CN107109543B - 磁盘用铝合金基板 - Google Patents

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Abstract

磁盘用铝合金基板，含有0.5质量％以上24.0质量％以下的Si、0.01质量％以上3.00质量％以下的Fe，余量份由Al和不可避免的杂质形成。磁盘用铝合金基板的电镀表面平滑，具有高刚性。

Description

磁盘用铝合金基板
技术领域
本发明涉及磁盘用铝合金基板。
背景技术
计算机的存储设备中所使用的铝合金制磁盘，根据具有良好的可镀性的同时机械特性及加工性也优异的JIS5086(3.5质量％以上4.5质量％以下的Mg、0.50质量％以下的Fe、0.40质量％以下的Si、0.20质量％以上0.70质量％以下的Mn、0.05质量％以上0.25质量％以下的Cr、0.10质量％以下的Cu、0.15质量％以下的Ti、0.25质量％以下的Zn、余量份为Al及不可避免的杂质)的铝合金基板制得。进一步，铝合金制磁盘，出于改善在电镀预处理工艺中因金属间化合物的脱落导致的坑这一不良状况，由限制了JIS5086中的杂质的Fe、Si等的含量的基体中金属间化合物较小的铝合金基板来制得；或出于改善可镀性的目的，由在JIS5086中有意识地添加了Cu及/或Zn的铝合金基板制得。
通常的铝合金制磁盘，首先制备成圆环状铝合金基板，对于该铝合金基板实施电镀，接着在该铝合金基板的表面附着磁性体，由此来制得。
例如，上述源于JIS5086合金的铝合金制磁盘由以下的制备工艺制备。首先，制造所期望的化学成分的铝合金，将该铸块进行热轧，接着实施冷轧，制备作为磁盘所需厚度的压延材料。该压延材料，根据需要优选在冷轧途中等实施退火。接着，将该压延材料冲孔成圆环状，为了消除由于上述制备工艺所引起的变形等，将形成为圆环状的铝合金板进行积层，进行加压退火即从两侧表面进行加压的同时实施退火进行平坦化。由此，制得圆环状铝合金基板。
对于如此制得的圆环状铝合金基板，作为预处理，实施切削加工、研削加工、脱脂、蚀刻、浸锌处理(Zn置换处理)，接着作为底层处理进行硬质非磁性金属的Ni－P的无电解电镀，对该电镀表面实施抛光后，溅射磁性体。由此，制得铝合金制磁盘。
但是，近年来，磁盘，由于多媒体等需求而要求其大容量化及高密度化。为了实现大容量化，增加了存储设备中所搭載的磁盘的片数，随之而要求磁盘的薄壁化。
然而，将磁盘用铝合金基板进行薄壁化则刚性降低，因此，存在磁头与磁盘发生冲突的问题(磁头碰撞)。这是由于，磁盘以高速旋转时发生气流，由于该气流引起磁盘的振动(fluttering，颤振)，如果基板的刚性降低则磁盘的振动增强，导致磁头不能适应该变化。当引起磁头碰撞，在磁盘表面形成凹凸或伤痕从而存在导致记录错误的问题。为此，要求铝合金基板的高刚性化。
另外，由于磁盘的高密度化，每1比特的磁区越来越小型化，为此，即使在磁盘的电镀表面存在微小的坑(孔)，也是在数据读取时产生错误的原因。为此，要求磁盘的电镀表面坑少、具有较高平滑性。
基于该实际情况，近年来强烈要求并研究了电镀表面平滑且具有高刚性的磁盘用铝合金基板。例如，在专利文献1中记载了在Al－Mg系合金中添加Mn及Zr来提高铝合金基板的再结晶温度，通过抑制再结晶来提高强度，从而在磁头与磁盘发生冲突时不产生微小的凹凸的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平10－273749号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而，专利文献1所公开的方法，虽然能够实现高强度化，由于刚性低不能避免磁头与磁盘的接触，从而不能减少极微小的表面凹凸或伤痕。另外，由于含有大量Mn，在铝合金基板中存在大量粗大的化合物，该化合物在电镀预处理工艺中发生脱落从而在表面产生较大的坑，由于在电镀表面产生大量坑从而不能获得作为目标的电镀表面的良好的平滑性。
本发明是鉴于上述情况完成的，其目的在于提供一种电镀表面平滑且具有高刚性的磁盘用铝合金基板。
解决问题的手段
本发明的磁盘用铝合金基板，其特征在于，含有0.5质量％以上24.0质量％以下的Si、0.01质量％以上～3.00质量％以下的Fe，余量份为Al和不可避免的杂质。
上述磁盘用铝合金基板，还可以含有选自由下述形成组中的1种或2种以上元素：
0.005质量％以上2.000质量％以下的Cu；0.1质量％以上6.0质量％以下的Mg；0.1质量％以上2.0质量％以下的Ni、0.01质量％以上2.00质量％以下的Cr；0.01质量％以上2.00质量％以下的Mn；0.001质量％以上0.100质量％以下的Na；0.001质量％以上0.100质量％以下的Sr；以及0.001质量％以上0.100质量％以下的P。
上述磁盘用铝合金基板，还可以含有0.005质量％以上2.000质量％以下的Zn。
上述磁盘用铝合金基板，还可以含有总计含量为0.005质量％以上0.500质量％以下的Ti及B。
上述磁盘用铝合金基板，最长径为3um以上100um以下的第2相粒子，以100个/mm2以上50000个/mm2以下的分布密度进行分散。
上述磁盘用铝合金基板，可以含有第2相粒子，该第2相粒子的最长径为100um以下。
上述磁盘用铝合金基板，可以在两侧表面包覆有由纯Al或Al－Mg系合金形成的皮材。
发明效果
根据本发明，能够提供一种电镀表面平滑且具有高刚性的磁盘用铝合金基板。
附图说明
图1是显示包含了根据本发明的实施方式的裸材料的磁盘用铝合金基板的制备方法的磁盘的制备方法的流程图。
图2是显示包含了本发明的实施方式的包层材料的磁盘用铝合金基板的制备方法的磁盘的制备方法的流程图。
具体实施方式
本发明人等，着眼于铝合金基板的刚性与电镀表面的平滑性，对这些特性与铝合金基板的成分及组织的关系进行了反复的调查研究。其结果，发现铝合金基板的Si含量及Fe含量，对刚性和电镀表面的平滑性产生很大影响。另外，发现第2相粒子(Si粒子或Al－Fe－Si系化合物等)的尺寸及分布密度，对刚性和电镀表面的平滑性产生很大的影响。基于这些理解，本发明人等完成了本发明。
以下，对于根据本发明的实施方式的磁盘用铝合金基板进行详细说明。
磁盘用铝合金基板，被用作单层的裸材料或3层的包层材料。所谓包层材料，是将2种以上不同的合金板进行冶金性接合得到的合金板，此处，以3层包层材料的中间材料为芯材，以芯材的两侧表面的材料为皮材。另外，铝合金基板，在没有特别记载的情况下，包括裸材料和包层材料这两者。
以下，对于构成根据本发明的实施方式的Al－Si－Fe系磁盘用铝合金基板的裸材料及包层材料的芯材的铝合金成分及其含量进行说明。
(硅)
Si，主要以Si粒子存在，具有提高铝合金基板的刚性的效果。铝合金中的Si的含量不足0.5质量％时则铝合金的刚性不足够。另一方面，当铝合金中的Si的含量超过24.0质量％时，则生成粗大的Si粒子，在裸材料的情况下，在蚀刻时、浸锌处理时、切削或研削加工时，Si粒子发生脱落从而产生大的坑，降低电镀表面的平滑性。在包层材料的芯材的情况下，存在于基板侧面的粗大的Si粒子，在蚀刻时、浸锌处理时、切削时发生脱落，在基板侧面产生大的坑。尤其是，当在基板侧面的芯材与皮材的界面产生大的坑时，则电镀时基板的密合性变差，从而产生电镀剥离。因此，铝合金中的Si的含量的范围为0.5质量％以上24.0质量％以下。另外，Si的含量，从兼具刚性及压延性出发，优选为1.0质量％以上18.0质量％以下范围内。进一步优选地，为1.5质量％以上13.0质量％以下的范围内。
(铁)
Fe，主要作为Al－Fe－Si系化合物存在，具有提高铝合金基板的刚性的效果。当铝合金中的Fe的含量不足0.01质量％时则刚性不足够。另一方面，当铝合金中的Fe的含量超过3.00％时则生成粗大的Al－Fe－Si系化合物，在裸材料的情况下，在蚀刻时、浸锌处理时、切削或研削加工时Al－Fe－Si系化合物发生脱落从而产生大的坑，降低镀表面的平滑性。在包层材料的芯材的情况下，存在于基板侧面的粗大的Al－Fe－Si系化合物在蚀刻时、浸锌处理时、切削时发生脱落，从而在基板侧面产生大的坑。尤其是，当在基板侧面的芯材与皮材的界面产生大的坑时，则电镀时基板的密合性变差，从而产生电镀剥离。因此，铝合金中的Fe的含量为0.05质量％以上3.00质量％以下的范围内。另外，Fe的含量优选为0.10质量％以上3.00质量％以下的范围内。
磁盘用铝合金基板，除了上述的Si及Fe之外，为了进一步提高铝合金基板的刚性，可以使用进一步含有选自以下的组中的1种或2种以上元素的铝合金：优选为0.005质量％以上2.000质量％以下的Cu；优选为0.1质量％以上6.0质量％以下的Mg；优选为0.1质量％以上2.0质量％以下的Ni；优选为0.01质量％以上2.00质量％以下的Cr；优选为0.01质量％以上2.00质量％以下的Mn；优选为0.001质量％以上0.100质量％以下的Na；优选为0.001质量％以上0.100质量％以下的Sr；优选为0.001质量％以上0.100质量％以下的P；以及总计含量优选为0.005质量％以上0.500质量％以下的Ti及B。以下对于这些选择元素进行说明。
(铜)
Cu，主要作为Al－Cu系化合物存在，具有提高铝合金基板的刚性的效果。另外，具有如下效果，即：减少浸锌处理时的Al溶解量，另外，使得锌酸盐皮膜均匀地、薄地、致密地附着，提高接下来的电镀的平滑性。通过使得铝合金中的Cu的含量为0.005质量％以上，可以进一步获得提高刚性效果和提高平滑性的效果。另外，通过使铝合金中的Cu的含量为2.000质量％以下，抑制粗大的Al－Cu系化合物的生成。在裸材料的情况下，抑制在蚀刻时、浸锌处理时、切削或研削加工时Al－Cu系化合物发生脱落产生大的坑，从而可以进一步获得提高电镀表面的平滑性的效果。在包层材料的芯材的情况下，抑制蚀刻时、浸锌处理时、切削时在基板侧的粗大的Al－Cu系化合物发生脱落产生大的坑，从而能够进一步抑制基板侧面的芯材与皮材的界面产生电镀剥离。因此，铝合金中的Cu的含量，优选为0.005质量％以上2.000质量％以下范围内，更优选为0.010质量％以上不足2.000质量％的范围内。
(镁)
Mg，主要作为Mg－Si系化合物而存在，具有提高铝合金基板的刚性的效果。通过使得铝合金中的Mg的含量为0.1质量％以上，能够进一步获得提高刚性的效果。另外，通过使铝合金中的Mg的含量为6.0质量％以下，能够抑制生成粗大的Mg－Si系化合物。在裸材料的情况下，抑制在蚀刻时、浸锌处理时、切削或研削加工时Mg－Si系化合物发生脱落产生大的坑，从而可以进一步抑制电镀表面的平滑性降低。在包层材料的芯材的情况下，抑制蚀刻时、浸锌处理时、切削时在基板侧的粗大的Mg－Si化合物发生脱落产生大的坑，从而能够进一步抑制基板侧面的芯材与皮材的界面产生电镀剥离。因此，铝合金中的Mg的含量，优选为0.1质量％以上6.0质量％以下的范围内，更优选为0.3质量％以上不足1.0质量％的范围内。
(镍)
Ni主要作为Al－Ni系化合物而存在，具有提高铝合金基板的刚性的效果。通过使铝合金中的Ni的含量为0.1质量％以上，能够进一步获得提高刚性的效果。另外，通过使铝合金中的Ni的含量为2.0质量％以下，抑制生成粗大的Al－Ni系化合物。在裸材料的情况下，抑制在蚀刻时、浸锌处理时、切削或研削加工时Al－Ni系化合物发生脱落产生大的坑，从而可以进一步抑制电镀表面的平滑性降低。在包层材料的芯材的情况下，抑制蚀刻时、浸锌处理时、切削时在基板侧的粗大的Al－Ni化合物发生脱落产生大的坑，从而能够进一步抑制基板侧面的芯材与皮材的界面产生电镀剥离。因此，铝合金中的Ni的含量优选为0.1质量％以上2.0质量％以下的范围内，更优选为0.3质量％以上不足2.0质量％的范围内。
(铬)
Cr主要作为Al－Cr系化合物存在，具有提高铝合金基板的刚性的效果。通过使铝合金中的Cr的含量为0.01质量％以上，能够进一步获得提高刚性的效果。另外，通过使铝合金中的Cr的含量为2.00量％以下，抑制生成粗大的Al－Cr系化合物。在裸材料的情况下，抑制在蚀刻时、浸锌处理时、切削或研削加工时Al－Cr系化合物发生脱落产生大的坑，从而可以进一步抑制电镀表面的平滑性降低。在包层材料的芯材的情况下，抑制蚀刻时、浸锌处理时、切削时在基板侧的粗大的Al－Cr化合物发生脱落产生大的坑，从而能够进一步抑制基板侧面的芯材与皮材的界面产生电镀剥离。因此，铝合金中的Cr的含量优选为0.01质量％以上2.00质量％以下的范围内，更优选为0.1质量％以上不足2.0质量％的范围内。
(锰)
Mn主要作为Al－Mn－Si系化合物存在，具有提高铝合金基板的刚性的效果。通过使铝合金中Mn的含量为0.01质量％以上，能够进一步获得提高刚性的效果。另外，通过使铝合金中的Mn的含量为2.00量％以下，抑制生成粗大的Al－Mn－Si系化合物。在裸材料的情况下，抑制在蚀刻时、浸锌处理时、切削或研削加工时Al－Mn－Si系化合物发生脱落产生大的坑，从而可以进一步抑制电镀表面的平滑性降低。在包层材料的芯材的情况下，抑制蚀刻时、浸锌处理时、切削时在基板侧的粗大的Al－Mn－Si系化合物发生脱落产生大的坑，从而能够进一步抑制基板侧面的芯材与皮材的界面产生电镀剥离。因此，铝合金中的Mn的含量优选为0.01质量％以上2.00质量％以下的范围内，更优选为0.1质量％以上不足2.0质量％的范围内。
作为Al－Si－Fe系合金，除了上述Si及Fe之外，为了进一步提高铝合金基板的电镀表面的平滑性，优选地，使用进一步含有0.005质量％以上2.000质量％以下的Zn的铝合金。以下对该元素进行说明。
(锌)
Zn，具有减少浸锌处理时的Al溶解量，另外，使锌酸盐皮膜均匀地、较薄地、致密地附着，从而提高接下来的电镀的平滑性及密合性的效果。通过使铝合金中的Zn的含量为0.005质量％以上，能够进一步获得减少浸锌处理时的Al溶解量、另外使锌酸盐皮膜均匀地、较薄地、致密地附着，进一步提高电镀的平滑性。另外，通过使铝合金中的Zn的含量为2.000质量％以下，在裸材料的情况下，锌酸盐皮膜变得均匀，能够进一步抑制电镀表面的平滑性降低。在包层材料的情况下，基板侧面的锌酸盐皮膜变得均匀，抑制了电镀密合性的降低，能够进一步抑制基板侧面的芯材与皮材的界面的电镀剥离的产生。因此，铝合金中的Zn的含量，优选为0.005质量％以上2.000质量％以下的范围内，更优选为0.100质量％以上不足2.000质量％的范围内。
(钠、锶、磷)
Na、Sr及P,使铝合金基板中的Si粒子细小化，能够获得改善可镀性的效果。另外，具有降低铝合金基板中的Si粒子的尺寸的不均匀性，降低铝合金基板中的刚性变动的效果。因此，铝合金中，可以选择性地添加选自：优选为0.001质量％以上0.100质量％以下的Na、优选为0.001质量％以上0.100质量％以下的Sr、优选为0.001质量％以上0.100质量％以下的P所形成的组中的1种或2种以上元素。但是，Na、Sr、P的各自不足0.001质量％时，不能获得上述效果。另一方面，即使含有Na、Sr、P的各自超过0.100％其效果也达到饱和，不能获得在此之上的显著的改善效果。另外，在添加Na、Sr、P的情况下，Na、Sr、P的各自含量优选为0.003质量％以上0.025质量％以下的范围内。
(钛、硼)
Ti及B，在铸造时的凝固过程中，形成TiB2等硼化物或Al3Ti，这些物质成为结晶晶核，因此可以实现结晶颗粒的细小化。由此改善可镀性。另外，具有提高铝合金基板的刚性的效果。但是，Ti及B的含量总计不足0.005质量％时，不能获得上述效果。另一方面，即使Ti及B的含量的总计超过0.500质量％其效果也达到饱和，不能获得在此之上的显著的改善效果。因此，在添加Ti及B的情况下，Ti及B的含量的总计，优选为0.005质量％以上0.500质量％以下的范围内，更优选为0.010质量％以上0.100质量％以下的范围内。
(其他元素)
另外，根据本发明的实施方式的铝合金的余量份，为铝合金不可避免的杂质。此处，不可避免的杂质(例如V等)，只要各自为0.03％以下，且总计为0.15％以下，不会损坏作为本发明所制得的铝合金基板的特性。
(皮材的组成)
接下来，对于构成根据本发明的实施方式的磁盘用铝合金基板的包层材料的皮材的合金成分及其含量进行说明。
根据本发明的实施方式的铝合金基板，即使仅仅作为裸材料也能够获得电镀表面的优异的平滑性，但是，通过在芯材的两侧表面辅佐第2相粒子较少的皮材，电镀表面变得更为平滑。
根据本发明的实施方式的铝合金基板，皮材可以使用纯Al或Al－Mg系合金的任一种。纯Al及Al－Mg系合金，与其他合金相比，比较粗大的第2相粒子较少，可镀性优异。
根据本发明的实施方式的铝合金基板中所使用的纯Al皮材，优选含有0.005质量％以上0.600质量％以下的Cu、0.005质量％以上0.600质量％以下的Zn、0.001质量％以上0.300质量％以下的Si、0.001质量％以上0.300质量％以下的Fe，余量份为Al及不可避免的杂质所构成。
根据本发明的实施方式的铝合金基板中所使用的Al－Mg系合金皮材，优选含有0.3质量％以上8.0质量％以下的Mg、0.005质量％以上0.600质量％以下的Cu、0.005质量％以上0.600质量％以下的Zn、0.010质量％以上0.300质量％以下的Cr、0.001质量％以上0.300质量％以下的Si、0.001质量％以上0.300质量％以下的Fe，余量份为Al及不可避免的杂质所构成。
(磁盘用铝合金基板的第2相粒子的分布状态)
接下来，对于根据本发明的实施方式的磁盘用铝合金基板的包层材料的芯材及裸材料中的第2相粒子的分布状态进行说明。
最长径为3um以上100um以下的第2相粒子，具有提高铝合金基板的刚性的效果。在本发明的实施方式中，在包层材料的芯材或裸材料的金属组织中，最长径为3um以上100um以下的第2相粒子，优选以100个/mm2以上50000个/mm2以下的分布密度进行分散。最长径为3um以上100um以下的第2相粒子，以100个/mm2以上的分布密度进行分散，由此，能够进一步获得足够的刚性。另外，在包层材料的芯材或裸材料的金属组织中，最长径为3um以上100um以下的第2相粒子，以50000个/mm2以下的分布密度进行分散，由此，在裸材料的情况下，在蚀刻时、浸锌处理时、切削或研削加工时能够抑制第2相粒子脱落而产生大的坑，能够进一步抑制电镀表面的平滑性的降低。另外，在包层材料的情况下，在蚀刻时、浸锌处理时、切削时能够抑制基板侧面的第2相粒子脱落产生大的坑，从而能够进一步抑制基板侧面的芯材与皮材的界面发生电镀剥离。因此，在包层材料的芯材或裸材料的金属组织中，最长径为3um以上100um以下的第2相粒子优选以100个/mm2以上50000个/mm2以下的分布密度进行分散，更优选以1000个/mm2以上不足30000个/mm2的分布密度进行分散。需要说明的是，存在于铝合金基板中的第2相粒子的最长径不足3um时，则由该第2相粒子引起的坑等不成为问题，因此从分布密度的对象去除。
另外，存在于铝合金基板中的最长径超过100um的第2相粒子，优选为0个/mm2。最长径超过100um的第2相粒子，当存在1个/mm2以上时，在裸材料的情况下，在蚀刻时、浸锌处理时、切削或者研削加工时，第2相粒子发生脱落产生大的坑，从而有可能得不到平滑的电镀表面。另外，在包层材料的情况下，在蚀刻时、浸锌处理时、切削时，在基板侧面的第2相粒子发生脱落产生大的坑，有可能在基板侧面的芯材与皮材的界面处发生电镀剥离。需要说明的是，本发明中所说的最长径，是在光学显微镜所观测的第2相粒子的平面图像中，首先测量轮廓线上的一点与轮廓线上的其他点之间的距离的最大值，接着，对轮廓线上的所有点测量该最大值，最后，从所有的最大值中选择其中最大的值作为最长径。
(磁盘用铝合金基板的制备方法)
以下，对于根据本发明的实施方式的磁盘用铝合金基板的制备工艺的各步骤及工艺条件进行详细说明。
使用磁盘用铝合金基板的裸材料的磁盘的制备方法，参考图1所示的流程图进行说明。此处，制备铝合金(步骤S101)～冷轧(步骤S105)，是制备铝合金板的步骤，制备空白磁盘(步骤S106)～磁性体的附着(步骤S111)，是将所制得的铝合金板制成磁盘的步骤。首先，对制备裸材料的磁盘用铝合金基板的步骤进行说明。
首先，通过常规方法加热·熔融调制具有上述成分组成的铝合金的熔融液体(步骤S101)。接下来，从所调制的铝合金的熔融液体通过半连续铸造(DC铸造)法或连续铸造(CC)法等制造成铝合金(步骤S102)。铸造时的冷却速度优选为0.1～1000℃/s的范围内。如果铸造时的冷却速度不足0.1℃/s，最长径3～100um的第2相粒子的分散密度超过50000个/mm2，在蚀刻时、浸锌处理时、切削或研削加工时第2相粒子脱落产生大的坑，有可能降低电镀表面的平滑性。另一方面，如果铸造时的冷却速度超过1000℃/s，则最长径3～100um的第2相粒子的分散密度不足100个/mm2，有可能不能获得足够的刚性。需要说明的是，因为铸造时的冷却速度高则细小的第2相粒子密集分布性能稳定，作为铸造方法，相对于DC铸造法而更优选冷却速度快的CC法。接下来，对所铸造的铝合金实施均质化处理(步骤S103)。虽然也可以不进行均质化处理，在实施的情况下，优选在例如400～500℃、1小时以上等条件下进行。接着，将均质化处理的铝合金进行热轧形成板材(步骤S104)。在热轧时，对于其条件没有特殊的限制，热轧开始温度为300～500℃，热轧结束温度为260～400℃。接着，将热轧的板进行冷轧形成1.0mm左右的铝合金板(步骤S105)。在热轧结束后，通过冷轧成型为所需的制品板厚。冷轧的条件没有特殊的限制，可以根据所需的制品板强度以及/或板厚来决定，压延率取20～80％。在冷轧之前或冷轧途中，为了确保冷轧加工性可以实施退火处理。在实施退火处理的情况下，例如在不连续加热的情况下，优选在300～450℃、0.1～10小时的条件下进行，在连续加热的情况下，优选在400～500℃、保持0～60秒的条件下进行。
将铝合金板加工为磁盘用时，将铝合金板冲孔成圆环状，制备空白磁盘(步骤S106)。接着，将空白磁盘在大气中，在300℃以上450℃以下进行30分钟以上的加压退火，制备经过平坦化处理的铝合金基板(步骤S107)。接着，对铝合金基板进行切削加工、研削加工、脱脂、蚀刻(步骤S108)。接着，对铝合金基板表面实施浸锌处理(Zn置换处理)(步骤S109)。接着，对浸锌处理以后的表面进行底层处理(电镀Ni－P)，制备铝合金基板(步骤S110)。接着，对经过底层处理的表面通过溅射附着磁性体，形成磁盘(步骤S111)。
接着，对使用包层材料的磁盘用铝合金基板的磁盘的制备方法，参考图2进行说明。此处，制备铝合金(步骤S201)～冷轧(步骤S205)，为制造铝合金板的步骤，制备空白磁盘(步骤S206)～磁性体的附着(步骤S211)为由所制得的铝合金板形成磁盘的步骤。
首先，对于芯材、皮材，通过常规方法加热·熔融调制具有上述成分组成的铝合金的熔融液体(步骤S201)。接着，从根据所期望的组成配合的铝合金的熔融液体通过半连续铸造(DC铸造)法或连续铸造(CC)法等铸造铝合金(步骤S202－1)。接着，进行如下步骤，即对皮材用铸块进行均质化处理，进行热轧得到所期望的皮材，对芯材用铸块进行端面切削成为所期望的板厚的芯材，在芯材的两侧表面接合皮材得到组合材料的步骤(步骤S202－2)。
在通过轧压法制备包层材料的磁盘用铝合金基板的情况下，对于芯材使用通过半连续铸造(DC铸造)法或连续铸造(CC)法等制备的铸块。铸造后，通过端面切削或切削等机械去除以及/或碱洗等进行化学去除以除去氧化皮膜，则此后的芯材与皮材之间的压接变好(步骤S202－1、S202－2)。
皮材，将由DC铸造法或CC法等得到的铸块进行端面切削，进行热轧得到预定尺寸的板材。在热轧前可以不实施均质化处理，但是在实施的情况下，优选在350℃以上550℃以下、1小时以上等条件下进行。进行用于将皮材形成为所期望的厚度的热轧时，对其条件没有特殊限制，优选热轧开始温度为350℃以上500℃以下，热轧结束温度为260℃以上380℃以下。另外，在用于将皮材形成为所期望的厚度的热轧之后，如果将坯板通过硝酸或苛性钠等进行清洗，能够除去在该热轧中所生成的氧化皮膜，从而与芯材的压接变好(步骤S202－1、S202－2)。
在本发明的实施方式中，在将芯材与皮材形成包层材料时，皮材的包率(皮材厚度相对于包层材料的整体厚度的比率)没有特殊的限制，可以根据所需的制品板强度以及/或平坦度、研削量适当确定，优选为3％以上30％以下，更优选为5％以上20％以下。例如，进行热轧形成板厚15mm左右的皮材，将芯材用铸块进行端面切削形成板厚270mm左右的芯材，在芯材的两侧表面接合皮材形成组合材料。
接着，对铸造的铝合金进行均质化处理(步骤S203)。在对芯材与皮材的组合材料实施均质化处理时，优选在例如400℃以上500℃以下、1小时以上等条件下进行。
在对芯材与皮材的组合材料进行均质化处理时，有必要极力抑制在芯材与皮材的界面生成氧化皮膜。为此，在对具有易于生成氧化皮膜的组成的铝合金进行均质化处理时，优选在例如氮气或氩气等惰性气体、一氧化碳等还原性气体、真空等减压气体等非氧化性环境中进行。
接着，将经过均质化处理的铝合金进行热轧形成板材(步骤S204)。通过进行热轧，对芯材和皮材进行了包层。在进行热轧时，对于其条件没有特殊的限制，优选地热轧开始温度为300℃以上500℃以下，优选地热轧结束温度为260℃以上400℃以下。需要说明的是，此时的板厚为3.0mm左右。
由热轧得到的铝合金板，通过冷轧成型为所期望的制品厚度(步骤S205)。冷轧的条件没有特殊的限制，可以根据所需要的制品板强度及/或板厚确定，优选的压延率为20％以上80％以下。
在冷轧之前或冷轧途中，为了确保冷轧加工性可以实施退火处理。在实施退火处理的情况下，例如在不连续加热的情况下，优选在300℃以上450℃以下、0.1小时以上10小时以下的条件下进行。需要说明的是，此时的板厚为1.0mm左右。
上述的各步骤的任一个均与第2相粒子的生成相关，根据本发明的实施方式的芯材的磁盘用铝合金基板的特性，特别地，由步骤S202－1的芯材的铸造时的冷却速度产生大的影响。芯材铸造时的冷却速度，为了获得所期望的第2相粒子的分布，冷却速度优选为0.1℃/s以上1000℃/s以下。
如果芯材铸造时的冷却速度不足0.1℃/s，则最长径为3um以上100um以下的第2相粒子的分布密度超过50000个/mm2，在蚀刻时、浸锌处理时、切削时基板侧面的第2相粒子脱落产生大的坑，有可能在基板侧面的芯材与皮材的界面处发生电镀剥离。另一方面，如果芯材铸造时的冷却速度超过1000℃/s，则最长径为3um以上100um以下的第2相粒子的分布密度不足100个/mm2，有可能不能获得足够的刚性。因此，芯材铸造时的冷却速度优选为0.1℃/s以上1000℃/s以下的范围内。
在本发明的实施方式中，在将芯材与皮材进行包层时可以适用各种方法。例如制造钎焊板等时通常所使用的轧压法。该轧压法，对芯材与皮材的组合材料，依次实施均质化处理(步骤S203)、热轧(步骤S204)、冷轧(步骤S205)来进行。
在将包层材料的铝合金板加工为磁盘用时，实施空白磁盘的制备(步骤S206)～磁性体的附着(步骤S211)的步骤。空白磁盘的制备(步骤S206)～磁性体的附着(步骤S211)的步骤，与将裸材料的铝合金板加工成磁盘用的工艺中空白磁盘的制备(步骤S106)～磁性体的附着(步骤S111)的步骤相同。
实施例
以下，基于实施例，对本发明进行更详细说明，但本发明不限于此。
(裸材料的磁盘用铝合金基板)
首先，对于裸材料的磁盘用铝合金基板的实施例进行说明。将表1及表2所示成分组成的各合金通过常规方法熔化，熔制铝合金熔融液体(步骤S101)。表1及表2中「－」表示为测定极限值以下。
[表1]
[表2]
接下来，如表3及表4所示，对合金No.A1～A7、A11～A36及AC1～AC4的铝合金熔融液体通过DC铸造法，对合金No.A8～A10的铝合金熔融液体通过CC法制备铸造的铸块(步骤S102)。
[表3]
[表4]
对合金No.A1～A7、A11～A36及AC1～AC4的铸块的两侧表面切削15mm。对No.A1～A9、A11～A36及AC1～AC4的合金在480℃下进行3小时的均质化处理(步骤S103)。对No.A1～A8、A11～A36及AC1～AC4的合金，在压延开始温度460℃、压延结束温度340℃下进行热轧，得到板厚3.0mm的热延板(步骤S104)。对No.A1～A6、A8～A36及AC1～AC4的合金的热延板在400℃、2小时的条件下进行退火通过冷轧(圧延率66.7％)压延至最终板厚1.0mm，得到铝合金板(步骤S105)。从所述铝合金板冲孔外径为96mm、内径为24mm的圆环状，制备空白磁盘(步骤S106)。
将空白磁盘在400℃下实施3小时加压退火(步骤S107)。进行端面加工以使外径为95mm、内径为25mm，进行磨削加工(表面10um研削)(步骤S108)。此后，通过AD－68F(上村工业会社制)在60℃进行5分钟的脱脂后，通过AD－107F(上村工业会社制)在65℃下进行1分钟的蚀刻，进一步，通过30％HNO3水溶液(室温)进行20秒钟的清洗。对于表面被处理后的空白磁盘表面，使用AD－301F－3X(上村工业会社制)实施浸锌处理(步骤S109)。在浸锌处理后的表面使用无电解Ni－P电镀处理液(NIMUDEN HDX(上村工业会社制))进行无电解电镀Ni－P至17um厚，此后，通过抛光布进行精抛光(抛光量4um))(步骤S110)。
对铸造(步骤S102)步骤后的铸块、冷轧(步骤S105)步骤后的铝合金板、研削加工(步骤S108)步骤后的铝合金基板、及所述电镀处理抛光(步骤S110)步骤后的铝合金基板，进行以下评价。
〔铸造时的冷却速度〕
测定铸造(步骤S102)后铸块DAS(Dendrite Arm Spacing)，计算铸造时的冷却速度。DAS，通过光学显微镜观察铸块厚度方向的断面组织，通过2次枝晶法测定。测定使用铸块的厚度方向的中央部的断面。
〔刚性〕
冷轧(步骤S105)后的铝合金板在400℃、3小时的条件下加热后，通过共振法测定杨氏模量，进行刚性的评价。刚性的测定，使用日本techno-plus株式会社制的JE－RT型的装置在室温下进行。以杨氏模量为75GPA以上的为优良(记作◎)，以杨氏模量为72GPA以上不足75GPA的为良好(记作○)，以杨氏模量不足72GPA的为不良(记作×)。
〔最长径为3～100um和最长径超过100um的第2相粒子的分布密度〕
最长径为3～100um和最长径超过100um的第2相粒子的分布密度(个/mm2)，通过光学纤维镜在400倍下观察研削加工(步骤S108)后的铝合金基板断面1mm2，计数最长径为3～100um和最长径超过100um的第2相粒子，求得分布密度。
〔电镀表面的平滑性〕
Ni－P电镀处理抛光(步骤S110)后的铝合金基盤表面，通过光学显微镜在500倍下观察1mm2，计数最长径为5um以上的大的坑的个数，求出每单位面积的个数(个数密度：个/mm2)。以坑为0～10个/mm2的情况为优良(记作◎)，以10～20个/mm2的情况记作良好(记作○)，以超过20个/mm2的情况为不良(记作×)。以上的评价结果示于表5及表6。
[表5]
[表6]
如表5及表6所示，实施例1～实施例43得到了电镀表面平滑且具有高刚性的磁盘用铝合金基板。另一方面，比较例1～比较例4，电镀表面的平滑性或刚性差。比较例1，由于Si的含量少从而杨氏模量低，刚性差。比较例2，由于Si的含量过多生成大量的粗大的Si粒子，该Si粒子在电镀预处理时脱落产生大的坑。其结果，在电镀表面产生大量的坑，电镀表面的平滑性变差。比较例3，由于Fe的含量少从而杨氏模量低，刚性差。比较例4，由于Fe的含量过多从而生成大量的粗大的Al－Fe－Si系化合物，该化合物在电镀预处理时脱落从而产生大量的坑。其结果在电镀表面产生大量的坑，电镀表面的平滑性变差。
(包层材料磁盘用铝合金基板)
接下来，对于包层材料的磁盘用铝合金基板的实施例进行说明。
将表7～表10所示成分组成的各合金根据常规方法熔化，熔制成铝合金熔融液体(步骤S201)。表7及表8示出了包层材料的芯材、表9及表10示出了包层材料的皮材的成分组成。表7～表10中「－」表示为测定极限值以下。
[表7]
[表8]
[表9]
[表10]
如表11及表12所示，作为芯材用铸块，将合金No.B1～B7、B11～B36、BC1及BC2的铝合金熔融液体通过DC铸造法，将合金No.B8～B10的铝合金熔融液体通过CC法来制备铸块(步骤S202－1)。皮材用铸块，通过总合金DC铸造法制备。合金No.B1～B7、B11～B36、BC1及BC2的芯材，将铸块的两侧表面切削15mm作为芯材(步骤S202－2)。皮材，对铸块的两侧表面切削15mm，在大气中在520℃下进行6小时的均质化处理，进行热轧，使合金No.C1～C7、C11～C36、CC1及CC2为板厚15mm的热轧板，使合金No.C8～C10为板厚0.5mm的热轧板。此后，对热轧板使用苛性钠进行表面清洗作为皮材，在芯材的两侧表面接合皮材得到组合材料。接着，在480℃下进行3小时的均质化处理(步骤S203)。在压延开始温度460℃、压延结束温度340℃下进行热轧，得到板厚3.0mm的热压延板(步骤S204)。除了合金No.B7及C7的合金以外的热压延板，在400℃、2小时的条件下进行退火通过冷轧(压延率66.7％)压延至最终板厚1.0mm，得到铝合金板(步骤S205)。从所述铝合金板冲孔形成外径96mm、内径24mm的圆环状，制备空白磁盘(步骤S206)。
[表11]
[表12]
将空白磁盘在400℃下实施3小时加压退火(步骤S207)。进行端面加工以使外径为95mm、内径为25mm，进行磨削加工(表面10um研削)(步骤S208)。此后，通过AD－68F(上村工业会社制)在60℃进行5分钟的脱脂后，通过AD－107F(上村工业会社制)在65℃下进行1分钟的蚀刻，进一步，通过30％HNO3水溶液(室温)进行20秒钟的清洗。对于表面被处理后的空白磁盘表面，使用AD－301F－3X(上村工业会社制)实施二次浸锌处理(步骤S209)。在浸锌处理后的表面使用无电解Ni－P电镀处理液(NIMUDEN HDX(上村工业会社制))进行无电解电镀Ni－P至17um厚，此后，通过抛光布进行精抛光(抛光量4um))(步骤S210)。
对所述铸造(步骤S202－1)步骤后的铸块、所述冷轧(步骤S205)步骤后的铝合金板、所述研削加工(步骤S208)步骤后的铝合金基板、及所述电镀处理抛光(步骤S210)步骤后的铝合金基板，进行以下评价。
〔芯材用铸块在铸造时的冷却速度〕
测定铸造(步骤S202－1)后的铸块的DAS，计算铸造时的冷却速度。DAS，是通过光学显微镜进行铸块厚度方向的断面组织观察，通过2次枝晶间距来测定。测定使用在铸块的厚度方向的中央部的端面。
对于刚性、芯材中的最长径3～100um与最长径超过100um的第2相粒子的分布、及电镀表面的平滑性的评价，与裸材料通过同样的方法进行。以上的评价结果示于表13及表14。
[表13]
[表14]
如表13及表14所示，实施例44～实施例86，获得电镀表面平滑且具有高刚性的磁盘用铝合金基板。另一方面，比较例5及比较例6的任一方刚性均差。比较例5因为Si的含量少从而杨氏模量低，刚性差。比较例6因为Fe的含量少从而杨氏模量低、刚性差。
本发明，在不脱离本发明的广义精神与范围的情况下，能够进行各种实施方式以及变形。另外，上述实施方式是用于说明本发明的，而不是限定本发明的范围的。即，本发明的范围，不是由实施方式，而是由权利要求书示出。并且，权利要求书以及与其同等的、在发明的意义范围内实施的各种变形，属于本发明的范围内。
本申请，基于2014年10月31日提出的日本国专利申请特愿2014－223387号提出的。本说明书中，通过援引而引入日本国专利申请特愿2014－223387号的说明书、权利要求书、以及附图的整体。
工业上的利用可能性
本发明，例如可以适用于计算机的存储设备的磁盘。

Claims (7)

1.一种磁盘用铝合金基板，其特征在于，含有：5.2质量％以上24.0质量％以下的Si；和0.01质量％以上3.00质量％以下的Fe，余量份为Al和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的磁盘用铝合金基板，其特征在于，进一步含有选自由0.005质量％以上2.000质量％以下的Cu、0.1质量％以上6.0质量％以下的Mg、0.1质量％以上2.0质量％以下的Ni、0.01质量％以上2.00质量％以下的Cr、0.01质量％以上2.00质量％以下的Mn、0.001质量％以上0.100质量％以下的Na、0.001质量％以上0.100质量％以下的Sr、以及0.001质量％以上0.100质量％以下的P形成的组的1种或2种以上元素。
3.如权利要求1或2所述的磁盘用铝合金基板，其特征在于，进一步含有0.005质量％以上2.000质量％以下的Zn。
4.如权利要求1所述的磁盘用铝合金基板，其特征在于，进一步含有总计含量为0.005质量％以上0.500质量％以下的Ti及B。
5.如权利要求1所述的磁盘用铝合金基板，其特征在于，最长径为3um以上100μ m 以下的第2相粒子，以100个/mm2以上50000个/mm2以下的分布密度进行分散。
6.如权利要求1所述的磁盘用铝合金基板，其特征在于，含有第2相粒子，所述第2相粒子的最长径为100μ m 以下。
7.如权利要求1所述的磁盘用铝合金基板，其特征在于，在两侧表面包覆有由纯Al或Al－Mg系合金形成的皮材。
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