JP4072275B2 - Substrate for information recording medium made of crystallized glass and information recording medium - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク等の情報記録媒体に用いられる基板用に適した結晶化ガラス、この結晶化ガラスからなる情報記録媒体用基板および該情報記録媒体用基板を用いた情報記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピューターなどの磁気記憶装置の主要構成要素は、磁気記録媒体と磁気記録再生用の磁気ヘッドである。磁気記録媒体としてはフレキシブルディスクとハードディスクとが知られている。このうちハードディスク用の基板材料としては主としてアルミニウム合金が使用されてきている。最近、ノートパソコン用ハードディスクドライブの小型化や磁気記録の高密度化にともなって磁気ヘッドの浮上量が顕著に減少してきている。これに伴い、磁気ディスク基板の表面平滑性について、きわめて高い精度が要求されてきている。しかし、アルミニウム合金の場合には、硬度が低いことから高精度の研磨材及び工作機器を使用して研磨加工を行っても、この研磨面が塑性変形するので、ある程度以上高精度の平坦面を製造することは困難である。たとえアルミニウム合金の表面にニッケル−リンめっきを施しても、表面粗さRaを５オングストローム以下にすることはできない。さらに、ハードディスクドライブの小型化・薄型化が進展するのにつれて、磁気ディスク用基板の厚みを小さくすることも強く要求されている。しかし、アルミニウム合金は、強度、剛性が低いので、ハードディスクドライブの仕様から要求される所定の強度を保持しつつ、ディスクを薄くすることは困難である。
【０００３】
そこで、高強度、高剛性、高耐衝撃性、高表面平滑性を必要とされる磁気ディスク用ガラス基板が登場してきた。このうち、基板表面をイオン交換法で強化した化学強化ガラス基板や、結晶化処理を施した結晶化基板などがよく知られている。
イオン交換強化ガラス基板としては、例えば、特開平１−２３９０３６号公報に開示のガラスが知られている。このイオン交換強化ガラス基板は、重量％表示で、SiO₂：５０−６５％、Al₂O₃：０．５−１４％、R₂O（ただしＲはアルカリ金属イオン）：１０−３２、ZnO：１−１５％、B₂O₃：１．１−１４％を含むガラスをアルカリイオンによるイオン交換法によってガラス基板の表面に圧縮応力層形成し強化された磁気ディスク用ガラス基板が開示されている。
【０００４】
また、結晶化ガラスとしては、例えば、特許第２５１６５５３号公報に記載のものがある。この結晶化ガラスは、重量％表示で、SiO₂：６５−８３％、Li₂O：８−１３％、K₂O：０−７％、MgO０．５−５．５％、ZnO：０−５％、PbO：０−５％（ただしMgO+ZnO+ PbO：０．５−５％）P₂O₅：１−４％、Al₂O₃：０−７％、As₂O₃+Sb₂O₃：０−２％を含み、主結晶として微細なLi₂O・２SiO₂結晶粒子を含む磁気ディスク用結晶化ガラスである。
さらに、特開平７−２９１６６０号公報にも、結晶化ガラスが開示されている。この結晶化ガラスは、重量百分率で、ＳｉＯ₂ ３８％〜５０％、Ａｌ₂O₃ １８％〜３０％、ＭｇＯ １０％〜２０％、ただし、重量比で、Ａｌ₂O₃／ＭｇＯ＝１．２〜２．３、Ｂ₂O₃ ０％〜５％、ＣａＯ ０％〜５％、ＢａＯ ０％〜５％、ＳｒＯ ０％〜５％、ＺｎＯ ０．５％〜７．５％、ＴｉＯ₂ ４％〜１５％、ＺｒＯ₂ ０％〜５％、Ａｓ₂O₃および／またはＳｂ₂O₃ ０％〜２％、の組成から成るガラスを溶融し、成形した後、熱処理することにより得られ、主結晶として、コージェライト系結晶を含有することを特徴とするコージェライト系結晶化ガラスである。さらに、この結晶化ガラスからなる磁気ディスク用基板も開示されている。
【０００５】
また、特開平９−７７５３１号公報にも結晶化ガラスが開示されている。この結晶化ガラスは、ヤング率が約14×106 から約24×106 ｐｓｉ（９６〜１６５ＧＰａ）までの範囲にあり、破壊靱性が1.0 ＭＰａ・ｍ1/2 より大きいガラスセラミック製品であって、ケイ質を多く含む残存ガラスマトリックス相中に均一に分散している均一な大きさの尖晶石型結晶から主になる結晶相集成体から構成され、酸化物基準の重量パーセントで表して、35−60％のＳｉＯ₂ と、20−35％のＡｌ₂O₃と、０−25％のＭｇＯと、０−25％のＺｎＯと、０−20％のＴｉＯ₂ と、０−10％のＺｒＯ₂と、０−２％のＬｉ₂Ｏと、０−８％のＮｉＯとから実質的になり、ＭｇＯ＋ＺｎＯの合計が少なくとも約10％であり、ＢａＯ、ＣａＯ、ＰｂＯ、ＳｒＯ、Ｐ₂Ｏ₅ 、Ｂ₂O₃、およびＧａ₂O₃からなる群より選択される５％までの任意の成分と、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、Ｒｂ₂Ｏ、およびＣｓ₂Ｏからなる群より選択される、０−５％のＲ₂Ｏと、０−８％の遷移金属酸化物とを含んでもよく、Ａｌ₂O₃が約25％未満の量しか含まれない場合には、ＴｉＯ₂ ＋ＺｒＯ₂ ＋ＮｉＯの合計量が５％以上である組成を有するガラスセラミックであり、このガラスセラミックからなる磁気ディスク用基板も開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、最近のハードディスクの小型化、薄型化、記録の高密度化に伴って、磁気ヘッドの低浮上化及びディスク回転の高速化が急速に進み、そのため、ディスク基板材料の強度やヤング率、表面平滑性などが一層厳しく要求されてきている。特に最近パソコン及びサーバー用３.5インチハードディスク情報記録の高密度化によって基板材料の表面平滑性及び表面平坦性が厳しく要求され、またデータ処理の高速化に対応してディスクの回転数を10000rpm以上にする必要があるため、基板材料の剛性度に対する要求が一層厳しくなってきており、従来のアルミ基板の限界がすでにはっきりとなっている。今後、ハードディスクの高容量化、高速回転化の需要が必然であるかぎり、磁気記録媒体用基板材料としては高ヤング率、高強度、優れた表面平坦性、耐衝撃性などが強く要求されつつあるに間違いない。
【０００７】
高ヤング率の必要性は、次のような事実に基づき説明することができる。即ち、最近、ＨＤＤの小型化、高容量化、高速化に伴って、将来の磁気記録媒体陽基板の厚みは恐らく現在3.5インチの0.8mmから0.635mmへと、2.5インチの0.635mmから0.43mmさらに0.38mmへと薄くなり、基板の回転速度も現在の最高速度の10000rpmから14000rpmへと高速回転化すると予測されている。このような磁気記録媒体用基板は薄くなればなるほど、基板のたわみやうねりや反りが生じしやくなり、また高速回転すればするほど基板の受ける応力（回転によって生じる風圧に基づくディスクに働く力）が大きくなることが予想できる。力学の理論に基づけば、単位面積当たりＰの荷重を受けている円板のたわみＷは以下のように表される。
【０００８】
【数１】

【０００９】
但し、ａは円板の外円径、ｈは基板の厚み、Eは円板材料のヤング率である。静止状態においては、円板に加わる力は重力のみであり、たわみは、円板材料の比重をｄとすると、
【００１０】
【数２】

【００１１】
と表される。ここでＧは円板材料の比弾性率（＝ヤング率／比重）である。
一方、円板の回転状態においては、重力成分は遠心力成分をバランスして無視できると考えた場合、円板に加わる力は回転に基づく風圧としてよい、風圧は円板回転速度の関数であり、一般的にその２乗に比例すると言われている。従って、円板が高速回転するときのたわみは以下のように表される。
【００１２】
【数３】

【００１３】
この結果ら、高速回転化基板のたわみを押さえるためにはヤング率の高い基板材料が必要となることがわかる。本発明者らの計算によると2.5インチ基板の厚みを0.635mmから0.43mmに、3.5インチ基板の厚みを0.8mmから0.635mmに薄くすると基板材料の比弾性率は少なくとも37MNm/kg以上であることが要求される。また、3.5インチハイエンド基板の回転速度を現在の7200rpmから将来の10000rpmに高速化すれば、70Gpa程度のヤング率をもつアルミ基板で対応できなくなり、少なくとも110Gpa以上のヤング率を有する新しい基板材料が必要とされる。基板材料の比弾性率またはヤング率が高ければ高いほど基板の剛性度が高くなるだけでなく、基板の耐衝撃性も強度もともに大きくなるので、高い比弾性率及び大きなヤング率を持つガラス材料がＨＤＤの市場から強く要求されている。
【００１４】
しかしながら、前述の特開平１−２３９０３６公報に開示されているような化学強化ガラスは、ヤング率が約８0Gpa程度であり、今後のハードディスクの厳しい要求に対応できなくなるのは明らかである。これまでのイオン交換強化基板ガラスはイオン交換のため多量のアルカリイオンをガラスに導入しており、そのためほとんどの強化ガラスのヤング率が低く(90Gpa)。さらに、剛性度も低いので、3.5インチのハイエンドディスク基板や薄型化ディスク基板に対応できない。また、イオン交換による化学強化を施したガラスには多量のアルカリ成分含まれる。そのため、高温、多湿環境下において長時間使用すると磁気膜のピンホール部または磁気膜の周辺部など磁気膜が薄い部分またはガラスが露出した部分からアルカリイオンが析出し、これが引き金となって磁気膜が腐食或いは変質するなどの欠点もある。さらに磁気記録媒体の製造過程においては、ガラス基板上に磁気層を設けた後に、磁気層の保磁力などの特性を向上させるために所定の熱処理を施される場合がある。しかし、上記従来のイオン交換強化ガラスではガラスの転移温度がせいぜい５００℃程度であり、耐熱性に乏しいので、高保磁力が得られないという問題もある。
【００１５】
また、前述の特許第２５１６５５３号公報に開示されているような従来の結晶化ガラスは、ヤング率や耐熱性の点では、上記の化学強化ガラス基板より少々優れている。しかし、表面粗さが１０オングストローム以上であり、表面平滑性が乏しく、磁気ヘッドの低浮上化に限界がある。そのため、磁気記録の高密度化に対応できないという問題がある。さらに、ヤング率もせいぜい90-100Gpa程度であり、3.5インチハイエンドディスク基板や薄型化ディスク基板に対応することもできない。
また、前述の特開平７−２９１６６０号公報に開示されている結晶化ガラスは、ヤング率がせいぜい１００〜１３０ＧＰａであり、十分とは言えない。さらに、中心線平均粗さ（Ｒａ）が８オングストローム程度の表面平滑性しか有さず、平滑性に劣る。加えて、ガラスの液相温度も１４００℃程度と高く、製造しにくいという欠点がある。
さらに、前述の特開平９−７７５３１号公報に開示されている結晶化ガラスは、その主結晶がスピネルであるため、非常に研磨しにくいという欠点がある。さらには、ガラスの液相温度が１４００℃以上と高く、高温溶融及び高温成形し難いという欠点もある。
【００１６】
そこで、本発明の目的は、将来の磁気磁気記録媒体用基板の薄型化、高強度、高耐熱性、高対衝撃性などの要求を考慮して、ヤング率、強度及び耐熱性が高く、表面平滑性や表面均質性に優れ、かつガラスの液相温度が比較的低く安価に製造できる、磁気ディスク等の情報記録媒体用基板に適した結晶化ガラスを提供することにある。
さらに本発明の目的は、上記結晶化ガラスからなる、ヤング率、強度及び耐熱性が高く、表面平滑性や表面均質性に優れ、かつガラスの液相温度が比較的低く安価に製造できる、磁気ディスク等の情報記録媒体用の基板及びこの基板を用いた磁気ディスク等の情報記録媒体を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の結晶化ガラスは、ＴｉＯ₂成分を核形成剤としたＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＭｇＯ系原ガラスにＬｉ₂Ｏを必須成分として含有させた結晶化ガラスであって、主結晶相が2MgO・2Al₂O₃・5SiO₂、MgO・Al₂O₃・3SiO₂、MgO・Al₂O₃・4SiO₂から選ばれる１種又は２種以上の組成又は2MgO・2Al₂O₃・5SiO₂とMgO・Al₂O₃・3SiO₂とMgO・Al₂O₃・4SiO₂の混合組成を有する準安定な石英固溶体及びMgO・SiO₂の組成を有するエンスタタイト及び(Mg・Al_)SiO₃の組成を有するエンスタタイト固溶体とからなり、ヤング率が１３０ＧＰａ以上と非常に高く、かつ上記結晶粒子の平均粒径を1μm以下と微細化することで、平滑性に優れた表面が形成されることを見出し、本発明に至った。
【００１８】
本発明はSiO₂：35−65モル％、Al₂O₃：5−25モル％、MgO：10−40モル％、TiO₂：5−15モル％、Li₂O：0.2−10モル％を含有し、0.8−10モル％のY₂O₃を含有し、主結晶相がエンスタタイト及び準安定な石英固溶体であり、かつ結晶粒子の平均粒径が1μm以下であることを特徴とする情報記録媒体用結晶化ガラス基板に関する。さらに本発明は、上記本発明の結晶化ガラスからなる情報記録媒体用基板上に形成された記録層を有することを特徴とする情報記録媒体に関す。
【００１９】
【発明の実施の形態】
結晶化ガラス
本発明の基板を構成する結晶化ガラスにおけるガラスを構成する各成分について以下に説明する。
【００２０】
SiO₂はガラスの網目構造の形成物であり、主な析出結晶である2MgO・2Al₂O₃・5SiO₂、MgO・Al₂O₃・3SiO₂、及びMgO・Al₂O₃・4SiO₂のような準安定な石英固溶体及びMgO・SiO₂の組成を有するエンスタタイト及び(Mg・Al_)SiO₃の組成を有するエンスタタイト固溶体の構成成分でもある。SiO₂の含有量が35%未満では溶解したガラスが非常に不安定なので、高温成形ができなくなるおそれがあるうえ、上記のような結晶も析出し難しくなる。また、SiO₂の含有量が35%より少なくなると、残存ガラスマトリックス相の化学耐久性が悪化したり、耐熱性も悪化する傾向がある。一方、SiO₂の含有量が65%を超えると、主結晶相として準安定な石英固溶体やエンスタタイトが析出しにくくなり、ガラスのヤング率が急激に小さくなる傾向がある。そのため、SiO₂の含有量は、析出結晶種及びその析出量、化学耐久性、耐熱性及び成形・生産性を考慮すると、35−65%の範囲である。より好ましい物性を有する結晶化ガラスが得られるという観点から、SiO₂の含有量は、好ましくは、３７−60%の範囲である。
【００２１】
Al₂O₃はガラスの中間酸化物であり、主な結晶種である：2MgO・2Al₂O₃・5SiO₂、MgO・Al₂O₃・3SiO₂、及びMgO・Al₂O₃・4SiO₂等の準安定な石英固溶体結晶の構成成分である。Al₂O₃の導入は準安定な石英固溶体結晶の析出を促進し、ガラス表面硬度の向上に寄与する。しかし、Al₂O₃の含有量が 5％未満では上記のような高ヤング率結晶が析出しにくくなり、ガラスマトリックス相の化学耐久性も低下し、基板材料に要求される強度が得られにくくなる傾向がある。一方、Al₂O₃の含有量が25モル％を超えると、主結晶相としてのエンスタタイトの析出がしにくくなるとともに、溶融温度が高くなってガラスが溶けにくくなるうえ、失透しやすくなって容易に成形しにくくなる傾向がある。従って、ガラスの溶解性、高温度成形性、析出結晶種などを考慮して、Al₂O₃の含有量は5−25%の範囲、好ましくは7−22％の範囲とすることが適当である。
【００２２】
MgOはガラスの修飾成分であり、MgO・SiO₂の組成を有するエンスタタイト及び(Mg・Al_)SiO₃の組成を有するエンスタタイト固溶体の結晶や準安定な石英固溶体の結晶構造をもち、2MgO・2Al₂O₃・5SiO₂、MgO・Al₂O₃・3SiO₂、及びMgO・Al₂O₃・4SiO₂のような組成を有する結晶種の主成分でもある。MgOの含有量が10％未満では上記のような結晶が析出しにくく、ガラスの失透傾向及び溶融温度が高く、かつガラス成形の作業温度幅が狭くなる傾向がある。一方、MgOの含有量が40モル％を超えると、ガラスの高温粘性が急激に低くなって熱的に不安定となり、生産性も悪化し、ヤング率や耐久性も低下する傾向がある。そこで、MgOの含有量は、ガラスの生産性、化学耐久性、高温粘性及び強度などを考慮すると、10−40%の範囲であること、好ましくは12−37％の範囲であることが適当である。
【００２３】
但し、モル比（Al₂O₃／MgO）は０．9未満となるように、MgO及びAl₂O₃の含有量は調整することが好ましい。モル比（Al₂O₃／MgO）が、０．9以上になると、結晶化ガラスのヤング率が低下する傾向があるからである。Al₂O₃／MgO＜０．9とすることで、150ＧＰａ以上の高ヤング率を有する結晶化ガラスを得ることもできる。好ましくはAl₂O₃／MgO＜０．５、より好ましくはAl₂O₃／MgO＜０．4５である。但し、Al₂O₃／MgOのモル比を小さくし過ぎると、ガラスの高温粘性が低下する傾向があるのでAl₂O₃／MgO比は０．２以上、好ましくは０．２５以上であることが適当である。
【００２４】
TiO₂は、MgO・SiO₂の組成を有するエンスタタイト及び(Mg・Al)SiO₃の組成を有するエンスタタイト固溶体の結晶、または準安定な石英固溶体の結晶構造をもつ2MgO・2Al₂O₃・5SiO₂、MgO・Al₂O₃・3SiO₂、及びMgO・Al₂O₃・4SiO₂結晶相析出の核生成剤である。さらに、TiO₂は、SiO₂の含有量が少ない場合に、ガラスの失透を抑える効果も有する。但し、TiO₂の含有量が5%未満の場合、主結晶の核生成剤としての効果が充分に得られず、ガラスが表面結晶化してしまい、均質な結晶化ガラスの作製が難しくなる傾向がある。一方、TiO₂の含有量が15%を超えると、ガラスの高温粘性が低くなりすぎて分相したり、失透したりするので、ガラスの生産性が極端に悪化する傾向がある。そのため、ガラスの生産性、化学耐久性、高温粘性、結晶核生成などを考慮すると、TiO₂の含有量は5−15%の範囲であること、好ましくは5.5−14％の範囲であることが適当である。
【００２５】
本発明の結晶化ガラスにおいてLi₂Oは必須の成分である。Li₂Oはガラスの液相温度を下げ、より細かい結晶粒子の析出を促進する成分である。例えば、約2%程度のLi₂OをMgO−Al₂O₃−SiO₂−TiO₂ガラスに導入すると、ガラスのヤング率がほとんど変わらないのに対し、結晶粒子の大きさはLi₂Oを添加しないガラスと比べ約半分以下となる。また、Li₂Oはガラスの液相温度を下げる役割も大きく、2%程度のLi₂Oの導入でガラスの液相温度を約50℃程度下げることができる。しかし、Li₂Oの含有量含有量が多くなり過ぎるとガラスの高温分相が顕著となり、失透傾向が大きくなったりするなど、ガラスの生産性を著しく悪化させる傾向がある。そこで、Li₂Oの含有量は0.2−10%の範囲であることが適当である。より好ましくはLi₂Oの含有量は0.5−８％の範囲である。
【００２６】
本発明の結晶化ガラスにおいて、Y₂O₃は必須の成分ではないが、後述の実施例で示すように、例えば、2%のY₂O₃を導入することによって結晶化ガラスのヤング率を10Gpa程度増大でき、かつ液相温度を50−100℃程度低減することができる。即ち、少量のY₂O₃の導入によってガラスの特性や生産性を格段に向上させることができ、Y₂O₃の含有量が0.8％以上であれば、Y₂O₃の効果が得られる。但し、Y₂O₃は前述のガラスに含まれる主結晶の成長を抑える力をもつ。そのため、Y₂O₃の含有量が多過ぎると、ガラスを結晶化させる目的で行われる熱処理において、表面結晶化が起り易く、目的とする結晶化ガラスが作れなくなる傾向がある。このような観点からY₂O₃の含有量は、10%以下とすることが適当である。特に、Y₂O₃の含有量は、8%以下であることが好ましい。
【００２７】
上記以外の成分として、本発明の結晶化ガラスには、任意成分として、Na₂O：0−10モル％、K₂O：0−10モル％、CaO：0−10モル％、SrO：0−10モル％、BaO：0−10モル％、ZnO：0−10モル％、NiO：0−10モル％、R₂O₃：0−5モル％（Ｒ：Bイオン、希土類金属イオン）、CeO₂：0−5モル％、ZrO₂：0−5モル％、N₂O₅：0−5モル％（Ｎ：Ｐイオン、Nbイオン、Taイオン）、As₂O₃：0-2モル％、Sb₂O₃：0-2モル％を含有させることもできる。
【００２８】
Na₂O、K₂O、CaO、SrO、BaO、ZnO、NiOなどのアルカリ及びアルカリ土類金属酸化物成分を含有させることで、主にガラス高温粘性を調整し、失透傾向を抑え、結晶粒子の均質化を図ることができる。例えば、上記の成分を本発明の結晶化ガラスに2−5％程度導入すると、ヤング率が多少小さくなるが、ガラスの生産性が向上し、結晶化粒子のサイズが均質化するなど、ガラスの他の特性を改善することができる。但し、ガラスのヤング率、生産性、結晶化ガラスの表面平滑性、強度などの特性を総合的に考慮すると、Na₂O、K₂O、CaO、SrO、BaO、ZnO、NiOなどのアルカリ及びアルカリ土類金属酸化物成分の含有量は10%以下であることが好ましく、より好ましくは7%以下である。
【００２９】
本発明の結晶化ガラスにB₂O₃、P₂O₅を含有させることで、主にガラス成形温度範囲での失透を抑制することができる。但し、これらの成分は著しくガラスのヤング率を低下させるため、含有量は５%以下とすることが望ましい。さらに、ガラスの生産性を考慮すると、その含有量は４%以下とすることがさらに好ましい。
【００３０】
本発明の結晶化ガラスにR₂O₃（Ｒ：希土類金属イオン）、CeO₂、N₂O₅（Ｎ：Nb、Ta）を含有させることで、ガラスの熱的な安定性や生産性及びヤング率などを向上させることができる。さらにこれらの成分は、結晶粒子の成長を抑える働きもあることから、表面平滑性により優れたガラスの作製を可能にする成分である。しかし、これらの酸化物はいずれも高価なものであるうえ、導入量が多くなり過ぎると、ガラスの液相温度を悪化させたり、ガラスの比重を急激に増加したりする。そのため、その含有量は５%以下とすることが適当である。R₂O₃の導入量は、このようにガラスの生産性、比重、液相温度などを考慮して５%以下、好ましくは４%以下とすることが適当である。
【００３１】
また、本発明の結晶化ガラスには、ガラスの均質化を図るために脱泡剤としてAs₂O₃及び／又はSb₂O₃を含有させることもできる。ガラスの組成により変化するの高温粘性に応じて、適当量のAs₂O₃やSb₂O₃或いはAs₂O₃＋Sb₂O₃をガラスに添加することで、より均質なガラスが得られる。但し、脱泡剤の添加量が多過ぎると、ガラスの比重が上昇してヤング率を低下させる傾向があり、また溶解用白金るつぼと反応してるつぼにダメージを与える場合もある。そこで、脱泡剤の添加量は２％以下、好ましくは1.5％以下とすることが適当である。
以上の基本成分の他に原料中の不純物、例えばガラスの清澄剤となるCl、F、SO₃等を本発明の結晶化ガラスの特性を損ねることのない、それぞれ１％以下であれば含有させることができる。
【００３２】
本発明の結晶化ガラスにおける主結晶相は、例えば、MgO・SiO₂及び(Mg・Al_)SiO₃の組成を有するエンスタタイト（エンスタタイト固溶体を含む）、並びに2MgO・2Al₂O₃・5SiO₂、MgO・Al₂O₃・3SiO₂、及びMgO・Al₂O₃・4SiO₂からなる群から選ばれる１種又は２種以上の組成を有する準安定なクオーツ（石英固溶体）である。石英固溶体としては、特にβ−石英固溶体を挙げることが出来る。また、エンスタタイトには、クリノエンスタタイト、プロトエンスタタイト及びエンスタタイトが包含される。本発明の結晶化ガラスは、エンスタタイト及び準安定な石英固溶体を主結晶相として含有することで、優れたヤング率、強度及び耐熱性を有することができる。但し、上記の結晶のほかスピネル、ムライト、2MgO・SiO₂、MgO・SiO₂、チタン酸塩などその他の結晶を含むこともできる。
【００３３】
さらに、本発明の結晶化ガラスに含まれるエンスタタイトや準安定な石英固溶体などの結晶の平均粒子径は１μm以下である。結晶粒子の平均粒子径が１μm以下であることで、強度及び表面平滑性に優れた結晶化ガラスとすることができる。結晶平均粒子径が１μmを超えると、ガラスの機械強度を低下させるだけでなく、研磨加工時に結晶の欠落を引き起こしてガラスの表面粗度を悪化させる。上記結晶粒子の平均粒子径は、好ましくは0.5μm以下である。
【００３４】
結晶化ガラス及び基板の製造方法
本発明の結晶化ガラス及び基板は、公知のガラスの製造方法を用いて製造することができる。例えば、高温溶融法、即ち所定の割合のガラス原料を空気中または不活性ガス雰囲気で溶解し、バブリングや脱泡剤の添加や撹拌などによってガラスの均質化を行い、周知のプレス法やダウンドーロ成形などの方法により板ガラスに成形し、その後、研削、研磨などの加工を施こすことで、所望のサイズ、形状のガラス成形品を得ることができる。最終製品が基板である場合、基板の形状等を考慮したガラス成形品とすることができる。
【００３５】
得られたガラス成形品は、結晶化のための熱処理方法を施される。
熱処理方法には特に制限はなく、結晶化促進剤の含有量やガラスの転移温度、結晶化ピーク温度などに応じて適宜選択することができる。但し、初期の段階で比較的低温度（例えば、７００〜８５０℃）で熱処理して多数の結晶核を発せしめ、その後、温度を８５０〜１１５０℃に上げて結晶を成長させることが、結晶を微細化するという観点からは好ましい。本発明の結晶化ガラスの製造に際しては、熱処理のスケジュール又はガラス組成を順次に変えることにより、析出結晶サイズや結晶量を制御することができ、それにより結晶化ガラスの特性を大幅に調整することができる。また、本発明においては、同じヤング率や同じ結晶粒子の大きさまたは同じ結晶化均質性を有する結晶化ガラスを作製するための結晶核生成熱処理及び結晶成長熱処理の許容温度範囲は30℃以上の温度幅をもつので、結晶化の製造工程を容易に制御することができる。
【００３６】
さらに、本発明においては、熱処理によりMgO・SiO₂の組成を有するエンスタタイト及び(Mg・Al_)SiO₃の組成を有するエンスタタイト固溶体や石英固溶体の結晶構造をもち、例えば、2MgO・2Al₂O₃・5SiO₂、MgO・Al₂O₃・3SiO₂、及びMgO・Al₂O₃・4SiO₂ような組成を有する結晶の内少なくとも一種以上が主結晶として析出する熱処理条件とすることが適当である。尚、これらの主結晶のほか、2MgO・SiO₂、スピネル、ムライトなどのその他の結晶が析出してもよいが、主結晶相としてはエンスタタイトや準安定なクオーツ（石英固溶体）が析出する条件を設定することが好ましい。そのような条件としては、結晶化処理温度をできるだけ低く抑える。例えば、１１５０℃以下にすることが適当である。また、核生成処理温度をガラスの転移温度より３０〜６０℃高い温度に設定することが適当である。
【００３７】
熱処理を終えた結晶化ガラスの成形品は、必要により研磨することができ、研磨方法については特に制限がない。例えば、合成ダイヤモンド、炭化珪素、酸化アルミニウム、炭化ホウ素などの合成砥粒や、天然ダイヤモンド、酸化セリウムなどの天然砥粒を用いて、公知の方法により研磨することができる。
【００３８】
本発明の本発明の結晶化ガラスからなる情報記録媒体用基板は、上記方法において、成形品を基板形状とすることで得ることができる。
本発明の結晶化ガラスから基板は、AFMで測定した平均粗さRaで20オングストローム以下の表面平滑性を有することが好ましい。特に本発明の結晶化ガラスを磁気ディスク基板に用いる場合、表面の平均粗さRaは、磁気ディスクの記録密度に大きく影響する。表面粗さが20オングストロームを超えると、高記録密度化を達成しにくくなる。本発明の結晶化ガラスから基板の表面粗さは磁気ディスクの高記録密度化を考慮すると、15オングストローム以下であることがより好ましく、10オングストローム以下であることがさらに好ましい。
【００３９】
2MgO・2Al₂O₃・5SiO₂、MgO・Al₂O₃・3SiO₂、及びMgO・Al₂O₃・4SiO₂から選ばれる少なくとも１種の石英固溶体結晶を主結晶として含む本発明の結晶化ガラスからなる基板は、高強度、高硬度、高ヤング率であり、かつ化学的耐久性や耐熱性が優れることから、磁気ディスク基板として有用である。さらに、本発明の結晶化ガラスは、無アルカリ、又は低アルカリであるため、磁気ディスク基板とした場合でも、磁気膜と基板とのコロージョンを大いに低減することができ、磁気膜を最善に保つことができる。
本発明の結晶化ガラスからなる磁気ディスク基板は、磁気ディスク基板として必要な表面平滑性、平坦性、強度、硬度、化学耐久性、耐熱性などをすべて満足することができる。また、従来の結晶化ガラス（Li₂O−SiO₂結晶化ガラス）に比べ、約２倍程度のヤング率をもつので、ディスクの高速回転化によるたわみをより小さく抑えることができ、高TPIハードディスクの実現のため基板材料として好適である。
本発明の結晶化ガラスは、耐熱性、表面平滑性、化学耐久性、光学的性質及び機械的強度に優れているので、磁気ディスク等の情報記録媒体用基板や光磁気ディスク用のガラス基板や光ディスクなどの電子光学用ガラス基板、次世代ＬＣＤとして気体される低温多結晶シリコン液晶表示装置用の耐熱性基板、或いは電気、電子部品用のガラス基板として好適に使用できる。
【００４０】
磁気ディスクの説明
本発明の情報記録媒体は、本発明の基板と、該基板上に形成された記録層とを有することを特徴とする。以下、本発明の結晶化ガラスからなる基板の主表面に、少なくとも磁性層を形成した磁気ディスク（ハードディスク）ものについて説明する。
磁性層以外の層としては、機能面から、下地層、保護層、潤滑層、凹凸制御層などが挙げられ、必要に応じて形成される。これらの各層の形成には各種薄膜形成技術が利用される。 磁性層の材料は特に制限されない。磁性層としては、例えば、Co系の他、フェライト系、鉄−希土類系などが挙げられる。磁性層は、水平磁気記録、垂直磁気記録のいずれの磁性層でもよい。
磁性層としては、具体的には、例えば、Coを主成分とするCoPt、CoCr、CoNi、CoNiCr、CoCrTa、CoPtCrやCoNiCrPt、CoNiCrTa、CoCrPtTa、CoCrPtSiO などの磁性薄膜が挙げられる。また、磁性層を非磁性層で分割してノイズ低減を図った多層構成としてもよい。
【００４１】
磁性層における下地層は、磁性層に応じて選択される。下地層としては、例えば、Cr、Mo、Ta、Ti、Ｗ、Ｖ、Ｂ、Alなどの非磁性金属から選ばれる少なくとも一種以上の材料、又はそれらの金属の酸化物、窒化物、炭化物等からなる下地層等が挙げられる。Coを主成分とする磁性層の場合には、磁気特性向上の観点からCr単体やCr合金であることが好ましい。下地層は単層とは限らず、同一又は異種の層を積層した複数層構造とすることもできる。例えば、Al／Cr／CrMo、Al／Cr／Cr等の多層下地層等が挙げられる。
また、基板と磁性層の間又は磁性層の上部に、磁気ヘッドと磁気ディスクが吸着することを防止するための凹凸制御層を設けてもよい。この凹凸制御層を設けることによって、磁気ディスクの表面粗さは適度に調整されるので、磁気ヘッドと磁気ディスクが吸着することがなくなり、信頼性の高い磁気ディスクが得られる。凹凸制御層の材料及び形成方法は多種知られており、特に制限されない。例えば、凹凸制御層の材料としては、Al、Ag、Ti、Nb、Ta、Bi、Si、Zr、Cr、Cu、Au、Sn、Pd、Sb、Ge、Mgなどから選ばれる少なくとも一種以上の金属、又はそれらの合金、あるいは、それらの酸化物、窒化物、炭化物等からなる下地層等が挙げられる。形成が容易であるという観点からは、Al単体やAl合金、酸化Al、窒化AlといったAlを主成分とする金属であることが望ましい。
【００４２】
また、ヘッドスティクションを考慮すると、凹凸形成層の表面粗さは、Rmax＝５０〜３００オングストロームであることが好ましい。より好ましい範囲は、Rmax＝１００〜２００オングストロームである。Rmaxが５０オングストローム未満の場合、磁気ディスク表面が平坦に近いため、磁気ヘッドと磁気ディスクが吸着し、磁気ヘッドや磁気ディスクが吸着し、磁気ヘッドや磁気ディスクが傷ついてしまったり、吸着によるヘッドクラッシュを起こすので好ましくない。また、Rmaxが３００オングストロームを超える場合、グライド高さ（グライドハイト）が大きくなり記録密度の低下を招くので好ましくない。
尚、凹凸制御層を設けずに、ガラス基板表面に、エッチング処理やレーザー光の照射等の手段で凹凸を付け、テクスチャリング処理を施してもよい。
【００４３】
保護層としては、例えば、Cr膜、Cr合金膜、炭素膜、ジルコニア膜、シリカ膜等が挙げられる。これらの保護膜は、下地層、磁性層等とともにインライン型スパッタ装置等で連続して形成できる。また、これらの保護膜は、単層としてもよく、あるいは、同一又は異種の膜からなる多層構成としてもよい。
上記保護層上に、あるいは上記保護膜に替えて、他の保護層を形成してもよい。例えば、上記保護層上にテトラアルコキシランをアルコール系の溶媒で希釈した中に、コロイダルシリカ微粒子を分散して塗布し、さらに焼成して酸化ケイ素（SiO₂）膜を形成してもよい。この場合、保護膜と凹凸制御層の両方の機能を果たす。
潤滑層としては多種多様な提案がなされているが、一般的には、液体潤滑剤であるパーフルオロポリエーテルをフレオン系などの溶媒で希釈し、媒体表面にディッピング法、スピンコート法、スプレイ法によって塗布し、必要に応じて加熱処理を行って形成する。
【００４４】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明の詳細を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
表１及び２には実施例１−19のガラス組成をモル％で示した。これらのガラスを溶解する際の出発原料としては、SiO₂、Al₂O₃、Al(OH)₃、MgO、CaCO₃、Y₂O₃、TiO₂、ZrO₂、Li₂CO₃などを用いて表１及び２に示した所定の割合に２５０−３００g秤量し、十分に混合して調合バッチと成し、これを白金るつぼに入れ、１５５０℃で攪拌しながら空気中4−５時間ガラスの溶解を行った。熔融後、ガラス融液をサイズ１８０x１５x２５mmのカーボンの金型に流し、ガラスの転移点温度まで 放冷してから直ちにアニール炉に入れ、ガラスの転移温度範囲で約１時間アニールして炉内で室温まで放冷した。得られたガラスは顕微鏡で観察できる結晶が析出しなかった。
【００４５】
１８０x１５x２５mmサイズのガラスを１００x１０x１０mm、１０x１０x２０mm、１０x１x２０mmに研磨した後、熱処理炉に入れ、表１及び２に示した第一次熱処理温度まで1−5℃／分の昇温速度で昇温し、当該温度で2−10時間程度保温し第一次熱処理を行い、第一次熱処理を終えた後直ちに第一次熱処理温度から表1及び２に示した第二次熱処理温度までに2−10℃／分の昇温速度で昇温し、1−5時間程度保温した後、炉内で室温まで冷却することによって結晶化ガラスを作製した。得られた結晶化ガラスをさらに長さを95mmに研磨してヤング率、比重の測定サンプルとした。ヤング率の測定は95x１０x１０mmのサンプルを用いて超音波法で行われた。測定で得られたデータをガラスの組成と共に表１及び２に示した。
【００４６】
表面粗さの測定は原子間力顕微鏡（AFM）を用いて表面観察を行った。サンプル表面中3−5個所あたり２Ｘ２mmの視野中の算数平均粗さを算出した。勿論表面粗さは研磨条件や熱処理条件によって違うが、図１及び図２には、表1に示した熱処理条件で熱処理した実施例４の結晶化ガラスを光学ガラスの研磨工程で研磨した後のAFM写真を示す。図２に示すように、本発明の結晶化ガラスの結晶粒は１μｍよりもはるかに小さいことがわかる。また、実施例１の表面粗さは約４オングストロームと小さく次世代磁気ディスクの表面平滑性に対する要求に十分に対応できる。さらに熱処理条件や研磨条件を最適化すれば表面平滑性のもっと優れた結晶化ガラスの作製が可能である。
【００４７】
比較のため、特開平１−２３９０３６号に開示されたイオン交換ガラス基板と米国特許第2516553号に記載されたガラス基板とをそれぞれ比較例１及び２として、表３に組成と特性を記載する。
【００４８】
【表１】

【００４９】
【表２】

【００５０】
【表３】

【００５１】
表１及び２から明らかなように、実施例１−１９のガラス基板はヤング率（130Gpa以上）や比弾性率（40-60MNm/kgの範囲）などの強度特性が大きい。そのためこれらのガラスを、磁気記録媒体用基板として使用した場合、このガラス基板が高速回転しても、基板に反りやブレが生じにくく、より基板の薄型化にも対応できることが分かる。さらに、これらの結晶化ガラスの表面粗度（Ra）は、例えば、合成ダイヤモンド、炭化珪素、酸化カルシウム、酸化鉄、酸化セリウムなどの研磨剤を用いる通常の光学ガラスの研磨法で５Å以下に研磨することができる。そのため、平坦性に優れた基板を得ることができ、磁気ヘッドの低浮上化を図ることを目的とする磁気記録媒体用ガラス基板として有用である。
また、実施例１３について液相温度を測定したところ、１２８０℃であり、充分に成形し易い材料であることがわかった。
【００５２】
これに対し、比較例１の化学強化ガラス基板は、表面平滑性及び平坦性に優れているものの、耐熱性及びヤング率などの強度特性で本発明のガラス基板に比べかなり劣る。従って、磁気記録媒体を製造する際、高い保磁力を得るために行う磁気層に対する熱処理が十分できず、高保磁力を有する磁気記録媒体が得られないし、また、比較例１のガラスには多量のアルカリを含有するため、磁気膜と基板とのコロージョンが生じやすく、磁気膜にダメージを与えるおそれがある。
また、比較例２の結晶化ガラス基板は、ヤング率や比弾性率及び平滑性の点で本発明のガラスに比べ劣る。特に基板の平滑性が大きな結晶粒子の存在によって損なわれるので、高密度記録化を図ることが難しい。
【００５３】
【発明の効果】
本発明の結晶化ガラスは、容易に成形することができ、１１０GPa以上の大きなヤング率及び900℃以上の高い耐熱性を有し、優れた表面平滑性（表面粗さRa＜20オングストローム）をもち、かつ硬度や強度の大きい基板材料として用いられる他、電子部品用材料としても好適に使用することができる。
また、本発明の結晶化ガラスからなる基板は、当該材料の耐熱性が優れるため、磁気膜の特性向上に必要な熱処理を基板の変形無しに施すことができ、平坦性が優れるため、磁気ヘッドの低浮上化、即ち高密度記録化が達成でき、ヤング率や比弾性率及び強度が大きいので、磁気ディスクの薄型化及び高速回転化を達成できると共に磁気ディスクの破損も避けられるという利点を有する。
さらに本発明の結晶化ガラスは、比較的安定に得ることができ、工業的規模での生産が容易であるため、安価な次世代磁気記録媒体用基板ガラスとして大きく期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例４で得られた結晶化ガラスの原子間力顕微鏡の写真を示す。
【図２】実施例４で得られた結晶化ガラスの原子間力顕微鏡の写真を示す。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention uses crystallized glass suitable for a substrate used for an information recording medium such as a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, an information recording medium substrate made of the crystallized glass, and the information recording medium substrate. The present invention relates to an information recording medium.
[0002]
[Prior art]
The main components of a magnetic storage device such as a computer are a magnetic recording medium and a magnetic head for magnetic recording and reproduction. As a magnetic recording medium, a flexible disk and a hard disk are known. Of these, aluminum alloys have been mainly used as substrate materials for hard disks. Recently, the flying height of a magnetic head has been remarkably reduced with the downsizing of hard disk drives for notebook personal computers and the increase in the density of magnetic recording. Accordingly, extremely high accuracy has been required for the surface smoothness of the magnetic disk substrate. However, in the case of an aluminum alloy, since the hardness is low, even if polishing is performed using a highly accurate abrasive and machine tool, the polished surface is plastically deformed. It is difficult to manufacture. Even if nickel-phosphorus plating is applied to the surface of the aluminum alloy, the surface roughness Ra cannot be reduced to 5 angstroms or less. In addition, as the size and thickness of hard disk drives progress, it is strongly required to reduce the thickness of the magnetic disk substrate. However, since the aluminum alloy has low strength and rigidity, it is difficult to make the disk thin while maintaining a predetermined strength required from the specifications of the hard disk drive.
[0003]
Accordingly, a glass substrate for a magnetic disk that requires high strength, high rigidity, high impact resistance, and high surface smoothness has appeared. Among these, a chemically strengthened glass substrate in which the substrate surface is strengthened by an ion exchange method, a crystallized substrate subjected to crystallization treatment, and the like are well known.
As an ion exchange tempered glass substrate, for example, a glass disclosed in JP-A-1-239036 is known. This ion-exchange tempered glass substrate is expressed in weight%, and is SiO₂: 50-65%, Al₂O_Three: 0.5-14%, R₂O (where R is an alkali metal ion): 10-32, ZnO: 1-15%, B₂O_Three: A glass substrate for a magnetic disk is disclosed in which a glass containing 1.1-14% is reinforced by forming a compressive stress layer on the surface of the glass substrate by an ion exchange method using alkali ions.
[0004]
Moreover, as a crystallized glass, there exists a thing as described in patent 2516553, for example. This crystallized glass is SiO 2₂: 65-83%, Li₂O: 8-13%, K₂O: 0-7%, MgO 0.5-5.5%, ZnO: 0-5%, PbO: 0-5% (MgO + ZnO + PbO: 0.5-5%) P₂O_Five: 1-4%, Al₂O_Three: 0-7%, As₂O_Three+ Sb₂O_Three: 0-2% inclusive, fine Li as main crystal₂O ・ 2SiO₂A crystallized glass for a magnetic disk containing crystal particles.
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-291660 also discloses crystallized glass. This crystallized glass is in percentage by weight, SiO 2₂38% -50%, Al₂O_Three18% to 30%, MgO 10% to 20%, but by weight, Al₂O_Three/MgO=1.2-2.3, B₂O_Three0% to 5%, CaO 0% to 5%, BaO 0% to 5%, SrO 0% to 5%, ZnO 0.5% to 7.5%, TiO₂4% to 15%, ZrO₂0% to 5%, As₂O_ThreeAnd / or Sb₂O_ThreeA cordierite crystallized glass obtained by melting, molding, and heat-treating a glass having a composition of 0% to 2%, and containing cordierite crystal as a main crystal. . Furthermore, a magnetic disk substrate made of the crystallized glass is also disclosed.
[0005]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-77531 also discloses crystallized glass. This crystallized glass is a glass ceramic product having a Young's modulus ranging from about 14 × 10 6 to about 24 × 10 6 psi (96 to 165 GPa) and a fracture toughness greater than 1.0 MPa · m 1/2, 35-60, composed of a crystalline phase assemblage composed mainly of uniformly-sized spinel-type crystals uniformly dispersed in a residual glass matrix phase containing a large amount of 35-60 % SiO₂And 20-35% Al₂O_Three0-25% MgO, 0-25% ZnO, 0-20% TiO₂And 0-10% ZrO₂And 0-2% Li₂O and substantially 0-8% NiO, the total MgO + ZnO being at least about 10%, BaO, CaO, PbO, SrO, P₂O_Five, B₂O_ThreeAnd Ga₂O_ThreeAn optional ingredient up to 5% selected from the group consisting of Na,₂O, K₂O, Rb₂O and Cs₂0-5% R selected from the group consisting of O₂O and 0-8% transition metal oxides, Al₂O_ThreeIs contained in an amount of less than about 25%, TiO₂+ ZrO₂A glass ceramic having a composition in which the total amount of + NiO is 5% or more and a magnetic disk substrate made of the glass ceramic is also disclosed.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, along with recent downsizing, thinning, and high recording density of hard disks, the magnetic head has been lowered and the speed of disk rotation has been rapidly increasing. Smoothness and the like have been demanded more severely. In particular, due to the recent increase in the density of 3.5-inch hard disk information records for personal computers and servers, the surface smoothness and surface flatness of substrate materials are strictly required, and the rotational speed of the disk is 10,000 rpm or more in response to higher data processing speeds. Therefore, the requirements for the rigidity of the substrate material are becoming more severe, and the limitations of the conventional aluminum substrate are already clear. In the future, as long as demand for higher capacity and faster rotation of hard disks is inevitable, high Young's modulus, high strength, excellent surface flatness, impact resistance, etc. are strongly demanded as substrates for magnetic recording media. There is no doubt.
[0007]
The need for a high Young's modulus can be explained based on the following facts. In other words, with the recent downsizing, increased capacity, and speed of HDDs, the future thickness of the magnetic recording medium positive substrate is probably from 3.5 inches 0.8mm to 0.635mm and 2.5 inches 0.635mm to 0.43mm. Furthermore, it is predicted that the substrate will become thinner to 0.38mm and the substrate rotation speed will be increased from the current maximum speed of 10,000rpm to 14000rpm. The thinner the substrate for magnetic recording media, the more likely it is to bend, swell, or warp, and the more the substrate rotates, the more stress the substrate receives (the force acting on the disk based on the wind pressure generated by the rotation). Can be expected to increase. Based on the theory of mechanics, the deflection W of a disk receiving a load of P per unit area is expressed as follows.
[0008]
[Expression 1]

[0009]
Where a is the outer diameter of the disk, h is the thickness of the substrate, and E is the Young's modulus of the disk material. In the stationary state, the force applied to the disk is only gravity, and the deflection is given by the specific gravity of the disk material as d.
[0010]
[Expression 2]

[0011]
It is expressed. Here, G is a specific elastic modulus (= Young's modulus / specific gravity) of the disk material.
On the other hand, in the rotating state of the disc, if it is considered that the gravity component can be ignored by balancing the centrifugal force component, the force applied to the disc may be a wind pressure based on the rotation, and the wind pressure is a function of the disc rotation speed. In general, it is said to be proportional to the square of the square. Therefore, the deflection when the disk rotates at high speed is expressed as follows.
[0012]
[Equation 3]

[0013]
From these results, it can be seen that a substrate material having a high Young's modulus is required to suppress the deflection of the high-speed rotation substrate. According to calculations by the present inventors, when the thickness of the 2.5-inch substrate is reduced from 0.635 mm to 0.43 mm and the thickness of the 3.5-inch substrate is reduced from 0.8 mm to 0.635 mm, the specific elastic modulus of the substrate material is at least 37 MNm / kg or more. Is required. Also, if the rotational speed of the 3.5-inch high-end board is increased from the current 7200 rpm to the future 10,000 rpm, an aluminum board with a Young's modulus of about 70 Gpa cannot be used, and a new board material with a Young's modulus of at least 110 Gpa is required. It is said. The higher the specific modulus or Young's modulus of the substrate material, the higher the rigidity of the substrate, and the greater the impact resistance and strength of the substrate, so a glass material with a high specific modulus and a large Young's modulus. There is a strong demand from the HDD market.
[0014]
However, the chemically strengthened glass as disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-239036 has a Young's modulus of about 80 Gpa, and it is clear that it will not be able to meet the strict demands of future hard disks. The conventional ion exchange tempered substrate glass has introduced a large amount of alkali ions into the glass for ion exchange, and therefore the Young's modulus of most tempered glass is low (90 Gpa). In addition, the rigidity is low, so it is not compatible with 3.5-inch high-end disk substrates and thin disk substrates. In addition, a glass subjected to chemical strengthening by ion exchange contains a large amount of alkali components. Therefore, when used for a long time in a high temperature and high humidity environment, alkali ions are precipitated from the thin part of the magnetic film such as the pinhole part of the magnetic film or the peripheral part of the magnetic film or the exposed part of the glass. There are also disadvantages such as corrosion or deterioration. Further, in the process of manufacturing the magnetic recording medium, a predetermined heat treatment may be performed after the magnetic layer is provided on the glass substrate in order to improve characteristics such as the coercive force of the magnetic layer. However, the conventional ion exchange tempered glass has a glass transition temperature of about 500 ° C. at the most, and has a problem that a high coercive force cannot be obtained because of poor heat resistance.
[0015]
Further, the conventional crystallized glass as disclosed in the above-mentioned Japanese Patent No. 2516553 is slightly superior to the above chemically strengthened glass substrate in terms of Young's modulus and heat resistance. However, the surface roughness is 10 angstroms or more, the surface smoothness is poor, and there is a limit to the low flying height of the magnetic head. Therefore, there is a problem that it is not possible to cope with the high density of magnetic recording. Furthermore, the Young's modulus is at most about 90-100 Gpa, and it cannot be adapted to a 3.5-inch high-end disk substrate or a thin disk substrate.
Further, the crystallized glass disclosed in the above-mentioned JP-A-7-291660 has a Young's modulus of at most 100 to 130 GPa, which is not sufficient. Furthermore, the center line average roughness (Ra) has only surface smoothness of about 8 angstroms and is inferior in smoothness. In addition, the liquidus temperature of glass is as high as about 1400 ° C., which makes it difficult to manufacture.
Further, the crystallized glass disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-77531 has a drawback that it is very difficult to polish because the main crystal is spinel. Furthermore, the liquidus temperature of glass is as high as 1400 ° C. or higher, and there is a drawback that high temperature melting and high temperature molding are difficult.
[0016]
Accordingly, the object of the present invention is to have a high Young's modulus, strength, and heat resistance in consideration of demands for future thinning of the magnetic magnetic recording medium substrate, high strength, high heat resistance, high impact resistance, etc. An object of the present invention is to provide a crystallized glass suitable for a substrate for an information recording medium such as a magnetic disk, which is excellent in smoothness and surface homogeneity and can be produced at a low cost with a liquid phase temperature of the glass being relatively low.
Furthermore, the object of the present invention is the above-mentioned crystallized glass, which has high Young's modulus, strength and heat resistance, excellent surface smoothness and surface homogeneity, and can be produced at a low cost at a relatively low liquidus temperature. An object of the present invention is to provide a substrate for an information recording medium such as a disk and an information recording medium such as a magnetic disk using the substrate.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the crystallized glass of the present invention contains TiO 2.₂SiO with component as nucleating agent₂-Al₂O_Three-MgO-based raw glass with Li₂Crystallized glass containing O as an essential component, the main crystal phase being 2MgO · 2Al₂O_Three・ 5SiO₂, MgO ・ Al₂O_Three・ 3SiO₂, MgO ・ Al₂O_Three・ 4SiO₂One or two or more compositions selected from 2MgO · 2Al₂O_Three・ 5SiO₂And MgO ・ Al₂O_Three・ 3SiO₂And MgO ・ Al₂O_Three・ 4SiO₂Metastable Quartz Solid Solution and MgO ・ SiO with Mixed Composition₂Enstatite and (Mg ・ Al_{) S}iO_ThreeA surface having excellent smoothness can be formed by refining the average particle size of the crystal particles to 1 μm or less, which is very high as a Young's modulus of 130 GPa or more. And found the present invention.
[0018]
  The present invention is SiO₂: 35-65 mol%, Al₂O_Three: 5-25 mol%, MgO: 10-40 mol%, TiO₂: 5-15 mol%, Li₂O: 0.2-10 mol%, 0.8-10 mol% Y₂O_ThreeTheContainsThe present invention also relates to a crystallized glass substrate for information recording media, wherein the main crystal phase is enstatite and a metastable quartz solid solution, and the average grain size of crystal grains is 1 μm or less. Furthermore, the present invention relates to an information recording medium comprising a recording layer formed on the substrate for information recording medium comprising the crystallized glass of the present invention.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Crystallized glass
Each component which comprises the glass in the crystallized glass which comprises the board | substrate of this invention is demonstrated below.
[0020]
SiO₂Is the formation of the glass network structure, the main precipitated crystals are 2MgO · 2Al₂O_Three・ 5SiO₂, MgO ・ Al₂O_Three・ 3SiO₂, And MgO ・ Al₂O_Three・ 4SiO₂Metastable quartz solid solution and MgO ・ SiO₂Enstatite and (Mg ・ Al_{) S}iO_ThreeIt is also a constituent of the enstatite solid solution having the composition: SiO₂If the content of is less than 35%, the melted glass is very unstable, so that high-temperature molding may not be possible, and crystals such as the above will also precipitate and become difficult. SiO₂When the content of is less than 35%, the chemical durability of the remaining glass matrix phase tends to deteriorate, and the heat resistance tends to deteriorate. On the other hand, SiO₂When the content of C exceeds 65%, metastable quartz solid solution and enstatite as the main crystal phase are difficult to precipitate, and the Young's modulus of the glass tends to decrease rapidly. Therefore, SiO₂The content of is in the range of 35 to 65% in consideration of the precipitated crystal species and the amount thereof, chemical durability, heat resistance and molding / productivity. From the viewpoint of obtaining a crystallized glass having more preferable physical properties, SiO₂The content of is preferably in the range of 37-60%.
[0021]
Al₂O_ThreeIs an intermediate oxide of glass and the main crystal seed: 2MgO · 2Al₂O_Three・ 5SiO₂, MgO ・ Al₂O_Three・ 3SiO₂, And MgO ・ Al₂O_Three・ 4SiO₂It is a constituent component of a metastable quartz solid solution crystal. Al₂O_ThreeThis promotes the precipitation of metastable quartz solid solution crystals and contributes to the improvement of the glass surface hardness. But Al₂O_ThreeIf the content of is less than 5%, high Young's modulus crystals as described above are difficult to precipitate, the chemical durability of the glass matrix phase is also lowered, and the strength required for the substrate material tends to be difficult to obtain. Meanwhile, Al₂O_ThreeIf the content of selenium exceeds 25 mol%, enstatite as the main crystalline phase will not easily precipitate, the melting temperature will be high and the glass will be difficult to melt, and it will be easily devitrified and difficult to form easily. Tend to be. Therefore, considering the solubility of glass, high temperature formability, precipitated crystal seeds, etc.₂O_ThreeThe content of is suitably in the range of 5-25%, preferably in the range of 7-22%.
[0022]
MgO is a modifying component of glass, MgO ・ SiO₂Enstatite and (Mg ・ Al_{) S}iO_Three2MgO · 2Al with the crystal structure of enstatite solid solution and metastable quartz solid solution with the composition₂O_Three・ 5SiO₂, MgO ・ Al₂O_Three・ 3SiO₂, And MgO ・ Al₂O_Three・ 4SiO₂It is also a main component of the crystal seed having the composition as follows. If the content of MgO is less than 10%, the crystals as described above are difficult to precipitate, the glass tends to devitrify and have a high melting temperature, and the glass working temperature range tends to be narrow. On the other hand, when the content of MgO exceeds 40 mol%, the high temperature viscosity of the glass rapidly decreases and becomes thermally unstable, the productivity deteriorates, and the Young's modulus and durability tend to decrease. Therefore, considering the productivity, chemical durability, high temperature viscosity and strength of the glass, the MgO content is suitably in the range of 10-40%, preferably in the range of 12-37%. is there.
[0023]
However, the molar ratio (Al₂O_Three/ MgO) so that MgO and Al are less than 0.9.₂O_ThreeThe content of is preferably adjusted. Molar ratio (Al₂O_ThreeThis is because the Young's modulus of crystallized glass tends to decrease when / MgO) is 0.9 or more. Al₂O_ThreeBy setting /MgO<0.9, crystallized glass having a high Young's modulus of 150 GPa or more can be obtained. Preferably Al₂O_Three/MgO<0.5, more preferably Al₂O_Three/MgO<0.45. However, Al₂O_ThreeIf the molar ratio of / MgO is too small, the high temperature viscosity of the glass tends to decrease.₂O_ThreeThe / MgO ratio is suitably 0.2 or more, preferably 0.25 or more.
[0024]
TiO₂MgO · SiO₂Enstatite and (Mg ・ Al) SiO_Three2MgO · 2Al with a crystal structure of an enstatite solid solution or a metastable quartz solid solution with the composition₂O_Three・ 5SiO₂, MgO ・ Al₂O_Three・ 3SiO₂, And MgO ・ Al₂O_Three・ 4SiO₂It is a nucleating agent for crystal phase precipitation. In addition, TiO₂SiO₂When the content of is small, it also has an effect of suppressing devitrification of the glass. However, TiO₂When the content of is less than 5%, the effect as a nucleating agent of the main crystal cannot be sufficiently obtained, and the glass is crystallized on the surface, so that it is difficult to produce a homogeneous crystallized glass. On the other hand, TiO₂If the content exceeds 15%, the high-temperature viscosity of the glass becomes too low to cause phase separation or devitrification, and thus the glass productivity tends to be extremely deteriorated. Therefore, considering glass productivity, chemical durability, high temperature viscosity, crystal nucleation, etc., TiO₂The content of is in the range of 5-15%, preferably in the range of 5.5-14%.
[0025]
In the crystallized glass of the present invention, Li₂O is an essential component. Li₂O is a component that lowers the liquidus temperature of the glass and promotes the precipitation of finer crystal particles. For example, about 2% Li₂O to MgO-Al₂O_Three-SiO₂-TiO₂When introduced into glass, the Young's modulus of the glass hardly changes, whereas the size of the crystal particles is Li₂It is less than about half compared to glass without addition of O. Li₂O also plays a large role in lowering the liquidus temperature of glass, about 2% Li₂By introducing O, the liquidus temperature of the glass can be lowered by about 50 ° C. But Li₂When the content of O is excessively high, the high temperature phase separation of the glass becomes prominent, and the tendency of devitrification increases, which tends to significantly deteriorate the productivity of the glass. So, Li₂The O content is suitably in the range of 0.2-10%. More preferably Li₂The O content is in the range of 0.5-8%.
[0026]
In the crystallized glass of the present invention, Y₂O_ThreeIs not an essential component, but as shown in the examples below, for example, 2% Y₂O_ThreeBy introducing, the Young's modulus of the crystallized glass can be increased by about 10 Gpa, and the liquidus temperature can be decreased by about 50-100 ° C. That is, a small amount of Y₂O_ThreeCan significantly improve the properties and productivity of glass.₂O_ThreeIf the content is 0.8% or more, Y₂O_ThreeThe effect is obtained. Y₂O_ThreeHas the power to suppress the growth of the main crystal contained in the glass. Therefore, Y₂O_ThreeWhen there is too much content of, in the heat processing performed for the purpose of crystallizing glass, surface crystallization tends to occur and there exists a tendency that the target crystallized glass cannot be made. From this perspective, Y₂O_ThreeThe content of is suitably 10% or less. In particular, Y₂O_ThreeThe content of is preferably 8% or less.
[0027]
As a component other than the above, the crystallized glass of the present invention contains Na as an optional component.₂O: 0-10 mol%, K₂O: 0-10 mol%, CaO: 0-10 mol%, SrO: 0-10 mol%, BaO: 0-10 mol%, ZnO: 0-10 mol%, NiO: 0-10 mol%, R₂O_Three: 0-5 mol% (R: B ion, rare earth metal ion), CeO₂: 0-5 mol%, ZrO₂: 0-5 mol%, N₂O_Five: 0-5 mol% (N: P ion, Nb ion, Ta ion), As₂O_Three: 0-2 mol%, Sb₂O_Three: 0-2 mol% can also be contained.
[0028]
Na₂OK₂By containing alkali and alkaline earth metal oxide components such as O, CaO, SrO, BaO, ZnO, NiO, etc., mainly adjust the glass high temperature viscosity, suppress the tendency to devitrification, and achieve homogenization of crystal grains be able to. For example, when about 2-5% of the above components are introduced into the crystallized glass of the present invention, the Young's modulus is somewhat reduced, but the productivity of the glass is improved and the size of the crystallized particles is homogenized. Other characteristics can be improved. However, considering the characteristics such as Young's modulus of glass, productivity, surface smoothness and strength of crystallized glass, Na₂OK₂The content of alkali and alkaline earth metal oxide components such as O, CaO, SrO, BaO, ZnO and NiO is preferably 10% or less, more preferably 7% or less.
[0029]
In the crystallized glass of the present invention, B₂O_Three, P₂O_FiveBy including the devitrification mainly in the glass forming temperature range can be suppressed. However, since these components significantly reduce the Young's modulus of the glass, the content is desirably 5% or less. Furthermore, considering the productivity of glass, the content is more preferably 4% or less.
[0030]
R in the crystallized glass of the present invention₂O_Three(R: rare earth metal ion), CeO₂, N₂O_FiveBy including (N: Nb, Ta), the thermal stability, productivity, Young's modulus, and the like of the glass can be improved. Furthermore, since these components also have a function of suppressing the growth of crystal grains, they are components that make it possible to produce a glass having superior surface smoothness. However, these oxides are all expensive, and if the amount introduced is too large, the liquidus temperature of the glass is deteriorated or the specific gravity of the glass is rapidly increased. Therefore, the content is suitably 5% or less. R₂O_ThreeThus, it is appropriate that the amount of introduced be 5% or less, preferably 4% or less in consideration of the productivity of glass, specific gravity, liquidus temperature and the like.
[0031]
In addition, the crystallized glass of the present invention includes As as a defoaming agent for homogenizing the glass.₂O_ThreeAnd / or Sb₂O_ThreeCan also be included. Appropriate amount of As depending on the high temperature viscosity, which varies depending on the glass composition₂O_ThreeAnd Sb₂O_ThreeOr As₂O_Three+ Sb₂O_ThreeBy adding to the glass, more homogeneous glass can be obtained. However, if the amount of the defoaming agent is too large, the specific gravity of the glass tends to increase and the Young's modulus tends to decrease, and it may react with the melting platinum crucible and damage the crucible. Therefore, the addition amount of the defoaming agent is suitably 2% or less, preferably 1.5% or less.
In addition to the above basic components, impurities in the raw materials, such as Cl, F, SO, which are glass fining agents_ThreeOr the like can be added if they are each 1% or less without impairing the properties of the crystallized glass of the present invention.
[0032]
The main crystal phase in the crystallized glass of the present invention is, for example, MgO · SiO.₂And (Mg ・ Al_{) S}iO_ThreeEnstatite (including enstatite solid solution) and 2MgO · 2Al₂O_Three・ 5SiO₂, MgO ・ Al₂O_Three・ 3SiO₂, And MgO ・ Al₂O_Three・ 4SiO₂A metastable quartz (quartz solid solution) having one or more compositions selected from the group consisting of: Examples of the quartz solid solution include β-quartz solid solution. Enstatite includes clinoenstatite, protoenstatite and enstatite. The crystallized glass of the present invention can have excellent Young's modulus, strength, and heat resistance by containing enstatite and a metastable quartz solid solution as a main crystal phase. However, in addition to the above crystals, spinel, mullite, 2MgO · SiO₂, MgO ・ SiO₂Other crystals such as titanates can also be included.
[0033]
Furthermore, the average particle size of crystals such as enstatite and metastable quartz solid solution contained in the crystallized glass of the present invention is 1 μm or less. When the average particle diameter of the crystal particles is 1 μm or less, a crystallized glass excellent in strength and surface smoothness can be obtained. When the average crystal particle diameter exceeds 1 μm, not only the mechanical strength of the glass is lowered, but also the lack of crystals is caused at the time of polishing and the surface roughness of the glass is deteriorated. The average particle size of the crystal particles is preferably 0.5 μm or less.
[0034]
Crystallized glass and substrate manufacturing method
The crystallized glass and the substrate of the present invention can be produced using a known glass production method. For example, a high-temperature melting method, that is, a predetermined proportion of glass raw material is melted in the air or in an inert gas atmosphere, and the glass is homogenized by bubbling, adding a defoaming agent, stirring, etc. A glass molded product having a desired size and shape can be obtained by forming into a sheet glass by a method such as forming, and then performing processing such as grinding and polishing. When the final product is a substrate, it can be a glass molded product considering the shape of the substrate.
[0035]
The obtained glass molded article is subjected to a heat treatment method for crystallization.
There is no restriction | limiting in particular in the heat processing method, According to content of a crystallization promoter, glass transition temperature, crystallization peak temperature, etc., it can select suitably. However, heat treatment is performed at a relatively low temperature (for example, 700 to 850 ° C.) at an early stage to generate a large number of crystal nuclei, and then the temperature is increased to 850 to 1150 ° C. to grow the crystal. This is preferable from the viewpoint of miniaturization. In the production of the crystallized glass of the present invention, by sequentially changing the heat treatment schedule or glass composition, the crystal size and amount of precipitated crystals can be controlled, thereby greatly adjusting the characteristics of the crystallized glass. Can do. In the present invention, the allowable temperature range of crystal nucleation heat treatment and crystal growth heat treatment for producing crystallized glass having the same Young's modulus, the same crystal grain size, or the same crystallization homogeneity is 30 ° C or more. Since it has a temperature range, the manufacturing process of crystallization can be easily controlled.
[0036]
Further, in the present invention, MgO · SiO is formed by heat treatment.₂Enstatite and (Mg ・ Al_{) S}iO_ThreeIt has a crystal structure of enstatite solid solution or quartz solid solution having the composition of, for example, 2MgO · 2Al₂O_Three・ 5SiO₂, MgO ・ Al₂O_Three・ 3SiO₂, And MgO ・ Al₂O_Three・ 4SiO₂It is appropriate to use heat treatment conditions in which at least one of the crystals having such a composition is precipitated as a main crystal. In addition to these main crystals, 2MgO · SiO₂Although other crystals such as spinel and mullite may precipitate, it is preferable to set conditions for enstatite and metastable quartz (quartz solid solution) as the main crystal phase. As such a condition, the crystallization temperature is kept as low as possible. For example, it is appropriate to set it to 1150 ° C. or less. It is also appropriate to set the nucleation treatment temperature to a temperature 30-60 ° C. higher than the glass transition temperature.
[0037]
The molded product of crystallized glass after the heat treatment can be polished if necessary, and the polishing method is not particularly limited. For example, it can be polished by a known method using synthetic abrasive grains such as synthetic diamond, silicon carbide, aluminum oxide and boron carbide, and natural abrasive grains such as natural diamond and cerium oxide.
[0038]
The substrate for an information recording medium comprising the crystallized glass of the present invention can be obtained by forming the molded product into a substrate shape in the above method.
The crystallized glass substrate of the present invention preferably has a surface smoothness of 20 angstroms or less with an average roughness Ra measured by AFM. In particular, when the crystallized glass of the present invention is used for a magnetic disk substrate, the average roughness Ra of the surface greatly affects the recording density of the magnetic disk. If the surface roughness exceeds 20 angstroms, it will be difficult to achieve high recording density. From the crystallized glass of the present invention, the surface roughness of the substrate is more preferably 15 angstroms or less, and further preferably 10 angstroms or less, in consideration of increasing the recording density of the magnetic disk.
[0039]
2MgO ・ 2Al₂O_Three・ 5SiO₂, MgO ・ Al₂O_Three・ 3SiO₂, And MgO ・ Al₂O_Three・ 4SiO₂The substrate made of the crystallized glass of the present invention containing at least one quartz solid solution crystal selected from as a main crystal has high strength, high hardness, high Young's modulus, and excellent chemical durability and heat resistance. It is useful as a magnetic disk substrate. Furthermore, since the crystallized glass of the present invention is alkali-free or low-alkaline, even when a magnetic disk substrate is used, the corrosion between the magnetic film and the substrate can be greatly reduced, and the magnetic film can be kept optimal. Can do.
The magnetic disk substrate made of the crystallized glass of the present invention can satisfy all of the surface smoothness, flatness, strength, hardness, chemical durability, heat resistance and the like necessary for a magnetic disk substrate. In addition, conventional crystallized glass (Li₂O-SiO₂Compared with crystallized glass), it has a Young's modulus about twice that of the crystallized glass, so that the deflection due to high-speed rotation of the disk can be suppressed to a lower level, and is suitable as a substrate material for realizing a high TPI hard disk.
Since the crystallized glass of the present invention is excellent in heat resistance, surface smoothness, chemical durability, optical properties and mechanical strength, a substrate for an information recording medium such as a magnetic disk, a glass substrate for a magneto-optical disk, It can be suitably used as a glass substrate for electro-optics such as an optical disk, a heat-resistant substrate for a low-temperature polycrystalline silicon liquid crystal display device gasified as a next-generation LCD, or a glass substrate for electric or electronic components.
[0040]
Description of magnetic disk
The information recording medium of the present invention includes the substrate of the present invention and a recording layer formed on the substrate. Hereinafter, a magnetic disk (hard disk) having at least a magnetic layer formed on the main surface of a substrate made of crystallized glass of the present invention will be described.
Examples of layers other than the magnetic layer include an underlayer, a protective layer, a lubricating layer, and an unevenness control layer from the functional aspect, and are formed as necessary. Various thin film forming techniques are used to form these layers. The material of the magnetic layer is not particularly limited. Examples of the magnetic layer include a Co-based material, a ferrite-based material, and an iron-rare earth-based material. The magnetic layer may be either a horizontal magnetic recording or a perpendicular magnetic recording magnetic layer.
Specific examples of the magnetic layer include magnetic thin films such as CoPt, CoCr, CoNi, CoNiCr, CoCrTa, CoPtCr, CoNiCrPt, CoNiCrTa, CoCrPtTa, and CoCrPtSiO containing Co as a main component. Moreover, it is good also as a multilayer structure which divided | segmented the magnetic layer by the nonmagnetic layer and aimed at noise reduction.
[0041]
The underlayer in the magnetic layer is selected according to the magnetic layer. As the underlayer, for example, at least one material selected from non-magnetic metals such as Cr, Mo, Ta, Ti, W, V, B, and Al, or oxides, nitrides, and carbides of these metals For example, an underlying layer. In the case of a magnetic layer containing Co as a main component, Cr alone or a Cr alloy is preferable from the viewpoint of improving magnetic properties. The underlayer is not limited to a single layer, and may have a multi-layer structure in which the same or different layers are stacked. For example, a multilayer underlayer such as Al / Cr / CrMo, Al / Cr / Cr, or the like can be given.
Further, an unevenness control layer for preventing the magnetic head and the magnetic disk from adsorbing may be provided between the substrate and the magnetic layer or above the magnetic layer. By providing the unevenness control layer, the surface roughness of the magnetic disk is adjusted appropriately, so that the magnetic head and the magnetic disk are not attracted, and a highly reliable magnetic disk can be obtained. Various materials and methods for forming the unevenness control layer are known and are not particularly limited. For example, as the material of the unevenness control layer, at least one metal selected from Al, Ag, Ti, Nb, Ta, Bi, Si, Zr, Cr, Cu, Au, Sn, Pd, Sb, Ge, Mg, etc. Or an alloy thereof, or an underlayer made of an oxide, nitride, carbide, or the like thereof. From the viewpoint of easy formation, it is desirable that the metal is mainly composed of Al, such as Al alone, Al alloy, Al oxide, and Al nitride.
[0042]
In consideration of head stiction, the surface roughness of the unevenness forming layer is preferably Rmax = 50 to 300 angstroms. A more preferable range is Rmax = 100 to 200 angstroms. When Rmax is less than 50 angstroms, the magnetic disk surface is almost flat, so the magnetic head and the magnetic disk are attracted, the magnetic head and the magnetic disk are attracted, the magnetic head and the magnetic disk are damaged, or the head crashes due to the adsorption. This is not preferable. On the other hand, when Rmax exceeds 300 angstroms, the glide height (glide height) is increased and the recording density is lowered.
In addition, without providing an unevenness control layer, the glass substrate surface may be provided with unevenness by means such as etching treatment or laser light irradiation, and textured.
[0043]
Examples of the protective layer include a Cr film, a Cr alloy film, a carbon film, a zirconia film, and a silica film. These protective films can be continuously formed by an in-line type sputtering apparatus or the like together with the underlayer and the magnetic layer. Further, these protective films may be a single layer, or may be a multilayer structure composed of the same or different films.
Another protective layer may be formed on the protective layer or instead of the protective film. For example, colloidal silica fine particles are dispersed and coated in a tetraalkoxylane diluted with an alcohol solvent on the protective layer, and then fired to form silicon oxide (SiO 2).₂) A film may be formed. In this case, it functions as both a protective film and an unevenness control layer.
Various proposals have been made for the lubricating layer, but in general, perfluoropolyether, which is a liquid lubricant, is diluted with a solvent such as Freon, and the surface of the medium is dipped, spin-coated, or sprayed. The film is applied by heat treatment as necessary.
[0044]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
Tables 1 and 2 show the glass composition of Example 1-19 in mol%. The starting material for melting these glasses is SiO₂, Al₂O_Three, Al (OH)_Three, MgO, CaCO_Three, Y₂O_Three, TiO₂, ZrO₂, Li₂CO_Three250-300g was weighed to the prescribed ratios shown in Tables 1 and 2 using well etc., mixed well to form a blended batch, placed in a platinum crucible and stirred at 1550 ° C. in the air 4-5 Time glass was melted. After melting, the glass melt is poured into a carbon mold of size 180x15x25mm, allowed to cool to the glass transition temperature, immediately put in an annealing furnace, annealed for about 1 hour in the glass transition temperature range, and room temperature in the furnace It was left to cool. The obtained glass did not precipitate crystals that could be observed with a microscope.
[0045]
Glass of 180x15x25mm size is polished to 100x10x10mm, 10x10x20mm, 10x1x20mm, then placed in a heat treatment furnace, heated to the primary heat treatment temperature shown in Tables 1 and 2 at a heating rate of 1-5 ° C / min, and the temperature 2-10 hours per minute from the first heat treatment temperature to the second heat treatment temperature shown in Tables 1 and 2 immediately after the first heat treatment. After raising the temperature at a temperature rise rate of 1 and maintaining the temperature for about 1-5 hours, the crystallized glass was produced by cooling to room temperature in the furnace. The obtained crystallized glass was further polished to a length of 95 mm to obtain a sample for measuring Young's modulus and specific gravity. The Young's modulus was measured by an ultrasonic method using a 95 × 10 × 10 mm sample. The data obtained by the measurement are shown in Tables 1 and 2 together with the glass composition.
[0046]
The surface roughness was measured using an atomic force microscope (AFM). Arithmetic average roughness in a 2 × 2 mm field of view was calculated per 3-5 spots on the sample surface. Of course, the surface roughness varies depending on the polishing conditions and heat treatment conditions, but in FIGS. 1 and 2, the crystallized glass of Example 4 heat-treated under the heat treatment conditions shown in Table 1 is polished in the optical glass polishing step. An AFM photograph is shown. As shown in FIG. 2, it can be seen that the crystal grains of the crystallized glass of the present invention are much smaller than 1 μm. Further, the surface roughness of Example 1 is as small as about 4 angstroms, and can sufficiently meet the demand for the surface smoothness of the next generation magnetic disk. Furthermore, by optimizing the heat treatment conditions and polishing conditions, it is possible to produce crystallized glass with better surface smoothness.
[0047]
For comparison, the ion exchange glass substrate disclosed in JP-A No. 1-239036 and the glass substrate described in US Pat. No. 2,516,553 are referred to as Comparative Examples 1 and 2, respectively.
[0048]
[Table 1]

[0049]
[Table 2]

[0050]
[Table 3]

[0051]
As is clear from Tables 1 and 2, the glass substrate of Example 1-19 has high strength characteristics such as Young's modulus (130 GPa or more) and specific modulus (in the range of 40-60 MNm / kg). For this reason, when these glasses are used as a magnetic recording medium substrate, even if the glass substrate rotates at a high speed, the substrate is hardly warped or shaken, and it can be seen that the substrate can be made thinner. Furthermore, the surface roughness (Ra) of these crystallized glasses is polished to 5 mm or less by a normal optical glass polishing method using an abrasive such as synthetic diamond, silicon carbide, calcium oxide, iron oxide, cerium oxide, etc. can do. Therefore, a substrate having excellent flatness can be obtained, and it is useful as a glass substrate for a magnetic recording medium for the purpose of reducing the flying height of the magnetic head.
Moreover, when liquidus temperature was measured about Example 13, it was 1280 degreeC and it turned out that it is a material which is fully easy to shape | mold.
[0052]
On the other hand, although the chemically strengthened glass substrate of Comparative Example 1 is excellent in surface smoothness and flatness, it is considerably inferior to the glass substrate of the present invention in strength properties such as heat resistance and Young's modulus. Therefore, when the magnetic recording medium is manufactured, the heat treatment for the magnetic layer to obtain a high coercive force is not sufficient, and a magnetic recording medium having a high coercive force cannot be obtained. Since it contains an alkali, corrosion between the magnetic film and the substrate is likely to occur, and the magnetic film may be damaged.
Moreover, the crystallized glass substrate of Comparative Example 2 is inferior to the glass of the present invention in terms of Young's modulus, specific elastic modulus, and smoothness. In particular, since the smoothness of the substrate is impaired by the presence of large crystal grains, it is difficult to achieve high density recording.
[0053]
【The invention's effect】
The crystallized glass of the present invention can be easily molded, has a large Young's modulus of 110 GPa or more, a high heat resistance of 900 ° C. or more, and has excellent surface smoothness (surface roughness Ra <20 angstroms). In addition to being used as a substrate material having high hardness and strength, it can also be suitably used as a material for electronic parts.
Further, since the substrate made of the crystallized glass of the present invention has excellent heat resistance, the heat treatment necessary for improving the characteristics of the magnetic film can be performed without deformation of the substrate, and the flatness is excellent. Can be achieved, that is, high density recording can be achieved, and the Young's modulus, specific elastic modulus and strength are large, so that the magnetic disk can be thinned and rotated at high speed and the magnetic disk can be prevented from being damaged. .
Furthermore, since the crystallized glass of the present invention can be obtained relatively stably and is easily produced on an industrial scale, it can be greatly expected as an inexpensive substrate glass for next-generation magnetic recording media.
[Brief description of the drawings]
1 shows an atomic force microscope photograph of the crystallized glass obtained in Example 4. FIG.
2 shows an atomic force microscope photograph of the crystallized glass obtained in Example 4. FIG.

Claims (7)

SiO₂：35−65モル％、Al₂O₃：5−25モル％、MgO：10−40モル％、TiO₂：5−15モル％、Li₂O：0.2−10モル％を含有し、0.8−10モル％のY₂O₃を含有し、主結晶相がエンスタタイト及び準安定な石英固溶体であり、かつ結晶粒子の平均粒径が1μm以下であることを特徴とする情報記録媒体用結晶化ガラス基板。SiO _2: 35-65 mol%, Al ₂ O _3: 5-25 mol%, MgO: 10-40 mol%, TiO _2: 5-15 mol%, Li ₂ O: contains 0.2 to 10 mol%, For information recording media characterized in that it contains 0.8-10 mol% Y ₂ O ₃ , the main crystal phase is enstatite and metastable quartz solid solution, and the average grain size of crystal grains is 1 μm or less Crystallized glass substrate. 準安定な石英固溶体が、2MgO・2Al₂O₃・5SiO₂、MgO・Al₂O₃・3SiO₂、MgO・Al₂O₃・4SiO₂から選ばれる１種又は２種以上の組成を有することを特徴とする請求項１に記載の基板。Metastable quartz solid solution, to have one or more compositions selected from _{2MgO · 2Al 2 O 3 · 5SiO} 2, MgO · Al 2 O 3 · 3SiO 2, MgO · Al 2 O 3 · 4SiO 2 The substrate according to claim 1 . Y₂O₃を0.8−8モル％含有することを特徴とする請求項１〜２のいずれか１項に記載の基板。Board according to any one of claims 1 to 2, the Y ₂ O _3, characterized in that it contains 0.8-8 mol%. モル比（Al₂O₃／MgO）が0.9未満であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板。Substrate according to any one of claims 1 to 3, the molar ratio (Al ₂ O ₃ / MgO) is equal to or less than 0.9. モル比（Al₂O₃／MgO）が0.5未満であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板。Substrate according to any one of claims 1 to 3, the molar ratio (Al ₂ O ₃ / MgO) is equal to or less than 0.5. Na₂O：0−10モル％、K₂O：0−10モル％、CaO：0−10モル％、SrO：0−10モル％、BaO：0−10モル％、ZnO：0−10モル％、NiO：0−10モル％、R₂O₃：0−5モル％（Ｒ：Bイオン、希土類金属イオン）
CeO₂：0−5モル％、ZrO₂：0−5モル％、N₂O₅：0−5モル％（Ｎ：Ｐイオン、Nbイオン、Taイオン）
As₂O₃：0-2モル％、Sb₂O₃：0−2モル％をさらに含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の基板。Na ₂ O: 0-10 mol%, K ₂ O: 0-10 mol%, CaO: 0-10 mol%, SrO: 0-10 mol%, BaO: 0-10 mol%, ZnO: 0-10 mol %, NiO: 0-10 mol%, R ₂ O _3: 0-5 mol% (R: B ions, rare earth metal ions)
CeO _2: 0-5 mol%, ZrO _2: 0-5 mol%, N ₂ O _5: 0-5 mol% (N: P ions, Nb ions, Ta ions)
As ₂ O _3: 0-2 mol%, Sb ₂ O _3: 0-2 substrate according to any one of claims 1 to 5, characterized in that mole% further comprising a. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の基板と、該基板上に形成された記録層とを有することを特徴とする情報記録媒体。Information recording medium, characterized and the substrate according to any one of claims 1 to 6, further comprising a recording layer formed on the substrate.

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