CN1384166A - 用于存储器硬盘磁头表面抛光的抛光组合物及其抛光方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于表面抛光处理技术领域,涉及一种用于存储器硬盘磁头抛光的抛光组合物及其抛光方法,该抛光组合物至少包括以下组分:选自纳米量级的金刚石、二氧化硅、氧化铝、氧化铈、氧化锆、氧化钛、氮化硅和二氧化锰中的一种磨料或多种磨料的组合,占总重量的0.01～50%;烷烃的矿物油或合成油,占总重量的50～99.99%;缓冲组分,占总重量的0～50%,组合物的pH值为6～8。将该抛光组合物喷洒在抛光设备的金属或非金属研磨盘上后,使用电阻导向研磨机或原理类似的抛光设备直接对存储器硬盘的未进行表面加工处理的磁头表面进行最终或中间抛光。还可用于对表面粗糙度要求达到亚纳米量级的金属或非金属表面进行中间或最终抛光。

Description

用于存储器硬盘磁头表面抛光的抛光组合物及其抛光方法

技术领域

本发明属于表面抛光处理技术领域，特别涉及对存储器硬盘磁头表面进行抛光的材料及抛光方法。

背景技术

人们正在不断地使存储器硬盘的尺寸更小，存储量更大，因此存储器硬盘的磁头从AMR发展到了GMR和TMR。

随着存储器硬盘容量的增加，硬盘的记录密度以每年数十个百分点增长。根据硬盘的读写原理，硬盘存储密度的提高实际上就是单位面积上能有更多的磁存储单元，记录信息所占据的空间就比以前要窄小，进行记录所需的磁力也变弱。所以，存储器硬盘就需要减小磁间隙(即磁头磁介质与磁盘磁介质之间的距离)，以提高对磁信号的灵敏度。减小磁间隙有两个途径：一是减薄磁头和磁盘上磁介质、磁介质保护膜和润滑膜的厚度，二是降低磁头和磁盘之间的间隙(即飞行高度)。目前，存储器硬盘磁头表面类金刚石(即DLC)保护膜的厚度已经减小到5nm以下，磁头飞行高度为10nm左右，但这样小的厚度和高度仍不能满足需要，研究人员还在努力地使薄膜厚度和飞行高度变小，以提高磁存储的密度。

存储器硬盘磁头表面防止磁头金属腐蚀的DLC保护膜的减薄和飞行高度的降低对磁头表面的平整度提出了更高的要求。粗糙的表面将无法被厚度为5nm甚至3nm的DLC保护膜完全覆盖，磁头材料暴露在外，从而使磁头不能处于良好的保护中，造成磁头表面金属的腐蚀。飞行高度为10nm时，磁头表面任何的凸起都会与磁盘表面发生碰撞，产生所谓的“划碟”现象，损坏磁头和存储器硬盘盘片表面的磁介质，导致磁盘设备发生故障或读写信息的错误。

磁头表面由于抛光加工产生的缺陷主要有两种：一种是过大的磨料颗粒在磁头表面产生的划痕；另一种是磨料的颗粒在抛光的过程中镶嵌在磁头的表面形成凸起(即所谓的“黑点”)。这两种缺陷对于磁头的伤害都是致命的。一方面，DLC保护膜无法完全覆盖住划痕和黑点，容易造成表面材料的腐蚀；另一方面，表面的凸起容易造成划碟现象。

存储器硬盘磁头的抛光加工主要分为两个步骤：先对磁头进行粗抛光，其目的是获得较大的磨削量，以去除磁头表面多余的物质，并使磁头的电阻达到预定的大小。粗抛光后对磁头要进行精抛光，其目的是对磁头的表面进行再光整。

使用“电阻导向研磨机”可以对磁头进行粗抛光，具体步骤是：先使用抛光液对抛光磁头用的金属研磨盘进行嵌砂处理，目的是将抛光液中的颗粒镶嵌在金属研磨盘上，以提高抛光效率。再将金属研磨盘正确安装在电阻导向研磨机上，将抛光液均匀地喷洒在研磨盘上，开动机器，旋转的研磨盘对磁头进行抛光加工。在抛光的过程中，不断向研磨盘上喷洒抛光液。

对磁头进行精抛光所使用的机器与进行粗抛光时类似，过程也类似，只是在抛光的过程中不向研磨盘上喷洒抛光液，而且抛光的时间较短。

发明内容

本发明的目的是解决上述存储器硬盘磁头抛光加工中产生的问题，提供一种用于存储器硬盘磁头抛光的抛光组合物及其抛光方法，该抛光组合物具有较高的磨削速度，能够防止磁头表面在抛光的过程中产生划痕与黑点等表面缺陷。用该抛光组合物的方法，可以使经过或未经过加工的存储器硬盘磁头表面的表面粗糙度降低到一定的水平，还可用于类似于存储器硬盘磁头表面这样表面要求光洁度很高的金属或非金属表面。

本发明提供一种用于存储器硬盘磁头抛光的抛光组合物，其特征在于，该抛光组合物至少包括以下组分：

(1)选自纳米量级的金刚石、二氧化硅、氧化铝、氧化铈、氧化锆、氧化钛、氮化硅和二氧化锰中的一种磨料或多种磨料的组合，占总重量的0.01～50％；

(2)烷烃的矿物油或合成油，占总重量的50～99.99％；

缓冲组分，占总重量的0～50％，使所述抛光组合物的pH值为6～8。

采用上述的抛光组合物对存储器硬盘磁头进行抛光的方法，其特征在于，将该抛光组合物喷洒在抛光设备的金属或非金属研磨盘上后，使用电阻导向研磨机或原理类似的抛光设备直接对存储器硬盘的未进行表面加工处理的磁头表面进行最终或中间抛光。

将本发明所述的抛光组合物用于对表面粗糙度要求达到亚纳米量级的金属或非金属表面进行中间或最终抛光。

本发明的特点：

本发明的抛光组合物可用于存储器硬盘磁头的粗抛光或精抛光，或类似于磁头表面的金属或非金属表面。该抛光组合物具有较高的磨削速度，能够防止磁头表面在抛光的过程中产生划痕与黑点等表面缺陷。它适合于制造例如由GMR或TMR磁头为代表的存储器硬盘磁头；用该抛光组合物的进行抛光加工，可以使经过或未经过加工的存储器硬盘磁头表面的表面粗糙度降低到一定的水平，同时可使用于类似于存储器硬盘磁头表面这样表面要求光洁度很高(达到亚纳米量级)的金属或非金属表面。

此外，采用本发明抛光存储器硬盘磁头的方法，能够得到表面粗糙度比较低，缺陷较少的表面。

具体实施方式

本发明的抛光组合物实施例详细说明如下：

(1)磨料

在本发明抛光组合物的组分中，适用的主要磨料选自纳米量级的金刚石、二氧化硅、氧化铝、氧化铈、氧化钛、氮化硅、氧化锆和二氧化锰。磨料不限于这些磨料中的任何特定一种。

金刚石包括由I、II、III和IV型金刚石料破碎而成的金刚石或类金刚石粉和四种型号金刚石粉的不同比例混合物，以及各种方法破碎制造的金刚石或类金刚石粉。还包括用爆轰法制造的各种金刚石或类金刚石粉。

二氧化硅包括胶体二氧化硅、热解法二氧化硅(fumed silica)和许多制备方法或性质不同的其他类型二氧化硅。

此外，氧化铝包括α-氧化铝、δ-氧化铝、θ-氧化铝、κ-氧化铝和其他不同形态的氧化铝。还包括一种因其制备方法而得名的热解法氧化铝(fumed alumina)。

氧化铈根据氧化数划分，有三价氧化铈和四价氧化铈，根据晶系划分，有六方晶系、等轴晶系和面心立方晶系。

氧化锆根据晶系划分，有单斜晶系、四方晶系和非晶态。此外，还有一种因其制备方法而得名的热解法氧化锆(fumed zirconia)。

氧化钛根据晶系划分，包括一氧化钛、三氧化二钛、二氧化钛等。此外，还有一种因其制备方法而得名的热解法二氧化钛(fumed titania)。

氮化硅包括α-氮化硅、β-氮化硅、非晶态氮化硅和其他不同形态的氮化硅。

二氧化锰根据形态划分，包括α-二氧化锰、β-二氧化锰、γ-二氧化锰、δ-二氧化锰、ε-二氧化锰、η-二氧化锰和其他不同形态的二氧化锰。

对于本发明的抛光组合物，可以任意组合使用上述这些磨料。当它们组合使用时，具体的组合方式和各磨料的比例无特别限制。

上述磨料是通过磨料颗粒的机械作用对存储器硬盘磁头表面进行抛光加工的。磨料颗粒的平均粒径在1～200nm，优选1～100nm。如果磨料颗粒的平均粒径大于上述范围，就会使被加工磁头表面的表面粗糙度加大，并产生划痕。

抛光组合物中磨料的含量为0.01～50％(重量)。如果磨料含量过少，磨削速率很低。如果磨料含量过高，很难将其均匀地分散在油中，而且会造成抛光液粘度过大而无法使用。

(2)烷烃的矿物油或合成油

本发明使用矿物油或合成油作为磨料的载液，将磨料均匀地分散于其中。其主要成分为各种长度碳链组成的饱和直链和环烷烃、不饱和直链和环烷烃等。油中烷烃的碳链不能太短，以免造成油的挥发和粘度过低。油中烷烃的碳链也不能太长，以免粘度过高，影响磨削效率。最优的组合为：碳链长度为6和6以上的不同长度碳链的烷烃都有存在。具体各种长度碳链的含量和比例没有要求。

(3)缓冲组分

实验证明，抛光液的酸碱性会对磁头表面材料的腐蚀状况产生较大的影响。抛光液的pH值过高或过低都会对磁头表面的材料产生腐蚀，因此，抛光液的pH值应控制在6～8。本发明的抛光组合物使用一些碱性或酸性的缓冲组分物质对抛光液的pH值进行调节，例如氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、氨水、碳酸氢纳、碳酸氢钾、磷酸、次磷酸、草酸和醋酸等一种或多种的组合物。

本发明列举抛光组合物的四种具体实施例，如表1所示以进一步对本发明进行详细说明。但是，本发明决不受下述实例的具体解释的限制。

                                    表1

	磨料	含量(重量％)	缓冲剂	含量(重量％)	油	含量(重量％)
							实例1	金刚石	0.2	氢氧化钠	0.005	碳链长度为6以上的饱和直链烷烃矿物油	其余
实例2	金刚石	0.3	氨水	0.01	碳链长度为6以上的饱和烷烃合成油	其余
							实例3	金刚石	0.5	醋酸	0.01	混有5％以下不饱和烷烃的合成油	其余
实例4	二氧化硅	4.0	氢氧化钾	0.05	碳链长度为6以上的饱和直链烷烃矿物油	其余
							实例5	二氧化硅	9.0	磷酸	0.03	碳链长度为6以上的饱和烷烃合成油	其余
实例6	二氧化硅金刚石	10.0	-	-	混有5％以下环烷烃的合成油	其余

采用本发明的抛光组合物对存储器硬盘磁头进行抛光的方法详细说明如下：

本发明存储器硬盘磁头的抛光方法包括用上述抛光组合物对存储器硬盘进行抛光加工。

待抛光的存储器硬盘磁头为各种类型的磁头，如AMR、GMR、TMR磁头。

本发明抛光存储器硬盘磁头的方法可以使用利用金属或非金属研磨盘进行抛光的电阻导向研磨机或原理类似于电阻导向研磨机的抛光设备。

此外，本发明用于抛光存储器硬盘磁头的抛光组合物具有高磨削率，同时能够达到表面粗糙度很低的表面。在不同的抛光工艺下，本发明中的抛光组合物可以作为中间抛光用品和最终抛光用品。

本发明的一种采用上述的抛光组合物对存储器硬盘磁头进行抛光方法的具体步骤及条件详细说明如下：

将抛光组合物均匀地喷洒在使用该抛光组合物预先嵌砂处理过的研磨盘上，向磁头条(由若干磁头组成)上施加一定的压力；在抛光的过程中，研磨盘以一定的速度转动，磁头条也以一定的速度摆动。间歇性地向研磨盘上喷洒抛光组合物。研磨盘的转速会在抛光的过程中进行阶段性的变化，由开始时的20rpm变化到抛光结束时的0.2rpm。研磨盘转速随磁头磨削量的变化由程序自动调节。抛光时间一般为10分钟到20分钟。

本发明的抛光组合物抛光金属和非金属表面的用途：

本发明的抛光组合物在采用适当的抛光方法时，可以抛光材料类似于存储器硬盘磁头的金属表面，以及材料不同的非金属表面，可达到亚纳米量级光洁度的要求。

Claims (10)

1.一种用于存储器硬盘磁头抛光的抛光组合物，其特征在于，该抛光组合物至少包括以下组分：

(1)选自纳米量级的金刚石、二氧化硅、氧化铝、氧化铈、氧化锆、氧化钛、氮化硅和二氧化锰中的一种磨料或多种磨料的组合，占总重量的0.01～50％；

(2)烷烃的矿物油或合成油，占总重量的50～99.99％；

(3)缓冲组分，占总重量的0～50％，使所述抛光组合物的pH值为6～8。

2.如权利要求1所述的抛光组合物，其特征在于，所述磨料的粒径为纳米量级。

3.如权利要求3所述的抛光组合物，其特征在于，所述磨料的平均粒径为1～200nm，优选1～100nm。

4.如权利要求1所述的抛光组合物，其特征在于，将上述磨料以单个形式而非团聚物形式存在于所说的烷烃的矿物油或合成油中。

5.如权利要求1所述的抛光组合物，其特征在于，所述磨料均匀地分散于所说的烷烃的矿物油或合成油中。

6.权利要求1所述的抛光组合物，其特征在于，所说的缓冲组分选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、氨水、碳酸氢纳、碳酸氢钾、磷酸、次磷酸、草酸和醋酸的一种或多种的组合。

7.采用如权利要求1、2、3、4或5所述的抛光组合物对存储器硬盘磁头进行抛光的方法，其特征在于，将该抛光组合物喷洒在抛光设备的金属或非金属研磨盘上后，使用电阻导向研磨机或原理类似的抛光设备直接对存储器硬盘的未进行表面加工处理的磁头表面进行最终或中间抛光。

8.如权利要求7所述的对存储器硬盘磁头进行抛光的方法，其特征在于，所说的抛光设备采用电阻导向研磨机或原理类似的抛光设备。

9.如权利要求7所述的对存储器硬盘磁头进行抛光的方法，其特征在于，所说的研磨盘的转速在抛光的过程中进行阶段性的变化，由开始时的20rpm变化到抛光结束时的0.2rpm，研磨盘转速随磁头磨削量的变化由程序自动调节；抛光时间为10分钟到20分钟。

10.将如权利要求1、2、3、4或5所述的抛光组合物用于对表面粗糙度要求达到亚纳米量级的金属或非金属表面进行中间或最终抛光。