CN101541696A - 信息记录介质基板用玻璃 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种玻璃化温度高的信息记录介质基板用玻璃。该信息记录介质基板用玻璃以下述氧化物为基准且以摩尔％表示时含有55～75％的SiO2、1～12％的Al2O3、2～15％的MgO、0～1.5％的CaO、总计1～20％的Na2O或K2O、0～8％的TiO2，含有BaO时其含量为2％以下，含有Li2O时其含量为1％以下，含有ZrO2时其含量为0.5％以下。所述信息记录介质基板用玻璃的玻璃化温度为600℃以上。

Description

信息记录介质基板用玻璃
技术领域
本发明涉及适用于磁盘用玻璃基板等信息记录介质用玻璃基板及信息记录介质用玻璃基板的信息记录介质基板用玻璃。
背景技术
作为信息记录介质用基板、特别是磁盘(硬盘)用基板，广泛使用玻璃基板，作为磁盘用玻璃基板，有经化学强化的玻璃基板和未经化学强化的玻璃基板。
作为未经化学强化的磁盘用玻璃基板，提出了由SiO2-Al2O3-Li2O-Na2O-K2O-TiO2系玻璃构成的玻璃基板(参照专利文献1)。
专利文献1：日本专利特开2004-161597号公报(表1～12)
发明的揭示
专利文献1的玻璃的玻璃化温度(Tg)最高只有567℃，将该玻璃用于磁盘用玻璃基板时，无法提高在玻璃基板上形成磁性层时的温度，其结果是可能无法增大磁性层的矫顽力。
本发明的目的是提供可解决上述问题的信息记录介质基板用玻璃及使用该玻璃的信息记录介质用玻璃基板。
本发明提供一种信息记录介质基板用玻璃，该玻璃以下述氧化物为基准且以摩尔％表示时含有55～75％的SiO2、1～12％的Al2O3、2～15％的MgO、0～1.5％的CaO、总计1～20％的Na2O或K2O、0～8％的TiO2，含有BaO时其含量为2％以下，含有Li2O时其含量为1％以下，含有ZrO2时其含量为0.5％以下。
此外，本发明提供由所述信息记录基板用玻璃构成的信息记录介质用玻璃基板。
利用本发明，可获得Tg为600℃以上的信息记录介质基板用玻璃。
此外，可获得强度高、密度小、或者可进行浮法成形的信息记录介质基板用玻璃或信息记录介质用玻璃基板。
此外，可获得耐候性好的信息记录介质用玻璃基板，因此难以发生在置于仓库中时玻璃基板的表面性状显著变化、形成于所述基板上的基底膜、磁性膜、保护膜等膜容易剥离的问题。
此外，可在不进行化学强化处理的情况下制造信息记录介质用玻璃基板，因此可减少工序，也可解决化学强化处理后的基板表面的污染物附着的问题。
实施发明的最佳方式
本发明的信息记录介质基板用玻璃(下面称为本发明的玻璃)的Tg较好为600℃以上。如果不到600℃，则无法充分提高磁性层形成热处理温度，可能难以增加磁性层的矫顽力。更好的是610℃以上，特好的是620℃以上。
本发明的玻璃在50～350℃下的平均线膨胀系数(α)较好为70×10-7/℃以上。如果不到70×10-7/℃，则与安装于基板的插孔的金属的热膨胀系数(典型的是70×10-7～100×10-7/℃)的差增大，容易引起基板的开裂。更好的是75×10-7/℃以上，特好的是80×10-7/℃以上。此外，α典型的是95×10-7/℃以下。
本发明的玻璃在将其液相温度记作TL、将粘度达到104P(泊)时的温度记作T4时，(TL-T4)较好为不到50℃。如果(TL-T4)为50℃以上，则浮法成形可能会变得困难，更好的是不到40℃，特好的是不到30℃。
本发明的玻璃的粘度达到102P时的温度T2较好为1700℃以下。如果T2超过1700℃，则玻璃的熔化或澄清可能会变得困难。
磁盘用玻璃基板广泛地用于在笔记本电脑等中使用的2.5英寸基板(玻璃基板外径：65mm)和在便携式MP3播放器等中使用的1.8英寸基板(玻璃基板外径：48mm)等，其市场逐年扩大，另一方面，要求以低价格供应。在上述玻璃基板中使用的玻璃较好的是适合大量生产的玻璃。
板状玻璃的大量生产通过浮法、熔融法、下引法等连续成形法广泛地进行，本发明的玻璃如上所述，是可以进行例如浮法成形的玻璃，因此适合大量生产。
本发明的玻璃的密度较好为2.50g/cm3以下，更好为2.48g/cm3以下，特好为2.47g/cm3以下。
本发明的信息记录介质用玻璃基板(下面称为本发明的玻璃基板)由本发明的玻璃构成，通常是圆形的玻璃板。另外，作为信息记录介质例举了磁盘。
本发明的玻璃基板较好的是在将其保持于120℃、2个大气压的水蒸气气氛中20小时时，存在于其表面的尺寸为10μm以上的附着物的数量NL为1个/cm2以下，或者尺寸为1μm以上且不到10μm的附着物的数量NS为105个/cm2以下。如果NL超过1个/cm2或NS超过105个/cm2，则玻璃基板被置于仓库中时，在玻璃基板表面产生附着物(白斑)，形成于玻璃基板上的基底膜、磁性膜、保护膜等膜容易剥离。该附着物被认为是因空气中的水分和二氧化碳气体的影响而生成附着于玻璃基板的反应生成物，是即使通过擦拭也难以除去的物质。NL更好为0.8个/cm2以下，特好为0.5个/cm2以下。NS更好为0.8×105个/cm2以下，特好为0.6×105个/cm2以下。
本发明的玻璃的裂纹产生率较好为70％以下。如果超过70％，则玻璃强度可能会不足。更好的是60％以下，特好的是50％以下。
所述裂纹产生率如下所述求得。即，在控制在23℃、相对湿度70％的室内，在厚度为1～2mm、尺寸为4cm×4cm的经过镜面研磨的玻璃板表面以500g的负荷打入维氏压头，测定从其4个顶点产生的裂纹条数。重复进行10次该测定，将100×(产生的裂纹总条数)/40作为裂纹产生率。
裂纹产生率小的玻璃的玻璃表面难以受到损伤，因此难以发生应力集中，因较小的应力而引起脆性破损的情况消失或减少。
本发明的玻璃及玻璃基板的制造方法无特别限制，可使用各种方法。例如，将通常使用的各成分的原料调合成目标组成，在玻璃熔融窑内将其加热熔融。通过鼓泡、搅拌、澄清剂的添加等使玻璃均质化，通过周知的浮法、压延法、熔融法或下引法等方法成形为规定厚度的板状玻璃，退火后根据需要进行研削、研磨等加工后，制成规定的尺寸、形状的玻璃基板。作为成形法，特别合适的是适合大量生产的浮法。此外，除浮法以外的连续成形法、即熔融法、下引法也合适。
下面，用摩尔％表示对本发明的玻璃的组成进行说明。
SiO2是形成玻璃的骨架的成分，是必需的。如果不到55％，则玻璃容易受到损伤，并且TL上升，玻璃变得不稳定。较好的是58％以上，更好的是60％以上，特好的是62％以上，典型的是64％以上，更典型的是65％以上。如果超过75％，则高温粘性上升，玻璃的熔化变得困难。较好的是72％以下，更好的是71％以下。
Al2O3具有提高Tg、提高耐候性的效果，是必需的。如果不到1％，则所述效果小。较好的是1.5％以上，更好的是2％以上，特好的是2.5％以上。如果超过12％，则高温粘性上升，玻璃的熔化变得困难，并且TL过高。较好的是10％以下，更好的是8％以下，特好的是7％以下，典型的是6.5％以下。
MgO具有在维持耐候性的同时增大α、使玻璃难以受到损伤、并提高玻璃的熔化性的效果，是必需成分。如果不到2％，则所述效果小。较好的是5％以上，更好的是7％以上，最好的是8％以上。如果超过15％，则TL过高。较好的是14％以下，更好的是13％以下。
CaO不是必需的，但为了在维持耐候性的同时增大α、或提高玻璃的熔化性，最多可以含有1.5％。如果超过1.5％，则玻璃可能会变得容易受到损伤。较好的是1％以下，更好的是不到0.5％，典型的是0.3％以下。
Na2O和K2O是具有增大α、并提高玻璃的熔化性的效果的成分，必需至少含有任意一种。如果Na2O和K2O的含量的总和Na2O+K2O不到1％，则所述效果小。较好的是超过2％，更好的是5％以上，特好的是7％以上，典型的是10％以上。如果超过20％，则耐候性下降，玻璃化温度下降。较好的是17％以下，更好的是15％以下，特好的是14％以下，典型的是13.5％以下。典型的是Na2O为2～8％，K2O为3～10％。
较好的是SiO2超过60％，Al2O3为10％以下，Na2O+K2O超过2％且在17％以下。
TiO2不是必需成分，但具有提高Tg、提高耐候性、或提高玻璃的熔化性的效果，最多可以含有8％。如果超过8％，则TL可能会过高，或可能会容易发生分相现象。较好的是7％以下，更好的是6％以下，特好的是5％以下。此外，含有TiO2时，其含量较好为1％以上。更好的是1.5％以上，特好的是2％以上，最好的是3％以上。
MgO和TiO2的含量的总和MgO+TiO2较好为10％以上。如果不到10％，则玻璃可能会变得容易受到损伤，或高温粘性上升、玻璃的熔化可能会变得困难。MgO+TiO2典型的是13％以上。
典型的是SiO2为62～72％，Al2O3为2～8％，MgO为7～14％，Na2O+K2O为10～14％，TiO2为0～6％。
本发明的玻璃本质上由上述成分构成，但在不损害本发明的目的的范围内也可含有其它成分。此时，该其它成分的含量的总和较好的是10％以下，更好的是5％以下，典型的是2％以下。
例如可以含有总计最多为2％的SO3、Cl、As2O3、Sb2O3、SnO2等澄清剂，但较好的是不含As2O3、Sb2O3、SnO2。
此外，为提高玻璃的熔化性和稳定性，也可以含有总计最多为3％的B2O3。
但是，从如下角度来看，较好的是实质上不含B2O3。即，B2O3如果与碱金属氧化物成分共存，则容易形成蒸气压较低的碱金属硼酸盐化合物，该成分非常容易从玻璃熔液中挥发。由此，在产生波筋等不均质、引起玻璃品质下降的同时，会产生挥发物凝缩于玻璃熔融窑中使用的砖瓦物质、使砖瓦强度显著下降、挥发物的回收处理需要很大的费用等问题，因此在欲抑制上述问题的产生的情况下，较好的是实质上不含B2O3。
为了在维持耐候性的同时增大α、并提高玻璃的熔化性，有时也可以在总计为4％以下的范围内含有SrO或BaO。如果超过4％，则玻璃可能会变得容易受到损伤。较好的是2％以下。但是，在含有BaO时，其含量必需为2摩尔％以下。
另外，在欲使玻璃更加难以受到损伤等时，较好的是不含有SrO、即使含有也不到0.1％。此外，此时较好的是不含有BaO、即使含有也不到0.1％。
为了增大α、或提高玻璃的熔化性，也可以含有最多1％的Li2O。如果超过1％，则Tg过低，耐候性下降，或者是玻璃变得容易受到损伤。典型的是0.6％以下，多数情况下较好的是实质上不含有。
为提高Tg，也可以含有最多0.5％的ZrO2。如果超过0.5％，则玻璃变得容易受到损伤。
含有CaO、SrO或BaO时，MgO含量与(MgO、CaO、SrO及BaO的各含量的总和)之间的摩尔比：(MgO)/(MgO+CaO+SrO+BaO)较好为0.6以上。如果不到0.6，则玻璃变得容易受到损伤。
将Li2O、Na2O及K2O的各含量的总和记作R’2O，将碱土金属氧化物的含量的总和记作RO，则R’2O与(R’2O+RO)的摩尔比、即(R’2O)/(R’2O+RO)较好为0.25～0.75。如果在该范围外，则有耐候性下降、α减小、或者是玻璃变得容易受到损伤的可能。更好的是0.3～0.7。
含有K2O时，K2O的含量与Li2O、Na2O及K2O的各含量的总和之间的摩尔比、即K2O/(Li2O+Na2O+K2O)较好为0.2以上。如果不到0.2，则有Tg降低或耐候性下降的可能。更好的是0.3以上，特好的是0.4以上。
原子序号大于Ti的原子(V等)的氧化物可能会使玻璃容易受到损伤，因此含有这些氧化物时，它们的含量的总和较好为0.5％以下。更好的是0.3％以下，特好的是0.2％以下，最好的是0.1％以下。
实施例
将各成分的原料调合成“表”中从SiO2到ZrO2的栏中以摩尔％表示的组成，用铂坩锅在1550～1600℃的温度下熔化3～5小时。熔化时，将铂搅拌器***熔融玻璃中，搅拌2小时使玻璃均质化。接着，使熔融玻璃流出，成形为板状，退火。另外，“表”中的RO表示的是MgO、CaO、SrO及BaO的含量(单位：摩尔％)的总和，R’2O表示的是Li2O、Na2O及K2O的含量(单位：摩尔％)的总和。
例1～11的玻璃为实施例，例12～25的玻璃为比较例。
对于如上所述得到的玻璃板，测定裂纹产生率(单位：％)、玻璃化温度Tg(单位：℃)、热膨胀系数α(单位：×10-7/℃)、液相温度TL(单位：℃)、粘度达到104P时的温度T4(单位：℃)、粘度达到102P时的温度T2(单位：℃)、所述NL(单位：个/cm2)、所述NS(单位：105个/cm2)以及密度(单位：g/cm3)。结果示于“表”中，Tg、α、TL、T4、T2、NL、NS的测定方法分别示于下文。另外，“表”中以“-”表示的项目未测定。
Tg：采用差示热膨胀仪、以石英玻璃作为参照试样、测定从室温起以5℃/分的比例升温时的玻璃的伸长率，直到玻璃软化到已无法观测到伸长的温度、即屈服点为止，将与所得热膨胀曲线中的拐点相当的温度作为玻璃化温度。
α：采用差示热膨胀仪、以石英玻璃作为参照试样、测定从室温起以5℃/分的比例升温时的玻璃的伸长率，直到屈服点为止，由所得热膨胀曲线算出50～350℃下的平均线膨胀系数。
TL：用乳钵将玻璃粉碎成2mm左右的玻璃粒子，将该玻璃粒子排列放置于铂舟中，在梯温炉中热处理24小时。将析出结晶的玻璃粒子的温度的最高值作为液相温度。
T4、T2：用旋转粘度计测定。
NL、NS：对厚度为1～2mm、尺寸为4cm×4cm的玻璃板的两面进行镜面研磨，用碳酸钙及中性洗剂清洗后，装入超加速寿命试验器(不饱和型高压锅(Pressure Cooker)TPC-410，塔巴依爱斯佩克(Tabai Espec)株式会社)，在120℃、2个大气压的水蒸气气氛中静置20小时。用微分干涉显微镜观察取出的玻璃板的表面200μm见方的范围，对尺寸为10μm以上的附着物的个数和尺寸为1μm以上且不到10μm的附着物的个数进行计数。
[表1]
  例   1   2   3   4   5   6   7   8   9
  SiO2   67.7   66.7   65.5   67.7   67.7   65.7   65.5   67.2   70.6
  Al2O3   4.9   5.1   6.0   4.9   4.9   6.9   6.0   5.4   2.2
  MgO   10.9   11.8   12.0   8.9   10.9   10.9   12.0   10.9   9.0
  CaO   0   0   0   0   0   0   0   0   1.0
  BaO   0   0   0   0   0   0   0   0   0
  Li2O   0   0   0   0   0   0   0   0   0
  Na2O   4.9   5.1   6.0   4.9   6.9   4.9   6.0   3.9   6.4
  K2O   7.6   7.3   7.0   7.6   5.6   7.6   6.5   8.6   6.3
  TiO2   4.0   4.0   3.5   6.0   4.0   4.0   4.0   4.0   4.5
  ZrO2   0   0   0   0   0   0   0   0   0
  RO   10.9   11.8   12.0   8.9   10.9   10.9   12.0   10.9   10.0
  R′2O   12.5   12.4   13.0   12.5   12.5   12.5   12.5   12.5   12.7
  MgO/RO   1.00   1.00   1.00   1.00   1.00   1.00   1.00   1.00   0.90
  R′2O/(RO+R′2O)   0.53   0.51   0.52   0.58   0.53   0.53   0.51   0.53   0.56
  K2O/R′2O   0.61   0.59   0.54   0.61   0.45   0.61   0.52   0.69   0.50
  裂纹产生率   5   15   5   25   0   10   10   10   20
  Tg   635   636   634   625   625   647   638   645   600
  α   82   81   87   83   82   84   84   85   83
  TL   1190   1210   -   -   -   -   -   1190   -
  T4   1220   1210   -   -   -   -   -   1240   -
  T2   1670   1650   -   -   -   -   -   1680   -
  NL   0   0   0   0   0   0   0   0   0
  NS   0.5   0.7   0.7   0.3   0.8   0.5   0.7   0.6   0.8
  密度   2.461   2.465   2.475   2.474   2.468   2.467   2.479   2.460   2.467
[表2]
  例   10   11   12   13   14   15   16   17   18
  SiO2   69.7   71.7   67.7   65.5   65.3   68.4   64.5   64.0   65.7
  Al2O3   4.9   4.9   4.9   6.0   8.6   3.0   6.0   6.0   4.9
  MgO   10.9   10.9   8.9   11.0   0   8.0   11.0   11.0   10.9
  CaO   0   0   2.0   0   0   6.1   0   0   0
  BaO   0   0   0   0   0   0   0   3.0   0
  Li2O   0   0   0   1.2   12.5   0   1.2   0   0
  Na2O   4.9   4.9   4.9   4.9   10.1   3.3   4.9   5.0   4.9
  K2O   7.6   7.6   7.6   6.9   0   7.2   6.9   6.5   7.6
  TiO2   2.0   0   4.0   4.5   0   4.0   4.5   4.5   4.0
  ZrO2   0   0   0   0   3.5   0   1.0   0   2.0
  RO   10.9   10.9   10.9   11.0   0   14.1   11.0   14.0   10.9
  R′2O   12.5   12.5   12.5   13.0   22.6   10.5   13.0   11.5   12.5
  MgO/RO   1.00   1.00   0.82   1.00   -   0.57   1.00   0.79   1.00
  R′2O/(RO+R′2O)   0.53   0.53   0.53   0.54   1.00   0.43   0.54   0.45   0.53
  K2O/R′2O   0.61   0.61   0.61   0.53   0.00   0.69   0.53   0.57   0.61
  裂纹产生率   0   0   70   70   80   100   95   95   100
  Tg   626   618   624   605   500   637   617   636   656
  α   81   80   84   85   90   80   81   83   80
  TL   -   -   -   -   -   -   -   1170   -
  T4   -   -   -   -   -   -   -   1190   -
  T2   -   -   -   -   -   -   -   1640   -
  NL   -   -   0   0   20000   -   -   -   -
  NS   -   -   0.5   0.8   4   -   -   -   -
  密度   2.433   2.403   2.477   2.485   2.52   2.502   2.516   2.605   2.525
[表3]
  例   19   20   21   22   23   24   25
  SiO2   65.7   67.7   67.7   72.7   67.7   67.7   67.7
  Al2O3   3.9   4.9   4.9   4.9   9.9   4.9   4.9
  MgO   10.9   5.5   9.5   5.9   5.9   5.9   5.9
  CaO   0   5.4   5.4   0   0   0   0
  BaO   0   0   0   0   0   0   0
  Li2O   0   0   0   0   0   0   0
  Na2O   4.9   4.9   4.9   4.9   4.9   9.9   4.9
  K2O   7.6   7.6   7.6   7.6   7.6   7.6   12.6
  TiO2   4.0   4.0   0   4.0   4.0   4.0   4.0
  ZrO2   3.0   0   0   0   0   0   0
  RO   10.9   10.9   14.9   5.9   5.9   5.9   5.9
  R′2O   12.5   12.5   12.5   12.5   12.5   17.5   17.5
  MgO/RO   1.00   0.50   0.64   1.00   1.00   1.00   1.00
  R′2O/(RO+R′2O)   0.53   0.53   0.46   0.68   0.68   0.75   0.75
  K2O/R′2O   0.61   0.61   0.61   0.61   0.61   0.43   0.72
  裂纹产生率   93   100   100   5   10   15   10
  Tg   661   633   611   638   670   600   610
  α   78   87   87   80   80   98   102
  TL   1180   -   -   -   -   -   -
  T4   1220   -   -   1280   1325   -   -
  T2   1630   -   -   1780   1815   -   -
  NL   -   -   -   0   0   0   0
  NS   -   -   -   0.6   0.3   5   8
  密度   2.554   2.486   2.467   2.412   2.428   2.450   2.429
产业上利用的可能性
本发明可用于磁盘基板等信息记录介质基板和磁盘等信息记录介质的制造。
另外，在这里引用2006年11月22日提出申请的日本专利申请2006-315122号的说明书、权利要求书、附图和摘要的所有内容作为本发明说明书的揭示。

Claims (14)

1.一种信息记录介质基板用玻璃，其特征在于，以下述氧化物为基准且以摩尔％表示时含有55～75％的SiO2、1～12％的Al2O3、2～15％的MgO、0～1.5％的CaO、总计1～20％的Na2O或K2O、0～8％的TiO2，含有BaO时其含量为2％以下，含有Li2O时其含量为1％以下，含有ZrO2时其含量为0.5％以下。
2.如权利要求1所述的信息记录介质基板用玻璃，其特征在于，SiO2超过60％，Al2O3为10％以下，Na2O+K2O超过2％且在17％以下。
3.如权利要求1所述的信息记录介质基板用玻璃，其特征在于，SiO2为62～72％，Al2O3为2～8％，MgO为7～14％，Na2O+K2O为10～14％，TiO2为0～6％。
4.如权利要求1～3中任一项所述的信息记录介质基板用玻璃，其特征在于，MgO+TiO2为10％以上。
5.如权利要求1～4中任一项所述的信息记录介质基板用玻璃，其特征在于，含有CaO、SrO或BaO，MgO含量与MgO、CaO、SrO及BaO的各含量的总和之间的摩尔比为0.6以上。
6.如权利要求1～5中任一项所述的信息记录介质基板用玻璃，其特征在于，含有CaO时，其含量不到0.5％。
7.如权利要求1～6中任一项所述的信息记录介质基板用玻璃，其特征在于，将Li2O、Na2O及K2O的各含量的总和记作R’2O，将碱土金属氧化物的含量的总和记作RO，则R’2O与(R’2O+RO)的摩尔比为0.25～0.75。
8.如权利要求1～7中任一项所述的信息记录介质基板用玻璃，其特征在于，含有K2O，K2O的含量与Li2O、Na2O及K2O的各含量的总和之间的摩尔比为0.2以上。
9.如权利要求1～8中任一项所述的信息记录介质基板用玻璃，其特征在于，实质上不含B2O3。
10.如权利要求1～9中任一项所述的信息记录介质基板用玻璃，其特征在于，玻璃化温度为600℃以上。
11.如权利要求1～10中任一项所述的信息记录介质基板用玻璃，其特征在于，在50～350℃下的平均线膨胀系数为70×10-7/℃以上。
12.如权利要求1～11中任一项所述的信息记录介质基板用玻璃，其特征在于，将液相温度记作TL、将粘度达到104P时的温度记作T4，则(TL-T4)＜50℃。
13.如权利要求1～12中任一项所述的信息记录介质基板用玻璃，其特征在于，密度为2.50g/cm3以下。
14.一种信息记录介质用玻璃基板，其特征在于，由权利要求1～13中任一项所述的信息记录介质基板用玻璃构成。
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