CN1175401C - 磁记录介质用玻璃基板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种磁记录介质用玻璃基板的制造方法，它包括在结晶化玻璃基板及表面化学强化性玻璃基板的精加工抛光工艺中，使用含有平均粒径D50为0.5μm或以下的CeO2类研磨材料为1重量%或以下的研磨液和研磨布，优选平均粒径D50为0.3μm或以下的CeO2类研磨材料为0.5重量%或以下的研磨液，优选硬质发泡聚氨酯研磨布，进行研磨，可以容易地得到表面粗糙度极低的，有平滑表面的磁记录介质用结晶化玻璃基板。
Description
技术领域
本发明涉及磁记录介质用玻璃基板的制造方法，更详细地说，本发明涉及可生产表面均质，而且表面缺陷少，表面粗糙度极低的有平滑表面的磁记录介质用玻璃基板的制造方法。
背景技术
随着磁盘记录装置的大容量化，为了提高记录密度，谋求降低磁头的浮上量，为了满足这种降低，表面平滑性优良，而且表面缺陷少的磁记录介质用基板是必须的材料。
作为表面平滑性优良的磁记录介质用基板，过去主要采用的是在铝合金上镀Ni-P，将该已镀层的主表面经过多阶段研磨得到的基板。
但是，近年来，在笔记本型个人电脑等可携带电脑中也采用了磁盘记录装置，因此，要求基板能够耐受因携带而带来的冲击。而且为了提高磁盘记录装置的应答速度，磁盘记录介质用基板必须以10000rpm的高速度旋转，因此需要有高强度的磁记录介质用基板，为了满足这种必要性，采用了玻璃基板。
作为这种磁记录介质用的玻璃基板，主要采用已通过表面化学强化提高强度的强化玻璃板，以及将熔融成型得到的玻璃板长时间保持于600-800℃高温下，使结晶相已部分析出的结晶化玻璃基板。
表面化学强化玻璃板，例如将熔融成型得到的表面化学强化性玻璃板进行研削、研磨加工以后，在硝酸钠、硝酸钾等熔融盐中浸渍，借此在表面形成压缩应力层而得到的提高了破坏强度的玻璃基板；而结晶化玻璃基板，例如是将熔融成型得到的非晶型玻璃，通过长时间保持于600-800℃高温下，成为40-80％结晶相和20-60％非结晶相共存的混合相，由此得到的玻璃基板。
但是，在上述的结晶化玻璃基板或表面化学强化性玻璃基板的研削、研磨加工工艺，特别是精加工的研磨工艺中，若采用公知的技术，即使用仿鹿皮型软质研磨布和含有百分之几的平均粒径0.5-2.0μmCeO2类研磨材料的研磨液进行研磨时，由于使用研磨布而产生毛刷眼状的线状凸凹，因此只能得到不均匀的表面。另外，经表面化学强化性玻璃基板所能达到的的限度是表面粗糙度在3.5埃左右，结晶化玻璃基板在4.5埃左右，而要得到磁记录介质用玻璃基板要求的表面粗糙度在3埃或以下是极为困难的。
发明内容
本发明的目的是提供一种生产效率高的，经过研磨表面均匀，而且表面缺陷少，表面粗糙度极低，有平滑表面的磁记录介质用玻璃基板的制造方法。
本发明人对上述课题进行了精心研究，结果得知，按照公知的方法将磁记录介质用玻璃基板研磨加工成一定的厚度，根据需要进行抛光加工以后的精加工抛光工艺中，若研磨布优选使用发泡聚氨酯制的硬质研磨布，用含有极低浓度的极微细CeO2类研磨材料的研磨液研磨时，意外地发现，能够很容易地生产出没有毛刷眼状的线状凸凹，表面均匀，缺陷少，而且表面粗糙度在3埃或以下的玻璃基板，从而完成了本发明。
也就是说，本发明的磁记录介质用玻璃基板的制造方法是对磁记录介质用玻璃基板进行精加工抛光的工艺，其特征是，采用含有D50为0.5μm或以下的CeO2类研磨材料的1％重量或以下的研磨液和研磨布进行研磨。
以下是本发明的详细说明。
根据本发明方法制造磁记录介质用的玻璃基板，只要是具有磁记录介质用基板所要求的强度，或者通过表面化学强化处理能获得磁记录介质用基板所要求的强度的任何玻璃基板均可，但是现有技术中优选使用结晶化玻璃基板及表面化学强化性玻璃基板。
本发明制造方法中进行精加工抛光使用的研磨材料是平均粒径D50为0.5μm或以下，优选0.3μm或以下，更优选0.2μm或以下的CeO2类微粒子。若使用含有平均粒径比0.5μm大的研磨材料的研磨液研磨玻璃基板时，则表面粗糙度变大，不能够生产出作为本发明目的的表面缺陷少，表面粗糙度极低的具有平滑表面的玻璃基板。
可以在本发明制造方法的精加工抛光工艺中使用的CeO2类研磨材料，可以举出高纯度CeO2，CeO2和稀土元素氧化物的混合物，CeO2和SiO2的混合物，美国专利5,766,279说明书公开的由氧化铈和氧化硅形成的固溶体等。这种固溶体可以以所需的极微细粒子以市售品买到，而且因为在水中的分散性良好，所以特别适用于本发明。这种固溶体优选使用由100重量份的氧化铈和0.1-10重量份氧化硅形成的固溶体。
作为本发明制造方法的精加工抛光工艺使用的研磨液，是含有上述CeO2类研磨材料1重量％或以下，优选0.5重量％或以下的研磨液。使用CeO2类研磨材料的浓度超过1重量％的研磨液研磨玻璃基板时，表面粗糙度变大，不能够生产出作为本发明目的的表面缺陷少，表面粗糙度极低的平滑表面的玻璃基板。对于使用CeO2类研磨材料的浓度极低的研磨液研磨时，玻璃基板表面粗糙度极低的理由，虽然目前还不能说明，但大概可以认为是因为，对研磨加工有效起作用而必要的研磨材料的浓度实际上非常低，而且研磨液中有过量的研磨材料存在时，对表面粗糙度有不利的作用。
在本发明的制造方法中，由于研磨液中的研磨材料的浓度低，所以研磨时的研磨阻力，加工阻力变大，为了降低这种阻力，和现有技术同样，研磨液中可以含有高分子添加剂和表面活性剂。作为这种高分子添加剂，可以使用纤维素，甘油等。作为表面活性剂，可以使用阴离子、阳离子、非离子表面活性剂，优选使用脂肪酸类的表面活性剂。在这种情况下，不仅降低了研磨阻力和加工阻力，而且可以更容易地生产表面粗糙度极低，有平滑表面的玻璃基板。
本发明制造方法的精加工抛光工艺中，使用公知的两面研磨机和公知的研磨布研磨玻璃基板。使用的研磨布虽然不需特别限定，但是研磨时为了提高机械化学作用中的机械作用，优选使用硬的研磨布。作为这种硬的研磨布，优选目前在粗研磨工艺(一次抛光)中使用的发泡聚氨酯制造的硬质研磨布。这种发泡聚氨酯制造的硬质研磨布的硬度可以表示为几个级别，虽然可以使用任何级别硬度的研磨布，但是从防止玻璃基板端面倾斜(corner slope)的观点，优选使用较高硬度的研磨布。另外为了使研磨液容易流动，优选在发泡聚氨酯制造的研磨布的研磨一侧表面，每间隔30-50mm设置1mm宽1mm深的沟。另外研磨布的厚度优选为0.5-1.5mm左右。
如上所述，使用仿鹿皮类型的软质研磨布和含有百分之几0.5-2μm的CeO2类研磨材料的研磨液进行研磨时，由于研磨布的原因，会产生毛刷眼状的有方向性的线状凹凸，只能得到不均匀的表面。但是通过使用含有1重量％或以下的平均粒径D50为0.5μm或以下的CeO2类研磨材料的研磨液，则可以抑制由于研磨布引起的毛刷眼状的线状凹凸。更进一步，通过同时使用上述的研磨液和上述的发泡聚氨酯制造的硬质研磨布，可以防止由于研磨布引起的毛刷眼状的线状凹凸的发生。这样的由于研磨布引起的毛刷眼状的线状凹凸，对于玻璃基板是用通常的外观目视检查不能看出的一点点微小差别，但在磁性膜制膜时，就可以明显地看出。另外，若同时使用硬质研磨布和含有平均粒径D50为0.5-2μm的CeO2的研磨液，虽然减少了由于研磨布引起的毛刷眼状的线状凹凸，但是在这种情况下，仍然会发生微小的表面缺陷。
在本发明的制造方法中，关于上述以外的研磨条件，例如研磨压力，旋转次数，研磨时间，是普通能够进行研磨加工的条件，没有特别的限制。可是研磨压力过高，会产生摩擦声音，或者也会发生玻璃基板的破损，因此优选研磨压力低于100g/cm2，更优选80g/cm2或以下。旋转次数过慢，有时会产生摩擦的声音，过快时研磨阻力过大及加工阻力过大，因此优选旋转次数为15-60rpm。另外研磨时间与旋转次数有关，但研磨时间过短，则表面粗糙度有改进不充分的倾向，即使研磨时间加长，也达不到与之相应的效果，因此优选研磨时间(分)×旋转次数(rpm)为150-1000。
具体实施方式
以下用实施例和比较例更具体地说明本发明。
实施例1
按照通常的磁记录介质用玻璃基板的制作顺序，将硅酸锂结晶化玻璃板(ォハゥ株式会社制造：TS-10SX，石英·方解石70-80％，其余为非晶体)进行内外径加工，抛光加工，制作为外径65mm，内径20mm，板厚0.68mm的多个环状基板。
然后将上述环状基板100枚放入浜井株式会社制的16B两面研磨机中，作为研磨材料使用三井金属矿业株式会社制的米雷库(ミレ-ク)801(CeO2类研磨材料，平均粒径D50＝1.5μm)，作为研磨布使用罗德尔尼塔(ロデ-ルニツタ)公司制的MHC15A(发泡聚氨酯)，进行研磨，使厚度的削减为单面15μm，制成本发明的研磨处理的结晶化玻璃基板。
将上述得到的结晶化玻璃基板100枚放入浜井株式会社制的16B两面研磨机中，作为研磨材料使用三井金属矿业株式会社制的CEP(由氧化铈100重量份和氧化硅1重量份形成的固溶体，平均粒径D50＝0.2μm)，使用含有该类研磨材料0.5重量％的研磨液，作为研磨布使用罗德尔尼塔公司制的MHC14E(发泡聚氨酯)，以研磨压力60g/cm2，旋转次数30rpm，研磨时间20分钟的研磨条件，对结晶化玻璃基板的两面进行研磨。用A.F.M(Atomic Force Microscope)，对2μm×2μm的面积观察研磨后结晶化玻璃基板表面的表面粗糙度(Ra及Rmax)。结果列于表1。
比较例1
除了用三井金属矿业株式会社制的米雷库SO(平均粒径D50＝1.0μm，CeO270％)代替实施例1使用的CEP研磨材料以外，和实施例1进行同样的处理，和实施例1同样观察研磨后的结晶化玻璃基板表面的表面粗糙度，结果列于表1。
第1表
| 研磨材料种类 | 平均粒径 | Ra | Rmax | |
| 实施例1 | CEP | 0.2μm | 2.0埃 | 52埃 |
| 比较例1 | 米雷库SO | 1.0μm | 4.5埃 | 110埃 |
从表1可以看出，用比目前通常使用的平均粒径1.0μm小的(D50＝0.5μm或以下)CeO2类研磨材料，以低浓度(1重量％或以下)研磨，可以得到结晶化玻璃基板表面的表面粗糙度极低的基板。
实施例2-9
除了将实施例1的研磨条件(研磨时间，研磨压力，旋转次数)进行如表2所示的变化以外，其它和实施例1进行同样的处理，研磨后结晶化的玻璃基板表面的表面粗糙度进行和实施例1同样的观察，结果列于表2。
第2表
| 研磨时间 | 研磨压力 | 旋转次数 | Ra | Rmax | |
| 实施例2 | 20分钟 | 75g/cm2 | 30rpm | 1.8埃 | 50埃 |
| 实施例3 | 20分钟 | 30g/cm2 | 30rpm | 2.0埃 | 52埃 |
| 实施例4 | 20分钟 | 30g/cm2 | 50rpm | 2.1埃 | 54埃 |
| 实施例5 | 15分钟 | 60g/cm2 | 40rpm | 1.7埃 | 32埃 |
| 实施例6 | 15分钟 | 60g/cm2 | 30rpm | 2.2埃 | 54埃 |
| 实施例7 | 15分钟 | 60g/cm2 | 20rpm | 2.1埃 | 55埃 |
| 实施例8 | 10分钟 | 60g/cm2 | 20rpm | 2.4埃 | 56埃 |
| 实施例9 | 5分钟 | 60g/cm2 | 30rpm | 3.0埃 | 80埃 |
实施例10-15及比较例2
除了实施例1使用的CEP类研磨材料的浓度变更为第3表所示及按照第3表所示浓度添加作为添加剂的脂肪酸皂(协同油脂制；MKP-98)以外(也有不添加的情况)，进行和实施例1同样的处理，和实施例1同样观察研磨后的结晶化玻璃基板表面的表面粗糙度，结果和实施例1的数据一起列于第3表。
第3表
| 研磨材料的浓度 | 皂的浓度 | Ra | Rmax | |
| 实施例2 | 2.0重量％ | 0重量％ | 4.8埃 | 120埃 |
| 实施例1 | 0.5重量％ | 0重量％ | 2.0埃 | 58埃 |
| 实施例10 | 0.1重量％ | 1重量％ | 1.6埃 | 33埃 |
| 实施例11 | 0.1重量％ | 0.5重量％ | 1.5埃 | 30埃 |
| 实施例12 | 0.1重量％ | 0重量％ | 1.8埃 | 52埃 |
| 实施例13 | 0.01重量％ | 1重量％ | 1.5埃 | 32埃 |
| 实施例14 | 0.01重量％ | 0.5重量％ | 1.6埃 | 34埃 |
| 实施例15 | 0.005重量％ | 1重量％ | 1.5埃 | 29埃 |
如第3表的数据所说明，研磨液中的研磨材料的浓度比1重量％高的情况，研磨后结晶化玻璃基板表面的表面粗糙度恶劣，但浓度极低时，研磨后结晶化玻璃基板表面的表面粗糙度可以变低。另外当添加作为添加剂的脂肪酸皂时，由于润滑作用，表面粗糙度可以更低。
实施例16-18
除了将实施例1中使用的CEP研磨材料浓度取为0.005重量％，而且添加作为添加剂的脂肪酸皂(协同油脂制：MKP-98)1重量％浓度，研磨布变更为第4表所示的研磨布(MHC 14E和Suba是罗德尔尼塔公司制造；N0038是钟纺株式会社制造的仿鹿皮类型)以外，进行和实施例1同样的处理，和实施例1同样观察研磨后的结晶化玻璃基板表面的表面粗糙度。结果和实施例15的数据一起列于第4表。
第4表
| 研磨布 | Ra | Rmax | |
| 实施例15 | MHC15A | 1.5埃 | 30埃 |
| 实施例16 | MHC14E | 1.8埃 | 62埃 |
| 实施例17 | Suba | 2.4埃 | 84埃 |
| 实施例18 | N0038 | 2.2埃 | 80埃 |
第4表的数据说明，使用硬质研磨布进行研磨，可以降低结晶化玻璃基板表面的表面粗糙度。
实施例19
按照通常的磁记录介质用玻璃基板的制作顺序，将可表面化学强化的铝硅酸盐玻璃基板(旭特库诺玻璃株式会社(旭テクノグラス株式会社)制造：AH-1)进行内外径加工，抛光加工，制作成外径65mm，内径20mm，板厚0.68mm的多个环状基板。
然后将上述环状基板100枚放入浜井株式会社制的16B两面研磨机中，作为研磨材料使用三井金属矿业株式会社制的米雷库801(CeO2类研磨材料，平均粒径D50＝1.5μm)，作为研磨布使用罗德尔尼塔公司制的MHC15A(发泡聚氨酯)，进行研磨，削减厚度为单面15μm，制作为本发明的研磨处理的表面化学强化性玻璃基板。
将上述得到的表面化学强化性玻璃基板100枚放入浜井株式会社制的16B两面研磨机中，作为研磨材料使用三井金属矿业株式会社制的CEP(由氧化铈100重量份和氧化硅1重量份形成的固溶体，平均粒径D50＝0.2μm)，使用含有该研磨材料0.5重量％的研磨液。作为研磨布使用罗德尔尼塔公司制的MHC14E(发泡聚氨酯)，以研磨压力60g/cm2，旋转次数30rpm，研磨时间20分钟的研磨条件对表面化学强化性玻璃基板的两面进行研磨。用A.F.M对2μm×2μm的面积观察研磨后表面化学强化性玻璃基板表面的表面粗糙度(Ra和Rmax)。结果示于表5。在该表面没有发现任何毛刷眼状的线状凹凸。
比较例3
除了用三井金属矿业株式会社制的米雷库SO(平均粒径D50＝1.0μm，CeO270％)代替实施例19使用的CEP研磨材料，以及用钟纺株式会社制造的仿鹿皮类型N0038代替MHC 14E(发泡聚氨酯)以外，进行和实施例19同样的处理，和实施例19同样观察研磨后的表面化学强化性玻璃基板表面的表面粗糙度，结果列于第5表。此外，在其表面看出有毛刷眼状线状凹凸。
第5表
| 研磨材料的种类，平均粒径 | 研磨布的材质 | Ra | Rmax | |
| 实施例19 | CEP 0.2μm | 发泡聚氨酯 | 1.5埃 | 50埃 |
| 比较例3 | 米雷库SO 1.0μm | 仿鹿皮类型 | 5.6埃 | 120埃 |
第5表的数据说明，使用比目前普通使用的平均粒径1.0μm更小的CeO2类研磨材料(D50＝0.5μm或以下)，于低浓度下进行研磨(1重量％或以下)，能够使表面化学强化性玻璃基板表面的表面粗糙度充分降低。
实施例20-27
除了将实施例19的研磨条件(研磨时间，研磨压力，旋转次数)用第6表所示的条件代替以外，和实施例19进行同样的处理，和实施例19同样观察表面化学强化性玻璃基板表面的表面粗糙度。结果如第6表所示。
第6表
| 研磨时间 | 研磨压力 | 旋转次数 | Ra | Rmax | |
| 实施例20 | 20分钟 | 75g/cm2 | 30rpm | 1.4埃 | 48埃 |
| 实施例21 | 20分钟 | 30g/cm2 | 30rpm | 1.6埃 | 54埃 |
| 实施例22 | 20分钟 | 30g/cm2 | 50rpm | 1.6埃 | 52埃 |
| 实施例23 | 15分钟 | 60g/cm2 | 40rpm | 1.4埃 | 46埃 |
| 实施例24 | 15分钟 | 60g/cm2 | 30rpm | 1.7埃 | 54埃 |
| 实施例25 | 15分钟 | 60g/cm2 | 20rpm | 1.8埃 | 57埃 |
| 实施例26 | 10分钟 | 60g/cm2 | 20rpm | 2.1埃 | 58埃 |
| 实施例27 | 5分钟 | 60g/cm2 | 30rpm | 2.4埃 | 61埃 |
实施例28-33和比较例4
除了将实施例19使用的CEP研磨材料的浓度变更为第7表所示那样，以及按照第7表所示浓度添加作为添加剂的脂肪酸皂(协同油脂制；MKP-98)以外(也有不添加的情况)，进行和实施例19同样的处理，和实施例19同样观察研磨后的表面化学强化性玻璃基板表面的表面粗糙度，结果和实施例19的数据一起列于第7表。
第7表
| 研磨材料的浓度 | 皂的浓度 | Ra | Rmax | |
| 实施例4 | 2.0重量％ | 0重量％ | 4.9埃 | 124埃 |
| 实施例19 | 0.5重量％ | 0重量％ | 1.6埃 | 54埃 |
| 实施例28 | 0.1重量％ | 1重量％ | 1.4埃 | 51埃 |
| 实施例29 | 0.1重量％ | 0.5重量％ | 1.4埃 | 49埃 |
| 实施例30 | 0.1重量％ | 0重量％ | 1.5埃 | 52埃 |
| 实施例31 | 0.01重量％ | 1重量％ | 1.3埃 | 53埃 |
| 实施例32 | 0.01重量％ | 0.5重量％ | 1.4埃 | 50埃 |
| 实施例33 | 0.005重量％ | 1重量％ | 1.4埃 | 52埃 |
如第7表的数据所说明，研磨液中的研磨材料的浓度比1重量％高的情况，研磨后表面化学强化性玻璃基板表面的表面粗糙度恶劣，但使用极低浓度的研磨液时，可使研磨后表面化学强化性玻璃基板表面的表面粗糙度降低。另外当添加作为添加剂的脂肪酸皂时，由于其润滑作用，表面粗糙度可以更低。
实施例34-36
除了将实施例19中使用的CEP研磨材料浓度取为0.005重量％，添加作为添加剂的脂肪酸皂(协同油脂制：MKP-98)1重量％浓度，研磨布变更为第8表所示的研磨布(MHC 14E和Suba是罗德尔尼塔公司制造；N0038是钟纺株式会社制造的仿鹿皮类型)以外，进行和实施例19同样的处理，和实施例19同样观察研磨后的表面化学强化性玻璃基板表面的表面粗糙度。其结果和实施例33的数据一起列于第8表。
第8表
| 研磨布 | Ra | Rmax | |
| 实施例33 | MHC15A | 1.3埃 | 48埃 |
| 实施例34 | MHC14E | 1.4埃 | 52埃 |
| 实施例35 | Suba | 2.3埃 | 63埃 |
| 实施例36 | N0038 | 2.7埃 | 68埃 |
第8表的数据说明使用硬质研磨布研磨，可以降低表面化学强化性玻璃基板表面的表面粗糙度。
如上所述，按照本发明制造方法，通过研磨结晶化玻璃基板或表面化学强化性玻璃基板，可以容易地得到表面粗糙度极低，有平滑表面的磁记录介质用结晶化玻璃基板。
Claims (10)
1.磁记录介质用玻璃基板的制造方法，它是对磁记录介质用玻璃基板进行精加工抛光的工艺，其特征是，使用含有平均粒径D50为0.5μm或以下的CeO2类研磨材料为1重量％或以下的研磨液和研磨布进行研磨。
2.按照权利要求1所述的制造方法，其特征是，所述磁记录介质用玻璃基板是结晶化玻璃基板或表面化学强化性玻璃基板。
3.按照权利要求1或2所述的制造方法，其特征是，使用含有平均粒径D50为0.3μm或以下的CeO2类研磨材料为0.5重量％或以下的研磨液。
4.按照权利要求1或2所述的制造方法，其特征是，所述CeO2类研磨材料是由100重量份氧化铈和0.1-10重量份氧化硅形成的固溶体。
5.按照权利要求3所述的制造方法，其特征是，所述CeO2类研磨材料是由100重量份氧化铈和0.1-10重量份氧化硅形成的固溶体。
6.按照权利要求1或2所述的制造方法，其特征是，所述研磨液含有作为添加剂的脂肪酸皂。
7.按照权利要求3所述的制造方法，其特征是，所述研磨液含有作为添加剂的脂肪酸皂。
8.按照权利要求4所述的制造方法，其特征是，所述研磨液含有作为添加剂的脂肪酸皂。
9.按照权利要求1或2所述的制造方法，其特征是，所述研磨布是硬质发泡聚氨酯。
10.按照权利要求3所述的制造方法，其特征是，所述研磨布是硬质发泡聚氨酯。
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