CN116615566A - 磁盘用铝合金基板和磁盘 - Google Patents

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畠山英之
熊谷航
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Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种磁盘用铝合金基板，其由铝合金形成，所述铝合金含有Fe：1.80质量％以下、Mn：0.70质量％以下、Ni：2.50质量％以下、Si：2.50质量％以下、Cu：1.00质量％以下、Zn：0.48质量％以下、Mg：1.00～3.50质量％，Fe、Mn和Ni的总含量为1.60～4.50质量％，Cu/Zn的质量比为0.01～0.35、或者6.00～50.00，余量由Al和不可避免的杂质构成。

Description

磁盘用铝合金基板和磁盘
技术领域
本发明涉及一种磁盘用铝合金基板和磁盘。
背景技术
用于计算机的存储装置的磁盘使用具有良好的镀敷性且机械特性、加工性优异的基板来制造。例如，由以基于JIS5086(该组成中含有Mg：3.5～4.5质量％，Fe：0.50质量％以下，Si：0.40质量％以下，Mn：0.20～0.70质量％，Cr：0.05～0.25质量％，Cu：0.10质量％以下，Ti：0.15质量％以下和Zn：0.25质量％，余量由Al和不可避免的杂质构成)的铝合金为基础的基板等制造。
一般的磁盘的制造通过如下操作进行：首先制作圆环状铝合金基板，对该铝合金基板实施镀敷，接下来在该铝合金基板的表面附着磁性体。
例如，由上述JIS5086所规定的合金制成的铝合金制磁盘通过以下的制造工序来制造。首先，铸造具有规定化学成分的铝合金原材料，热轧该铸块，接下来实施冷轧，制作作为磁盘具有必要的厚度的轧制材料。对于该轧制材料，优选根据需要在冷轧的中途等实施退火。接下来，将该轧制材料冲切成圆环状，为了除去由上述制造工序产生的形变等，从层积有圆环状的铝合金板的层积体的两面一边加压一边实施退火，进行平坦化的加压退火，制作圆环状铝合金基板。
对如上操作制作的圆环状铝合金基板实施作为前处理的切削加工、磨削加工、脱脂、蚀刻和锌酸盐处理(Zn置换处理)，接下来，作为基底处理，无电解镀敷作为硬质非磁性金属的Ni-P，对该镀敷表面实施抛光后，在Ni-P无电解镀敷表面溅射磁性体，制造铝合金制磁盘。
顺便提及，近年来，根据多媒体等的需求，要求磁盘大容量和高密度。为了进一步增加容量，增多了在存储装置上搭载的磁盘的张数，与之相伴也要求磁盘厚度变薄。
但是，伴随更薄的厚度、更快的速度，由刚性的降低和因高速旋转引起的流体力的增加而产生的激振力增加，容易发生磁盘颤动。这是因为当磁盘高速旋转时，在磁盘之间产生不稳定的气流，该气流使磁盘振动(颤动)。这种现象认为是由于基板的损失系数低时磁盘的振动变大，磁头不能追随该变化而产生的。如果引起颤动，则作为读取部的磁头的定位误差增加。因此，强烈要求减少磁盘颤动。
根据这样的实际情况，近年来，强烈期望具有优异的颤动特性的磁盘用铝合金基板，并进行了研究。例如专利文献1中提出了通过提高铝合金基板的损失系数，减小基板的平坦度，从而使颤动特性提高的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2019-160384号公报
但是，现状是即使专利文献1所公开的铝合金基板的成分，也得不到作为目标的良好的颤动特性。
发明内容
发明要解决的课题
本发明是鉴于上述实际情况而完成的，目的是提供颤动特性优异的磁盘用铝合金基板。
用于解决课题的手段
本发明的一方式为一种磁盘用铝合金基板，其由铝合金形成，所述铝合金含有Fe：1.80质量％以下、Mn：0.70质量％以下、Ni：2.50质量％以下、Si：2.50质量％以下、Cu：1.00质量％以下、Zn：0.48质量％以下、Mg：1.00～3.50质量％，Fe、Mn和Ni的总含量为1.60～4.50质量％，Cu/Zn的质量比为0.01～0.35、或者6.00～50.00，余量由Al和不可避免的杂质构成。
本发明的其他方式为一种磁盘用铝合金基板，其中，上述铝合金进一步含有选自由Cr：1.00质量％以下和Zr：1.00质量％以下组成的组中的一种或两种元素。
本发明的其他方式为一种磁盘用铝合金基板，其中，上述铝合金进一步含有选自由Sr：0.10质量％以下、Na：0.10质量％以下和P：0.10质量％以下组成的组中的至少一种元素。
本发明的其他方式为一种磁盘用铝合金基板，其中，上述铝合金进一步含有0.0020质量％以下的Be。
本发明的其他方式为一种磁盘，其具有磁盘用铝合金基板、在上述磁盘用铝合金基板的表面的Ni-P镀敷处理层和在上述Ni-P镀敷处理层上的磁性体层。
发明效果
根据本发明，能够提供颤动特性优异的磁盘用铝合金基板。
附图说明
图1是表示磁盘用铝合金基板的平坦度的测定范围的图。
具体实施方式
A.磁盘用铝合金基板
本发明人等着眼于磁盘用铝合金基板的颤动特性与该磁盘用铝合金基板的原材料之间的关系，对这些特性与基板(磁盘材料)的成分之间的关系进行深入研究，发现铝合金的组成、Cu/Zn的质量比、Fe、Mn和Ni的总含量、以及Mg量对颤动特性有很大影响。其结果，本发明人等发现，通过使构成磁盘用铝合金基板的铝合金含有Fe：1.80质量％以下、Mn：0.70质量％以下、Ni：2.50质量％以下、Si：2.50质量％以下、Cu：1.00质量％以下、Zn：0.48质量％以下、Mg：1.00～3.50质量％，Cu/Zn的质量比为0.01～0.35、或者6.00～50.00，Fe、Mn和Ni的总含量为1.60～4.50质量％，余量由Al和不可避免的杂质构成，能够提高磁盘的颤动特性。即，由这样的铝合金形成的磁盘用铝合金基板能够增大损失系数，并且减小平坦度变化。通过增大磁盘用铝合金基板的损失系数，能够有效抑制磁盘旋转时该磁盘的振动。另外，通过减小磁盘用铝合金基板的平坦度变化，能够有效抑制磁盘旋转时不稳定气流的产生。其结果，本发明人等发现磁盘的颤动特性提高。基于这些技术思想，本发明人等完成了本发明。
以下，对本发明涉及的磁盘用铝合金基板进行详细说明。
铝合金的合金组成
为了提高颤动特性，用于本发明涉及的磁盘用铝合金基板的铝合金含有Fe：1.80质量％以下、Mn：0.70质量％以下、Ni：2.50质量％以下、Si：2.50质量％以下、Cu：1.00质量％以下、Zn：0.48质量％以下、Mg：1.00～3.50质量％，Fe、Mn和Ni的总含量为1.60～4.50质量％，Cu/Zn的质量比为0.01～0.35、或者6.00～50.00。
另外，上述铝合金可以进一步含有选自由Cr：1.00质量％以下和Zr：1.00质量％以下组成的组中的一种或两种元素作为第2选择元素。
进而，上述铝合金可以进一步含有选自由Sr：0.10质量％以下、Na：0.10质量％以下和P：0.10质量％以下组成的组中的至少一种元素作为第3选择元素。
进而，上述铝合金可以进一步含有0.0020质量％以下的Be作为第4选择元素。在铝合金任意含有上述第2至第4选择元素的情况下，铝合金含有Fe：1.80质量％以下、Mn：0.70质量％以下、Ni：2.50质量％以下、Si：2.50质量％以下、Cu：1.00质量％以下、Zn：0.48质量％以下、Mg：1.00～3.50质量％、Cr：1.00质量％以下、Zr：1.00质量％以下、Sr：0.10质量％以下、Na：0.10质量％以下、P：0.10质量％以下、Be：0.0020质量％以下，Fe、Mn和Ni的总含量为1.60～4.50质量％，Cu/Zn的质量比为0.01～0.35、或者6.00～50.00，余量由Al和不可避免的杂质构成。在上述铝合金中可以含有Cr、Zr、Sr、Na、P和Be中的一部分或全部，也可以不含有。
以下对上述各元素进行说明。
Fe：
Fe主要作为第二相粒子(Al-Fe系金属间化合物等)而存在，一部分固溶于基质中而存在，发挥提高磁盘用铝合金基板的损失系数和杨氏模量以及强度的效果。对这样的材料施加振动时，通过第二相粒子与位错(dislocation)的相互作用，振动能量被迅速吸收，得到良好的损失系数。另外，通过增加杨氏模量比铝基材高的第二相粒子，从而杨氏模量提高。进而，通过增加第二相粒子，强度因分散强度而提高。通过铝合金中的Fe含量为1.80质量％以下，能够进一步增强提高磁盘用铝合金基板的损失系数和杨氏模量以及强度的效果。另外，抑制粗大的Al-Fe系金属间化合物粒子大量生成。其结果，抑制这样的粗大的Al-Fe系金属间化合物粒子在对磁盘用铝合金基板进行蚀刻、锌酸盐处理、切削加工、磨削加工时脱落而产生大的凹陷，能够进一步增强提高镀敷表面的平滑性的效果，而且，能够进一步抑制镀敷剥离的产生。另外，能够进一步抑制轧制工序中的加工性降低。因此，铝合金中的Fe含量设定为1.80质量％以下的范围。铝合金中的Fe含量优选为1.60质量％以下。铝合金中的Fe含量的下限优选设定为0.10质量％，更优选设定为0.20质量％。
Mn：
Mn主要作为第二相粒子(Al-Mn系金属间化合物等)而存在，一部分固溶于基质中而存在，发挥提高磁盘用铝合金基板的损失系数和杨氏模量以及强度的效果。对这样的材料施加振动时，通过第二相粒子与位错的相互作用，振动能量被迅速吸收，得到良好的损失系数。另外，通过增加杨氏模量比铝基材高的第二相粒子，从而杨氏模量提高。进而，通过增加第二相粒子，磁盘用铝合金基板的强度因分散强度而提高。通过铝合金中的Mn含量为0.70质量％以下，能够进一步增强提高磁盘用铝合金基板的损失系数和杨氏模量以及强度的效果。另外，抑制粗大的Al-Mn系金属间化合物粒子大量生成。其结果，抑制这样的粗大的Al-Mn系金属间化合物粒子在对磁盘用铝合金基板进行蚀刻、锌酸盐处理、切削加工、磨削加工时脱落而产生大的凹陷，能够进一步增强提高镀敷表面的平滑性的效果，而且，能够进一步抑制镀敷剥离的产生。另外，能够进一步抑制轧制工序中的加工性降低。因此，铝合金中的Mn含量设定为0.70质量％以下的范围。铝合金中的Mn含量优选为0.50质量％以下。铝合金中的Mn含量的下限优选设定为0.10质量％，更优选设定为0.20质量％。
Ni：
Ni主要作为第二相粒子(Al-Ni系金属间化合物等)而存在，一部分固溶于基质中而存在，发挥提高磁盘用铝合金基板的损失系数、杨氏模量和强度的效果。通过铝合金中的Ni含量为2.50质量％以下，能够进一步增强提高磁盘用铝合金基板的损失系数、杨氏模量和强度的效果。另外，抑制粗大的Al-Ni系金属间化合物粒子大量生成。其结果，抑制这样的粗大的Al-Ni系金属间化合物粒子在对磁盘用铝合金基板进行蚀刻、锌酸盐处理、切削加工、磨削加工时脱落而产生大的凹陷，能够进一步抑制镀敷表面的平滑性的降低和镀敷剥离的产生。另外，能够进一步抑制轧制工序中的加工性降低。因此，将铝合金中的Ni含量设定为2.50质量％以下的范围。铝合金中的Ni含量优选为2.30质量％以下。铝合金中的Ni含量的下限优选设定为0.10质量％，更优选设定为0.20质量％。
Si：
Si主要作为第二相粒子(Si粒子、Al-Fe-Si系金属间化合物等)而存在，发挥提高磁盘用铝合金基板的损失系数、杨氏模量和强度的效果。对这样的磁盘用铝合金基板施加振动时，通过第二相粒子与位错的相互作用，振动能量被迅速吸收，得到良好的损失系数。另外，通过增加杨氏模量比铝高的第二相粒子，从而杨氏模量提高。进而，通过增加第二相粒子，磁盘用铝合金基板的强度因分散强度而提高。通过铝合金中的Si含量为2.50质量％以下，能够进一步增强提高磁盘用铝合金基板的损失系数、杨氏模量和强度的效果。另外，抑制粗大的Si粒子大量生成。其结果，抑制这样的粗大的Si粒子在对磁盘用铝合金基板进行蚀刻、锌酸盐处理、切削加工、磨削加工时脱落而产生大的凹陷，能够进一步增强提高镀敷表面的平滑性的效果，而且能够进一步抑制镀敷剥离的产生。另外，能够进一步抑制轧制工序中的加工性降低。因此，铝合金中的Si含量设定为2.50质量％以下的范围。优选为2.20质量％以下。铝合金中的Si含量的下限优选设定为0.005质量％，更优选设定为0.01质量％。
Cu：
Cu主要作为第二相粒子(Al-Cu系金属间化合物等)而存在，通过与Zn的比例，能够提高磁盘用铝合金基板的损失系数。另外，发挥提高磁盘用铝合金基板的强度和杨氏模量的效果。另外，减少在对磁盘用铝合金基板进行锌酸盐处理时的Al溶解量。进而，使锌酸盐被膜均匀、薄且致密地附着，发挥提高下一工序的镀敷工序中的平滑性的效果。通过铝合金中的Cu含量为1.00质量％以下，能够进一步增强提高磁盘用铝合金基板的损失系数、杨氏模量和强度的效果以及提高平滑性的效果。另外，抑制粗大的Al-Cu系金属间化合物粒子大量生成。其结果，抑制这样的粗大的Al-Cu系金属间化合物粒子在对磁盘用铝合金基板进行蚀刻、锌酸盐处理、切削加工、磨削加工时脱落而产生大的凹陷，能够进一步增强提高镀敷表面的平滑性的效果，而且能够进一步抑制镀敷剥离的产生。另外，能够进一步抑制轧制工序中的加工性降低。因此，铝合金中的Cu含量设定为1.00质量％以下的范围。铝合金中的Cu含量优选为0.50质量％以下。铝合金中的Cu含量的下限优选设定为0.003质量％，更优选设定为0.010质量％。
Zn：
Zn使锌酸盐处理时的Al溶解量减少，而且使锌酸盐被膜均匀、薄且致密地附着，发挥提高下一工序的镀敷工序中的平滑性和密合性的效果。另外，通过与Cu的比例，能够提高磁盘用铝合金基板的损失系数。通过铝合金中的Zn含量为0.48质量％以下，能够进一步增强提高磁盘用铝合金基板的损失系数、平滑性和密合性的效果。另外，能够进一步抑制轧制工序中的加工性降低。因此，铝合金中的Zn含量设定为0.48质量％以下的范围。铝合金中的Zn含量优选为0.40质量％以下。铝合金中的Zn含量的下限优选设定为0.003质量％，更优选设定为0.010质量％。
Mg：
Mg主要固溶于基质中而存在，一部分作为第二相粒子(Mg-Si系金属间化合物等)而存在，发挥提高磁盘用铝合金基板的强度的效果。另外，具有抑制磁盘用铝合金基板的平坦度变化的效果，发挥改善平坦度的效果。如果铝合金中的Mg含量小于1.00质量％，则上述的效果不充分。另一方面，如果铝合金中的Mg含量超过3.50质量％，则磁盘用铝合金基板的损失系数降低。因此，铝合金中的Mg含量设定为1.00～3.50质量％的范围。更优选Mg含量设定为1.20～3.00质量％的范围。
Cr：
Cr主要作为第二相粒子(Al-Cr系金属间化合物等)而存在，发挥提高磁盘用铝合金基板的损失系数、杨氏模量和强度的效果。另外，通过铝合金中的Cr含量为1.00质量％以下，能够进一步增强提高磁盘用铝合金基板的损失系数、杨氏模量和强度的效果。另外，抑制粗大的Al-Cr系金属间化合物粒子大量生成。其结果，抑制这样的粗大的Al-Cr系金属间化合物粒子在对磁盘用铝合金基板进行蚀刻、锌酸盐处理、切削加工、磨削加工时脱落而产生大的凹陷，能够进一步抑制镀敷表面的平滑性的降低和镀敷剥离的产生。另外，能够进一步抑制轧制工序中的加工性降低。因此，铝合金中的Cr含量优选设定为1.00质量％以下的范围，更优选设定为0.03～0.50质量％的范围。
Zr：
Zr主要作为第二相粒子(Al-Zr系金属间化合物等)而存在，发挥提高磁盘用铝合金基板的损失系数、杨氏模量和强度的效果。通过铝合金中的Zr含量为1.00质量％以下，能够进一步增强提高磁盘用铝合金基板的损失系数、杨氏模量和强度的效果。另外，抑制粗大的Al-Zr系金属间化合物粒子大量生成。其结果，抑制这样的粗大的Al-Zr系金属间化合物粒子在对磁盘用铝合金基板进行蚀刻、锌酸盐处理、切削加工、磨削加工时脱落而产生大的凹陷，能够进一步抑制镀敷表面的平滑性的降低和镀敷剥离的产生。另外，能够进一步抑制轧制工序中的加工性降低。因此，铝合金中的Zr含量优选设定为1.00质量％以下的范围，更优选设定为0.03～0.50质量％的范围。
Be：0.0020质量％以下
Be是在铸造含有Mg的铝合金时以抑制Mg的氧化为目的而添加到熔融金属内的元素。另外，通过在铝合金中含有0.0020质量％以下的Be，能够使磁盘的制造过程中在磁盘用铝合金基板的表面形成的Zn被膜更致密，并且能够进一步减小厚度的不均。其结果，能够进一步提高在磁盘用铝合金基板上形成的Ni-P镀敷处理层的平滑性。
但是，如果铝合金中的Be含量过多，则在磁盘用铝合金基板的制造过程中受热时，在表面容易形成Be系氧化物。另外，在铝合金进一步含有Mg的情况下，磁盘用铝合金基板受热时，在其表面容易形成Al-Mg-Be系氧化物。如果这些氧化物量增多，则Zn被膜的厚度的不均变大，有可能导致镀敷凹坑的产生。
通过将铝合金中的Be含量设定为优选0.0020质量％以下、更优选为0.0010质量％以下，能够降低Al-Mg-Be系氧化物的量，进一步提高Ni-P镀敷处理层的平滑性。需要说明的是，对于Be含量的下限值，可以为0质量％(0.0000％)。
Sr、Na和P：分别为0.10质量％以下
Sr、Na和P使磁盘用铝合金基板中的第二相粒子(主要是Si粒子)变得微细，发挥改善镀敷性的效果。另外，还发挥减小磁盘用铝合金基板中的第二相粒子的尺寸的不均一性，降低抗冲击特性不均的效果。因此，铝合金中可以含有各自为0.10质量％以下的Sr、Na、P。
但是，即使含有分别超过0.10质量％的Sr、Na和P，上述效果也会饱和，不能得到更显著的效果。另外，为了获得上述效果，优选将Sr、Na和P各自的下限值设定为0.001质量％。
Fe、Mn和Ni的总含量：1.60～4.50质量％
Fe、Mn和Ni如上所述发挥提高磁盘用铝合金基板的损失系数和杨氏模量以及强度的效果。此处，铝合金中的Fe、Mn和Ni的总含量小于1.60质量％时，磁盘用铝合金基板的损失系数不充分，颤动特性降低。另一方面，如果Fe、Mn和Ni的总含量超过4.50质量％，则粗大的金属间化合物生成，在对磁盘用铝合金基板进行蚀刻、锌酸盐处理、切削、磨削加工时，金属间化合物脱落而产生大的凹陷，镀敷表面的平滑性降低。另外，如果Fe、Mn和Ni的总含量超过4.50质量％，则磁盘用铝合金基板的强度也增高，因而轧制时产生裂纹。因此，Fe、Mn和Ni的总含量设定为1.60～4.50质量％。需要说明的是，从兼顾磁盘用铝合金基板的刚性与强度、以及制造性出发，含量为1.60～4.50质量％，优选为1.90～4.00质量％。
需要说明的是，只要铝合金中的三元素(Fe、Mn和Ni)的总含量满足1.60～4.50质量％，对Fe、Mn和Ni各自的含量的范围没有特别限定，Mn和Ni的任意一方可以为0质量％。
Cu/Zn的质量比为0.01～0.35、或者6.00～50.00
Cu和Zn如前所述，通过其比例，发挥提高磁盘用铝合金基板的损失系数的效果。此处，Cu/Zn的质量比大于0.35且小于6.00时，磁盘用铝合金基板的损失系数不充分，颤动特性降低。另一方面，如果Cu/Zn比小于0.01％或大于50.00，则成为Cu或Zn的任意一方的含量较多的状态，锌酸盐被膜变得不均匀，镀敷平滑性有可能降低。因此，Cu/Zn比设定为0.01～0.35、或者6.00～50.00。需要说明的是，从兼顾磁盘用铝合金基板的损失系数和镀敷平滑性出发，Cu/Zn比优选设定为0.02～0.35、或者6.00～40.00，更优选为0.03～0.35、或者8.00～35.00。
其他元素：
铝合金中可以含有除上述的元素以外的、成为不可避免的杂质的元素。作为这些元素，能举出Ti、B、Ga等，其含量只要对于各元素来说为0.10质量％以下、合计为0.30质量％以下，就不会损害本发明的作用效果。
需要说明的是，所谓金属间化合物是指析出物或结晶物，具体而言，是指Al-Fe系金属间化合物(Al3Fe、Al6Fe、Al6(Fe、Mn)、Al-Fe-Si、Al-Fe-Mn-Si、Al-Fe-Ni、Al-Cu-Fe等)、Mg-Si系金属间化合物(Mg2Si等)等的粒子等。作为其他金属间化合物，能举出Al-Mn系金属间化合物(Al6Mn、Al-Mn-Si)、Al-Ni系金属间化合物(Al3Ni等)、Al-Cu系金属间化合物(Al2Cu等)、Al-Cr系金属间化合物(Al7Cr等)、Al-Zr系金属间化合物(Al3Zr等)等。需要说明的是，第二相粒子除了含有金属间化合物以外，还含有Si粒子等。
磁盘用铝合金基板的损失系数
本发明涉及的磁盘用铝合金基板通过提高其损失系数而得到改善。由此，可有效抑制该磁盘在磁盘旋转时的振动，发挥提高磁盘用铝合金基板的颤动特性的效果。如前所述，通过使材料的第二相粒子增加，从而振动能量借助第二相粒子与位错的相互作用而被迅速吸收，得到良好的损失系数。
需要说明的是，所谓“损失系数”是将自由衰减振动波形的相邻振幅之比的自然对数除以π而得到的值，设时刻tn的第n个振幅为an，同样地第n+1、···n+m个振幅为an+1,···an+m时，损失系数用{(1/m)×ln(an/an+m)}/π表示。损失系数的测定例如能够使用日本Techno-Plus株式会社制造的JE-RT型装置在室温进行。
磁盘用铝合金基板的平坦度
磁盘用铝合金基板的平坦度如下进行测定。最初测定磁盘用铝合金基板的平坦度后，将该磁盘用铝合金基板平放在平台等上，在室温(25±5℃)下放置336小时，再次测定平坦度，算出下式所示的室温放置前后的平坦度之差作为平坦度变化。
平坦度变化为{(25±5℃下保持336小时前的磁盘用铝合金基板的平坦度)-(25±5℃下保持336小时后的磁盘用铝合金基板的平坦度)}的绝对值另外，平坦度的测定例如能够用ZyGO公司制造的平坦度测定机(MESA)进行。本发明涉及的磁盘用铝合金基板的上述平坦度小。通过减小平坦度，从而有效抑制磁盘旋转时的空气阻力，发挥提高磁盘用铝合金基板的颤动特性的效果。对于上述平坦度大的磁盘用铝合金基板，磁盘装置工作时的空气阻力变大，颤动特性降低。另一方面，对于上述平坦度小的磁盘用铝合金基板，如上所述能够抑制颤动特性的降低。
需要说明的是，本发明中，所谓平坦度，用磁盘用铝合金基板的整个表面的最大峰高与最大谷深之差来表示。此处，最大峰高是测量范围中的轮廓曲线的平均线与测量范围内最高值的差，最大谷深是该平均线与测量范围内最低值的差。此处，图1是表示磁盘用铝合金基板2的平坦度的上述测定范围的图。如图1所示，设从磁盘用铝合金基板的中心1到磁盘用铝合金基板2的内径的半径为Rx(mm)，设从磁盘用铝合金基板2的中心1到磁盘用铝合金基板2的外径的半径为Ry(mm)时，由Rx+1(mm)的圆和Ry-1(mm)的圆所包围的区域成为测定范围。
B.磁盘
具备上述磁盘用铝合金基板的磁盘例如具有以下的构成。即，磁盘具有磁盘用铝合金基板、该磁盘用铝合金基板的表面上的Ni-P镀敷处理层、和该Ni-P镀敷处理层上的磁性体层。需要说明的是，Ni-P镀敷处理层优选为通过无电解镀敷处理形成的无电解Ni-P镀敷处理层。磁盘还可以具有由类金刚石碳等碳系材料形成并层积在磁性体层上的保护层、和由润滑油形成并涂布在保护层上的润滑层。
C.磁盘用铝合金基板和磁盘的制造方法
以下详细说明本发明涉及的磁盘用铝合金基板、以及使用该基板的磁盘的制造工序的各工序和工艺条件。
以下说明本发明涉及的磁盘用铝合金基板、以及使用该基板的磁盘的制造方法。此处，铝合金成分的制备～冷轧为制造磁盘用铝合金基板的工序。另外，由磁盘用铝合金基板形成的盘坯的制作～磁性体的附着为利用所制造的磁盘用铝合金基板制作磁盘的工序。
首先，通过按照常规方法进行加热熔融，制备具有上述成分组成的铝合金原材料的熔融金属。接下来，利用半连续铸造(DC铸造)法或连续铸造(CC铸造)法等从制备的铝合金原材料的熔融金属铸造铝合金。此处，DC铸造法和CC铸造法如下所述。
DC铸造法中，通过喷口(spout)注入的熔融金属被下垫脚(bottom block)、水冷后的模具的壁以及直接排出到铸锭(铸块)的外周部的冷却水夺取热量而凝固，作为铸块被向下方拉出。
CC铸造法中，通过铸造喷嘴向一对辊(或带式铸造机、块状铸造机(blockcaster))之间供给熔融金属，利用辊的吸热(冷却)，直接铸造薄板。
DC铸造法和CC铸造法的大的不同点在于铸造时的冷却速度。冷却速度快的CC铸造法的特征在于，与DC铸造相比，第二相粒子的尺寸较小。在两种铸造法中，铸造时的冷却速度优选设定为0.1～1000℃/s的范围。通过将铸造时的冷却速度设定为0.1～1000℃/s，第二相粒子大量产生，磁盘用铝合金基板的损失系数和杨氏模量提高。另外，铝合金中的Fe固溶量变多，能够获得提高其强度的效果。铸造时的冷却速度小于0.1℃/s时，Fe固溶量变少，磁盘用铝合金基板的强度有可能降低。另一方面，如果铸造时的冷却速度超过1000℃/s，则有可能第二相粒子的个数变少，有时无法得到损失系数和杨氏模量充分的磁盘用铝合金基板。
接下来，对于DC铸造的铝合金铸块根据需要实施均质化处理。在进行均质化处理的情况下，优选在280～620℃进行0.5～30小时的加热处理，更优选在300～620℃进行1～24小时的加热处理。均质化处理时的加热温度小于280℃或加热时间小于0.5小时的情况下，均质化处理不充分，每张磁盘用铝合金基板的损失系数的不均有可能变大。如果均质化处理时的加热温度超过620℃，则铝合金铸块有可能发生熔融。均质化处理时的加热时间即使超过30小时，其效果也会饱和，不能得到更加显著的改善效果。
接下来，将根据需要实施了均质化处理、或没有实施均质化处理的铝合金铸块热轧，制成板材。在热轧时，对其条件没有特别限定，然而将热轧开始温度优选设定为250～600℃，将热轧结束温度优选设定为230～450℃。
接下来，将热轧得到的轧制板或用连续铸造法铸造的铸造板冷轧，制成1.3mm至0.45mm左右的磁盘用铝合金基板。通过冷轧，加工成所需的制品板厚。冷轧的条件没有特别限定，只要根据所需要的制品板强度和板厚决定即可，优选将轧制率设定为10～95％。在冷轧之前或冷轧中途，可以实施退火处理以确保冷轧加工性。在实施退火处理的情况下，如果例如分批式的加热，则优选在300～450℃下进行0.1～10小时，如果连续式的加热，则优选在400～500℃下保持0～60秒。此处，所谓保持时间为0秒是指达到所希望的保持温度后立即冷却。
为了对磁盘用铝合金基板进行加工以用作磁盘，将磁盘用铝合金基板冲切成圆环状，制作由磁盘用铝合金基板形成的盘坯。接下来，在大气中，在例如150～270℃进行0.5～10小时的加压退火，使盘坯平坦。接下来，对由磁盘用铝合金基板形成的盘坯实施切削加工、磨削加工，并进行在130～280℃的范围保持0.5～10.0小时的加热处理。
如此，通过进行在130～280℃的范围保持0.5～10.0小时的加热处理，可抑制位错的减少，能够提高颤动特性，所述位错是磁盘用铝合金基板的损失系数的提高所需要的。加热处理温度超过280℃的情况下，或加热处理时间超过10.0小时的情况下，位错减少，其结果，磁盘用铝合金基板的损失系数降低，颤动特性降低。另一方面，加热处理温度低于130℃的情况下，或加热处理时间低于0.5小时的情况下，因加工而导入的形变的去除不充分，其结果，随时间推移，磁盘用铝合金基板的平坦度恶化，难以作为磁盘用铝合金基板使用。因此，切削和磨削后的盘坯的加热处理优选在130～280℃的范围保持0.5～10.0小时。另外，加热处理中的温度范围更优选180～250℃，保持时间更优选0.5～5.0小时。
接下来，对由磁盘用铝合金基板形成的盘坯的表面实施脱脂、蚀刻、锌酸盐处理(Zn置换处理)。进而，对经锌酸盐处理的由磁盘用铝合金基板形成的盘坯的处理表面作为基底处理实施无电解Ni-P镀敷处理。最后，通过溅射使磁性体附着在无电解Ni-P镀敷处理面上，制成磁盘。
实施例
以下，对磁盘用铝合金基板及其制造方法的实施例进行说明。需要说明的是，磁盘用铝合金基板及其制造方法的具体方式不限于以下所示的实施例的方式，在不损害本发明的主旨的范围内，能够根据实施例适当变更构成。
(1)铝合金板的制作
根据以下的方法，制作本实施例中用于评价的铝合金板。首先，在熔炉中制备具有表1所示的化学成分的熔融金属。
表1
接下来，转移熔炉内的熔融金属，用表2所示的铸造方法制作铸块。接下来，除合金No.B8和B9以外，将铸块的表面进行面铣削，去除存在于铸块表面的偏析层。除合金No.B8和B9以外，进行面铣削后通过在表2所示的条件下加热处理铸块，从而进行均质化处理。接下来，在表2所示的条件下，除合金No.B8和B9以外，实施热轧，得到厚度3mm的热轧板。进而，使用热轧板或CC铸造板，实施冷轧，得到厚度约0.7mm的冷轧板。需要说明的是，合金No.B11由于Fe、Mn和Ni量的总含量过多，强度过高，因而热轧时产生裂纹，不能作为磁盘使用。因此，使用合金No.B11的比较例11中，由于没有进行热轧和冷轧，没有进行加压退火，因而无法进行后述的损失系数和平坦度变化的评价。需要说明的是，比较例11由于如上所述进行到热轧中途的处理，因而在表2中仅示出“热轧开始温度”。另外，合金No.B8～B9由于Mn量过多，强度过高，因而轧制时产生裂纹，不适合作为磁盘，但因为可进行评价，所以实施了以下的损失系数和平坦度变化的评价。
(2)磁盘用铝合金基板的制作
对上述磁盘用铝合金基板实施冲切加工，得到外径98mm、内径24mm的呈圆环状的盘坯。接下来，将所得到的盘坯从厚度方向的两侧一边加压，一边在表2所示的温度下保持3小时，实施加压退火。
[损失系数]
从加压退火工序后的由磁盘用铝合金基板形成的盘坯上采取60mm×8mm的样品，通过衰减法测定损失系数，算出损失系数×板厚(mm)。需要说明的是，磁盘用铝合金基板的损失系数的适当值根据基板的板厚而大幅变化。这是因为，板厚越薄，越会丧失对抗流体的激振力的阻力。因此，用损失系数与板厚(单位：mm)的乘积进行评价。损失系数的测定使用日本Techno-Plus株式会社制造的JE-RT型装置在室温下进行。在颤动性的评价中，将损失系数×板厚(mm)为0.89×10-3以上的情况设为A(优)，将0.74×10-3以上且小于0.89×10-3的情况设为B(良)，将0.69×10-3以上且小于0.74×10-3的情况设为C(合格)，将小于0.69×10-3的情况设为D(差)。需要说明的是，也可以从加热处理后的磁盘剥离镀敷层，表面磨削10μm，从这样的磁盘用铝合金基板上采取试验片，对其进行损失系数的评价。通过预试验，确认从加热处理后的磁盘得到的试样显示与从加压退火工序后的磁盘用铝合金基板采取的样品相同的损失系数。将所得到的损失系数×板厚的结果示于表2。
[平坦度变化调查]
首先，对于如上所述进行了加压退火的由磁盘用铝合金基板形成的盘坯测定平坦度。然后，将磁盘用铝合金基板放在平台等上，在室温(25±5℃)放置336小时，再次测定平坦度，算出用下式表示的室温放置前后的平坦度之差作为平坦度变化。
平坦度变化＝{(25±5℃下保持336小时前的磁盘用铝合金基板的平坦度)-(25±5℃下保持336小时后的磁盘用铝合金基板的平坦度)}的绝对值
需要说明的是，平坦度的意义如上所述。另外，用ZyGO非接触式平整度测定机进行平坦度的测定。平坦度变化为2.00μm以下的情况下，评价为A(优)，超过2.00μm的情况下，评价为D(差)。将得到的平坦度变化的结果示于表2。
表2
如表2所示，实施例1～3中，损失系数×板厚的评价为“B”或“C”，平坦度变化的评价为“A”，均优异，可以得到良好的颤动特性的磁盘用铝合金基板。
与此相对，如表2所示在比较例1～10和比较例12中，由于损失系数×板厚和平坦度变化中任一方或两方评价为差“D”，因而不能得到良好的颤动特性的磁盘用铝合金基板。另外，比较例11中，损失系数×板厚以及平坦度变化的评价本身无法进行。
产业上的可利用性
根据本发明，能得到颤动特性优异的磁盘用铝合金基板以及使用该铝合金基板的磁盘。
符号说明
1磁盘用铝合金基板的中心
2磁盘用铝合金基板

Claims (5)

1.一种磁盘用铝合金基板，其由铝合金形成，所述铝合金含有Fe：1.80质量％以下、Mn：0.70质量％以下、Ni：2.50质量％以下、Si：2.50质量％以下、Cu：1.00质量％以下、Zn：0.48质量％以下、Mg：1.00～3.50质量％，Fe、Mn和Ni的总含量为1.60～4.50质量％，Cu/Zn的质量比为0.01～0.35、或者6.00～50.00，余量由Al和不可避免的杂质构成。
2.根据权利要求1所述的磁盘用铝合金基板，其中，所述铝合金进一步含有选自由Cr：1.00质量％以下和Zr：1.00质量％以下组成的组中的一种或两种元素。
3.根据权利要求1或2所述的磁盘用铝合金基板，其中，所述铝合金进一步含有选自由Sr：0.10质量％以下、Na：0.10质量％以下和P：0.10质量％以下组成的组中的至少一种元素。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的磁盘用铝合金基板，其中，所述铝合金进一步含有0.0020质量％以下的Be。
5.一种磁盘，其具有：
权利要求1～4中任一项所述的磁盘用铝合金基板、
在所述磁盘用铝合金基板的表面的Ni-P镀敷处理层、
所述Ni-P镀敷处理层上的磁性体层。
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