CN1875404A - 用于信息记录介质的玻璃基片及使用该基片的信息记录介质 - Google Patents

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Abstract

一种用于信息记录介质的化学增强的玻璃基片，在玻璃基片的外侧表面和内侧表面上通过化学增强形成增强层，而在信息记录层表面基本没有增强层。还提供用于信息记录介质的玻璃，这种玻璃不需要高精度抛光技术就具有优良的几何精度如平整度，并具有高强度。

Description

用于信息记录介质的玻璃基片及 使用该基片的信息记录介质
技术领域
本发明涉及一种用于信息记录介质的玻璃基片(下面简称为“玻璃基片”)，更具体而言，涉及用作信息记录介质基片如磁盘、磁光盘、DVD或MD的玻璃基片。
背景技术
通常，用于固定设备如台式计算机和服务器的磁盘通常基于铝合金制成的基片，而在便携式设备如笔记本电脑和可移动计算机中使用的那些磁盘通常基于玻璃制成的基片。然而，铝合金易于变形，硬度不足以在抛光后的基材表面提供满意的表面光滑度。此外，当磁头与磁盘进行机械接触时，磁性薄膜容易从基片上脱落。由于这些原因，期望能提供足够薄膜光滑度和高机械强度的玻璃制成的基片能越来越多地不仅用于便携式设备，而且能用于固定设备和其它家用信息设备。
一种已知类型的玻璃基片是由化学增强玻璃制成的基片，其中在基片表面的碱性元素被其它碱性元素取代，以产生压缩应变，从而提高机械强度。在制造化学增强玻璃时，通常在抛光过程之后进行化学增强过程，经过化学增强处理的玻璃基片作为最终产品不需要进行任何进一步处理就能完好无损地进行货运。这就需要对玻璃基片进行抛光，达到比最终要求更高的平整度，以虑及因为化学处理导致其平整度不可避免地降低。此外，如果玻璃基片由于化学处理而发生变形，则只能作为有缺陷的次品而放弃。这样很难达到高产率。为解决这些问题，例如，专利公报1提出一种方法，从提高生产率和相关结果角度，首先使玻璃基片进行化学增强处理，然后进行抛光。
专利公报1：JP-A-2000-76652(于2000年3月14日公开)
发明内容
由本发明解决的问题
然而，根据上述公报中提出的方法，虽然在化学增强过程之后进行的抛光过程中主表面上的增强层被抛光除去，但是抛光后仍留下预定厚度的增强层。因此，如果抛光后留下的增强层不平整，会降低几何质量如平整度。为防止这种现象，玻璃基片的上表面和下表面必须均匀抛光，这就要求高精度的抛光技术。
本发明的一个目的是提供一种用于信息记录介质的玻璃基片，所述玻璃基片不需要高精度抛光技术具有优良的几何精确度如平整度，并具有高强度。
本发明另一个目的是提供一种用于信息记录介质的玻璃基片，所述玻璃基片具有优良的机械强度和耐久性，并允许高密度记录。
解决问题的方法
为达到上述目的，根据本发明一个方面，在用于信息记录介质的化学增强的玻璃基片中，通过化学增强形成的增强层在外侧表面和内侧表面上，但在形成信息记录层的表面(下面，这种表面也称作“记录表面”)上基本没有增强层。应注意到，在本说明书中，化学增强指在低于玻璃基片的玻璃化转变温度的温度范围，通过以更大离子半径的离子强度靠近玻璃表面存在的离子，在玻璃基片表面产生压缩应变。
在此，为稳定形成适当厚度的增强层，并为了高机械强度和化学耐久性，本发明的玻璃基片在其记录表面含有以下玻璃组分：40-75重量％SiO2；3-20重量％Al2O3；0-8重量％(包括0重量％)B2O3；总量为5-15重量％的R2O化合物，其中R＝Li、Na和K；SiO2+Al2O3+B2O3达60-90重量％；0-20重量％(包括0重量％)R’O化合物，其中R’＝Mg、Ca、Sr、Ba和Zn；以及总量为0-15重量％(包括0重量％)的TiO2+ZrO2+LnxOy，其中LnxOy表示至少一种选自镧系金属氧化物、Y2O3、NB2O5和Ta2O5的化合物，并满足以下条件：
1.5＜Al2O3/B2O3，或B2O3＝0％。下面，除非特别指出，则“％”指“重量％”。
本发明的玻璃基片较好的比弹性模量E/ρ大于或等于30，维克斯硬度Hv在450-650范围，碱洗脱(elution)A小于或等于350ppb/2.5-英寸盘，Si洗脱S小于或等于500ppb/2.5英寸盘，断裂韧性Kc大于或等于0.80MPa/m1/2。
本说明书中，采用维克斯硬度测试器，并按照下面所示公式，根据维克斯压痕器在以下条件下产生的压痕测定断裂韧性Kc：500克负荷，载荷时间15秒(参见图3)。
Kc＝0.018(E/Hv)1/2(P/C3/2)＝0.026E1/2P1/2a/C3/2
式中，Kc表示断裂韧性(Pa·m1/2)，E表示弹性模量(Pa)，Hv表示维克斯硬度(Pa)，P表示加压负荷(N)，C表示平均裂纹长度的一半(m)，“a”表示压痕平均对角线长度的一半(m)。Si洗脱S和碱洗脱A采用以下方式进行测定：首先对增强玻璃基片的记录表面进行抛光制成2.5英寸盘，然后将该盘浸在50毫升80℃逆渗透膜水中24小时，然后用ICP发射光谱化学分析仪对洗脱液进行分析。因此，此碱洗脱液是Li、Na和K的总洗脱液。比弹性模量(E/ρ)等于杨式模量E除于比重ρ。杨氏模量E采用在JIS(日本工业标准)R 1602中确定的测定细陶瓷弹性方法中包括的测定弹性动态模量的方法进行测定，比重ρ采用基于阿基米德原理的方法在25℃蒸馏水中进行测定。采用维克斯硬度器，在以下条件测定维克斯硬度Hv：100克负荷，载荷时间为15秒。
根据本发明另一方面，信息记录介质具有上述结构的玻璃基片，并具有在该玻璃基片上形成的信息层。
本发明优点
本发明用于信息记录介质的玻璃基片在其外侧表面和内侧表面上形成一层增强层。具有这种结构的本发明用于信息记录介质的玻璃基片具有较高的有效强度，因此在外侧表面或内侧表面不易发生破坏或损坏。此外，玻璃基片具有优良的抗冲击性，因此在制造加工和其它过程中不易破碎。即使玻璃基片碎裂，未必会大范围散射造成对过程的污染。此外，在形成信息记录层的表面上基本没有增强层，玻璃基片的平整度高，表面光滑度高。在将玻璃基片成形信息记录介质时这些有助于达到高密度记录。
本发明的信息记录介质中，在玻璃基片上形成信息记录层。以这种结构，可以使制造过程中的破损尽可能小，因此提高了产率。此外，能提高记录介质的耐久性和可靠性。
附图简要说明
图1示出本发明玻璃基片的制造过程的例子。
图2示出本发明信息记录介质一个例子的透视图。
图3示意性示出用维克斯压痕器在玻璃基片表面施压时产生的压痕和裂纹。
图4示出环形弯曲强度试验的概要。
附图标记表
1              玻璃基片
2              磁性膜
D              磁盘
11             上表面(记录表面)
12             下表面(记录表面)
13             增强层
实施本发明的最佳方式
本发明人注意到玻璃基片通常从其内侧表面或外侧表面开始破坏或破碎，经过深入研究，本发明人发现，通过对玻璃基片的内侧表面和外侧表面进行化学增强形成增强层，而在其上表面和下表面即记录表面上不形成增强层，能有效防止玻璃基片的破损和破碎，并使玻璃基片由于化学增强而使几何精度如平整度下降最小。这些发现使本发明人完成了本发明。
具体而言，在玻璃基片发生破坏或破碎的内侧表面和外侧表面形成增强层。这些有助于提高玻璃基片的强度。另一方面，在记录表面上不形成增强层。这将有助于将增强层引起的玻璃基片形状变化减至最小。
本发明中，通过将玻璃基片浸在加热到低于玻璃化转变温度的温度的硝酸盐熔体中，来达到增强。这会使玻璃表面存在的离子被具有较大离子半径的离子取代，从而在玻璃基片产生压缩应变，达到增强目的。用于化学增强的熔体例如是硝酸钾、硝酸钠、碳酸钾等的熔盐，一种或多种上述盐的混合物的熔盐，或一种或多种上述盐与含Cu、Ag、Rb、Cs等离子的盐的混合物的熔盐。
通过化学过程形成的增强层厚度可以通过控制加热化学增强熔体的温度以及玻璃基片浸在所述熔体中持续的时间来调节，可由下面所述实施例(参见表2)来理解。熔体温度越高，浸入持续的时间越长，增强层越厚。为使玻璃基片达到最高强度和使抛光所需的时间最短之间的最佳平衡，增强层厚度宜在3-20微米范围。考虑到玻璃基片的玻璃化转变温度来适当确定加热化学增强熔体的温度，该温度较好在280-660℃范围，更好为320-500℃。浸入的持续时间较好为0.1小时至几十小时。
为通过化学增强，在玻璃基片的内侧表面或外侧表面上形成增强层，但在其上表面和下表面即记录表面上不形成增强层，首先将玻璃基片浸在化学增强熔体中，然后对上表面和下表面进行抛光，除去这些表面上的增强层；或者，首先在上表面和下表面涂敷掩模物质，然后将玻璃基片浸在化学增强熔体，只露出玻璃基片的内侧表面和外侧表面。这两种方法之间，为了获得较高生产率，推荐通过抛光进行除去。下面，将说明通过抛光除去上表面和下表面上的增强层。
图1示出玻璃基片的制造过程。将玻璃块切出预定厚度的片，用切割机从该玻璃片上切出玻璃基片1，具有同心内侧表面和外侧表面(图1(a))。在此，最好对玻璃基片1的内侧面和外侧面进行倒角或圆化。对图1所示的玻璃基片1进行倒角。最后，在玻璃基片的上表面11和下表面12上形成信息记录层2(图2所示)。然后，将该玻璃基片浸在加热到预定温度的硝酸盐熔体中持续预定的时间，在玻璃基片1所有露出的表面上形成增强层13(图1(b))。然后，对玻璃基片1的上表面11和下表面12进行抛光，抛光深度大于增强层13的厚度，除去在玻璃基片1的上表面11和下表面12上形成的增强层(图1(c))。在此，抛光深度宜为增强层厚度的约2-10倍。可采用任何已知的方法进行抛光，例如，通过用刷进行抛光或用抛光物质进行抛光。抛光物质的例子包括氧化铈、氧化铬、氧化锆和氧化钛。
本发明的玻璃基片可含有任何组分。但是，为稳定形成适当厚度的增强层，以及为高机械强度和化学耐久性，本发明的玻璃基片宜在其记录表面上含有以下玻璃组分：40-75重量％SiO2；3-20重量％Al2O3；0-8重量％(包括0重量％)B2O3；总量为5-15重量％的R2O化合物，其中R＝Li、Na和K；SiO2+Al2O3+B2O3达60-90重量％；总量为0-20重量％(包括0重量％)R’O化合物，其中R’＝Mg、Ca、Sr、Ba和Zn；以及总量为0-15重量％(包括0重量％)的TiO2+ZrO2+LnxOy，其中LnxOy表示至少一种选自镧系金属氧化物、Y2O3、NB2O5和Ta2O5的化合物，并满足以下条件：
1.5＜Al2O3/B2O3，或B2O3＝0％。
下面，说明对组分设定这些限定的依据。
首先，SiO2是形成玻璃基质的组分。SiO2含量小于40重量％，玻璃的结构不稳定。不仅会降低玻璃的化学耐久性，还会降低玻璃熔体的粘度性质，使玻璃难以成形。另一方面，SiO2含量大于75％，玻璃的熔度降低。这样会降低生产率并且不可能获得足够的刚性。因此，SiO2的优选范围为40-75％。更好约为50-72％。
Al2O3进入到玻璃基质中，用来稳定玻璃结构和提高玻璃的化学耐久性。Al2O3含量小于3％，则玻璃结构稳定性不足，在增强过程中不能稳定进行离子交换。另一方面，Al2O3含量大于20％，玻璃的熔度降低，降低了生产率。因此，Al2O3的优选范围为3-20％。更优选5-18％。
B2O3提高了玻璃的熔度，从而提高生产率。此外，B2O3进入玻璃基质并用来稳定玻璃结构和提高玻璃的化学耐久性。B2O3含量大于8％，玻璃显示差的熔体粘度性质并因此难以成形。此外，玻璃熔体显示高挥发性。这些因素极大降低了生产率和稳定性。因此，B2O3的优选范围为小于或等于8％(包括0％)。更优选小于或等于6％。
上述三种组分(SiO2、Al2O3和B2O3)是玻璃的关键组分，它们的总含量小于60％时，玻璃为脆性结构。另一方面，如果该总含量大于90％，玻璃的熔度降低，生产率下降。因此，这些玻璃组分的优选总含量为60-90％，更优选68-88％。
碱金属氧化物R2O(R＝Li、Na和K)提高了玻璃的熔度，并提高了生产率。碱金属氧化物总含量小于5％时，对熔度提高不足，玻璃基片通过离子交换不能达到充分增强。另一方面，碱金属氧化物总含量大于15％时，过量的碱金属氧化物分散在整个玻璃骨架中，增加了碱洗脱并大大降低化学耐久性。此外，在增强过程中，离子交换反应进行过度，使得难以控制增强层的厚度。因此，碱金属氧化物的总含量优选在5-15％范围。更优选7-16％。此外，所谓混合的碱效应能有助于碱洗脱，为达到这种效应，优选各碱金属氧化物含量下限为0.5％。
二价金属氧化物R’O(R’＝Mg、Ca、Sr、Ba和Zn)提高了玻璃的刚性，提高玻璃的熔度并稳定玻璃的结构。R’O总含量大于20％时，玻璃具有不稳定的结构，导致熔体生产率低和化学耐久性低。因此，优选的R’O含量为小于或等于20％。更优选的R’O总含量的上限是18％。下面给出各R’O组分的优选含量。
MgO提高了玻璃的刚性并提高其熔度。MgO含量等于20％时，玻璃具有不稳定结构，降低了熔体生产率和玻璃的化学耐久性。因此，MgO的优选范围为0-19％。更优选的上限是18％。
CaO提高了玻璃的线性热膨胀系数以及玻璃的刚性，并提高其熔度。CaO含量大于10％时，玻璃具有不稳定结构，降低了熔体生产率和玻璃的化学耐久性。因此，CaO的优选范围为0-10％。更优选的上限是9％。
SrO提高了玻璃的线性热膨胀系数，稳定了玻璃结构，并提高玻璃的熔度。SrO含量大于8％时，玻璃具有不稳定结构。因此，SrO的优选范围为0-8％。更优选的上限是6％。
BaO具有和SrO相同的效应。BaO含量大于8％时玻璃具有不稳定的结构。因此，BaO的优选含量范围为0-8％。更优选上限为6％。
ZnO提高了玻璃的化学稳定剂和刚性，并提高了玻璃的熔度。当ZnO含量大于6％时，玻璃具有不稳定的结构，降低了熔体生产率和玻璃的化学耐久性。因此，ZnO含量的优选范围为0-6％。更优选的上限是5％。
TiO2增强了玻璃的结构，提高其刚性，并且提高玻璃的熔度。ZrO2增强了玻璃的结构，提高其刚性，并增强了玻璃的化学耐久性。LnxOy增强了玻璃的结构，提高其刚性和韧性。在此，LnxOy表示至少一种选自镧系金属氧化物、Y2O3、NB2O5和Ta2O5的化合物。镧系金属氧化物包括组成为Ln2O3、LnO等的不同类型化合物，镧系金属的例子有：La，Ce，Er，Pr，Nd，Pm，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Tm，Yb和Lu。TiO2+ZrO2+LnxOy的总含量大于15％时，玻璃不稳定，韧性明显下降，玻璃不透明的可能性增大，导致极低的生产率。因此，这些玻璃组分的优选总含量为小于或等于15％。更优选的范围是0.5-13％。
本发明中使用的玻璃组成中，当B2O3含量不为零时，Al2O3/B2O3必须大于1.5。Al2O3/B2O3等于或小于1.5时，玻璃具有脆性结构，所具有的韧性不足。此外，在增强过程中，不能进行稳定的离子交换。
在本发明的玻璃组分中还可以加入小于或等于2％的澄清剂如SB2O3。按需要，可以加入任何其它通常了解的玻璃组分，只要这些组分不会有损于本发明产生的效果。
采用任何已知的常规制造方法，例如下面的方式，由上述玻璃组分制造本发明的玻璃基片。将玻璃组分的原料即相应于各组分的氧化物、碳酸盐、硝酸盐、氢氧化物等按照要求的比例以粉末形式充分混合，获得原料的掺混物。将该掺混物投入例如铂坩锅中，坩锅置于加热至1300-1550℃的电炉内，在坩锅内，掺混物首先熔化和澄清，然后搅拌使之均匀。然后，将熔化的玻璃倒入一个预热的模具中慢慢冷却，以形成玻璃块。接下来，将该玻璃块再加热到接近其玻璃化转变温度，然后慢慢冷却以进行增强。将制成的玻璃块切出片，用芯钻从该片上切割出玻璃基片，使玻璃基片具有同心外侧边和内侧边。或者，通过加压成形将熔融玻璃成形为片。
本发明的玻璃基片较好满足以下性能。首先，本发明的玻璃基片的比弹性模量E/ρ优选大于或等于30。对没有经过增强处理的玻璃基片，其机械强度取决于其刚性。因此，玻璃基片的比弹性模量小于30时，基片的机械强度不足，当安装在硬盘驱动上的玻璃基片受到来自外部的冲击时，玻璃基片很可能在它固定的硬盘驱动部件上破损。更优选的比弹性模量E/ρ为大于或等于31。
本发明的玻璃基片的维克斯硬度Hv优选在450-650范围，维克斯硬度小于450时，基片很容易因受到冲击而破损并在制造过程受到破坏。另一方面，维克斯硬度高于650会降低玻璃基片在抛光过程的抛光速度，其表面难以达到要求的平整度，并且很难通过带的纹理(tape texture)抛光来调整基片的表面形状，或通过擦洗修整表面缺陷，或在抛光后进行其它处理。基片的维克斯硬度例如通过调整可以控制在上述范围，只要所需性能没有下降，按这种方式的组分比例能提高离子填充因子。更优选的维克斯硬度Hv的下限为500，更优选的上限为630。
本发明的玻璃基片的碱洗脱A优选小于或等于350ppb/2.5-英寸盘。将碱洗脱A大于350ppb的玻璃基片用于信息记录介质时，在玻璃基片表面上形成的记录膜如磁性膜由于碱组分从基片洗脱而降解。更优选的碱洗脱A为小于或等于320ppb。
本发明玻璃基片的Si洗脱S优选小于或等于500ppb/2.5英寸盘。因为SiO2是玻璃结构的主要组分，Si洗脱S是玻璃基片水密性即基片对水稳定性的一个标志。Si洗脱S大于500ppb时，玻璃基片的水密性不足。这样会降低制造过程中抛光和清洁时的生产稳定性，使玻璃基片容易受到空气中水分的影响，导致降低储存稳定性。更优选的Si洗脱S为小于或等于400ppb/2.5英寸盘。
本发明玻璃基片的断裂韧性Kc优选大于0.80。将断裂韧性Kc小于或等于0.80的玻璃基片用于信息记录介质时，在玻璃基片表面形成记录膜如磁性膜过程中施加压力时，会在玻璃基片中产生裂纹。此外，断裂韧性Kc小于或等于0.80时，基片在机加工时易于破损，导致降低机加工产率。更优选的断裂韧性Kc为大于或等于0.85。
本发明的玻璃基片可用来制造任何直径的盘，例如3.5英寸、2.5英寸、1.8英寸和更小直径的盘，其厚度例如为2毫米、1微米、0.63毫米和更薄的盘。
下面，说明使用本发明玻璃基片的信息记录介质。本发明的玻璃基片用作信息记录介质的基片时，提供了耐久性和高记录密度。下面参照附图说明这种信息记录介质。
图2是一个磁盘的透视图。该磁盘D由圆形玻璃基片1和直接在该基片表面形成的磁性膜2组成。磁性膜2可采用任何已知常规方法形成。例如，可通过旋涂分散有磁性颗粒的热固性树脂来形成，或通过溅射或通过无电镀来形成。旋涂形成的膜厚度约为0.3-1.2微米，溅射形成的膜厚度约为0.04-0.08微米，无电镀敷形成的膜厚度约为0.05-0.1微米。为使膜厚度最小而密度最大，优选通过溅射或无电镀敷来形成磁性膜2。
由任何已知常用的磁性材料形成磁性膜，这些材料中的一个例子是Co基合金，含有具有高结晶各向异性的Co作为主要组分，以具有高的矫顽性，其中还加入Ni和Cr以调节残余磁通密度。具体而言，这类含Co作为主要组分的合金的例子包括：CoPt，CoCr，CoNi，CoNiCr，CoCrTa，CoPtCr，CoNiPt，CoNiCrPt，CoNiCrTa，CoCrPtTa，CoCrPtB和CoCrPtSiO。从降低噪音考虑，可在磁性膜之间放置一个或多个非磁性膜(例如，Cr、CrMo含CrV)将磁性膜分成多个层，形成多层结构(例如CoPtCr/CrMo/CoPtCr或CoCrPtTa/CrMo/CoCrPtTa)。替代上述磁性材料，还可以使用颗粒型磁性材料，这种磁性材料具有分散在铁氧体基材料、铁/稀土基材料、SiO2、BN等的非磁性膜中的Fe、Co、FeCo、CoNiPt等的磁性颗粒。这种磁性膜可用于表面记录或垂直记录。
为确保磁头平滑移动，在磁性膜上涂布一薄层润滑剂层。润滑剂一个例子是全氟聚醚(PFPE)，一种用CFC基溶剂稀释的液体润滑剂。
按需要，还可以形成底涂层或保护层。在磁盘中，根据磁性膜选择底涂层的材料。底涂层例如可由一种或多种选自如Cr、Mo、Ta、Ti、W、V、B、Al和Ni的非磁性材料形成。对含Co作为主要组分的磁性膜，为达到更好的磁性质和出于其它考虑，优选使用单一Cr或Cr合金。底涂层可由单一层组成，或由多个相互层压的相同或不同类型的层组成，形成多层底涂层，如Cr/Cr、Cr/CrMo、Cr/CrV、NiAl/Cr、NiAl/CrMo或NiAl/CrV。
用于防止磁性膜磨损或腐蚀的保护层可以是一层Cr、Cr合金、碳、氢化的碳、氧化锆、二氧化硅等的层。可以使用在线型溅射设备，所述保护层可以和底涂层、磁性膜等在连续的步骤中形成。保护层可由单一层组成，或由多个相互层压的相同或不同类型的层组成，形成多层的保护层。还可以在该保护层的顶部形成另一个保护层，或以另一层保护层替代上述的保护层。例如，替代上述保护层的可以是二氧化硅层，通过在Cr层上面施涂，然后燃烧分散在用醇基溶剂稀释的四烷氧基硅烷中的胶体二氧化硅的细颗粒，形成二氧化硅(SiO2)层。
上面说明了作为本发明信息记录介质例子的磁盘。但是，应理解，本发明的玻璃基片不仅可应用于这种类型的信息记录介质，还可以应用于磁-光盘、光盘等。
实施例1
实施例1-9和比较例1-4
对实施例1-9和比较例1-4的各玻璃组成，称取预定量的粉末形式的玻璃组分，并放入一个铂坩锅中，进行混合，然后在1550℃的电炉中熔化。组分充分熔化后，在熔融玻璃中放置搅拌桨，搅拌约1小时。之后，取出搅拌桨，然后使熔融玻璃静置30分钟，然后倒入一个模具中，形成玻璃块。然后，加热该玻璃块至接近其玻璃化转变温度，然后慢慢冷却进行增强。将制成的玻璃块切出厚约0.635毫米的片，用切割机由该片切下玻璃基片，使其具有同心内和外侧边(内径20毫米，外径65毫米)。
然后，将制成的玻璃基片浸在70摩尔％NaNO3和30摩尔％KNO3混合物已加热至350℃的熔体中0.5小时，在玻璃基片使用外露的表面上形成增强层。然后用氧化铈对玻璃基片的上表面和下表面进行粗磨和细抛光，除去的总深度为100微米。然后，清洁这些玻璃基片，获得实施例1-9和比较例1-3的玻璃基片。对比较例4的玻璃基片，对其上表面和下表面进行抛光，除去的总深度为20微米。对制成的各玻璃基片，按照前面和下面所述的方式测试性能。各实施例和比较例的玻璃基片的组成以及获得的结果列于表1。
(增强层厚度)
在偏光显微镜下观测抛光后的玻璃基片的外侧表面和内侧表面以及记录表面，测量所述增强层的厚度。
(环形强度比)
使用图4所示的设备，对玻璃基片进行环形弯曲强度测试。具体而言，用钢球在玻璃基片施加负荷，测定玻璃基片被破坏时的负荷作为破坏负荷。对有化学增强的玻璃基片和没有化学增强的玻璃基片各进行一次环形弯曲强度测试，计算有化学增强与没有化学增强的强度(破坏负荷)F的比，即F有化学增强/F没有化学增强。
(平整度)
使用Veeco Instruments制造的盘形测试机，型号WYKO 400G，测定玻璃基片的平整度。
表1
    实施例     比较例
    1     2     3     4     5     6     7     8     9     1     2     3     4
    玻璃组成(重量％)     SiO2     66.5     66.8     68.4     71.5     65.0     70.0     68.5     60.0     59.5     68.0     58.0     56.0     65.0
    Al2O3     12.3     9.3     9.5     10.0     12.0     13.0     12.5     15.0     14.5     13.0     14.0     16.0     12.0
    B2O3     2.4     5.4     5.5     2.2     2.5     2.5     1.0     1.1     11.0     5.0     2.2
    SiO2+Al2O3+B2O3     81.2     81.5     83.4     81.5     79.2     85.5     83.5     76.0     75.1     81.0     83.0     77.0     79.2
    Li2O     6.8     4.5     4.0     4.5     5.3     7.0     7.0     4.4     4.0     10.0     4.5     2.0     5.3
    Na2O     3.5     5.0     4.5     5.0     5.9     3.5     3.6     1.5     2.9     7.0     7.5     2.0     5.9
    K2O     1.8     2.5     2.2     2.5     3.0     2.0     1.8     1.7     2.2     2.0     3.0
    Li2O+Na2O+K2O     12.1     12.0     10.7     12.0     14.2     12.5     12.4     7.6     9.1     17.0     14.0     4.0     14.2
    MgO     2.0     7.5     5.7     8.7
    CaO     1.0     2.0
    SrO     1.0     2.0
    BaO     1.0     2.0
    ZnO     3.0     3.0
    TiO2     2.0     1.9     1.7     2.0     2.0     2.0     2.0     2.4     1.5     3.6     2.0
    ZrO2     2.0     1.9     1.7     2.0     2.0     1.0     2.0     1.0     2.0
    La2O3     2.4     2.4     2.4     1.2     4.0     1.4     2.4
    Gd2O3     2.2
    Y2O3     2.2
    NB2O5     3.0
    SB2O3     0.3     0.3     0.3     0.3     0.2     0.1     0.5     0.4     0.3     0.2
    组分比     Al2O3/B2O3     5.1     1.7     1.7     5.5     5.2     5.0     15.0     13.2     1.3     3.2     5.5
    基片性质     比弹性模量E/ρ     33.7     32 9     32.9     32.3     32.7     33.9     34.1     34.5     34.1     31.0     32.9     35.0     32.7
    维克斯硬度Hv     570     590     570     555     570     560     570     620     640     545     590     655     580
    断裂韧性Kc     1.11     1.02     1.15     1.18     0.99     1.20     1.21     0.97     0.91     2.79     0.85     0.78     1.22
    碱洗脱A(ppb)     181     107     122     285     272     160     78     43     58     623     250     35     254
    SiO2洗脱S(ppb)     260     135     242     269     224     65     40     144     392     388     709     563     198
    增强条件     A     A     A     A     A     A     A     A     A     A     A     A     A
    抛光深度     微米，上和下表面总量     100     100     100     100     100     100     100     100     100    100     100     100     20
    增强层厚度     外和内侧表面(微米)     10     10     10     10     15     10     10     6     7    120     无     无     15
    记录表面(微米)     无     无     无     无     无     无     无     无     无    70     无     无     5
    环形强度比     有/没有化学增强     1.6     1.5     1.5     1.8     2.1     1.8     1.8     1.5     1.6     2.8     1.0     0.9     2.1
    抛光后平整度     微米     2     1     1     1     2     2     3     0     2     33     2     2     15
表1清楚表明：实施例1-9的玻璃基片的环形强度比大于或等于1.5，比没有进行化学增强的玻璃基片相比，提高了50％或更高。此外，这些玻璃基片的平整度小于或等于3微米，能够满足信息记录介质用途要求。
另一方面，比较例1的玻璃基片其碱金属氧化物含量较高，在化学增强过程中，离子交换反应过度，结果增强层的厚度达120微米，即使抛光后有70微米增强层留在记录表面上。这会导致碱洗脱达623ppb，平整度高达33微米，使得这种玻璃基片不适合用于信息记录介质。对比较例2的玻璃基片，其Al2O3/B2O3比值较小，为1.3，在化学增强过程中，离子交换反应不能稳定进行，因此没有形成化学增强层。因此，没能提高玻璃基片的强度。此外，这种玻璃基片具有脆性结构，Si洗脱高达709ppb。对不仅实施例3的的玻璃基片，其碱金属氧化物总含量较低，为4.0％。在化学增强过程中，没能形成化学增强层。此外，玻璃基片的维克斯硬度Hv高达655，导致降低可加工性，并且断裂韧性降低到0.78，导致低强度。此外，这种玻璃基片的Si洗脱高达563ppb。比较例4的玻璃基片具有和实施例5相同的组成，但是，由于在抛光过程中将上表面和下表面的抛光总深度限定为20微米(即每一面为10微米)，在记录表面上留下5微米的增强层。这种玻璃基片即使抛光后其平整度也高达15微米，因此不适合用于信息记录介质。
下面，由于改变化学增强熔体的组成以及化学增强的温度和持续时间，测定在玻璃基片上形成的化学增强层的厚度。此时使用实施例1的玻璃组成。之后，抛光至预定厚度，测定在玻璃基片不同条件下的环形强度比和平整度。结果列于表2。
表2
  强度条件     硝酸盐熔体组成     过程条件 增强层厚度微米 抛光深度 增强层厚度(微米)     化学增强结果
  LiNO3摩尔％   NaNO3摩尔％   KNO3摩尔％   温度℃ 持续时间小时   微米/两层总量   歪/内侧表面   记录表面 环形弯曲强度比有/没有增强 抛光后平整度微米
    A     0     70     30     350     0.5     10     100     10     无     1.6     2
    B     0     70     30     350     1     10     100     10     无     1.8     2
    C     0     70     30     350     3     15     100     15     无     1.8     2
    D     0     70     30     330     0.5     10     100     10     无     1.8     1
    E     0     70     30     380     0.5     10     100     10     无     1.8     3
    F     0     70     30     410     0.5     15     100     15     无     1.8     3
    G     10     70     20     350     0.5     8     100     8     无     1.5     2
    H     0     90     10     350     3     10     100     10     无     1.9     3
    I     0     50     50     350     0.5     10     100     10     无     2.1     2
    J     0     30     70     350     0.5     15     100     15     无     2.3     1
    K     0     10     90     400     0.5     20     100     20     无     2.0     2
    L     0     0     100     400     1     20     100     20     无     2.3     3
表2表明：通过改变所用硝酸盐组分的比例，改变化学增强过程的温度和持续时间，能够控制在玻璃基片上形成的增强层的厚度。此外，通过抛光除去在记录表明上形成的增强层，使增强层只留在外侧表面和内侧表面，能够提高环形弯曲强度1.5-2.3个因子，并将记录表明的平整度降低到小于或等于3微米。

Claims (4)

1.一种用于信息记录介质的化学增强的玻璃基片，在玻璃基片的外侧表面和内侧表面上通过化学增强形成增强层，而在信息记录层表面基本没有增强层。
2.如权利要求1所述的用于信息记录介质的玻璃基片，其特征在于，在其表面形成信息记录层的玻璃基片包含以下玻璃组分：
40-75重量％SiO2；
3-20重量％Al2O3；
0-8重量％，包括0重量％的B2O3；
总量为5-15重量％的R2O化合物，其中R＝Li、Na和K；
SiO2+Al2O3+B2O3达60-90重量％；
总量为0-20重量％，包括0重量％的R’O化合物，其中R’＝Mg、Ca、Sr、Ba和Zn；
总量为0-15重量％，包括0重量％的TiO2+ZrO2+LnxOy，其中LnxOy表示至少一种选自镧系金属氧化物、Y2O3、NB2O5和Ta2O5的化合物，并满足以下条件：
1.5＜Al2O3/B2O3，或B2O3＝0％。
3.如权利要求1或2所述的用于信息记录介质的玻璃基片，其特征在于，所述玻璃基片具备以下性能：比弹性模量E/ρ大于或等于30；维克斯硬度Hv在450-650范围；碱洗脱A小于或等于350ppb/2.5-英寸盘；Si洗脱S小于或等于500ppb/2.5英寸盘；断裂韧性Kc大于或等于0.80MPa/m1/2。
4.一种包含权利要求1-3中任一项所述的玻璃基片的信息记录介质，所述信息记录介质形成在该玻璃基片上。
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