CN1305965A - 一种化学钢化玻璃磁盘基板制作方法 - Google Patents

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一种化学钢化玻璃磁盘基板制作方法。主要是解决现有方法中盐浴使用寿命不长的问题。其特征是:将钠钙硅或钠铝硅系统薄板玻璃加工成磁盘基板;清洁后加热至360～460℃,Al2O3 1～4份、K2SiO3 1～8份和硅薄土2～5份组成的抑制剂按盐浴量的0.5～3%加入盐浴槽中,加热至380～450℃后对基板进行处理;冷却后对其进行超精细抛光,最后清洁处理。本发明可使盐浴使用寿命由10个月延长到16个月以上,并可彻底清除残存在基板上的盐浴颗粒。

Description

一种化学钢化玻璃磁盘基板制作方法
本发明涉及一种化学钢化玻璃磁盘基板制作方法，特别是一种在盐浴中加入抑制剂以抑制盐浴中杂质的生成和杂质对玻璃基板表面侵蚀的一种化学钢化玻璃磁盘基板制作方法。
到目前为止，用作磁盘基板的材料主要是铝合金。随着电脑技术的不断发展，硬磁盘、光磁盘、数字录像盘等信息记录装置需具有更高的记录密度和传送数据速度。提高记录密度，需使磁头与基盘之间的距离更接近，则要求提高基盘的表面光洁度和表面平整度。提高数据传送速度，则要求提高硬盘的记录密度和旋转速度，而提高硬盘的旋转速度则要求提高基盘的机械强度及弹性模量。铝合金磁盘基板由于在研磨过程中基盘表面突出，产生点状凹凸，因而影响基盘光洁度和平整度的进一步提高，不能提高记录密度，同时，基盘的力学特性也不能满足继续提高旋转速度的要求。为了克服铝合金的不足，人们开始采用化学钢化玻璃来替代铝合金(做)磁盘基板。化学钢化玻璃基板与铝合金基板相比，在研磨、抛光方面比较容易达到所要求的光洁度和平整度，并且在同一厚度上有更优越的刚性。
现有的利用化学钢化玻璃做磁盘基板的技术中，具有代表性的是日本HOYA公司的专利USP5,916,656，该技术利用一种铝硅酸盐玻璃放入KNO3盐浴中进行钢化，之后经酸洗、水洗，制造出可供下一步镀记忆膜的基板。该技术由于在钢化过程中没有在盐浴中加入抑制剂，因而不能抑制盐浴中杂质的生成和杂质对玻璃基板表面的侵蚀，其不足之处是盐浴的使用寿命不长，当使用超过10个月以后，钢化玻璃的强度降至300MPa以下，以至不能做磁盘基板使用。另外，由于在钢化之后，在酸洗、水洗之前没有超精细抛光工序，因而存在沉积在基板表面的盐颗粒未能彻底清除的不足之处，这些残存的盐颗粒将导致磁头破裂，硬盘报废。
本发明的目的就是针对上述不足之处而提供一种在盐浴中加入抑制剂以延长其使用寿命，可彻底清除沉积在基板表面上的盐颗粒的化学钢化玻璃磁盘基板制作方法。
本发明的技术解决方案是：一种化学钢化玻璃磁盘基板制作方法，其特征在于它包括以下工艺步骤：
1、将至少含Na2O5～20％、CaO5～20％、和SiO2 50～70％的钠钙硅系统或至少含Na2O5～20％、Al2O3 5～15％和SiO260～70％的钠铝硅系统薄板玻璃经切割、研磨、倒角和抛光加工成预定的磁盘基板尺寸；
2、将尺寸合格的基板进行清洗、干燥；
3、将干燥好的基板以500～1000℃/H的速率加热升温至360～460℃；
4、将由Al2O3 1～4份(重量份)、K2SiO3 1～8份和硅藻土2～5份组成的抑制剂按盐浴量的0.5～3％(重量百分比)加入盐浴槽中，启动搅拌器，加热使盐浴温度为380～450℃，再将步骤3中预热后的基板放入盐浴槽中进行处理10～30小时，使玻璃表面的Na+离子与盐浴中的K+离子进行交换，从而对基板进行钢化；
5、把离子交换后的基板以400～800℃/H的速率先送入冷却炉内冷却到200℃，再直接投入水中快速冷却；
6、对基板表面进行短时间超精细抛光(10μm以内)，最后进行清洗、干燥。
本发明由于在盐浴中加入了抑制剂，因而能抑制盐浴中杂质的生成和杂质对玻璃基板表面的侵蚀，能延长盐浴的使用寿命，使盐浴的使用寿命达16个月以上，同时，也降低了更换盐浴的频度，降低了生产成本。本发明由于在钢化之后、清洗之前增加了一道短时间的超精细抛光工序，因而可使沉积在基板表面的盐颗粒得以彻底清除，使基板的质量进一步提高。由于在化学钢化玻璃基板表面存在压缩应力和内部存在张应力，表面的微裂纹可能会因快速冷却而导致基板破损，从而有疵病的基板可以轻易地被剔除。
下面结合实施例进一步说明本发明。
实施例1
(1)将至少含Na2O5～20％、CaO5～20％、和SiO2 50～70％的钠钙硅系统薄板玻璃经切割、研磨、倒角和抛光加工成预定的磁盘基板尺寸。
首先准备一块薄板玻璃，接着用圆片切割机划成一块圆盘状玻璃。然后对其前后表面进行研磨，内外圆倒角，然后对内、外侧表面抛光，以决定内外圆直径，最后对前表面和后表面抛光。这样就得到了一片准确形状和尺寸的磁盘玻璃基板。本实施例1也可采用至少含Na2O 5～20％、Al2O3 5～15％和SiO2 60～70％的钠铝硅系统薄板玻璃。本工序为常规工艺步骤。
(2)将尺寸合格的基板进行清洗、干燥。清洗包括常规酸洗和水洗。本工艺为常规工艺步骤。
(3)将干燥好的基板加热升温至360℃。本工序为常规工艺步骤，预热温度在360～460℃范围内均可，加热的速率为500～1000℃/H。
(4)将由Al2O32.5份、K2SiO34.5份和硅藻土3.5份组成的抑制剂按盐浴量的2.3％与KNO3混合后加入到盐浴槽中，启动搅拌器，加热使盐浴温度为380℃，再将步骤(3)中预热后的基板放入盐浴槽中进行处理。
为了对玻璃基板的整个表面进行化学钢化，应将玻璃基板夹在盐浴架上浸入盐浴10小时。通过化学钢化处理，玻璃基板的表面形成一厚80μm左右的压应力层，磁盘玻璃基板的抗弯曲强度为300MPa。若盐浴温度为450℃，盐浴处理20小时，则玻璃基板的表面形成一厚100～200μm左右的压应力层，磁盘玻璃基板的抗弯曲强度为420MPa。本工序除加入抑制剂外，均为常规工艺步骤，盐浴温度范围为380～450℃，盐浴使用寿命为≥24个月。
(5)把离子交换后的基板先冷却到200℃再直接投入水中快速冷却。
化学钢化过的玻璃基板在第一和第二退火室中逐渐冷却。首先，将玻璃基板从盐浴中取出，转入300℃的第一退火室，保持10分钟退火至300℃，接着，将玻璃基板从第一退火室转入200℃，的第二退火室，保持10分钟退火至200℃。再接着将玻璃基板浸入20℃的水浴中保持1O分钟，使玻璃基板快速冷却。本工序为常规工艺步骤，可剔除有疵病如微裂纹的玻璃基板。
(6)、对基板表面进行短时间超精细抛光，最后进行清洗、干燥。
为了提高基板表面的光洁度和彻底清除沉积在基板上的盐颗粒，将冷却后的玻璃基板进行磨损厚度在10μm以内的短时间超精细抛光。将抛光后的玻璃基板浸入加热至40℃的含硫酸的清洁剂中10分钟，先用超声波清洗，再用纯净水清洗，最后烘干。基板表面的平整度达3～5。本工序除超精细抛光步骤外均为常规工艺步骤。
实施例2
除抑制剂组成及其与KNO3比例与实施例1中的不同外，其它工艺步骤均与实施例1中的相同。本实施例2的抑制剂由Al2O32.5份、K2SiO31.5份和硅薄土2.5份组成，按盐浴量的0.5％与KNO3混合后加入到盐浴槽中。盐浴使用寿命为≥16个月。
实施例3
除抑制剂组成及其与KNO3比例与实施例1中的不同外，其它工艺步骤均与实施例1中的相同。本实施例3的抑制剂由Al2O31份、K2SiO35份和硅薄土4份组成，按盐浴量的3％与KNO3混合后加入到盐浴槽中。盐浴使用寿命为≥20个月。
实施例4
除抑制剂组成及其与KNO3比例与实施例1中的不同外，其它工艺步骤均与实施例1中的相同。本实施例4的抑制剂由Al2O31份、K2SiO31份和硅薄土2份组成，按盐浴量的1％与KNO3混合后加入到盐浴槽中。盐浴使用寿命为≥18个月。

Claims (6)

  1. 一种化学钢化玻璃磁盘基板制作方法，其特征在于它包括以下工艺步骤：
    1、将至少含Na2O5～20％、CaO5～20％、和SiO2 50～70％的钠钙硅系统或至少含NaO5～20％、Al2O3 5～15％和SiO2 60～70％的钠铝硅系统薄板玻璃经切割、研磨、倒角和抛光加工成预定的磁盘基板尺寸；
  2. 2、将尺寸合格的基板进行清洗、干燥；
  3. 3、将干燥好的基板以500～1000℃/H的速率加热升温至360～460℃；
  4. 4、将由Al2O3 1～4份(重量份)、K2SiO3 1～8份和硅藻土2～5份组成的抑制剂按盐浴量的0.5～3％(重量百分比)加入盐浴槽中，启动搅拌器，加热使盐浴温度为380～450℃，再将步骤3中预热后的基板放入盐浴槽中进行处理；
  5. 5、把离子交换后的基板以400～800℃/H的速率先冷却到200℃，再直接投入水中快速冷却；
  6. 6、对基板表面进行短时间超精细抛光，最后进行清洗、干燥。
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