CN1767006A - 用于信息记录介质的玻璃衬底及其制备方法,和信息记录介质及其制备方法 - Google Patents

用于信息记录介质的玻璃衬底及其制备方法,和信息记录介质及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种用于信息记录介质的玻璃衬底，其具有高耐热性、抗热震性，即当使其暴露于温度急剧变化的情况而不断裂和具有高强度抗刻划性，其由包含SiO2、Al2O3、ZrO2、CaO、BaO、Li2O和Na2O作为基本组分的玻璃所形成并包含，按mol％计，50％到70％的SiO2，1％到10％的Al2O3，大于0％但不超过12％的ZrO2，2％到24％的CaO，大于0％但不超过15％的BaO，0％到10％的MgO，0％到15％的SrO，条件是CaO+BaO+MgO+SrO的总含量为大于10％但小于25％，大于0％但不超过6％的Li2O，大于0％但不超过10％的Na2O，0％到5％的K2O和0％到10％的TiO2。

Description

用于信息记录介质的玻璃衬底及 其制备方法，和信息记录介质及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于信息记录介质的玻璃衬底例如硬盘或尤其是磁性记录型硬盘，涉及一种用于制备玻璃衬底的方法，还涉及一种使用玻璃衬底的信息记录介质和一种用于制备信息记录介质的方法。
技术背景
铝和玻璃现在是用作信息记录介质衬底材料的主流材料，诸如硬盘等等。作为玻璃衬底，在日本专利号3412804中描述了使用化学增强玻璃，并且采用这种化学增强玻璃制备的信息记录介质具有很好的可靠性。
最近几年，生产信息记录介质例如上述硬盘时，为了在衬底上形成膜，使其具有新的特性，如为了获得垂直磁性记录模式的膜结构，需要在高温下热处理衬底。作为典型衬底材料的铝存在的一个问题是，当其处于高温时，铝衬底发生变形并且硬盘所要求的平坦性减弱，以至于铝不适合上述用途。另一方面，也要求玻璃衬底具有高耐热稳定性(高的玻璃转变温度)，以保证它们甚至在高温下进行热处理时也具有足够的平坦性。
然而即使仅改善构成玻璃衬底的玻璃的热稳定性，但由于玻璃衬底在受热急剧变化时的热震而使其可能断裂。
就是说，即使形成玻璃衬底的玻璃具有高的玻璃转变温度，当其从高温加热热状态迅速冷却至接近室温时有时也会断裂。
作为玻璃衬底，还要求有高度可靠的衬底，即其具有高强度抗刻划性并且在制备阶段不断裂。
发明公开
为了解决上述问题，本发明目的在于提供一种用于信息记录介质的玻璃衬底，其玻璃衬底具有高热稳定性和高抗热震性，即使受热急剧变化时也不断裂，并且玻璃衬底具有高强度抗刻划性，还提供一种制备玻璃衬底的方法，提供具有上述玻璃衬底的信息记录介质例如磁盘等，以及提供一种磁性记录介质的制备方法。
为了实现上述目的，本发明人已经作了孜孜不倦的研究。结果，意外地发现玻璃衬底含有少量Li2O和具有特别玻璃组成时能够实现上述目的，因此，根据以上的发现完成了本发明。
即本发明提供了：
(1)用于信息记录介质的玻璃衬底，其由包含SiO2、Al2O3、ZrO2、CaO、BaO、Li2O和Na2O作为基本组分的玻璃所形成，并包含，按mol％计，
50到70％的SiO2，
1到10％的Al2O3，
大于0％但不超过12％的ZrO2，
2到24％的CaO，
大于0％但不超过15％的BaO，
0到10％的MgO，
0到15％的SrO，
条件是CaO+BaO+MgO+SrO总含量为大于10％但小于25％，
大于0％但不超过6％的Li2O，
大于0％但不超过10％的Na2O，
0到5％的K2O，和
0到10％的TiO2，
(2)如上面(1)所述的用于信息记录介质的玻璃衬底，其具有抗热震性，即当将其从170℃的加热状态下投入维持在20℃的水中并且浸入水中迅速冷却时不出现断裂，
(3)如上面(1)所述的用于信息记录介质的玻璃衬底，其中玻璃具有的玻璃转变温度为560℃或更高，
(4)如上面(1)所述的用于信息记录介质的玻璃衬底，其中玻璃在100到300℃时具有的平均线性膨胀系数为70×10-7/K或更大，
(5)如上面(1)所述的用于信息记录介质的玻璃衬底，其中玻璃是化学增强玻璃，
(6)如上面(1)所述的用于信息记录介质的玻璃衬底，其被用作信息垂直记录介质的衬底，
(7)一种用于制备信息记录介质的玻璃衬底方法，包括使熔融态玻璃成形为玻璃板的步骤，熔融态玻璃包含SiO2、Al2O3、ZrO2、CaO、BaO、Li2O和Na2O作为基本组分并包含，按mol％计，
50到70％的SiO2，
1到10％的Al2O3，
大于0％但不超过12％的ZrO2，
2到24％的CaO，
大于0％但不超过15％的BaO，
0到10％的MgO，
0到15％的SrO，
条件是CaO+BaO+MgO+SrO的总含量为大于10％但小于25％，
大于0％但不超过6％的Li2O，
大于0％但不超过10％的Na2O，
0到5％的K2O，和
0到10％的TiO2，
(8)一种信息记录介质包含上面(1)所述的用于信息记录介质的玻璃衬底和至少一层在所述玻璃衬底上形成的信息记录层，和
(9)一种制备信息记录介质的方法，包括在上面(1)所述的用作信息记录介质的玻璃衬底上形成信息记录层的步骤。
发明效果
根据本发明，能获得用于信息记录介质的玻璃衬底，该玻璃衬底具有高热稳定性、高抗热震性和具有高强度抗刻划性，利用该玻璃衬底可制备垂直磁性记录磁盘等，生产率高，同时具有平滑的衬底表面，即使在高温下也不引起玻璃衬底出现任何断裂。
本发明优选实施方案
本发明涉及一种用于信息记录介质的玻璃衬底及其制备方法，一种利用玻璃衬底生产的信息记录介质及其制备方法。下文将依次地进行说明。
I. 用于信息记录介质的玻璃衬底
用于信息记录介质的玻璃衬底，由本发明(以下有时称作“本发明的玻璃衬底”)制备，提供了一种用作信息记录介质的玻璃衬底，包括磁性纪录介质，例如硬盘、磁光盘和光记录介质例如光盘。
[玻璃组分和组成]
第一，以下将详细说明构成本发明玻璃衬底的玻璃组分和玻璃组成。以下以％表示的每种组分的含量和多种组分的总含量均是按mol％计来表示的含量和总含量，除非另作说明。
本发明的玻璃衬底由包含SiO2、Al2O3、ZrO2、CaO、BaO、Li2O和Na2O作为基本组分的玻璃形成并且包含，按mol％计，
50到70％的SiO2，
1到10％的Al2O3，
大于0％但不超过12％的ZrO2，
2到24％的CaO，
大于0％但不超过15％的BaO，
0到10％的MgO，
0到15％的SrO，
条件是CaO+BaO+MgO+SrO总含量为大于10％但小于25％，
大于0％但不超过6％的Li2O，
大于0％但不超过10％的Na2O，
0到5％的K2O，和
0到10％的TiO2。
SiO2是用于形成玻璃网络结构的一种主要组分并且是一种有助于改善玻璃的稳定性、提高玻璃转变温度和改善化学稳定性的基本组分。如果SiO2含量太小，就会削弱玻璃的上述特性，所以需要加入50％或更多的SiO2，并优选引入60％或更多的SiO2。如果SiO2含量太大，就会使玻璃的杨氏模量和可熔化性降低，所以将SiO2含量限制到70％或更少，优选67％或更少。
Al2O3是一种有助于提高玻璃转变温度、延长使用期限、改善玻璃结构的稳定性和提高刚性的基本组分。另外，它还有抑制玻璃中的碱析出的作用。为了产生上述效果，Al2O3的加入量为1％或更高，优选3％或更高。如果Al2O3的加入量过量，会使玻璃的可熔化性降低，所以Al2O3的含量限制到10％或更小，优选7％或更少。
ZrO2是一种改善玻璃化学稳定性、刚性和杨氏模量的基本组分。为了产生上述效果，ZrO2的加入量为大于0％，优选1％或更高，更优选2％或更高。如果ZrO2的加入量过量，玻璃的比重升高，和使玻璃的可熔化性降低，所以ZrO2的含量限制到12％或更小，优选10％或更少。
CaO是一种有助于改善可熔化性和提高热膨胀系数和杨氏模量的基本组分。为了产生上述效果，CaO的加入量为大于2％或更高，优选10％或更高。如果CaO的加入量过量，玻璃的稳定性降低，所以CaO的含量限制到24％或更小，优选20％或更小。
BaO是一种有助于提高热膨胀系数和耐用性的基本组分。为了产生上述效果，BaO的加入量为大于0％，优选1％或更高，更优选2％或更高。如果BaO的加入量过量，玻璃的耐用性降低，并且玻璃比重增大，所以其含量限制到15％或更小，优选10％或更小。
MgO和SrO是两个有助于提高热膨胀系数和杨氏模量的任选组分。如果它们的加入量过量，玻璃的耐用性和稳定性降低，所以MgO含量限制在0％到10％，优选0％到3.5％，和SrO含量限制在0％到15％，优选0％到10％。
包括CaO和BaO在内的碱土金属氧化物所起的作用如同碱金属氧化物一样，是改善玻璃的可熔化性和提高热膨胀系数。然而，同碱金属氧化物相比，很难降低玻璃转变温度。因此将包括MgO和SrO任选组分在内的碱土金属氧化物的总含量即CaO、BaO、MgO和SrO的总含量调整到超过10％，优选13％或更高，更优选15％或更高。如果它们的加入量过量，玻璃可能变成脆性的，或当化学增强玻璃时会降低化学强化作用，所以将上述总含量限制到小于25％，优选20％或更小，更优选18％或更小。
在上述碱土金属氧化物中，仅CaO和BaO是基本组分，而MgO和SrO是任选组分。理由如下。在碱土金属氧化物中，CaO不增加玻璃的比重，也没有降低玻璃的耐水性。但是CaO增强玻璃的耐析晶能力并且也显著改善了玻璃的可熔化性。BaO提高了玻璃转变温度和最大程度地提高了玻璃的热膨胀系数。尽管MgO在减少比重方面比CaO更出色，但是MgO与任何其它碱土金属氧化物相比，明显地降低了热膨胀系数，因此，宁可使用CaO，也不使用MgO。鉴于上述原因，CaO含量相对碱土金属氧化物总含量的摩尔比率，CaO/(CaO+BaO+MgO+SrO)优选调整到至少0.5，更优选至少0.55，还更优选到至少0.6。类似地，BaO含量相对碱土金属氧化物总含量的比率按摩尔比计，BaO/(CaO+BaO+MgO+SrO)优选调整到至少0.15，更优选至少0.16，还更优选至少0.17。
Li2O是有助于改善玻璃可熔化性和增加热膨胀系数的一个基本组分，也用于向化学增强玻璃衬底的离子交换提供Li离子并因此有助于提高化学法增强的效率。并且更为重要的是Li2O是一种改善玻璃抗热震性的组分。
通常，Li2O是一种降低玻璃转变温度的组分。因此，若仅仅是为了改善玻璃的耐热性和提高热膨胀系数，而且该玻璃是构成信息记录介质的玻璃衬底，那么加入Li2O就没有那么好，而当Li2O的加入量过量时，会很大程度地降低玻璃的耐热性，以至人们认为不应加入Li2O。然而，本发明人意外地发现含少量Li2O的玻璃比不含Li2O的玻璃具有极高的抗热震性，并据此而完成了本发明。
为了获得上述效果，使Li2O的加入量大于0％，优选至少0.5％，更优选至少1％。当Li2O的加入量过量时，会使玻璃转变温度显著降低，并削弱玻璃耐热性，所以将其含量限制在6％或更小，优选4％或更小。
Na2O是一种有效地改善玻璃可熔性和提高热膨胀系数的基本组分，并且它也是一种向化学法增强的离子交换提供待用Na离子的组分。为了产生上述效果，加入Na2O，加入量大于0％，优选至少3％，更优选至少5％。当Na2O的加入量过量时，会带来几个问题，即降低玻璃转变温度和化学稳定性并使碱金属从衬底表面析出。因此将Na2O含量限制在10％或更小，更优选8％或更小。
K2O是一种改善玻璃可熔化性和升高热膨胀系数同时使玻璃转变温度维持在高水平的任选组分。当K2O的加入量过量时，玻璃变脆或使玻璃转变温度降低。另外，当化学增强玻璃衬底时，Na离子进行离子交换，在化学法增强之后玻璃衬底的强度未得到改善。因此将K2O含量限制在0％到5％，优选小于3.5，更优选0％到2％。
TiO2是一种有效改善玻璃化学稳定性、刚性和杨氏模量的任选组分。然而，当TiO2的加入量过量时，玻璃的抗析晶能力退化，耐水性降低，并且玻璃的比重增大。因此将TiO2的含量限制在0％到10％，优选0％到3％。如果优先考虑防止降低玻璃的耐水性，就不能加入TiO2。
在本发明的玻璃衬底中，除上述组分之外可以加入B2O3和ZnO。虽然这样，然而，其加入量过量时，B2O3会使玻璃的耐水性、耐酸性和耐热性降低，ZnO也会使玻璃的耐热性降低，因此不必冒着加入它们而带来的风险。
另外，为了提高玻璃的耐热性、耐久性和弹性模量，可以加入稀土氧化物。将稀土氧化物的总含量调整至0％到5％，更优选0％到3％。然而，稀土金属氧化物增加了玻璃的比重并且是昂贵的，没必要尝试加入其中的任何一种。上述稀土氧化物的例子包括Y2O3、La2O3、Gd2O3、Yb2O3、Pr2O3、Sc2O3、Sm2O3、Tb2O3、Dy2O3、Nd2O3、Eu2O3、Ho2O3、Er2O3、Tm2O3和Lu2O3。若需要加入稀土氧化物时，优选加入Y2O3，因为玻璃比重的增加相对小些并且可以高效地增加杨氏模量。
为了使玻璃很好地变形，可以向上述玻璃组分中加入澄清剂。澄清剂的例子包括Sb2O3、As2O3、氟化物、氯化物、SO3、CeO2、SnO2、H2O等。在这些物质中，Sb2O3和As2O3的澄清效果最佳，若要增强澄清效果，优选加入Sb2O3和/或As2O3。在这种情况下，需要将Sb2O3和As2O3的总量调整到1重量％或更小，按100％包含Sb2O3和As2O3的玻璃组成计。当制备玻璃衬底时，预备衬底坯料，然后进行机械加工例如抛光。在机械加工中，产生泥浆，抛光废液中包含玻璃粉末。从防止产生有害废物的角度考虑，最好不使用As2O3。
当加入量达到澄清效果时，优选加入Sb2O3，使其含量按100％的玻璃组成计为0％到1重量％，更优选0.1％到1重量％。Sb2O3适用于模压熔融玻璃制备衬底坯料的方法，下文将描述该方法。
当通过下文描述的浮法制备衬底坯料时，必须要避免使用排除具有强氧化性的Sb2O3和As2O3。在这种情况下，可以使用氟化物、氯化物、SO3、CeO2、SnO2、H2O等作为澄清剂。然而，氟化物和氯化物具有强挥发性，因此不太适合用制备匀质玻璃。另外，SO3也不符合环境要求。因此没必要冒险加入氟化物、氯化物或SO3。
在本发明玻璃衬底的玻璃组成中，优选SiO2、Al2O3、ZrO2、MgO、CaO、SrO、BaO、Li2O、Na2O、K2O和TiO2总含量大于98％，更优选上述总含量为99％，还更优选上述总含量为100％。上述每种组成可以包含0％到1重量％的Sb2O3，以含有Sb2O3的每种组合物的总重量计。上述每种玻璃组合物的耐水性是重要特性时，优选不加入TiO2，可以将TiO2从上述组分中排除掉。
根据已知的高温熔化方法加热和熔化玻璃原料、澄清和匀化熔融玻璃，并冷却熔融玻璃，制备用于构成本发明玻璃衬底的上述玻璃。
[玻璃和玻璃衬底的特性]
下面将说明构成本发明玻璃衬底的玻璃特性和本发明玻璃衬底的性质。
如上所述，构成本发明玻璃衬底的玻璃具有上述特定的组成，其中Li2O作为基本组分，并且由上述玻璃形成的信息记录介质的玻璃衬底具有高抗热震性。更具体地说，加工成衬底的玻璃(既可用化学法增强也可不用化学法增强)具有这样的抗热震性，即当将其从170℃的加热状态投入维持在20℃的水中并浸入水中迅速冷却时不断裂。
为使热玻璃浸入时的水温保持在20℃，在测试玻璃的上述抗热震性时所用的水量为充足量。从上面的角度看，上述每片玻璃所用水量为优选10升或更多。
本发明的玻璃衬底具有高抗热震性。当将处于高温状态的玻璃衬底迅速冷却时，例如，在将玻璃衬底进行高温溅射或高温退火制备垂直磁性记录磁盘之后，将其卡住，迅速使卡住部分冷却，玻璃衬底就不会因热震动而破裂。在对玻璃衬底进行高温溅射或高温退火处理之后，在不冷却玻璃衬底的条件下，在下步中继续处理和加工高温状态下的玻璃衬底，以提高玻璃衬底的产率。
构成本发明玻璃衬底的玻璃具有高耐热性，即使在制备信息记录介质过程中对玻璃衬底进行高温处理时，也不影响玻璃衬底的平坦性。
通过玻璃转变温度能定量地显示上述耐热性指数。本发明玻璃衬底的玻璃转变温度为优选560℃或更高，更优选580℃或更高，还更优选600℃或更高。虽然对玻璃转变温度不设上限，但是玻璃转变温度的标准值为800℃或更低，目的是不削弱对玻璃衬底所要求的其它性质。
构成本发明玻璃衬底的玻璃优选具有大的热膨胀系数以便其热膨胀性质与用于固定信息记录装置中衬底中心部分所用的夹具材料的热膨胀性质相匹配。通常，夹具由不锈钢构成，以便优选在100℃到300℃下将玻璃的平均线性膨胀系数调整到70×10-7/K或更大，以便能使不锈钢和玻璃对应部分的热膨胀性质相匹配。上述的平均线性膨胀系数更优选范围为75×10-7/K到120×10-7/K。
优选，化学法增强本发明的玻璃衬底，但本发明的玻璃衬底不受该方法的限制。当化学法增强玻璃衬底时，对玻璃衬底施加一个高强度，目的是更有效地防止玻璃衬底断裂。下面将描述化学增强玻璃衬底的方法。
优选，本发明的玻璃衬底是一种具有高刚性并且能使信息记录介质稳定高速旋转的材料。为此，本发明玻璃衬底的比重优选为2.4到3.0，更优选2.4到2.9。另外，其杨氏模量优选至少为75GPa，更优选为80GPa。然而对杨氏模量的上限没有限制，但是标准的杨氏模量为100GPa或更小。本发明玻璃衬底的刚性优选至少为30GPa，更优选30到35GPa。其泊松比优选0.22到0.25。另外，比弹性模量(＝杨氏模量/比重)通过上述的杨氏模量和比重计算，优选至少为26×106Nm/kg，更优选26×106到32×106Nm/kg。
可以将本发明的玻璃衬底用作磁性记录介质的衬底，而且其特别适合用作垂直磁性记录介质的衬底。就是说，在本发明的玻璃衬底中，构成衬底的玻璃的玻璃转变温度比在制备信息记录介质步骤中进行热处理时采用的温度高许多，以便在上述制备步骤中进行热处理时玻璃衬底不变形。另外，本发明的玻璃衬底具有高抗热震性，可使其在上述制备步骤中能够容易操作，并因此大大提高信息记录介质的生产率。因此，本发明的玻璃衬底能适用于制备其产品满足高温处理要求的垂直磁性记录介质。
II. 制备用于信息记录介质的玻璃衬底的方法
制备本发明玻璃衬底的方法包括成形具有上述玻璃组成的熔融玻璃从而制备玻璃板。
成形熔融玻璃制备成玻璃板的方法包括模压法、浮法和下拉法。
模压法是在压模中压制熔融玻璃制备盘形坯板(板状玻璃)的方法，其盘形坯板的尺寸除了衬底尺寸之外还留有用机械方法可加工的边缘尺寸。
浮法是使熔融玻璃漂浮、流动在金属液槽上的方法，槽内的熔融金属的比重比玻璃的大，随后将获得的玻璃薄板加工成盘形，获得磁盘状坯料(板状玻璃)。在该方法中，熔融玻璃下表面与完全呈水平面的熔融金属接触，由于玻璃本身的重量使负荷均匀地施加在熔融玻璃的上表面，以便能获得一种上下表面均平坦的板状玻璃。
下拉法是促使熔融玻璃流下的方法，例如，沿着具有角形横截面的成形材料使熔融玻璃汇聚在成形材料的下端部分，然后取出，将由此制成的玻璃板加工成盘状坯料(板状玻璃)。
通常通过制作中心孔、处理内外周表面、研磨和抛光主表面使用上述三种方法中的任何一种方法获得的盘状坯料(板状玻璃)最后制成衬底。
也有其它方法，将熔融玻璃浇铸到模中，形成柱状玻璃，切割柱状玻璃，制成玻璃薄板，接着通过制作中心孔、处理内外侧表面、研磨和抛光主表面最后制成衬底。
在主表面抛光中，用研磨剂或金刚石球研磨主表面或用二氧化铈进行抛光，调整表面精度，例如，调整到0.1到0.6nm的范围。在抛光之后，优选用洗液洗涤，清洁衬底表面。
优选对按上述方法中任何一种方法获得的玻璃衬底进行化学增强。根据已知的方法进行化学法增强。使玻璃衬底浸入包含Na离子或K离子的熔融盐中，在玻璃衬底表面内与具有更小原子半径的Li离子或Na离子进行离子交换，从而在衬底表面附近形成压应力层。
含Na离子或K离子的熔融盐优选是含硝酸钠或硝酸钾的熔融盐，更优选是含硝酸钠与硝酸钾混合物的熔融盐。
优选，再次洗涤化学法增强的玻璃衬底，使其保持同样的清洁状态。上述洗液可适当地选自酸性或碱性溶液例如氟硅酸溶液或有机溶剂。
由此制成的本发明玻璃衬底具有盘形状，中心有一个用于固定夹具的孔，该夹具可使衬底旋转。能将本发明的玻璃衬底制成具有各种外径的各种磁盘，例如具有1英寸、2.5英寸等标准直径的磁盘。
III. 信息记录介质及其制备方法
本发明的信息记录介质包括本发明的上述玻璃衬底和至少在其上形成的信息记录层，根据需要，选择信息记录层，可以将它们制成各种信息记录介质例如磁性记录介质、磁光记录介质、光记录介质等。
将借助一种是磁性纪录介质的磁盘说明在衬底上形成的层结构等。
磁盘通常具有多层例如底层、磁层、保护层、润滑层等，连续地形成在玻璃衬底上。
虽然对磁层没有特别的限制，但优选的例子包括含Co-3r、含Co-Cr-Pt、含Co-Ni-Cr、含Co-Ni-Pt、含Co-Ni-Cr-Pt和含Co-Cr-Ta的磁层等。上述“含”的意思为磁层包含至少所列的物质。
作为底层，可以使用Ni层、Ni P层、Cr层等，作为保护层，可以使用碳膜等等。对于润滑层，可以使用润滑剂例如含全氟聚醚(perfluoropolyether)的润滑剂等。
本发明的信息记录介质特别适用于垂直磁性记录介质。垂直磁性记录介质产品需要进行高温处理，由本发明提供的制作信息记录介质的玻璃衬底的玻璃与制备信息记录介质中热处理时所采用的温度相比具有足够高的玻璃转变温度，使玻璃衬底在受到热处理时不发生变形。另外，玻璃衬底具有高抗热震性，以便在制备步骤中容易操作，并能高效地制备信息记录介质。
同任何常规的纵向磁性记录介质的表面记录密度(100G字节/(2.5cm)2)相比，垂直磁性记录盘具有高记录密度(例如1T字节/(2.5cm)2)所以垂直磁性记录磁盘是一种具有很高记录密度的信息记录介质。
在垂直磁性记录磁盘中，衬底上形成的层结构包括在玻璃衬底上形成的垂直磁性记录层即非磁性材料的单层膜，连续层叠软磁性层和磁性记录层的双层薄膜，连续形成硬磁性层、软磁性层和磁性记录层的三层薄膜等等。所有这些结构中，优选双层薄膜和三层薄膜，因为它们在高记录密度和保持磁矩稳定性方面比单层薄膜更合适。
根据本发明，制备信息记录介质的方法包括在本发明的上述玻璃衬底上形成信息记录层的步骤。通常，可以通过在上述玻璃衬底上连续地形成底层、信息记录层(磁层)、保护层、润滑层等制备信息记录介质。可以由已知的方法形成每一层例如溅射法等等。
为了改善上述包括多层磁性层的垂直磁性记录介质的性质，还可以在高温溅射机器中形成薄膜期间或在形成薄膜之后在400℃到600℃下进行高温处理(退火处理)。
本发明的玻璃衬底具有高耐热性和高抗热震性并且具有高强度抗刻划性，这样玻璃衬底在进行上述高温处理时具有极好的平坦度，而且不发生变形，并能提高信息记录介质的产率。
实施例
下面参照实施例详细说明本发明，同时本发明不应受到这些实施例限制。
实施例1
使用SiO2、Al2O3、Al(OH)3、CaCO3、BaCO3、Li2CO3、Na2CO3、K2CO3、TiO2、ZrO2等作为起始原料，制备具有表1到3中所示组成1到15中任何一种的玻璃。称量含上述原料组成的玻璃300克到1500克。充分混合原料，制备一种预制配合料，将配合料置于铂坩埚中，在空气中在1400℃到1600℃下熔化近3到8小时。
将得到的玻璃熔融物浇铸到40×40×20mm的碳模中，使其冷却到玻璃转变温度，此后立即将玻璃置于退火炉中并保温1小时。然后冷却玻璃到室温。
当通过显微镜观察由此方法得到的每种玻璃时，在所有玻璃中观察不到晶粒。获得的玻璃具有高均匀性，并发现无未熔化的物质。发现这些玻璃具有高可熔化性。
然后，测定上述制备衬底玻璃的每一种玻璃的玻璃转变温度、100℃到300℃下的平均线膨胀系数、比重、杨氏模量、刚性和泊松比。另外，根据获得的测量结果计算比弹性模量，上述结果与玻璃组成一起列于表1到3中。
另外，将Sb2O3加入到上述每种玻璃组合物中，制备玻璃，Sb2O3的量为0.5重量％，按100％玻璃组合物计，结果发现玻璃具有相似的性质。用显微镜观察加入Sb2O3后的玻璃时，观察不到气泡。上述性质测量的方法如下。
(1)玻璃转变温度
将玻璃加工成5mmφ×20mm的形状，并以+4℃/分钟的升温速率用热力学分析设备(由Rigaku公司提供的TMA8140)测量由此得到的样品。使用SiO2作为标准样品。玻璃的玻璃转变温度与玻璃的粘度为1013.3dPa·s的温度对应。
(2)平均线膨胀系数
当测量玻璃的玻璃转变温度时，测量玻璃在100到300℃下的平均线膨胀系数。
(3)比重
将玻璃制成40×20×15mm的形状，并用阿基米德法测量由此形成的样品。
(4)杨氏模量、刚性和泊松比
将玻璃制成40×20×15mm的形状，并用超声波法测量由此获得的样品。
(5)比弹性模量
从上述的杨氏模量和比重数据根据比弹性模量＝杨氏模量/比重的方程式计算比弹性模量。
将按如上所述的相同方式制备的每种熔融玻璃加入模具中，进行模压，制成盘状衬底坯料。对衬底坯料进行退火处理之后，进行中心切割，使每个衬底坯料中心成孔，对这些衬底坯料进行内、外周边加工、抛光和研磨主表面，使盘状衬底的外直径为65.0mm、中心孔直径为20.0mm和厚度为0.635mm。
为了测试上述衬底(未进行化学增强)的抗热震性，将衬底加热到170℃并将其倒入并浸入维持在20℃的10升水中。虽然这样迅速使衬底冷却，但是它们未出现断裂。
然后，制备同上述衬底相同的衬底，使它们浸入硝酸钠/硝酸钾混合物的熔融盐中，在420℃下进行化学增强，处理时间为4小时。
该实施例中获得的玻璃衬底适合于制备标准直径为2.5英寸的磁盘，和作为具有高耐热性和高强度的衬底，它们适合于垂直磁性记录磁盘。
比较例1
用与实施例1相同的方式制备比较玻璃，比较玻璃的组成列于表3中1和2并且不含Li2O。用与实施例1相同的方式测量每种玻璃的玻璃转变温度、平均线膨胀系数、比重、杨氏模量、刚性和泊松比，并用与实施例1相同的方式计算这些玻璃的比弹性模量。表3示出了结果。
用与实施例1相同的方式将比较玻璃加工成外直径为65.0mm、中心孔直径为20.0mm和厚度为0.635mm的盘状衬底。为了测试上述盘状衬底(未进行化学增强)的抗热震性，将衬底加热到170℃，并将其倒入和浸入维持在20℃的10升水中。迅速使衬底冷却，结果出现断裂。
[表1]
  mol％   玻璃组成1   玻璃组成2   玻璃组成3   玻璃组成4   玻璃组成5   玻璃组成6
  SiO2   64.0   64.0   64.0   64.0   64.0   64.0
  Al2O3   4.0   4.0   4.0   5.0   5.0   5.0
  ZrO2   4.0   4.0   4.0   4.0   4.0   4.0
  CaO   16.0   16.0   16.0   15.0   14.0   13.0
  BaO   3.0   3.0   3.0   3.0   3.0   3.0
  MgO   0.0   0.0   0.0   0.0   0.0   0.0
  CaO+BaO+MgO+SrO   19.0   19.0   19.0   18.0   17.0   16.0
  Li2O   1.0   2.0   2.0   2.0   2.0   2.0
  Na2O   6.5   5.5   3.5   5.5   6.5   7.5
  K2O   1.5   1.5   3.5   1.5   1.5   1.5
  全部   100.0   100.0   100.0   100.0   100.0   100.0
  Tg(℃)   650.0   636.0   646.0   633.0   628.0   623.0
  α(×10-7/K)   80.9   80.3   77.3   78.7   81.0   83.7
  比重   2.788   2.794   2.783   2.782   2.778   2.766
  杨氏模量(Gpa)   85.75   86.87   85.61   86.90   86.51   85.61
  比弹性模量(GPa)   30.76   31.09   30.76   31.24   31.14   30.95
  刚度(GPa)   34.61   35.06   34.54   35.08   34.96   34.61
  泊松比   0.239   0.239   0.239   0.238   0.237   0.237
wt％   玻璃组成1   玻璃组成2   玻璃组成3   玻璃组成4   玻璃组成5   玻璃组成6
  SiO2   57.7   58   57.4   57.4   57.4   57.4
  Al2O3   6.1   6.1   6.1   7.6   7.6   7.6
  ZrO2   7.4   7.4   7.3   7.4   7.4   7.4
  CaO   13.4   13.5   13.4   12.6   11.7   10.9
  BaO   6.9   6.9   6.8   6.9   6.9   6.8
  MgO   0   0   0   0   0   0
  Li2O   0.4   0.9   0.9   0.9   0.9   0.9
  Na2O   6   5.1   3.2   5.1   6   6.9
  K2O   2.1   2.1   4.9   2.1   2.1   2.1
  全部   100.0   100.0   100.0   100.0   100.0   100.0
[表2]
mol％   玻璃组成7   玻璃组成8   玻璃组成9   玻璃组成10   玻璃组成11   玻璃组成12
  SiO2   64.0   64.0   64.0   64.0   64.0   64.0
  Al2O3   5.0   5.0   5.0   5.0   5.0   5.0
  ZrO2   4.0   4.0   4.0   4.0   4.0   4.0
  CaO   10.0   12.5   13.0   15.0   16.0   13.5
  BaO   3.0   3.0   3.0   3.0   3.0   3.0
  MgO   0.0   0.0   0.0   0.0   0.0   0.0
  CaO+BaO+MgO+SrO   13.0   15.5   16.0   18.0   19.0   16.5
  Li2O   5.0   5.0   5.0   4.0   4.0   4.0
  Na2O   7.5   5.0   6.0   5.0   4.0   5.0
  K2O   1.5   1.5   0.0   0.0   0.0   1.5
  全部+Al8   100.0   100.0   100.0   100.0   100.0   100.0
  Tg(℃)   567.0   591.0   594.0   619.0   628.0   608.0
  α(×10-7/K)   86.1   81.5   79.4   76.0   70.2   79.8
  比重   2.750   2.766   2.774   2.787   2.796   2.771
  杨氏模量(GPa)   86.56   88.22   88.99   89.60   90.28   88.03
  比弹性模量(GPa)   31.48   31.89   32.08   32.15   32.29   31.77
  刚度(Gpa)   35.04   35.66   35.94   36.15   36.36   35.54
  泊松比   0.235   0.237   0.238   0.239   0.241   0.238
wt％   玻璃组成7   玻璃组成8   玻璃组成9   玻璃组成10   玻璃组成11   玻璃组成12
  SiO2   58.2   58.2   58.6   58.4   58.4   58
  Al2O3   7.7   7.7   7.8   7.8   7.8   7.7
  ZrO2   7.4   7.5   7.5   7.5   7.5   7.4
  CaO   8.5   10.6   11.1   12.8   13.7   11.4
  BaO   6.9   6.9   7   7   7   6.9
  MgO   0   0   0   0   0   0
  Li2O   2.2   2.3   2.3   1.8   1.8   1.8
  Na2O   7   4.7   5.7   4.7   3.8   4.7
  K2O   2.1   2.1   0   0   0   2.1
  全部   100.0   100.0   100.0   100.0   100.0   100.0
[表3]
mol％   玻璃组成13   玻璃组成14   玻璃组成15   对照玻璃组成1   对照玻璃组成2
  SiO2   64.0   64.0   64.0   65.0   64.0
  Al2O3   5.0   5.0   5.0   5.0   4.0
  ZrO2   4.0   4.0   4.0   4.0   4.0
  CaO   14.0   13.0   15.0   13.0   16.0
  BaO   3.0   3.0   3.0   3.0   3.0
  MgO   0.0   0.0   2.0   0.0   0.0
  CaO+BaO+MgO+SrO   17.0   16.0   20.0   16.0   19.0
  Li2O   4.0   4.0   3.0   0.0   0.0
  Na2O   6.0   6.0   4.0   4.0   7.5
  K2O   0.0   1.0   0.0   6.0   1.5
  全部   100.0   100.0   100.0   100.0   100.0
  Tg(℃)   608.0   598.0   628.0   665.0   670.0
  α(×10-7/K)   77.3   75.1   70.3   83.0   82.0
  比重   2.782   2.771   2.792   2.740   2.791
  杨氏模量(GPa)   88.76   87.82   91.20   79.96   84.97
  比弹性模量(GPa)   31.91   31.69   32.66   29.18   30.44
  刚度(GPa)   35.89   35.50   36.73   32.35   34.26
  泊松比   0.237   0.237   0.241   0.236   0.240
wt％   玻璃组成13   玻璃组成14   玻璃组成15   对照玻璃组成1   对照玻璃组成2
  SiO2   58.5   58.2   58.5   56.5   57.4
  Al2O3   7.7   7.7   7.8   7.4   6.1
  ZrO2   7.5   7.4   7.5   7.1   7.3
  CaO   11.9   11   12.8   10.6   13.4
  BaO   7   6.9   7   6.6   6.8
  MgO   0   0   1.2   0   0
  Li2O   1.8   1.8   1.4   0   0
  Na2O   5.6   5.6   3.8   3.6   6.9
  K2O   0   1.4   0   8.2   2.1
  全部   100.0   100.0   100.0   100.0   100.0
实施例2
用具有与实施例1中1到15的组成相同的玻璃组合物制备外部直径为27.4mm、中心孔直径为7.0mm和厚度为0.381mm的盘状衬底。
具体地说，将每份均匀熔融的玻璃送入模具中，进行模压，逐渐使制成的模压产品冷却，制得盘状衬底，接着进行机械加工例如抛光、研磨等。然后，将由此获得的衬底浸入硝酸钾/硝酸钠混合物的熔融盐(硝酸钾/硝酸钠重量比＝3/2)中，在450℃下加热4小时，进行化学增强，洗涤由此获得的衬底，制备盘状衬底。
用原子力显微镜(AFM)测量每份洗涤的盘状衬底主表面的中心线平均粗糙度，Ra为0.1到0.6nm。
虽然可以用众所周知的洗液进行上述洗涤过程，但是构成衬底的每种玻璃的碱金属析出量都很低，所以在洗涤期间应制止衬底表面变粗糙。
当按实施例1的方式将由此获得的玻璃衬底进行相同抗热震性实验时，没有玻璃衬底(化学增强)出现断裂。
该实施例的玻璃衬底适合作为制备标准直径为1英寸磁盘的衬底，和作为具有高耐热性和高强度的衬底，它们适合作为垂直磁性记录磁盘的衬底。
为了获得上述玻璃衬底，可以不用上述的模压法，例如，用浮法形成的玻璃薄板并将该玻璃薄板加工成盘形的方法来制备玻璃衬底。
实施例3
洗涤并干燥与实施例1和2相同的玻璃衬底，使用这些玻璃衬底来生产垂直磁性记录磁盘。参照磁性记录层的形成，制备出两种类型的垂直磁性记录磁盘，一种具有连续形成软磁性层和磁性记录层的双层薄膜的垂直磁性记录磁盘，和另一种具有连续形成硬磁性层、软磁性层和磁性记录层的三层薄膜的垂直磁性记录磁盘在上述步骤中，在400到600℃高温下处理磁性记录薄膜(溅射和退火)。然而，所有的衬底都保持了高平坦性而没有变形。
本发明的玻璃衬底具有如上所述的高玻璃转变温度和极好的抗热震性，所以玻璃衬底适合于进行高温处理来提高磁性记录介质性能和适合于在高温溅射机器中形成磁性薄膜。
尽管利用上述实施例并参照磁性记录介质例子说明了本发明，但是根据本发明也可生产其它信息记录介质例如光记录和磁光记录介质，同时也能产生极好的结果。

Claims (9)

1.一种用于信息记录介质的玻璃衬底，其由包含SiO2、Al2O3、ZrO2、CaO、BaO、Li2O和Na2O作为基本组分的玻璃所形成并包含，按mol％计，
50到70％的SiO2，
1到10％的Al2O3，
大于0％但不超过12％的ZrO2，
2到24％的CaO，
大于0％但不超过15％的BaO，
0到10％的MgO，
0到15％的SrO，
条件是CaO+BaO+MgO+SrO的总含量为大于10％但小于25％，
大于0％但不超过6％的Li2O，
大于0％但不超过10％的Na2O，
0到5％的K2O，和
0到10％的TiO2。
2.如权利要求1所述的用于信息记录介质的玻璃衬底，其具有这样的抗热震性，即将其从170℃下的加热状态下放入维持在20℃的水中并浸入水中迅速冷却时不出现断裂。
3.如权利要求1所述的用于信息记录介质的玻璃衬底，其中玻璃具有的玻璃转变温度为560℃或更高。
4.如权利要求1所述的用于信息记录介质的玻璃衬底，其中玻璃在100到300℃下具有的平均线膨胀系数为70×10-7/K或更高。
5.如权利要求1所述的用于信息记录介质的玻璃衬底，其中玻璃是化学增强玻璃。
6.如权利要求1所述的用于信息记录介质的玻璃衬底，其是用作信息垂直记录介质的衬底。
7.一种用于制备信息记录介质的玻璃衬底的方法，其包括将熔融态玻璃成形为玻璃板的步骤，熔融态玻璃包含SiO2、Al2O3、ZrO2、CaO、BaO、Li2O和Na2O作为基本组分并包含，按mol％计，
50到70％的SiO2，
1到10％的Al2O3，
大于0％但不超过12％的ZrO2，
2到24％的CaO，
大于0％但不超过15％的BaO，
0到10％的MgO，
0到15％的SrO，
条件是CaO+BaO+MgO+SrO的总含量为大于10％但小于25％，
大于0％但不超过6％的Li2O，
大于0％但不超过10％的Na2O，
0到5％的K2O，和
0到10％的TiO2。
8.一种信息记录介质，其包括权利要求1所述的用作信息记录介质的玻璃衬底和至少一层在所述的玻璃衬底上形成的信息记录层。
9.一种用于制备信息记录介质的方法，其包括在权利要求1中所述的用于信息记录介质的玻璃衬底上形成信息记录层的步骤。
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