CN101463230B

CN101463230B - 一种用于硬盘盘基片的抛光组合物

Info

Publication number: CN101463230B
Application number: CN2009100770369A
Authority: CN
Inventors: 潘国顺; 周艳; 罗桂海; 雒建斌; 路新春; 刘岩
Original assignee: Tsinghua University; Shenzhen Research Institute Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University; Shenzhen Research Institute Tsinghua University
Priority date: 2009-01-16
Filing date: 2009-01-16
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2029-01-16
Also published as: CN101463230A

Abstract

本发明公开了属于计算机存储器硬盘制造技术领域的一种用于硬盘盘基片的抛光组合物。一种用于硬盘盘基片的抛光组合物，包含磨料和水，还包含抛光促进剂和润滑剂，按重量百分含量为，磨料：0.5～20％、抛光促进剂：0.01～10％、润滑剂：0.00001～5％，其余为水。抛光组合物中还含有pH值调节剂。抛光组合物pH值为0.5～5。本发明提供的抛光组合物主要适用于硬盘盘基片制造中的抛光工艺，具有抛光去除速率高的特点，经其抛光后的盘基片表面划痕少、无凹坑及突起等缺陷，且表面光滑，平均表面粗糙度可达到3埃以下。

Description

一种用于硬盘盘基片的抛光组合物

技术领域

本发明属于计算机存储器硬盘制造技术领域，特别涉及一种用于硬盘盘基片的抛光组合物。

背景技术

随着垂直磁记录技术在硬盘中的应用，磁盘存储密度得以大幅度增加，硬盘的存储容量飞速扩大。与此同时，要求硬盘磁头的飞行高度进一步降低，这就需要硬盘盘基片表面更加光滑、表面粗糙度更小，并且盘基片表面没有任何缺陷。通过对硬盘盘基片的“高、精”抛光，实现其表面质量的提高。

磁头是沿着硬盘盘基片表面运动来进行信息读写的。如果盘基片上有凸起，就容易发生“磁头压碎”，因此会损坏磁头或盘基片表面的磁介质，导致设备发生故障或读写信息的错误。另一方面，若硬盘盘基片存在划痕、凹坑的话，就不能完整记录信息，易造成信息缺失或读写错误，即“信息丢失”。

对硬盘盘基片进行超精密抛光，一般采用两步或两步以上抛光的方法。在多步抛光的最终抛光工序，即精抛光工序中，要求表面光滑、无缺陷，且使表面粗糙度与波纹度降至最小。另一方面，在精抛光之前的抛光，即粗抛光工序中，为满足大的去除速率，以去除盘基片表面的较大波纹和表面缺陷，优先选取硬度高、粒径较大的磨粒，例如氧化铝等。为减小下一步精抛光的工作量，粗抛光后的表面需少划痕、无凹坑、突起等缺陷，且使表面粗糙度尽量小。

近年来，国内外在高精密抛光方向做了大量工作。专利US6015506中涉及的氧化铝抛光液抛光硬盘盘基片，表面粗糙度在3.4～6.0埃之间。专利CN1640974 通过氧化铝与氧化硅混合磨料，与两种有机酸混合组成的抛光液，虽然抛光表面凹坑有所减少，但仍存在微划痕、微波纹等表面缺陷。据调研显示，这些抛光液对提高抛光速率、改善表面质量的作用都不足够，表面仍存在深划痕、突起等缺陷，抛光效果不能满足硬盘盘基片的需要，且表面粗糙度还有待降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于硬盘盘基片的抛光组合物。

一种用于硬盘盘基片的抛光组合物，包含磨料和水，其特征在于，还包含抛光促进剂和润滑剂，按重量百分含量为，磨料：0.5～20％、抛光促进剂：0.01～10％、润滑剂：0.00001～5％，其余为水。

所述抛光组合物中还含有pH值调节剂。

所述pH值调节剂为盐酸、磷酸、硫酸、硝酸、乙酸、丙酸、草酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、乙二酸、衣康酸、马来酸、氨基酸、氨基乙酸或氨基磺酸中的一种或几种。

所述抛光组合物pH值为0.5～5。

所述磨料为氧化硅、氧化铝、氧化锆或氧化铈中的一种或几种，其中，氧化铝的一次颗粒平均粒径为0.005～1微米，二次颗粒平均粒径为0.02～3微米。

所述水为去离子水或蒸馏水。

所述抛光促进剂为带羟基的一元或多元羧酸。

所述带羟基的一元或多元羧酸为乳酸、苹果酸、柠檬酸、酒石酸、乙醇酸、α-羟基异丁酸、甘油酸、葡糖酸、水杨酸或五倍子酸中的一种或几种。

所述润滑剂为脂肪酸烷醇酰胺酯或其盐类。

所述脂肪酸烷醇酰胺酯或其盐类为月桂酸烷醇酰胺硫酸酯、硬脂酸烷醇酰胺硫酸酯、油酸烷醇酰胺硫酸酯、椰油酸单乙醇酰胺硫酸酯、菜油脂肪酸烷醇酰胺硫酸酯、椰油酸烷醇酰胺磷酸酯、月桂酸醇酰胺磷酸酯、烷醇酰胺琥珀酸单酯磺酸二钠盐或椰油酸单乙醇酰胺醚羧酸钠中的一种或几种。

本发明的有益效果为：

本发明提供的抛光组合物主要适用于硬盘盘基片制造中的抛光工艺，具有抛光去除速率高的特点，经其抛光后的盘基片表面划痕少、无凹坑及突起等缺陷，且表面光滑，平均表面粗糙度可达到3埃以下。

具体实施方式

本发明提供一种用于硬盘盘基片的抛光组合物，包含磨料、水、抛光促进剂和润滑剂。

本发明所述的磨料，可选取氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化铈中的一种或几种；较好选取氧化铝。

上述磨料在抛光过程中通过机械磨削作用对盘基片表面进行抛光。从提高抛光速率的角度考虑，氧化铝的一次颗粒的平均粒径为0.005～1微米，优选0.02～0.8微米。同时，从提高抛光速率同时降低被抛材料表面粗糙度的角度考虑，氧化铝的二次颗粒的平均粒径为0.02～3微米，优选0.05～2微米。用扫描电子显微镜观察并测定粒径来求出磨料一次颗粒的平均粒径；用激光粒度仪测量磨料二次颗粒的平均粒径及粒径分布。如果颗粒过大，易产生深划痕，精抛光难以去除；若颗粒太小，则磨削作用太弱，去除速率过低。

抛光组合物中磨料的重量百分含量为0.5～20％，优选2～9％。

本发明以带羟基的一元或多元羧酸作为抛光促进剂，为乳酸、苹果酸、柠檬酸、酒石酸、乙醇酸、α-羟基异丁酸、甘油酸、葡糖酸、水杨酸或五倍子酸中的一种或几种。带羟基的一元或多元羧酸既具备羧基，有较强的酸性，能提供较大的化学作用；同时兼备羟基、羧基结构，易与盘基片的Ni-P发生络合作用，可进一步提高去除速率。

抛光组合物中抛光促进剂的重量百分含量为0.01～10％，优选0.02～5％。如果抛光促进剂的含量太高，化学腐蚀作用过强，易产生凹坑、突起、波纹等表面缺陷；如果抛光促进剂的含量过低，则化学作用不够，使其无法与磨料的机械作用平衡，更易产生划痕。

本发明所用润滑剂为脂肪酸烷醇酰胺酯或其盐类，可为月桂酸烷醇酰胺硫酸酯、硬脂酸烷醇酰胺硫酸酯、油酸烷醇酰胺硫酸酯、椰油酸单乙醇酰胺硫酸酯、菜油脂肪酸烷醇酰胺硫酸酯、椰油酸烷醇酰胺磷酸酯、月桂酸醇酰胺磷酸酯、烷醇酰胺琥珀酸单酯磺酸二钠盐或椰油酸单乙醇酰胺醚羧酸钠中的一种或几种。此类物质具有极性烷醇基的酰胺类阴离子型表面活性剂。在抛光过程中，通过表面吸附来降低抛光垫与盘基片、磨料间的摩擦力，减少划痕的产生。同时，此类润滑剂还可降低抛光组合物的表面张力，改善抛光组合物的流动性及其在盘基片表面的铺展性，影响抛光组合物中磨料的运动规律，且具有一定的缓蚀作用，以致得到划痕少、无缺陷的表面，同时使表面更加光滑、表面粗糙度降低。

抛光组合物中润滑剂的重量百分含量为0.00001～5％，优选0.00005～2％。如果润滑剂的含量太少，润滑作用弱，起不到改善表面质量的作用；润滑剂的含量过高，会引起润滑过度，引起去除速率降低，同时影响抛光组合物的稳定性，使表面质量变差。

作为此发明抛光组合物的组分之一的水为去离子水或蒸馏水，考虑到抛光组合物的稳定性和抛光工艺，不希望存在杂质离子和颗粒。

本发明抛光组合物采用以下方法配制：在水中加入所需用量的抛光促进剂、润滑剂、磨料，用搅拌器或超声波分散法进行混合均匀。

本发明抛光组合物可加入pH值调节剂，调节pH值使其在所需的范围。为达到本发明的较好效果，pH值在0.5～5为好，最好为1～4。pH值调节剂为盐酸、磷酸、硫酸、硝酸、乙酸、丙酸、草酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、乙二酸、衣康酸、马来酸、氨基酸、氨基乙酸或氨基磺酸中的一种或几种。

本发明抛光组合物适用于抛光的存储器硬盘盘基片包括镀覆镍磷的铝基片、玻璃基片等，特别适合于镀覆镍磷的铝基片。

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

实施例1

一种用于硬盘盘基片的抛光组合物，包含磨料和水，还包含抛光促进剂和润滑剂，按重量百分含量为，作为磨料的氧化铝(纯度约为99.9％，一次颗粒的平均粒径为0.2微米，二次颗粒的平均粒径为0.5微米)：6％、作为抛光促进剂的乳酸：0.3％、作为润滑剂的月桂酸烷醇酰胺硫酸酯：0.0002％，其余为去离子水。

在机械搅拌条件下，按上述比例将氧化铝、乳酸、月桂酸烷醇酰胺硫酸酯加入去离子水中，混合搅拌均匀，加入适量的盐酸作为pH值调节剂，调节pH值为2.23，配制成抛光组合物。

将制备的抛光组合物用于硬盘盘基片的抛光，抛光条件如下：

抛光机：双面抛光机；

被抛光的硬盘盘基片：95毫米/50微英寸镍磷镀敷的铝合金基片；

被抛光的硬盘盘基片数：9片；

抛光垫：FILWEL抛光垫；

抛光压力：100克/平方厘米；

下盘转速：50转/分钟；

抛光时间：5分钟；

抛光液流量：100毫升/分钟。

抛光后，对抛光盘基片进行洗涤和干燥，然后测量盘基片表面质量和去除速率。用厚度仪测量抛光前后基片的厚度差来求出去除速率。表面粗糙度Ra用Chapman MP2000+测定。用光学显微镜观察表面缺陷(划痕、凹坑、突起)。对所有9片被抛光基片进行测量，由平均值得到去除速率、表面粗糙度。测试结果如表1所示。

表面缺陷评价标准如下：

表面缺陷(划痕)

用光学显微镜(在50倍下)观察，对所抛光盘基片的表面每隔60度取6点测定。评价标准如下：

S：50倍能见的划痕为3条以下/1视野；

A：50倍能见的划痕为3～10条/1视野；

B：50倍能见的划痕为10条以上/1视野。

表面缺陷(凹坑)

用光学显微镜(在100倍下)观察，对所抛光盘基片的表面每隔60度取6点测定。评价标准如下：

S：凹坑0个/1视野；

A：凹坑0～5个/1视野；

B：凹坑5个以上/1视野。

表面缺陷(突起)

S：突起0个/1视野；

A：突起0～5个/1视野；

B：突起5个以上/1视野。

实施例2

一种用于硬盘盘基片的抛光组合物，包含磨料和水，还包含抛光促进剂和润滑剂，按重量百分含量为，作为磨料的氧化铝(纯度约为99.9％，一次颗粒的平均粒径为0.3微米，二次颗粒的平均粒径为0.9微米)：7％、作为抛光促进剂的苹果酸：0.1％、作为润滑剂的烷醇酰胺琥珀酸单酯磺酸二钠盐：0.03％、作为润滑剂的月桂酸醇酰胺磷酸酯：0.02％，其余为蒸馏水。

在机械搅拌条件下，按上述比例将氧化铝、苹果酸、烷醇酰胺琥珀酸单酯磺酸二钠盐、月桂酸醇酰胺磷酸酯加入蒸馏水中，混合搅拌均匀，加入适量的磷酸作为pH值调节剂，调节pH值为2.04，配制成抛光组合物。

将制备的抛光组合物用于硬盘盘基片的抛光，然后测量盘基片表面质量和去除速率，抛光条件、评价标准与实施例1相同。所得结果如表1所示。

实施例3

一种用于硬盘盘基片的抛光组合物，包含磨料和水，还包含抛光促进剂和润滑剂，按重量百分含量为，作为磨料的氧化铝(纯度约为99.9％，一次颗粒的平均粒径为0.5微米，二次颗粒的平均粒径为1.1微米)：3％、作为抛光促进剂的柠檬酸：0.2％、作为抛光促进剂的水杨酸：0.05％、作为润滑剂的硬脂酸烷醇酰胺硫酸酯：0.0005％，其余为去离子水。

在机械搅拌条件下，按上述比例将氧化铝、柠檬酸、水杨酸、硬脂酸烷醇酰胺硫酸酯加入去离子水中，混合搅拌均匀，加入适量的硝酸作为pH值调节剂，调节pH值为3.25，配制成抛光组合物。

实施例4

一种用于硬盘盘基片的抛光组合物，包含磨料和水，还包含抛光促进剂和润滑剂，按重量百分含量为，作为磨料的氧化铝(纯度约为99.9％，一次颗粒的平均粒径为0.6微米，二次颗粒的平均粒径为1.5微米)：4％、作为抛光促进剂的乳酸：0.02％、作为抛光促进剂的乙醇酸：0.5％、作为润滑剂的椰油酸单乙醇酰胺硫酸酯铵盐：0.005％，其余为蒸馏水。

在机械搅拌条件下，按上述比例将氧化铝、乳酸、乙醇酸、椰油酸单乙醇酰胺硫酸酯铵盐加入蒸馏水中，混合搅拌均匀，加入适量的丙二酸作为pH值调节剂，调节pH值为3.74，配制成抛光组合物。

实施例5

一种用于硬盘盘基片的抛光组合物，包含磨料和水，还包含抛光促进剂和润滑剂，按重量百分含量为，作为磨料的氧化铝(纯度约为99.9％，一次颗粒平均粒径为0.8微米，二次颗粒的平均粒径为1.8微米)：8％、作为抛光促进剂的葡糖酸：2.0％、作为润滑剂的椰油酸烷醇酰胺磷酸酯：0.5％、作为润滑剂的菜油脂肪酸烷醇酰胺硫酸酯：0.005％、其余为去离子水。

在机械搅拌条件下，按上述比例将氧化铝、葡糖酸、椰油酸烷醇酰胺磷酸酯、菜油脂肪酸烷醇酰胺硫酸酯加入去离子水中，混合搅拌均匀，加入适量的乙酸作为pH值调节剂，调节pH值为1.58，配制成抛光组合物。

实施例6

一种用于硬盘盘基片的抛光组合物，包含磨料和水，还包含抛光促进剂和润滑剂，按重量百分含量为，作为磨料的氧化铝(纯度约为99.9％，一次颗粒的平均粒径为0.1微米，二次颗粒的平均粒径为0.2微米)：5％、作为抛光促进剂的酒石酸：1.0％、作为润滑剂的油酸烷醇酰胺硫酸酯：0.6％、其余为蒸馏水。

在机械搅拌条件下，按上述比例将氧化铝、酒石酸、油酸烷醇酰胺硫酸酯加入蒸馏水中，混合搅拌均匀，加入适量的硫酸作为pH值调节剂，调节pH值为2.96，配制成抛光组合物。

实施例7

一种用于硬盘盘基片的抛光组合物，包含磨料和水，还包含抛光促进剂和润滑剂，按重量百分含量为，作为磨料的氧化铝(纯度约为99.9％，一次颗粒的平均粒径为0.2微米，二次颗粒的平均粒径为0.8微米)：2％、作为抛光促进剂的甘油酸：3％、作为润滑剂的椰油酸单乙醇酰胺醚羧酸钠：0.002％，其余为蒸馏水。

在机械搅拌条件下，按上述比例将氧化铝、甘油酸、椰油酸单乙醇酰胺醚羧酸钠加入蒸馏水中，混合搅拌均匀，加入适量的氨基磺酸作为pH值调节剂，调节pH值为2.58，配制成抛光组合物。

实施例8

一种用于硬盘盘基片的抛光组合物，包含磨料和水，还包含抛光促进剂和润滑剂，按重量百分含量为，作为磨料的氧化铝(纯度约为99.9％，一次颗粒的平均粒径为0.3微米，二次颗粒的平均粒径为0.5微米)：9％、作为抛光促进剂的α-羟基异丁酸：0.8％、作为润滑剂的月桂酸醇酰胺磷酸酯：0.0001％，其余为去离子水。

在机械搅拌条件下，按上述比例将氧化铝、α-羟基异丁酸、月桂酸醇酰胺磷酸酯加入去离子水中，混合搅拌均匀，加入适量的盐酸作为pH值调节剂，调节pH值为1.80，配制成抛光组合物。

比较例1

在机械搅拌条件下，将作为磨料的氧化铝(一次颗粒平均粒径为0.2微米，二次颗粒的平均粒径为0.5微米)加入去离子水中(氧化铝重量百分含量为5％)，混合搅拌均匀，加入适量的硫酸作为pH值调节剂，调节pH值为2.50，配制成抛光组合物。

比较例2

在机械搅拌条件下，按重量百分含量将作为磨料的氧化铝(一次颗粒的平均粒径为0.2微米，二次颗粒的平均粒径为0.5微米的)：5％、作为抛光促进剂的乳酸：0.3％，加入去离子水中，混合搅拌均匀，加入适量的硫酸作为pH值调节剂，调节pH值为2.35，配制成抛光组合物。

比较例3

在机械搅拌条件下，按重量百分含量将作为磨料的氧化铝(一次颗粒的平均粒径为0.2微米，二次颗粒的平均粒径为0.5微米)：5％、作为抛光促进剂的苹果酸：0.05％，加入去离子水中，混合搅拌均匀，加入适量的盐酸作为pH值调节剂，调节pH值为2.56，配制成抛光组合物。

比较例4

在机械搅拌条件下，按重量百分含量将作为磨料的氧化铝(一次颗粒的平均粒径为0.2微米，二次颗粒的平均粒径为0.5微米)：5％、作为润滑剂的月桂酸烷醇酰胺硫酸酯：0.05％，加入去离子水中，混合搅拌均匀，加入适量的盐酸作为pH值调节剂，调节pH值为2.62，配制成抛光组合物。

由表1的结果可见，实施例1～8抛光组合物的抛光去除速率较高。实施例1-8抛光组合物与比较例1～4抛光组合物相比较，被抛光盘基片表面的表面粗糙度更小，均在3埃以下，且表面少划痕，无凹坑、突起等缺陷。

即使比较例2、3抛光组合物含有抛光促进剂，去除速率稍高，但没有润滑剂，表面划痕仍较多，且有凹坑、突起等表面缺陷。而比较例4抛光组合物含有润滑剂无抛光促进剂，虽表面粗糙度较比较例2、3稍有改善，但去除速率较低，且有其它表面缺陷。

采用本发明的抛光组合物进行盘基片抛光，抛光速率高，且被抛光物表面粗糙度明显降低，划痕少、没有产生表面缺陷，因此可用于存储器硬盘盘基片的制造工艺。

表1各实施例、比较例抛光盘基片的抛光速率和表面质量

	抛光速率 (微米/分钟)	表面粗糙度 (埃)	表面缺陷 (划痕)	表面缺陷 (凹坑)	表面缺陷 (突起)
						实施例1	0.68	2.21	S	S	S
实施例2	0.71	2.52	S	S	S
						实施例3	0.53	2.83	S	S	S
实施例4	0.58	2.46	S	S	S
						实施例5	0.79	2.92	S	S	S
实施例6	0.64	2.13	S	S	S
						实施例7	0.68	2.21	S	S	S
实施例8	0.71	2.52	S	S	S
						比较例1	0.31	16.34	B	B	S
比较例2	0.55	5.84	B	A	B
						比较例3	0.50	5.26	B	A	A
比较例4	0.29	4.69	A	A	S

Claims

1.一种用于硬盘盘基片的抛光组合物，包含磨料和水，其特征在于，还包含抛光促进剂、润滑剂和pH值调节剂，按重量百分含量为，磨料：0.5～20％、抛光促进剂：0.01～10％、润滑剂：0.00001～5％，pH值调节剂的加入量使抛光组合物的pH值保持0.5～5，其余为水；

所述抛光促进剂为带羟基的一元或多元羧酸，所述带羟基的一元或多元羧酸为乳酸、苹果酸、柠檬酸、酒石酸、乙醇酸、α-羟基异丁酸、甘油酸、葡糖酸、水杨酸或五倍子酸中的一种或几种；

所述润滑剂为脂肪酸烷醇酰胺酯或其盐类，所述脂肪酸烷醇酰胺酯或其盐类为月桂酸烷醇酰胺硫酸酯、硬脂酸烷醇酰胺硫酸酯、油酸烷醇酰胺硫酸酯、椰油酸单乙醇酰胺硫酸酯、菜油脂肪酸烷醇酰胺硫酸酯、椰油酸烷醇酰胺磷酸酯、月桂酸醇酰胺磷酸酯、烷醇酰胺琥珀酸单酯磺酸二钠盐或椰油酸单乙醇酰胺醚羧酸钠中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的一种用于硬盘盘基片的抛光组合物，其特征在于，所述pH值调节剂为盐酸、磷酸、硫酸、硝酸、乙酸、丙酸、草酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、乙二酸、衣康酸、马来酸、氨基酸或氨基磺酸中的一种或几种。

3.根据权利要求2所述的一种用于硬盘盘基片的抛光组合物，其特征在于，所述氨基酸为氨基乙酸。

4.根据权利要求1或2任意一个权利要求所述的一种用于硬盘盘基片的抛光组合物，其特征在于，所述磨料为氧化硅、氧化铝、氧化锆或氧化铈中的一种或几种，其中，氧化铝的一次颗粒平均粒径为0.005～1微米，二次颗粒平均粒径为0.02～3微米。

5.根据权利要求1所述的一种用于硬盘盘基片的抛光组合物，其特征在于，所述水为去离子水或蒸馏水。