JPH092836A - 磁気ディスク用ガラス基板および磁気ディスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】充分な機械的強度があり、かつガラス基板上の
金属磁性膜の腐食を改善するガラス基板を提供する。 【解決手段】組成が重量％表示で実質的にＳｉＯ₂ ：５
０〜６５、Ａｌ₂ Ｏ₃ ：５〜１５、Ｎａ₂ Ｏ：２〜７、
Ｋ₂ Ｏ：４〜９、Ｎａ₂ Ｏ＋Ｋ₂ Ｏ：７〜１４、ＭｇＯ
＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：１２〜２５、ＺｒＯ₂ ：１
〜６、であるガラスを化学強化処理してなる磁気ディス
ク用ガラス基板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は磁気ディスク用ガラ
ス基板および磁気ディスクに関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスクは、基板の上にスパッタ、
メッキ、蒸着等のプロセスにより磁性膜および保護膜が
形成されたものであり、一般にガラスは表面の平滑性に
優れ、硬く、変形抵抗が大きく、かつ表面欠陥が少ない
等の理由から高密度化に適した磁気ディスク用基板の材
料として注目されている。

【０００３】ガラス基板として比較的安価なアルカリを
含むガラス、たとえばソーダライムシリカガラス、を用
いた場合、特に多湿環境下やエイジング処理をした場合
において磁性膜のピンホール部または磁性膜の周辺部な
ど磁性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、これが引きがねとなって磁性膜
が腐食または変色することが見出されている。

【０００４】これを回避するためにはアルカリ含有量の
きわめて低いガラス、たとえばノンアルカリガラスを用
いればよいことになる。

【０００５】しかし、ノンアルカリガラスを用いたので
は、実用上充分な強度を得ることが難しい。これは、イ
オン交換強化処理を行えないためである。実用上充分な
強度を得るために施すガラスの強化処理としては、風冷
強化やイオン交換強化があるが、厚さの薄いディスク用
ガラス基板においては、平坦性を保持するため、低温で
行えるイオン交換強化処理を採用する必要がある。イオ
ン交換処理とは、具体的には、Ｎａを含むガラスの転移
温度以下の温度でガラス中のＮａ⁺ イオンをそれよりイ
オン半径の大きいＫ⁺ イオンと交換する処理である。

【０００６】ガラスに含有されるアルカリは上記したよ
うにイオン交換される成分であるから、ノンアルカリガ
ラスはイオン交換強化の対策になり得ない。したがって
低温型イオン交換処理を行う以上は基板ガラスはアルカ
リを含むガラスでなければならない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述のように磁気ディ
スクなどのガラス基板に要求される（１）多湿環境下ま
たはエイジングによる磁性膜の劣化を生起させないこ
と、および（２）実用上充分な強度を有すること、は相
反する性質であり、両者を満足することは難しい。

【０００８】本発明の目的は、充分な機械的強度を得る
ためにイオン交換強化ができ、かつ従来のソーダライム
ガラスシリカで問題となっていたガラス基板上の金属磁
性膜の腐食を改善するガラス基板を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、組成が重量％
表示で実質的に、 ＳｉＯ₂ ５０〜６５、 Ａｌ₂ Ｏ₃ ５〜１５、 Ｎａ₂ Ｏ ２〜７、 Ｋ₂ Ｏ ４〜９、 Ｎａ₂ Ｏ＋Ｋ₂ Ｏ ７〜１４、 ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ １２〜２５、 ＺｒＯ₂ １〜 ６、 からなるガラスを化学強化処理してなる磁気ディスク用
ガラス基板である。

【００１０】本発明におけるガラス基板用ガラスの各成
分について以下に説明する。ＳｉＯ₂ はガラスのネット
ワークフォーマーであり、本発明では、５０〜６５重量
％とする。これが少ないと化学的耐久性が低下し、多す
ぎると熔解が困難になる傾向がある。より好ましくは５
２〜６２重量％である。

【００１１】Ａｌ₂ Ｏ₃ はガラスの化学的耐久性を向上
させるとともに、ガラス表層部のアルカリ金属をよりイ
オン半径の大きいアルカリ金属で置換するイオン交換の
速度を増大させ、深い圧縮応力を形成させやすくする作
用があり、本発明では５〜１５重量％とする。これが多
すぎると、熔解が困難になる。より好ましくは６〜９重
量％、特に好ましくは６〜８重量％である。

【００１２】Ｎａ₂ Ｏはガラス熔解時のフラックスとし
て作用するとともに、化学強化時にイオン交換される主
たる成分となる。本発明では、２〜７重量％とする。こ
れが多すぎると、化学的耐久性が低下するだけでなく、
Ｎａ⁺ イオンがガラス基板表面へ多く析出するようにな
るため、磁性膜の耐食性が劣化するおそれがある。

【００１３】Ｋ₂ Ｏの添加は化学強化時のイオン交換の
速度を向上させる。また、Ｎａ₂ Ｏを一部置換すること
により、Ｎａ₂ Ｏの添加量を低減させ、磁性膜の耐食性
を高めうる。Ｋ₂ Ｏの添加量は４〜９重量％とする。Ｋ
₂ Ｏが多くなり、Ｎａ₂ Ｏが相対的に少なくなりすぎる
と、イオン交換そのものが起こりにくくなる。Ｋ₂ Ｏ＋
Ｎａ₂ Ｏは以上の観点で、７〜１４重量％とする。

【００１４】ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯはガ
ラス熔解時のフラックスとしての作用があり、熔解を促
進させるために添加される。これを超えると、ガラスの
失透温度が高くなり、製板が困難になるおそれがある。

【００１５】フロート法による成形を容易にするために
は、ＭｇＯは０．５〜５重量％とし、ＣａＯは２〜８重
量％とし、またＭｇＯ＋ＣａＯは２．５〜１０重量％と
することが好ましい。これらが多すぎると、失透温度が
高くなりフロート法による成形が困難になるおそれがあ
る。失透温度をある程度低くすることはフロート法によ
る成形性を確保するうえで重要である。つまり、フロー
ト法成形は、粘度１０⁴ ポイズ程度で行われるため、失
透温度が１０⁴ ポイズに相当する粘度を持つ温度より低
いガラスでないとフロート法による成形が難しくなる。
また、本発明において、ＣａＯは、後に述べる発明者ら
の実験によると、多すぎる場合に化学強化が入りにくく
なる傾向がある。

【００１６】以上の観点から、ＭｇＯは、より好ましく
は１〜３重量％である。またＣａＯは。より好ましくは
２〜５．５重量％であり、特に好ましくは３〜５．５重
量％である。さらに、ＭｇＯ＋ＣａＯは、より好ましく
は４〜９重量％である。

【００１７】ＳｒＯはフロート法による成形を容易にす
るためには、４〜１０重量％とすることが好ましい。こ
れが多すぎると失透温度が高くなる。より好ましくは６
〜９重量％である。また、ＢａＯは５〜１２重量％とす
ることが好ましい。これも多すぎると、失透温度が高く
なる。より好ましくは６〜１１重量％である。

【００１８】ＺｒＯ₂ は化学的耐久性を向上させる効果
がある。本発明では１〜６重量％とする。多すぎると、
熔解性が低下するおそれがある。好ましくは２〜５重量
％である。

【００１９】本発明によるガラス基板は上記成分以外
に、ガラスの熔解性、清澄性、成形性を改善するため、
Ａｓ₂ Ｏ₃ 、Ｓｂ₂ Ｏ₃ 、Ｐ₂ Ｏ₅ 、Ｆ、Ｃｌ、ＳＯ₃
を合量で２重量％以下添加できる。また、ガラスの化学
的耐久性向上のため、Ｌａ₂ Ｏ₃ 、ＴｉＯ₂ 、ＳｎＯ
₂ 、ＺｎＯを合量で５重量％以下添加できる。さらに、
Ｆｅ₂ Ｏ₃ 、ＣｏＯ、ＮｉＯ、Ｎｄ₂ Ｏ₃ 等の着色材を
添加してガラスの色調を調整できる。この着色材の含有
量は合量で１重量％以下が好ましい。なお、Ｋ₂ Ｏ、Ｎ
ａ₂ Ｏなどのアルカリ成分は、この若干量をＬｉ₂ Ｏに
置換できる。Ｌｉ₂Ｏの含有量は１重量％以下が好まし
い。

【００２０】本発明のガラスは、たとえば、次のような
方法で製造できる。すなわち、通常使用される各成分の
原料を目標成分になるように調合し、これを熔解炉に連
続的に投入し、１５００〜１６００℃に加熱して、熔融
する。この熔融ガラスをフロート法により所定の板厚に
成形し、徐冷後切断する。

【００２１】本発明のガラス基板においては、所定のサ
イズに切断されたガラス板を化学強化処理する。化学強
化処理は公知の方法で行えばよい。すなわち、４００〜
５３０℃の硝酸カリウムまたはこれと硝酸ナトリウムと
の混合液にガラス物品を２〜２０時間程度浸漬した後取
り出し、徐冷することにより行える。

【００２２】また、磁気ディスク上に必要に応じて所定
のテクスチャを形成するテクスチャ加工は、基板をドー
ナツ状に加工し、エッチング、研磨、洗浄した後、化学
強化処理の前に行われる。テクスチャ加工は、フッ酸の
液または蒸気を使用して行える。テクスチャ加工された
ガラス基板は化学強化処理がなされる。

【００２３】本発明の磁気ディスク用ガラス基板によっ
て、磁気ディスクを形成するには、ガラス基板の上に順
次、下地層、磁性層、保護層、潤滑層を設ければよい。

【００２４】本発明で用いられる磁気記録層としての磁
性層としては、Ｃｏ−Ｃｒ系、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ系、Ｃ
ｏ−Ｎｉ−Ｃｒ系、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｐｔ系、Ｃｏ−
Ｎｉ−Ｐｔ系、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ系などのＣｏ系合金を
好ましく採用できる。耐久性や磁気特性を向上するため
に、磁性層の下に設けられる下地層としては、Ｎｉ層、
Ｎｉ−Ｐ層、Ｃｒ層、ＳｉＯ₂ 層などを採用できる。

【００２５】本発明では、Ｃｒ層、Ｃｒ合金層、他の材
料からなる金属または合金層を磁性層の上または下に設
けうる。

【００２６】保護層としては、５０〜１０００Åの厚み
のカーボンまたはシリカの層が使用でき、潤滑層を形成
するためには、３０Å程度の厚みのパーフルオロポリエ
ーテル系の液体潤滑剤が使用できる。

【００２７】

【実施例】

＜板状ガラスの作成＞表１に示した例１〜４の４種類の
組成について常法に従い調合・混合し、ガラスバッチを
調製した。次いで容量約５００ｍｌのＰｔ−Ｒｈ１０％
坩堝にガラスバッチを入れ１５００℃で均質化のため約
１時間の撹拌を含め約４時間熔解し、カーボン板上に流
し出して板状とし徐冷後、常法に従い切断・研磨して約
１ｍｍ厚の板状ガラスサンプルを得た。表１には比較例
として通常のソーダライムシリカガラスも記載した（例
５）。

【００２８】これらのガラスの失透温度、１０⁴ ポイズ
の温度、１０² ポイズの温度、歪点温度を表１に併記す
る。

【００２９】ついで例１〜５の板状ガラスサンプルを切
断・研磨して外径６５ｍｍ、内径２０ｍｍ、厚さ０．６
３５ｍｍのドーナツ状の円形ガラスディスク基板を各２
０枚作成した。

【００３０】＜ガラス基板の強度テスト＞その後、上記
ガラスディスク基板の各１０枚について化学強化処理を
行った。すなわち、例１〜４については４８０℃の熔融
硝酸カリウム塩に、また、例５については４５０℃の熔
融硝酸カリウム塩に、それぞれ１０時間浸漬し、化学強
化処理を行った。

【００３１】上記各ガラスディスク基板について、東芝
硝子製の主表面応力計ＦＳＷ−６０にて表面圧縮応力層
の厚みを測定した結果を表１に併記する。また、例１に
ついては、別途、５００℃の熔融硝酸カリウム塩に１０
時間浸漬し、化学強化処理を行ったところ、表面圧縮応
力層の厚みは２０μｍとなった。

【００３２】表１に示した結果からは、本発明の実施例
にかかるガラス基板は１０μｍ以上の表面圧縮応力層を
有し、かつＣａＯの含有量が５．５重量％未満のもの
は、１４μｍ以上の表面圧縮応力層を有することがわか
る。すなわち、同条件で化学強化処理を行った場合、本
発明においては、ＣａＯの含有量が少なくなると、表面
の圧縮応力相の深さは深くなり、化学強化が入りやすく
なる傾向がある。具体的には、前述したように、ＣａＯ
の含有量は２〜５．５重量％であることが好ましい。

【００３３】前記ガラスディスク基板の未強化品および
強化品についてディスクの外周全周を支持し、内周部に
荷重をかける曲げ強度テストを各１０枚のディスクにつ
いて行い平均強度を求めた。

【００３４】例５の曲げ強度は未強化品が１２．０ｋｇ
／ｍｍ² 、深さ２０μｍの圧縮応力層をもつ強化品が３
４．１ｋｇ／ｍｍ² であった。これに対し、例１〜４未
強化品は１５．５ｋｇ／ｍｍ² であり、例１のガラス基
板に対して深さ２０μｍの圧縮応力層を形成した強化品
は４３．６ｋｇ／ｍｍ² であった。

【００３５】これらの結果によれば、本発明のガラス基
板は従来のソーダライムシリカガラスからなる基板と遜
色のない化学強化処理ができ、その強化処理後の強度も
従来のソーダライムシリカガラスと同等以上のものであ
り、磁気記録媒体用として、実用上充分な強度を持つも
のと認められる。このことは、現在磁気ディスク基板と
して広く用いられているアルミニウムの降伏強度１０ｋ
ｇ／ｍｍ² に比べて上記の曲げ強度がはるかに大きいこ
とからも裏付けられる。

【００３６】＜磁気記録媒体の耐湿テスト＞上記未強化
品および強化品のそれぞれの主表面上にスパッタ法によ
り厚さ約５００ÅのＣｒからなる下地層を形成した後、
厚さ約６００ÅのＣｏ−３０原子％Ｎｉ合金磁性層を形
成し、その上に厚さ約３００Åのカーボン保護膜を形成
し、さらにその上にパーフルオロポリエーテル系の液体
潤滑剤を塗布することにより磁気記録媒体を得た。

【００３７】これらについて８０℃、９０％ＲＨの雰囲
気条件で１００時間保持することにより耐湿テストを実
施したところ、例５のガラス基板からなる未強化品磁気
記録媒体はディスクの内周および外周の端面から２〜３
ｍｍの範囲にわたってＣｏ−Ｎｉ合金層とガラスとの界
面から面内にかけて変色が認められ、例５のガラス基板
からなる強化品磁気記録媒体では同じく１〜２ｍｍの範
囲にわたって変色が認められた。これに対し例１〜４の
ガラス基板からなる磁気記録媒体は未強化品、強化品と
もに変色が認められなかった。

【００３８】＜研磨テスト＞鋳鉄定盤を備えた両面研磨
機を用いて、アルミナ・ジルコニア系の１５００番の研
磨剤を用いて、加工圧６０ｇ／ｃｍ² で研磨すると、ソ
ーダライムシリカガラスが厚み変化３．７８μｍ／分で
あったのに対し、例１のガラスは、厚み変化４．３５μ
ｍ／分であった。

【００３９】また、酸化セリウム含浸発泡ポリウレタン
パッドを備えた両面研磨機を用いて酸化セリウムからな
る研磨剤を用いて、加工圧１００ｇ／ｃｍ² で研磨する
と、ソーダライムシリカガラスが厚み変化０．７４μｍ
／分であったのに対し、例１のガラスは、厚み変化１．
１５μｍ／分であった。

【００４０】

【表１】

【００４１】

【発明の効果】本発明の高強度な磁気ディスク用ガラス
基板はソーダライムシリカガラスを使用したガラス基板
に比べ、耐食性および耐エージング性がきわめて優れ
る。また、本発明のガラス基板はイオン交換強化の効果
が充分に得られ、実際使用上充分な機械的強度を有す
る。さらに、本発明のうちのひとつの磁気ディスク用ガ
ラス基板は、フロート法による成形にも適するものであ
る。また、本発明の基板ガラスは、加工性にも優れ、研
磨した場合の速度は、通常のソーダライムシリカガラス
と比べて１５〜５５％高い。したがって、生産性の点で
も有利である。

【００４２】なお、本発明のガラス基板は、比較的、Ｃ
ａＯの含有量が少ないことから、化学強化用の熔融硝酸
カリウム塩にＣａＯが解けだしにくく、熔融硝酸カリウ
ム塩の寿命が長くなる効果も有することが予想される。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】組成が重量％表示で実質的に、 ＳｉＯ₂ ５０〜６５、 Ａｌ₂ Ｏ₃ ５〜１５、 Ｎａ₂ Ｏ ２〜７、 Ｋ₂ Ｏ ４〜９、 Ｎａ₂ Ｏ＋Ｋ₂ Ｏ ７〜１４、 ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ １２〜２５、 ＺｒＯ₂ １〜 ６、 からなるガラスを化学強化処理してなる磁気ディスク用
   ガラス基板。
2. 【請求項２】組成が重量％表示で実質的に、 ＳｉＯ₂ ５０〜６５、 Ａｌ₂ Ｏ₃ ５〜９、 Ｎａ₂ Ｏ ２〜７、 Ｋ₂ Ｏ ４〜９、 Ｎａ₂ Ｏ＋Ｋ₂ Ｏ ７〜１４、 ＭｇＯ ０．５〜５、 ＣａＯ ２〜８、 ＭｇＯ＋ＣａＯ ２．５〜１０、 ＳｒＯ ４〜１０、 ＢａＯ ５〜１２、 ＺｒＯ₂ １〜 ６、 からなるガラスを化学強化処理してなる請求項１記載の
   磁気ディスク用ガラス基板。
3. 【請求項３】表面から１０μｍ以上の厚さの圧縮応力層
   を有する請求項１または２記載の磁気ディスク用ガラス
   基板。
4. 【請求項４】組成が重量％表示で実質的に、 ＳｉＯ₂ ５０〜６５、 Ａｌ₂ Ｏ₃ ５〜９、 Ｎａ₂ Ｏ ２〜７、 Ｋ₂ Ｏ ４〜９、 Ｎａ₂ Ｏ＋Ｋ₂ Ｏ ７〜１４、 ＭｇＯ ０．５〜５、 ＣａＯ ２〜５．５、 ＭｇＯ＋ＣａＯ ２．５〜９、 ＳｒＯ ４〜１０、 ＢａＯ ５〜１２、 ＺｒＯ₂ １〜 ６、 からなるガラスを化学強化処理してなる請求項２記載の
   磁気ディスク用ガラス基板。
5. 【請求項５】表面から１４μｍ以上の厚さの圧縮応力層
   を有する請求項４記載の磁気ディスク用ガラス基板。
6. 【請求項６】４００〜５３０℃の硝酸カリウムまたはこ
   れと硝酸ナトリウムとの混合液にガラスを２〜２０時間
   浸漬することによって化学強化処理されることを特徴と
   する請求項１〜５いずれか１項記載の磁気ディスク用ガ
   ラス基板。
7. 【請求項７】請求項１〜６いずれか１項記載の磁気ディ
   スク用ガラス基板の上に、順次、下地層、磁性層、保護
   層、潤滑層を設けてなる磁気ディスク。