置2片板狀構件或4片板狀構件,來提高攪拌功能。在該託架112中,壁部80也確保了充分的面積。另外,作為鍍液導引部,具有由設置了使開口緣部比託架112表面更低的階梯的階梯部構成挖入部121。這樣,就可以大大地促進鍍液從拓寬了面積的壁部80向挖入部121的流入。
另外,通過按照從側面看呈十字形的方式配置板狀構件,可以增加小室30,從而可以一次處理多個工件70。
而且,雖然圖14中以未配設電極的例子進行了說明,但是通過在託架112上配設兼作防止落下的陰極線(符號33),也可以用於電鍍中。
另外,圖14中,雖然為了提高攪拌功能,按照從側面看呈十字形的方式配置了板狀構件,但是例如採用3片(側面看為Y字形)板狀構件,也可以相同地提高攪拌功能。另外,只要在設計上可以安裝的範圍內,還可以將板狀構件設為5片以上的構成,對於該構成也可以期待充分的攪拌效果。
圖17是表示本發明的實施方式5的鍍覆工具200的概要的立體圖。該鍍覆工具200是適於對環狀粘結磁鐵等實施鍍覆的電鍍工具,作為跨設於左右框架13a、13b之間的轉動軸的軸210上,作為基部,這裡設有2片旋轉盤211a、211b。在各旋轉盤211a、211b上,各設有8個用於掛作為被鍍物的工件270的支撐部231。而且,這裡,表示將工件270掛在各支撐部231上的狀態。
在框架13a上,以相互鎖合的狀態配設有第1齒輪221及第2齒輪223。第2齒輪223穿過框架13a的貫穿孔(未圖示)與軸210連接。第1齒輪221夾隔框架13a與相反一側的驅動馬達(未圖示)連接。
在鍍覆工具200的上部設有握持部(支柱)15,可以握持該部分來進行移動或向鍍浴中的浸漬。鍍覆工具200的正面側和背面側被敞開,另外,在底部也設有開口部219,形成在浸漬於鍍浴中的狀態下鍍液容易流通的構造。
在鍍覆工具200的左右框架13a、13b的上部,在前後4個位置上設有由金屬等導電性材料構成的掛部217,在浸漬於鍍浴中的狀態下,就可以將該掛部217懸掛在橫跨鍍槽250的棒狀物上(參照圖20)。
另外,齒輪223的中心部可以連接這裡未圖示的配線,藉助由SUS等金屬制材質構成的軸210及旋轉盤11可以電連接至支撐銷234的縮頸部235。支撐銷234的縮頸部235的金屬表面露出,通過用該部分支撐工件270,使工件270通電。
旋轉盤11以軸210為中心,可以沿例如圖18所示的箭頭的方向旋轉。在旋轉盤11上,為了不妨礙在支撐部231周邊的鍍液的流通,設有多個開口12。
支撐部231如圖19所示,由從旋轉盤11的壁面近似垂直地突出的棒狀支撐銷234形成,包括作為接觸面的縮頸部235的周面、按照從兩側夾持該縮頸部235的方式形成的作為傾斜壁的錐部236a、236b、作為防止脫落機構的圓板233。而且,雖然旋轉盤11和支撐銷234也可以形成一體,但是通過使二者可以分離,就可以容易地對應尺寸不同的工件270。
縮頸部235作為沿支撐銷234的軸線方向平坦的周面而構成,與工件270的內周面接觸,按照將其穩定地保持的方式發揮作用。縮頸部235的寬度(L1)可以如後述所示,根據工件270的寬度來設定。
錐部236a、236b由以與支撐銷234的軸線方向正交的方向為基準,以角度θ傾斜的面形成。這裡,錐形的傾斜角θ可以根據工件270的大小和周部壁厚來適宜地設定,例如可以設定為30°~85°,最好設定為45°~75°。
而且,當要僅利用錐面(V字槽)將工件270穩定地保持時,工件270的內周有可能沿著傾斜的槽接觸,整體傾斜,此外,工件270還可能過度進入槽中,其端面(參照圖22)成為陰影,因而覆膜形成不充分。此時,當將V字槽的寬度縮小至不會使端面成為陰影時,工件270就容易脫離。
另外,相反地,當僅設置縮頸部235,不設置錐部236a、236b地設定階梯部(即圖19的角度θ為0)時,如後述比較例所示,在工件270的位置偏斜,成為其端部與左右某個階梯部的壁接觸的狀態的情況下,有可能該部位的鍍覆的形成不充分,從而造成膜厚不均。另外,在將縮頸部235及錐部236a、236b都不設置,使支撐銷234沿軸線方向形成平坦的構成的情況下,工件270的位置也會不穩定,當向旋轉盤11側或圓板233側偏斜時,會產生同樣的問題。所以,最好按照使縮頸部235夾在中間的方式,在兩側設置錐部236a、236b。
在支撐銷234的頭端,與錐部236b相鄰,設有作為脫落防止機構的圓板233。即使在被支撐銷234掛住的工件270在鍍液中公轉時,因液流或液體阻力等而從縮頸部235上浮的情況下,該圓板233也會使之不會脫離支撐銷234。當工件270落到鍍浴中時,雖然有金屬從工件270中溶出,對鍍覆性能造成不良影響的情況,但是,利用脫落防止機構可以可靠地防止此類情況的發生。
另外,雖然圓板233和支撐銷234也可以形成一體,但是例如也可以採用合成樹脂等材質可以分離地形成圓板233。而且,通過使圓板233的直徑小於工件270的內徑,即使在將圓板233和支撐銷234製成一體的情況下,也可以容易地進行工件270的拆裝。
作為脫落防止機構,並不限定於圓板233,例如也可以通過將支撐銷234的頭端部製成T字形等來防止工件270的脫落。但是,在製成圓板233的情況下,由於具有光滑的圓周面,因此可以獲得如下的優點,即,在支撐銷2344的公轉動作的任意一個時刻,都可以相同地支撐即將脫落的工件270的周面,從而防止脫落。
工件270如圖19中雙點劃線所示,其內周面270d(參照圖22)在與縮頸部235接觸的狀態下被掛。由於該狀態下,縮頸部235的寬度L1略長於工件270的幅長L2(參照圖22),因此工件270被穩定地保持,而向支撐銷234的軸線方向(即與旋轉盤11的壁面正交的方向)的較大的移動又被錐部236a、236b限制。具體來說,例如在工件270的幅長L2為0.7~0.9mm的情況下,最好將縮頸部235的寬度L1設定為1.1~2.0mm左右。
本實施方式5的鍍覆工具200中,利用與軸210一起自由轉動的旋轉盤11的旋轉,可以使支撐部231以軸210為中心進行公轉。此時,設於旋轉盤211a、211b上各8個位置的支撐部231由於按照公轉軌道重合的方式排列成圓形,因此就可以將在鍍液中受到的電場、流體阻力等條件大致均等地分配。另外,伴隨著支撐部231的公轉,被掛在構成支撐部231的支撐銷234上的工件270也會在略微改變其內周面的接觸位置的同時進行旋轉,在周方向形成均一的鍍覆,而不留下工具痕跡。
另外,由於支撐部231被設於旋轉盤211a、211b上各8個位置上,因此可以一次處理多個工件270。所以,通過將工件270掛在各支撐部231上,可以在進行鍍覆膜厚的控制的同時,對應較多數量的處理。
另外,利用多個支撐部231的公轉,還具有攪拌鍍浴250的作用,從而可以有效地進行鍍覆處理。
像這樣,在本實施方式5的鍍覆工具200中,由於可以不用將工件270固定而通電,因此工件270的定位和取下操作都十分容易,效率良好。而且,通過利用縮頸部235和按照將其夾在中間的方式形成的錐部236a、236b來穩定地保持工件270,就可以確保通電性,同時還可以減小鍍液中的工件270的移動(偏離)。另外,由於採用了在與旋轉盤11的壁面或圓板233的壁面之間夾隔錐部236a、236b的構成,因此工件270的端面很難成為兩壁面的陰影,因而不會產生兩端面的膜厚的不同或膜厚不足的問題。
在以上的構成中,在對工件270的通電所必需的縮頸部235及錐部236a、236b以外的金屬部位上,最好儘可能實施絕緣處理。
圖20是在鍍槽250中配置了電鍍工具200的電鍍裝置310。電鍍工具200在4個掛部217上,被懸掛在棒260a、260b上,並被浸漬至鍍液251中的特定位置。如前所述,軸210由於可以經由第2齒輪223的中心部而與外部的陰極電連接,因此通過配線至該中心部,就可以通電至支撐部231的縮頸部235。此外,通過在電鍍工具200的兩側配設陽極241,即產生電化學反應,鍍浴250中的金屬離子向與縮頸部235接觸的工件270的表面析出,形成覆膜。
當使用鍍覆工具200進行鍍覆時,利用驅動馬達(未圖示)使第1齒輪221以特定的速度轉動。第1齒輪211的運動既可以是向單一方向的旋轉,也可以是向正反方向的旋轉,或者是不形成旋轉的擺動。而且,當未設置驅動馬達時,也可以通過手動進行該動作。第1齒輪221的旋轉被傳遞至第2齒輪223,使第2齒輪223沿箭頭所示方向旋轉。第2齒輪223的旋轉經過軸210被直接傳遞至旋轉盤211a、211b,使各支撐部231開始公轉,而且,工件270的內周面一邊與縮頸部235滑動接觸,一邊旋轉或擺動。
使用了本發明的鍍覆工具200的鍍覆可以按照通常的鍍覆工序和條件實施。利用本發明的鍍覆工具200進行電鍍時的概要為,例如將工件270掛設在支撐銷234上,根據需要進行了清洗後,在特定電流下,進行無光澤電鍍或半光澤電鍍或者光澤電鍍。鍍覆物在洗淨之後,通過進行乾燥,就可以獲得最終產品。
作為用作被鍍物的工件270,例如可以掛在支撐銷234上的物體就成為對象。特別是在電鍍中,對於使用以往的工具的鍍覆中膜厚很容易不均一的環狀的工件270十分有效。
作為被鍍物的材質,雖然金屬、非金屬均可,但是對於金屬和非金屬的複合物或帶有空孔的金屬等用通常的工具很難實施精密的鍍覆的材質,也十分有效。作為此類材質,例如可以舉出燒結合金、樹脂和粉末金屬的複合物、鑄造合金等,更具體來說,例如可以舉出燒結磁鐵、粘結磁鐵、鑄造磁鐵等。
作為所述磁鐵原料,雖然例如可以舉出以下的[1]~[6],但是並沒有特別限定於它們。
將以R(其中R為含有Y的稀土類元素當中的至少1種。以下相同。)、Co為主的過渡金屬作為基本成分的材料。
將以R、Fe為主的過渡金屬(TM)和B作為基本成分的材料。
將以R、Fe為主的過渡金屬(TM)和以N為主的晶格間元素作為基本成分的材料。
以R、Fe等過渡金屬(TM)作為基本成分並且具有軟磁性相和硬磁性相相鄰(也包括夾隔晶界相相鄰的情況)存在的複合組織(尤其是,有被稱為納米複合材料組織的)材料。
將所述[1]~[4]的組成的材料當中的至少2種混合的材料。
將所述[1]~[4]的組成的材料當中的至少1種和鐵氧體粉末(例如SrO·6Fe2O3等Sr-鐵氧體等)混合的材料。
另外,作為粘結磁鐵所使用的粘結樹脂(粘接劑),可以舉出熱塑性樹脂、熱固性樹脂等。作為熱塑性樹脂,例如可以舉出一般被稱為尼龍的聚醯胺、熱塑性聚醯亞胺、聚對苯二甲酸乙二醇酯等,可以使用它們當中的1種或混合使用2種以上。
另一方面,作為熱固性樹脂,例如可以舉出環氧樹脂、酚醛樹脂、聚醯亞胺樹脂等,可以使用它們當中的1種或混合使用2種以上。
本發明的鍍覆工具200可以用簡易的構造形成非常均一的鍍覆,同時,由於不會產生因工具痕等引起的鍍覆的缺損,因此對於硬碟用馬達中使用的環狀磁鐵等要求高尺寸精度、高防鏽、防生塵等用途中使用的工件270的鍍覆最為適合。
下面雖然將舉出實施例3對本發明進一步詳細說明,但是本發明並不受它的任何限定。
利用本發明的鍍覆工具200和比較鍍覆工具,分別進行鍍覆,對所得的鍍覆產品的膜厚和外觀進行了比較。鍍覆的條件如下。
鍍覆工具
作為本發明鍍覆工具,使用了圖17所示的工具。作為比較鍍覆工具,使用了除了未在支撐銷234上設置錐部236a、236b而利用垂直的階梯部形成了縮頸部235以外,與本發明鍍覆工具200相同構成的工具。
被鍍物
被鍍物,使用了環狀稀土類粘結磁鐵。在該磁鐵中,混合由合金組成為R-TM-B類合金構成的磁鐵粉末(MQI公司制的MQP-B粉末)、環氧樹脂、少量的肼類抗氧化劑,將它們在常溫下混合30分鐘,製作了粘結磁鐵用組合物(compound)。此時,磁鐵粉末、環氧樹脂、肼類抗氧化劑的配合比例(重量比例)分別為95wt%、4wt%、1wt%。
然後,稱量該組合物並填充於壓制裝置的模具內,在無磁場中,以常溫、壓力1370MPa壓縮成形後,在170℃下使環氧樹脂加熱固化,得到了圓筒狀的粘結磁鐵。對該粘結磁鐵實施了其高度方向的研磨處理。其後,利用滾筒研磨法將粘結磁鐵研磨至各稜成為R0.2,將其作為磁鐵主體。
鍍覆條件
將被鍍物定位於鍍覆工具中,洗淨後,使用50℃的無光澤瓦特浴,以2A/dm2進行了30分鐘無光澤電鍍,然後用50℃的光澤瓦特浴,以2A/dm2進行了20分鐘光澤電鍍。所得的鍍覆產品在進行了超聲波水清洗、熱水清洗等清洗之後,進行乾燥。而且,將每1批的處理個數設為16個。
測定及結果
對於所得的鍍覆產品,無差別地抽出樣品,對於圖21所示的從0°到33°的12個位置的測定點,測定了圖22所示的工件270(環狀鍍覆產品)的A端面270a、B端面270b、外周面270c及內周面270d的膜厚。將其結果表示在表2及圖23(本發明鍍覆工具的結果)及圖24(比較鍍覆工具的結果)中。
表2

從表2及圖23、24中可以看到,使用本發明鍍覆工具200進行了鍍覆的鍍覆產品,A端面270a、B端面270b、外周面270c及內周面270d的膜厚差較小,同時,對由某個測定點造成的變動也較小,因而是均勻的。另外,由於伴隨著支撐銷234的公轉,工件270進行旋轉,因此也未殘留工具痕。
與之相反,利用未設置錐部236a、236b的比較鍍覆工具的鍍覆中,A端面270a和B端面270b膜厚差較大,在膜厚上可以看到偏差,而且由測定點造成的變動與使用了本發明鍍覆工具200的情況相比也明顯增大。
以上雖然以各種實施方式對本發明進行了敘述,但是本發明並不限定於所述實施方式,在權利要求的範圍所述的發明的範圍內,也可以適用於其他的實施方式。
例如,雖然在所述實施方式5中(圖17)使用電鍍用的鍍覆工具200進行了說明,但是在將工件270掛在形成於軸210上的支撐部231內的構造也可以用於非電解鍍的情況。
下面對實施方式6的鍍覆方法進行說明。本發明的鍍覆方法是包括如下工序的工藝,即,在稀土類粘結磁鐵的表面上利用電化學反應形成鎳覆膜的鍍覆處理時,將作為被鍍物的稀土類粘結磁鐵浸漬在1~6%濃度的鹽酸中7~25秒而進行表面處理的表面活性化工序,使用含有硫酸鎳、氯化鎳及硼酸的鍍浴形成單層的鎳覆膜的鍍覆工序。
表面活性化工序
表面活性化工序是將作為被鍍物的稀土類粘結磁鐵浸漬在1~6%濃度的鹽酸溶液中7~25秒而進行表面處理的工序。鹽酸具有在短時間內溶解去除氧化鐵等的效果,利用該作用可以溶解去除稀土類粘結磁鐵表面的氧化膜,將磁鐵表面活性化。該工序中,所使用的鹽酸的濃度和浸漬時間的關係特別重要。在鹽酸濃度過低或者浸漬時間過短的情況下,氧化鐵覆膜的去除就不充分,有可能引起鍍覆的密接性降低等問題,相反,在濃度過高或者浸漬時間過長的情況下,鹽酸會浸透空孔較多的稀土類粘結磁鐵而將磁鐵自身的鐵部分氧化掉,從而成為鐵鏽的產生原因。所以,對於鹽酸濃度和浸漬時間,存在能夠形成良好的鍍覆的特定的範圍。另外,如果是特定的條件,如後述所示,還考慮由氯離子的殘留造成的良好影響。根據以上的理由,本發明的鍍覆方法中,在稀土類粘結磁鐵的表面活性化處理中,採用在1~6%濃度的鹽酸溶液中進行7~25秒浸漬處理的條件,特別優選通過在1.5~5.5%濃度的鹽酸溶液中浸漬10~20秒,獲得非常優良的鎳鍍覆。
鍍覆工序
使用含有硫酸鎳、氯化鎳及硼酸的鍍浴(瓦特浴)。另外,在所述鍍浴中,還可以添加半光澤添加劑。作為半光澤添加劑,沒有特別限制,可以使用公知的材料。
另外,本發明方法中,不進行多層鍍覆,形成單側的鎳覆膜。通常,為了提高耐蝕性,雖然兩層至三層的多層鍍覆是有效的,但是在利用鹽酸的表面活性化處理和使用瓦特浴的本發明鍍覆方法的情況下,如後述實施例3所示,與通常慣例相反,確認單層鍍覆的方法有效。
基本工藝例
圖25表示實施方式6的稀土類粘結磁鐵的電鍍工藝的工序例。本實施方式包括鹼清洗工序、第1水洗工序、表面活性化工序、第2水洗工序、鍍覆工序、第3水洗工序、熱水洗工序、乾燥工序,鍍覆處理通過對作為被鍍物的稀土類粘結磁鐵依次施加各工序而實施。
鹼清洗工序是使用以磷酸鹽、碳酸鹽為主成分的鹼溶液(pH11左右),對稀土類粘結磁鐵表面進行清洗的工序。清洗使用例如60℃的鹼溶液進行1分鐘左右。
水洗工序是為了防止前段的處理的藥液的混入而進行的,本實施方式中,如圖25所示,實施第1~第3共3次。水洗例如可以通過在室溫下反覆進行2~3次30秒的清洗來實施。
表面活性化工序具有如前所述的意義,本實施方式中使用3.5%的鹽酸,在室溫下實施1次10秒的浸漬。
鍍覆工序如前所述,使用瓦特浴,例如在50℃下以電流密度2A/dm2通電40分鐘,形成1層的鍍覆。而且,工具的種類沒有特別限制,例如可以使用託架式、掛式等工具。
以下表示鍍覆工序中可以使用的半光澤瓦特浴的例子。
1升中硫酸鎳 300g/升氯化鎳 50g/升硼酸50g/升半光澤添加劑適量(以芳香族類鹽為主成分,不含硫)純水剩餘部分熱水洗工序、乾燥工序都是一般的收尾處理,可以依照常法實施。
稀土類粘結磁鐵鍍覆產品
成為鍍覆的對象的稀土類粘結磁鐵的空孔率優選在7體積%以下,更優選3體積%以下。而且,稀土類粘結磁鐵的形狀、尺寸等沒有特別限定,例如圓柱狀、方柱狀、圓筒狀、圓弧狀、平板狀、彎曲板狀等所有形狀的磁鐵都成為對象。
稀土類粘結磁鐵如後述所示,例如將平均粒徑0.5~50μm的稀土類磁鐵粉末、粘結樹脂混合,將在該粘結樹脂的軟化溫度以上的溫度下混合而成的稀土類粘結磁鐵用組合物成形而獲得。
稀土類粘結磁鐵用組合物是含有如下的稀土類磁鐵粉末和粘結樹脂的組合物。
作為稀土類磁鐵粉末,優選由含有稀土類元素和過渡金屬的合金構成的材料,特別優選以下的(1)~(5)。
(1)將以Sm為主的稀土類元素、和以Co為主的過渡金屬作為基本成分的材料(以下稱為Sm-Co類合金)。
(2)將R(其中R為含有Y的稀土類元素當中的至少1種)、以Fe為主的過渡金屬、B作為基本成分的材料(以下稱為R-Fe-B類合金)。
(3)將以Sm為主的稀土類元素、以Fe為主的過渡金屬、和以N為主的晶格間元素作為基本成分的材料(以下稱為Sm-Fe-N類合金)。
(4)將R(其中R為含有Y的稀土類元素當中的至少1種)和Fe等過渡金屬作為基本成分並且具有納米水平的磁性相的材料(以下稱為納米結晶磁鐵)。
(5)混合了所述(1)~(4)的組成的材料當中的至少2種的材料。此時,可以同時具有混合的各磁鐵粉末的優點,從而容易獲得更優良的磁特性。
作為Sm-Co類合金的代表性的材料,可以舉出SmCo5、Sm2TM17(其中TM為過渡金屬)。
作為R-Fe-B類合金的代表性的材料,可以舉出Nd-Fe-B類合金、Pr-Fe-B類合金、Nd-Pr-Fe-B類合金、Ce-Nd-Fe-B類合金、Ce-Pr-Nd-Fe-B類合金、將它們中的Fe的一部分用Co、Ni等其他過渡金屬置換後的材料等。
作為Sm-Fe-N類合金的代表性的材料,可以舉出將Sm2Fe17合金氮化而製作的Sm2Fe17N3等。
作為磁鐵粉末的所述稀土類元素,可以舉出Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、鈰鑭合金,可以含有它們的1種或2種以上。另外,作為所述過渡金屬,可以舉出Fe、Co、Ni等,可以含有它們的1種或2種以上。另外,為了提高磁特性,還可以在磁鐵粉末中,根據需要,含有B、Al、Mo、Cu、Ga、Si、Ti、Ta、Zr、Hf、Ag、Zn等。
磁鐵粉末的平均粒徑雖然沒有特別限定,但是優選0.5~50μm左右,更優選1~30μm左右,進一步優選2~25μm左右。另外,磁鐵粉末的粒徑分布最好以一定程度分散(有離差)。這樣也可以降低所得的粘結磁鐵的空孔率。而且,在所述(5)的情況下[即混合所述(1)~(4)的2種以上的情況],也可以對於混合的每個磁鐵粉末的組成,使其平均粒徑不同。
作為粘結樹脂,可以合適地使用熱固性樹脂。一般來說,在使用熱固性樹脂作為粘結樹脂的情況下,與使用熱塑性樹脂的情況相比,雖然磁鐵的空孔率容易增大,但是通過使用如後述的條件的稀土類粘結磁鐵用組合物(compound),可以降低磁鐵的空孔率。
作為熱固性樹脂,例如可以舉出環氧樹脂、酚醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺樹脂、聚酯(不飽和聚酯)樹脂、聚醯亞胺樹脂、矽樹脂、聚氨基甲酸乙酯樹脂等,可以使用它們當中的1種或混合使用2種以上。
在它們當中,從成形性的提高更為顯著、機械強度更強、耐熱性更優良的方面考慮,優選環氧樹脂、酚醛樹脂、聚醯亞胺樹脂、矽樹脂,特別優選環氧樹脂。另外,這些熱固性樹脂與磁鐵粉末的混合性、混合的均一性也十分優良。
而且,所使用的熱固性樹脂(未固化)可以使用在室溫下呈固態(粉末狀)的材料或者液態的材料。
如上所述的粘結樹脂粉末在稀土類粘結磁鐵用組合物中的含量優選在1~10重量%左右,更優選在1~8重量%左右,進一步優選在1~5.5重量%左右。當粘結樹脂粉末的含量過多時,無法實現磁特性(特別是磁能量積)的提高,另外,當粘結樹脂粉末的含量過少時,成形性降低,在極端的情況下難以或不能成形。
另外,稀土類粘結磁鐵用組合物可以含有抗氧化劑。抗氧化劑是在後述的稀土類粘結磁鐵用組合物的混合時等,為了防止由稀土類磁鐵粉末的氧化老化或粘結樹脂的氧化導致的變質(由於稀土類磁鐵粉末的金屬成分作為催化劑發揮作用而產生)而在該組合物中添加的添加劑。該抗氧化劑的添加可以防止稀土類磁鐵粉末的氧化,有助於磁鐵的磁特性的提高,同時,稀土類粘結磁鐵用組合物的混合時、還有助於成形時的熱穩定性的提高,在以較少的粘結樹脂量就可以確保良好的成形性方面,發揮十分重要的作用。
作為抗氧化劑,只要是可以抑制稀土類磁鐵粉末等的氧化的物質,可以是任何物質,例如可以合適地使用胺類化合物、胺基酸類化合物、硝基羧酸類化合物、肼類化合物、氰基化合物、硫化物等與金屬離子特別是Fe成分生成螯合物的螯合劑。
稀土類粘結磁鐵用組合物中的抗氧化劑的添加量優選0.1~2重量%左右,更優選0.5~1.5重量%左右。此時,抗氧化劑的添加量優選相對於粘結樹脂的添加量為10~150%左右,更優選25~90%左右。而且,本發明中,抗氧化劑的添加量既可以在所述範圍的下限值以下,另外不用說也可以不添加。
抗氧化劑由於在稀土類粘結磁鐵用組合物的混合時或成形時等中間工序中,會揮發或變質,因此在所製造的稀土類粘結磁鐵中,其一部分以殘留的狀態存在。所以,稀土類粘結磁鐵中的抗氧化劑的含量相對於稀土類粘結磁鐵用組合物中的抗氧化劑的添加量,例如達到10~90%左右,特別是20~80%左右。
在稀土類粘結磁鐵用組合物中,根據需要,例如可以添加增塑劑(例如硬脂酸鋅等脂肪酸鹽、脂肪酸)潤滑劑(例如矽油、各種蠟、脂肪酸、氧化鋁、氧化矽、氧化鈦等各種無機潤滑劑)、硬化劑、硬化促進劑、其他成形助劑等各種添加劑。
稀土類粘結磁鐵用組合物是混合了所述的稀土類磁鐵粉末、粘結樹脂和根據需要添加的抗氧化劑等添加劑的混合物或將該混合物混合而形成的物質。此時,所述混合是使用例如亨舍爾混合機、V形混合機等混合機或攪拌機而進行的。另外,混合物的混合是使用例如雙軸擠出混合機、滾筒式混合機、捏合機等混合機進行的。
另外,混合物的混合雖然在常溫、高溫任意條件下都可以,但是優選在所使用的粘結樹脂的軟化溫度(軟化點或玻璃化轉變點)以上的溫度進行,更優選在軟化溫度以上、固化溫度以下的溫度下並且該粘結樹脂不完全固化的條件下進行。這樣,混合的效率提高,與常溫下混合的情況相比,可以用更短時間均一地混合,同時,由於在粘結樹脂的粘度下降的狀態下混合,因此形成粘結樹脂覆蓋稀土類磁鐵粉末的周圍的狀態,有助於稀土類粘結磁鐵用組合物中及由其製造的磁鐵中的空孔率的降低。
而且,由於伴隨混合的材料自身的發熱等,混合溫度容易變化,因此最好設置例如加溫·冷卻機構,使用可以進行溫度控制的混合機進行混合。
下面對稀土類粘結磁鐵鍍覆產品的製造方法進行說明。首先,稀土類粘結磁鐵是通過調製所述的稀土類粘結磁鐵用組合物,使用該組合物,例如用壓縮成形法、擠出成形法或注射成形法來製成磁鐵形狀而進行的。在這些成形法當中,壓縮成形法最為適合,以下將對以壓縮成形法為代表的製造方法進行說明。
製造所述的稀土類粘結磁鐵用組合物(compound),將該組合物填充在壓縮成形機的模具內,在磁場中或無磁場中壓縮成形。該壓縮成形雖然可以是冷態成形(在常溫附近的成形)、溫熱成形的任意一種,但是優選溫熱成形。即,最好通過對成形模具進行加熱等,使得成形時的材料溫度達到所使用的粘結樹脂的軟化溫度以上。通過採用此種溫熱成形,模具內的成形材料的流動性提高,可以在較低的成形壓下進行尺寸精度優良的成形。利用溫熱成形,例如可以優選在50kgf/mm2以下、更優選在35kgf/mm2以下、進一步優選在20kgf/mm2以下的成形壓下成形(賦與形狀),對成形的載荷較少,成形更加容易,同時,即使是環狀、平板狀、彎曲板狀等具有薄壁部的形狀的磁鐵或尺寸較長的的磁鐵,也可以批量生產具有良好並且穩定的形狀、尺寸的磁鐵。
另外,通過採用溫熱成形,即使在所述的較低成形壓下,也可以降低所得的磁鐵的空孔率。另外,通過採用溫熱成形,模具內的成形材料的流動性提高,磁取向性提高,同時,由於成形時的稀土類磁鐵粉末的頑磁力的降低,在磁場中成形的情況下,可以獲得與表觀上施加了較強磁場的情況相同的效果,因此無論取向方向如何,都可以提高磁特性。在像這樣壓縮成形之後,從成形模具上脫除材料,即獲得稀土類粘結磁鐵。
將如上壓縮成形的成形體加熱至其熱固性樹脂的固化溫度以上的溫度,使之固化。這樣即完成稀土類粘結磁鐵。該熱固性樹脂的固化也可以利用對從成形模具中取出的成形體進行熱處理的方法、在成形模具中的壓縮成形後直接使模具溫度上升的方法中的任意一種方法。
通過利用所述鍍覆方法對如上製造的稀土類粘結磁鐵實施單層鍍鎳,就可以獲得稀土類粘結磁鐵鍍覆產品。
作用
稀土類粘結磁鐵由於在其性質上容易生鏽,因此在鍍覆前的表面活性化處理中,為了避免氯離子混入覆膜中,不使用鹽酸,而使用硫酸等不含氯離子的酸。例如,在專利第3232037號公報中,不僅從鍍浴中排除氯離子,而且,在表面活性化處理中,也使用酸性氟化氨或氫氟酸等,而避免使用鹽酸。
另外,在專利第3232037號公報中,為了避免混入氯離子,作為鍍鎳浴組成,不使用通常的瓦特浴,而使用不用氯化鎳的特殊的鍍鎳浴。
但是,本發明人等鑑於硫酸的氧化膜去除作用較低這一點,在對使用鹽酸的表面活性化處理的條件進行了研究後,試探設計的結果是,得到了如下的認識,即,如果處理中使用的鹽酸濃度和處理時間在特定的範圍內,則可以獲得極好的氧化膜去除作用,並且很難產生由殘留氯引起的生鏽的問題。另外確認,除了利用鹽酸的在特定條件下的表面活性化處理以外,通過與使用含有氯化鎳的瓦特浴,形成單層鍍覆的鍍覆方法組合,就不會產生生鏽或氣泡的問題,而可以形成極為良好的鎳覆膜。
通過組合使用了瓦特浴的單層鍍覆的形成和特定條件下的表面活性化處理,可以在稀土類粘結磁鐵表面形成優良的鍍覆的機理雖然還不清楚,但是如果如下考慮,則可以進行合理的說明。
首先,在利用鹽酸的酸活性化中,通過選擇酸濃度和處理時間,在避免因強酸向空孔較多的稀土類粘結磁鐵中的浸透而導致的直接的生鏽、過剩的氯離子的殘留的同時,可以利用鹽酸的作用有效地去除氧化膜。但是,既然使用鹽酸,就無法避免少量的氯離子在稀土類粘結磁鐵表面上殘留。但是,當氯離子的殘留量較少時,就不會導致生鏽,而會提高瓦特浴的在磁鐵表面附近的導電性,從而有可能按照促進鎳膜的形成的方式發揮作用。即,當存在少量的氯離子時,與導致鏽的產生相比,伴隨著鍍浴內的磁鐵最表面的導電性提高,對覆膜形成的促進效果更大,因而推測,可以在較多凹部分散的稀土類粘結磁鐵表面迅速地堆積鎳。
而且,通過不採用多層鍍覆(例如形成雙層覆膜),而採用瓦特浴中的單層鍍覆,利用繼續的通電,在鎳覆膜的形成過程中,將殘留在稀土類粘結磁鐵表面上的氯離子逐漸向鍍浴中排出,同時,因分散存在較多凹部而產生的鍍覆的針孔也會隨著成膜的進行而消失。另外,雖然在多層覆膜的形成中,有可能因由第1層的表面氧化等引起的第2層的成膜不良等而產生鐵鏽,但是在單層覆膜的情況下,就不會產生此類問題。根據以上的理由,本發明的鍍覆方法中,可以獲得耐蝕性優良的鎳覆膜。
下面將舉出實施例等,對本發明進一步詳細說明,但是本發明並不受它的任何限制。而且,在以下的實驗例1~3中,作為稀土類粘結磁鐵,使用了用以下的方法製造的磁鐵。
稀土類粘結磁鐵的製造
作為原料,準備了96.5重量%的稀土類磁鐵粉末(驟冷Nd12Fe78Co4B6粉末,平均粒徑=19μm)、2.7重量%的熱固性樹脂(環氧樹脂)、0.5重量%的抗氧化劑、0.1重量%的潤滑劑、0.2重量%的增塑劑。
將所述的原料混合,使用螺杆混合機在80~100℃下混合15分鐘,調製成稀土類粘結磁鐵組合物。然後,利用壓力成形機將該組合物壓縮成形,其後通過在150℃的燒成爐內放置60分鐘,使所含的熱固性樹脂固化,獲得了環狀的稀土類粘結磁鐵。該稀土類粘結磁鐵的空孔率為4.9%。
實驗例1
對利用單層鍍覆化的效果·影響的確認實驗方法
鍍覆方法是利用如下所示的鍍液構成·條件,按照圖25的工序實施的。
(1)鍍液A由以下的鍍液構成的半光澤鍍液[鍍液構成]1升中硫酸鎳 300g/升氯化鎳 50g/升硼酸50g/升半光澤添加劑適量(以芳香族類鹽為主要成分並且不含硫的已知的添加劑)純水剩餘部分(2)鍍液B將鍍液A的構成中的半光澤添加劑改變為「光澤添加劑」(以脂肪族磺酸鹽為主要成分)而適量混合。
鍍覆實驗的鍍覆構成·條件如下。
單層鍍覆(本發明方法1)用鍍液A在50℃下以電流密度2A/dm2進行了40分鐘的鍍覆。其結果是,鍍覆產品的外周部膜厚為25μm。雙層鍍覆(比較方法1)用鍍液A在50℃下以電流密度2A/dm2進行了20分鐘的鍍覆。其後,包括切換鍍液,大約10秒後,繼續用鍍液B在50℃下以電流密度2A/dm2進行了20分鐘的鍍覆。其結果是,鍍覆產品的外周部膜厚合計為26μm。
評價方法
鹽水噴霧實驗按照JIS Z2371,用5%的氯化鈉水溶液進行了48小時的鹽水噴霧。其後用10倍顯微鏡進行了外觀觀察。
結果
在單層鍍覆的本發明方法1中,未看到外觀上的異常,形成了良好的鍍覆。另一方面,在比較方法1的雙層鍍覆中,確認在局部有來自磁鐵母材的生鏽。
實驗例2對利用鹽酸的前處理的效果·影響的確認
對於在表面活性化工序中使用了鹽酸的情況(本發明方法2)、在表面活性化工序中使用了硫酸(是作為前處理的一般的藥劑)的情況(比較方法2),進行了比較研究。
實驗方法
鍍覆方法除了表面活性化工序以外,按照圖25的鍍覆工序,將酸處理的條件如表3、表4所示改變,進行了實驗。
評價方法
按照JIS Z2371,用5%的氯化鈉水溶液進行了48小時的鹽水噴霧。其後用10倍顯微鏡進行了外觀觀察。
結果
將結果表示在表3及表4中。而且,表中的評價結果的記載有如下的意味。
圓圈良好(外觀上無異常)膨脹鍍膜部分地從母材上剝離而膨脹的狀態鏽點確認了在局部有來自磁鐵木材的鐵鏽的狀態表3
表4 從表3可以看到,使用了鹽酸的表面活性化處理(本發明方法2)中,在低濃度·短時間側,由於磁鐵原材料表面的活性化不充分,因此產生鍍覆和原材料的密接不均,並由其引起膨脹。另一方面,在高濃度·長時間側,磁鐵原材料由於鹽酸的作用而部分地形成鐵鏽的核(還同時發生由鐵的氧化導致的體積膨脹造成的膨脹)。而且,這裡為了方便,將使用了鹽酸的表面處理記載為「本發明方法2」,但是,嚴格來說,僅權利要求範圍中規定的特定的濃度和時間的條件成為對象。
另一方面,使用了硫酸的表面活性化處理(比較方法2)中,如表4所示的外觀良好的條件不存在。由於在低濃度·短時間側,磁鐵粉表面為牢固的氧化鐵,因此很難用硫酸進行活性化,由於採用強酸·長時間化,氧化鐵部分剝離,因此推測還會同時發生生鏽和膨脹。
實驗例3利用鍍液構成產生的效果實驗方法
鍍覆方法除了改變鍍液條件以外,按照圖25的鍍覆工序實施。
鍍覆條件A使用表5所示的組成的半光澤鍍液,用同表的方法實施(本發明方法3)。
鍍覆條件B使用表5所示的組成的鍍液(不使用氯化物的電鍍液,在電鑄等中一般使用的鍍液),以同表的方法實施(比較方法3)。
表5

*添加劑的主要成分是應力調整劑評價方法
實施與實驗例1相同的鹽水噴霧實驗(按照JIS Z2371),同樣地進行了評價。
結果
本發明方法3中,未看到外觀上的異常,形成了良好的鍍覆。另一方面,在比較方法3中,確認了膨脹(鍍覆部分地從母材上剝離而膨脹的狀態)、鏽點(在局部有來自磁鐵母材的生鏽的狀態)。
實驗例4稀土類粘結磁鐵的空孔率的研究通過改變成形壓力,使空孔率如後述表6所示改變以外,利用與所述例子相同的原料、混合比例、混合方法、成形方法、燒成方法,製造了稀土類粘結磁鐵。
具體來說,作為原料,準備了96.5重量%的稀土類磁鐵粉末(驟冷Nd12Fe78Co4B6

粉末,平均粒徑=19μm)、2.7重量%的熱固性樹脂(環氧樹脂)、0.5重量%的抗氧化劑、0.1重量%的潤滑劑、0.2重量%的增塑劑。
將這些原料混合,使用螺杆混合機在80~100℃下混合15分鐘,調製成稀土類粘結磁鐵組合物。然後,利用壓力成形機將該組合物壓縮成形。此時,通過調整成形壓力來使磁鐵的空孔率分散。
其後通過在150℃的燒成爐內放置60分鐘,使所含的熱固性樹脂固化,獲得了環狀的稀土類粘結磁鐵。
實驗方法
對所得的稀土類粘結磁鐵,利用如下所示的鍍液構成·條件,按照圖25的工序實施了鍍覆。
鍍液A由以下的鍍液構成的半光澤鍍液[鍍液構成]1升中硫酸鎳 300g/升氯化鎳 50g/升硼酸50g/升半光澤添加劑適量(以芳香族類鹽類為主要成分並且不含硫的已知的添加劑)純水剩餘部分使用該鍍液A,在50℃下以電流密度2A/dm2通電40分鐘,形成了單層鍍覆。
評價方法
鍍覆後,通過目視進行了外觀觀察。
結果
結果表示在表6中。而且,表中的評價結果的記載具有以下的意味。另外,「外周部鍍覆厚」意味著用於實驗的環狀的稀土類粘結磁鐵鍍覆物的外周面的鍍覆厚度。
A非常光滑的表面狀態(與在金屬部件上的鍍覆同等水平)B雖然未達到所述程度,但不是明顯粗糙的表面狀態C在鍍覆表面上可以看到一些粗糙的表面狀態表6

從表6可以清楚地看到,利用本發明的鍍覆方法,對於空孔率在7體積%以下的稀土類粘結磁鐵,可以獲得良好的鍍覆,特別是在空孔率在3體積%以下的稀土類粘結磁鐵上,可以形成非常優良的覆膜。
本實施方式可以用於稀土類粘結磁鐵的鍍覆產品的製造,該稀土類粘結磁鐵鍍覆產品例如也可以作為計算機的硬碟用馬達等中使用的環狀磁鐵等電子部件而使用。
圖28是說明本發明的實施方式7的電鍍裝置400的概要的示意圖。該電鍍裝置400作為主要的構成,具有填充鍍液的鍍槽401、鍍覆時浸漬於鍍液450中的一對陽極407、407及陰極409,在所述鍍槽401內,配設有一個磁鐵411。
電鍍裝置400中,當在具有陰極部的籠式工具403內放置作為被鍍物的工件405時,工件405與陰極409接觸而被通電。鍍覆時,在陽極407和陰極側的工件405之間產生電化學反應,鍍液450中的金屬(例如鎳等)向工件405表面析出而形成覆膜。
磁鐵411具有使在鍍液中懸浮的微細的有機物-金屬結合體吸附後不會脫離的程度的磁力(可以捕捉的磁力)。如後述實施例所示,作為可以捕捉有機物-金屬結合體的磁力,以表面磁通密度表示,大約為0.25特斯拉以上的磁力。當磁鐵411的磁力小於0.25特斯拉時,雖然可以除去鍍液450中的金屬類異物(例如磁性碎屑等),但是難以去除金屬類異物和表皮等有機物類異物合成一體的有機物-金屬結合體。
即,在鍍液450中所含的異物僅為金屬類異物的情況下,即使磁力小於0.25特斯拉,由於一旦被吸附後,就會成為一直被磁鐵411捕捉的狀態,因此可以防止其向工件405靠近而附著在其表面。但是,在異物為有機物-金屬結合體的情況下,即使利用磁鐵411的磁力將其吸附,但是如果磁力較弱,則由於和鍍液450的液流等的作用,因而就會很簡單地脫離。在不能用磁鐵411捕捉有機物-金屬結合體的情況下,異物在液中懸浮,因電作用而附著在工件405上,成為導致針孔的原因。
磁鐵411可以使用永久磁鐵或電磁鐵。對於永久磁鐵的情況,為了確保充分的磁力,因此有必要對其材質和形狀進行最適合的選定。這裡,雖然只要能獲得充分的磁力,磁鐵材料就沒有特別的限定,但是,從有效地利用鍍槽內的有限的空間的角度出發,更優選使用Sm-Co類、Nd-Fe-B類等具有高磁力的燒結磁鐵。
本實施方式中,雖然將磁鐵411配置在鍍槽401的內底部,但是並不限定於該配置。例如,最好根據支撐工件405的工具403的種類和鍍槽401的大小選定適宜的位置。另外,由於磁鐵411的目的是捕捉向工件405靠近的有機物-金屬結合體,因此最好儘可能配置在與工件405靠近的位置上。
本實施方式的電鍍裝置400中,除了所述構成以外,根據需要,可以附設用於在鍍槽401內將鍍液450均勻化的攪拌裝置、用於提高鍍覆效率的加熱裝置或冷卻裝置、用於去除鍍液中的異物的過濾裝置等。
本發明的鍍覆方法可以按照通常的鍍覆工序和條件實施。如果列舉利用本發明方法進行電鍍時的概要情況,則首先,將工件405定位在工具403上,根據必要進行了清洗後,在特定電流下進行無光澤電鍍或半光澤電鍍或者光澤電鍍。鍍覆物在清洗之後,通過進行乾燥,即獲得最終鍍覆產品。
作為用作被鍍物的工件405,雖然沒有特別限制,但是可以是金屬,也可以是非金屬,還可以是金屬和非金屬的複合物或帶有空孔的金屬等。作為工件405的例子,可以舉出精密部件所使用的燒結合金、樹脂和粉末金屬的複合物、鑄造合金等,更具體來說,可以舉出例如燒結磁鐵、粘結磁鐵、鑄造磁鐵等。
本發明的電鍍方法可以用簡易的器具形成非常均勻的鍍覆,同時還不會產生由異物附著而引起的鍍覆的缺陷,因此,例如最適合計算機等的硬碟用馬達中使用的環狀磁鐵等要求高尺寸精度、高防鏽、防生塵等用途中所使用的工件405的鍍覆。
(實施例)下面利用實施例、比較例對本實施方式進行更加詳細的說明,但是本發明並不是由它們所限定的。
實施例1在鍍槽中配置表面磁通密度在0.25特斯拉(以下標記為「0.25T」)的磁鐵,在下述的條件下,實施了鍍覆及耐蝕實驗。將其結果表示在表7中。
被鍍物
對於被鍍物,使用了外徑19mm、內徑17mm、高4mm的環狀Nd-Fe-B類粘結磁鐵。
鍍覆條件
將被鍍物定位於固定託架式鍍覆工具中,洗淨後,使用50℃的無光澤瓦特浴,以2A/dm2進行了30分鐘無光澤電鍍,然後用50℃的光澤瓦特浴,以2A/dm2進行了20分鐘光澤電鍍。所得的鍍覆產品在進行了超聲波水清洗、熱水清洗等清洗之後,進行乾燥。
耐蝕實驗
按照JIS Z2371,用5%的氯化鈉水溶液進行了48小時的鹽水噴霧。其後,用10倍顯微鏡確認了有無生鏽。
實施例2、3除了使用了磁力不同的磁鐵以外,與實施例1相同,進行了鍍覆,研究了耐蝕性。實施例2中,表面磁通密度設為0.30T,實施例3中,表面磁通密度設為0.35T。將其結果一併表示在表7中。
比較例1~4除了使用了磁力不同的磁鐵以外,與實施例1相同,進行了鍍覆,研究了耐蝕性。比較例1中,表面磁通密度設為0.05T,比較例2中,表面磁通密度設為0.10T,比較例3中,表面磁通密度設為0.15T,比較例4中,表面磁通密度設為0.20T。將其結果一併表示在表7中。
表7

從以上的結果可以看到,通過將表面磁通密度在0.25T以上的磁鐵配置在鍍液中,可以基本上完全防止生鏽。
比較例5除了在鍍槽內以圖29所示的配置方式,配置了表面磁通密度為0.13~0.15T的6個磁鐵15a~15f以外,與實施例1相同進行了鍍覆。鍍覆後,在將磁鐵取出,研究了被捕捉的異物(有機物-金屬結合體)的附著狀態後,發現異物在磁鐵上的附著為微量。另外,對於所形成的鍍覆,進行了與實施例1相同的耐蝕實驗,產生了生鏽現象。
該情況顯示,當磁鐵的磁力較弱時,即使在鍍槽內配置多個,也基本上無法獲得效果。
以上雖然以各種實施方式對本發明進行了敘述,但是本發明並不限定於所述實施方式,在權利要求範圍所記述的發明的範圍內,對於其他的實施方式也可以適用。
例如,雖然圖28的實施方式使用固定託架式工具,但是並不限定於此,例如在掛式工具、旋轉託架式工具、滾筒式工具等中,通過配置磁鐵11,也可以獲得相同的作用效果。
權利要求
1.一種鍍覆方法,利用電化學反應形成鎳覆膜,其特徵是,包括使用含有硫酸鎳、氯化鎳及硼酸的鍍浴在稀土類粘結磁鐵的表面形成單層的鎳覆膜的工序;在所述形成工序之前為了進行表面處理將作為被鍍物的稀土類粘結磁鐵浸漬在1~6%濃度的鹽酸中7~25秒的工序。
2.根據權利要求1所述的鍍覆方法,其特徵是,所述鍍浴含有半光澤添加劑。
3.一種鍍覆產品的製造方法,所述鍍覆產品在稀土類粘結磁鐵的表面形成了鎳覆膜,其特徵是,包括準備空孔率在7體積%以下的稀土類粘結磁鐵的工序;為了進行表面處理而將所述稀土類粘結磁鐵浸漬在1~6%濃度的鹽酸中7~25秒的工序;使用含有硫酸鎳、氯化鎳及硼酸的鍍浴形成單層的鎳覆膜的工序。
4.根據權利要求3所述的鍍覆產品的製造方法,其特徵是,包括將平均粒徑0.5~50μm的稀土類磁鐵粉末和粘結樹脂混合的工序;為了獲得所述稀土類粘結磁鐵而在所述粘結樹脂的軟化溫度以上的溫度下將所述稀土類磁鐵粉末和所述粘結樹脂的混合物混合的工序。
5.一種鍍覆產品,其特徵是,利用權利要求3或4所述的鍍覆產品的製造方法製得。
全文摘要
本發明提供鍍覆工具、鍍覆方法及電鍍裝置,該鍍覆工具在由貫穿形成於自由轉動的託架(10)的小室(30)的內壁面、在小室(30)的兩端分別按照橫斷的方式跨設的陰極線(33a、33b)所劃出的空間中,配置工件(70)。在各小室(30)的周圍,對每個小室都設置比基板(11a、11b)的表面略低而形成的挖入部(37)。該挖入部(37)利用託架(10)的轉動作為促進鍍液向小室(10)內的流入的鍍液導引部發揮作用。另外,所述鍍覆方法包括形成單層的鎳覆膜的工序、在所述鍍覆工序前將作為被鍍物的稀土類粘結磁鐵浸漬在1~6%濃度的鹽酸中7~25秒而進行表面處理的表面活性化工序。
文檔編號H01F41/02GK1958865SQ20061013618
公開日2007年5月9日 申請日期2004年7月5日 優先權日2003年7月4日
發明者三井洋二, 神戶正, 小此木格 申請人:精工愛普生株式會社

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