DE69601697T2

DE69601697T2 - Glaszusammensetzung für Magnetplatten-Substrate und Magnetplatten-Substrat

Info

Publication number: DE69601697T2
Application number: DE69601697T
Authority: DE
Inventors: Hideki Kawai; Ikuo Kuriyama; Tohru Ohara; Tomoyuki Taguchi; Hajimu Wakabayashi
Original assignee: Yamamura Glass KK
Current assignee: Yamamura Glass KK
Priority date: 1995-12-28
Filing date: 1996-12-24
Publication date: 1999-07-22
Anticipated expiration: 2016-12-25
Also published as: EP0781731B1; DE69601697D1; US5874376A; US5691256A; EP0781731A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Glaszusammensetzung für Magnetscheibensubstrate und ein Magnetscheibensubstrat. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Glaszusammensetzung für Magnetscheibensubstrate, die leicht geformt werden kann, die leicht durch Ausfällen mindestens eines Bestandteils aus der Gruppe, die besteht aus Li&sub2;O·2SiO&sub2; und Spodumen als kristalline Hauptphase durch Wärmebehandlung des Glases poliert werden kann oder chemisch durch Ionenaustausch des Glases nach dem Formen und Polieren gehärtet werden kann und die zur Herstellung von Magnetscheibensubstraten verwendet werden kann, die eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit, mechanische Festigkeit, Wärmebeständigkeit, Oberflächenebenheit und Oberflächenglätte aufweisen, und die für Festplatten von Computern geeignet sind, und ein Magnetscheibensubstrat, das aus der obigen Glaszusammensetzung hergestellt wird.

STAND DER TECHNIK

Magnetscheiben werden hauptsächlich als Aufzeichnungsmedien für Computer verwendet. Bislang wurden Aluminiumlegierungen als Material für Magnetscheibensubstrate verwendet. Bei dem gegenwärtigen Trend zu kleineren Größen, geringeren Dicken und höheren Aufzeichnungsdichten von Magnetscheiben wird jedoch in zunehmendem Maße eine höhere Oberflächenebenheit und eine höhere Oberflächenglätte gewünscht. Aluminiumlegierungen können diesen Wunsch nicht erfüllen, und daher ist ein Material für Magnetscheibensubstrate erforderlich, das Aluminiumlegierungen ersetzen kann.
Die Eigenschaften, die für Magnetscheibensubstrate erforderlich sind, sind Ebenheit und Glätte der Scheibenoberfläche, eine hohe Festigkeit, eine hohe Härte, chemische Beständigkeit, Migrationsbeständigkeit und Wärmebeständigkeit des Scheibensubstrates und ähnliches. Da Aluminiumlegierungen in ihrer Fe stigkeit und Härte mäßig sind, ist es erforderlich, daß ihre Dicke erhöht wird und die Oberfläche gehärtet wird. Wenn die Dicke der Scheibe nicht erhöht wird, können die folgenden Probleme auftreten. Schwingungen bilden sich auf der Scheibe, und die Oberflächenebenheit verschlechtert sich. Als Ergebnis stößt der Magnetkopf häufiger mit der Scheibe zusammen, wodurch plastische Verformungen der Scheibe auftreten und ein Datenverlust auftritt. Daher kann die Flughöhe (der Abstand zwischen dem Magnetkopf und der Magnetscheibe) nicht verringert werden, und die Aufzeichnungsdichte kann nicht erhöht werden. Außerdem tritt, wenn der Magnetfilm aus Platinsystemlegierungen besteht, das Phänomen auf, daß sich ein elektrisches Potential zwischen dem Substrat der Aluminiumlegierung und dem Magnetfilm bildet, und der Magnetfilm korrodiert wird, da eine elektrolytische Korrosion auftritt.
Als Substrate, die diese Probleme der Aluminiumlegierungssubstrate lösen können, wurden Glassubstrate für Magnetscheiben entwickelt. Die Glassubstrate werden im allgemeinen in zwei Typen eingeteilt, wovon einer der Ionenaustauschertyp ist, und der andere der Glaskeramiktyp ist.
Glassubstrate für Magnetscheiben des Ionenaustauschertyps enthalten im allgemeinen eine große Menge Alkalikomponenten im Glas, und häufig tritt das Phänomen auf, daß die Alkalikomponenten zur Oberfläche des Substrates wandern, wo sie die Magnetfilmeigenschaften verschlechtern.
Glassubstrate für Magnetscheiben des Glaskeramiktyps wurden entwickelt, um die Nachteile der Aluminiumlegierungssubstrate und der Glassubstrate des Ionenaustauschertyps zu verbessern. Verschiedene Glaszusammensetzungen wurden zu diesem Zweck vorgeschlagen. Glaskeramiken vom Li&sub2;O-SiO&sub2;-Typ, vorgeschlagen in der japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer Showa 62-(1987)-72547, der japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer Heisei 4(1992)-144938, der japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer Heisei 6(1994)-329440 und der japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer Heisei 7(1995)-157331 enthalten große Mengen von Alkalikomponenten in der Glaszusammensetzung. In diesen Glaszusammensetzungen kann die Migration von Alkaliionen unterdrückt werden, da ein Teil der Alkalikomponenten auf ausgefallene Kristalle beschränkt ist. Beträchtliche Mengen von Alkalikomponenten verbleiben jedoch im Matrixglas, das nicht kristallin ist. Diese Situation verursacht die Möglichkeit, daß die Eigenschaften eines Magnetfilms durch Alkalimigration verschlechtert werden, in einer Weise, die derjenigen der Glassubstrate des Ionenaustauschertyps ähnlich ist, so daß es schwierig wird, das künftige Erfordernis der Bereitstellung dünner Filme zu erfüllen. Insbesondere der Li&sub2;O·SiO&sub2; (Lithiummetasilicat)-Kristall, der in der japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer Showa 62(1987)-72547 vorgeschlagen wurde, besitzt eine sehr geringe chemische Beständigkeit, und es besteht die Möglichkeit, daß sich die Magnetfilmeigenschaften durch alkalische Migration verschlechtern. Die Glaskeramik des Li&sub2;O-Al&sub2;O&sub3;-SiO&sub2;-Typs, der in der japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer Heisei 6(1992)-329439 vorgeschlagen wurde, erfordert für das Schmelzen eine hohe Temperatur von 1550ºC oder höher, und es ist nicht einfach, das Schmelzen und Formen durchzuführen. Die Glaskeramik vom Li&sub2;O-Al&sub2;O&sub3;-SiO&sub2;-Typ, die in der japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer Heisei 7(1995)-247138 vorgeschlagen wurde, besitzt den Nachteil, daß die chemische Beständigkeit, infolge des geringen Gehalts von SiO&sub2; in der Glaszusammensetzung, gering ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung besitzt die Aufgabe, eine Glaszusammensetzung für Magnetscheibensubstrate bereitzustellen, die leicht geformt werden kann, die nach der Kristallisation des Glases durch Wärmebehandlung leicht poliert werden kann, oder durch Ionenaustausch des Glases nach Formen und Polieren chemisch gehärtet werden kann, und die zur Herstellung von Mag netscheibensubstraten verwendet wird, die eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit, mechanische Festigkeit, Wärmebeständigkeit, Oberflächenebenheit und Oberflächenglätte aufweisen, und die nur einen geringen Abbau der Magnetfilmeigenschaften durch Alkalimigration zeigen. Eine weitere Aufgabe besteht in der Bereitstellung eines Magnetscheibensubstrates, das aus der Glaszusammensetzung hergestellt wird.
Als Ergebnis intensiver Untersuchungen, die von den vorliegenden Erfindern unternommen wurden, um die obigen Aufgaben zu lösen, entdeckten sie, daß eine Glaszusammensetzung, die eine theoretische optische Basizität von 0,548 oder weniger besitzt, die durch Ionenaustausch gehärtet werden kann und mindestens einen Typ, ausgewählt aus der Gruppe, die aus Li&sub2;O·2SiO&sub2; und Spodumen besteht, als kristalline Hauptphase durch Wärmebehandlung ausfällt, leicht geformt und poliert werden kann und magnetische Scheibensubstrate mit ausgezeichneten chemischen und physikalischen Eigenschaften bereitstellen kann. Die vorliegende Erfindung wurde auf Grundlage dieser Entdeckung vervollständigt.
Daher stellt die vorliegende Erfindung bereit:
(1) Eine Glaszusammensetzung für Magnetscheibensubstrate, die, ausgedrückt als Gewichtsprozent auf Oxidbasis, umfaßt: von 66 bis 80% SiO&sub2;, von 5 bis 15% Al&sub2;O&sub3;, von 3 bis 8,5% Li&sub2;O, von 0 bis 3% Na&sub2;O, von 0 bis 3% K&sub2;O, von 0,5 bis 8% TiO&sub2;, von 3,5 bis 8% ZrO&sub2;, von 0,5 bis 3% P&sub2;O&sub5;, von 0 bis 2% Sb&sub2;O&sub3; und von 0 bis 2% As&sub2;O&sub3;, worin die Gesamtmenge von Li&sub2;O, Na&sub2;O und K&sub2;O von 3 bis 10% beträgt, und die eine theoretische optische Basizität von 0,548 oder weniger aufweist;
(2) eine Glaszusammensetzung für Magnetscheibensubstrate, die, ausgedrückt in Gewichtsprozent auf Oxidbasis umfaßt: von 66 bis 75% SiO&sub2;, von 5,5 bis 10% Al&sub2;O&sub3;, von 4 bis 8,5% Li&sub2;O, von 0 bis 2% Na&sub2;O, von 0 bis 2% K&sub2;O, von 2 bis 6% TiO&sub2;, von 3,8 bis 6,5% ZrO&sub2;, von 1 bis 2,5% P&sub2;O&sub5;, von 0 bis 2% Sb&sub2;O&sub3; und von 0 bis 2% As&sub2;O&sub3;, worin die Gesamtmenge von Li&sub2;O, Na&sub2;O und K&sub2;O von 4 bis 9% beträgt und die theoretische optische Basizität 0,548 oder weniger beträgt;
(3) eine Glaszusammensetzung für Magnetscheibensubstrate, die, ausgedrückt als Gewichtsprozent auf Oxidbasis, umfaßt: von 66 bis 75% SiO&sub2;, von 5,5 bis 7,5% Al&sub2;O&sub3;, von 5 bis 8,5% Li&sub2;O, von 0 bis 2% Na&sub2;O, von 0 bis 2% K&sub2;O, von 2 bis 4% TiO&sub2;, von 4,1 bis 6% ZrO&sub2;, von 1 bis 2,5% P&sub2;O&sub5;, von 0 bis 1% Sb&sub2;O&sub3; und von 0 bis 1% As&sub2;O&sub3;, worin die Gesamtmenge von Li&sub2;O, Na&sub2;O und K&sub2;O von 5 bis 9% beträgt, und die theoretische optische Basizität 0,548 oder weniger beträgt;
(4) ein Magnetscheibensubstrat, hergestellt durch Bilden und Polieren einer Glaszusammensetzung für ein Magnetscheibensubstrat nach irgendeinem der Punkte (1) bis (3) und Härtung der gebildeten und polierten Glaszusammensetzung durch Ionenaustausch von Alkalimetallionen in der Oberflächenschicht der Glaszusammensetzung gegen Alkalimetallionen, die größere Ionenradien aufweisen, bei einer Temperatur von 350 bis 550ºC;
(5) ein Magnetscheibensubstrat, das hergestellt wird durch Bilden, Wärmebehandeln und Polieren einer Glaszusammensetzung für Magnetscheibensubstrate, die in irgendeinem der Punkte (1) bis (3) beschrieben ist, und das eine kristalline Hauptphase aufweist, die mindestens einen Bestandteil aus der Gruppe aufweist, die aus Li&sub2;O·2SiO&sub2; und Spodumen besteht;
(6) ein Magnetscheibensubstrat, das hergestellt wird durch Formen, Wärmebehandeln und Polieren einer Glaszusammensetzung, die, ausgedrückt als Gewichtsprozent auf Oxidbasis, umfaßt: von 66 bis 80% SiO&sub2;, von 5,5 bis 10% Al&sub2;O&sub3;, von 3 bis 8,5% Li&sub2;O, von 0 bis 3% Na&sub2;O, von 0 bis 3% K&sub2;O, von 0,5 bis 8% TiO&sub2;, von 3,5 bis 8% ZrO&sub2;, von 0,5 bis 3% P&sub2;O&sub5;, von 0 bis 2% Sb&sub2;O&sub3; und von 0 bis 2% As&sub2;O&sub3;, worin die Gesamtmenge von Li&sub2;O, Na&sub2;O und K&sub2;O von 3 bis 10% beträgt, und das eine kristalline Hauptphase besitzt, die mindestens einen Bestandteil umfaßt, der aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Li&sub2;O·2SiO&sub2; und Spodumen besteht;
(7) ein Magnetscheibensubstrat nach irgendeinem der Punkte (5) und (6), worin der Gesamtkristallisationsgrad 20 Vol.-% oder mehr beträgt;
(8) eine Glaszusammensetzung für Magnetscheibensubstrate nach irgendeinem der Punkte (1) bis (3), worin die Gewichtsabnahme 6 · 10&supmin;&sup7; g/cm²·h oder weniger im Wasserelutionstest für Glas entsprechend der Schnellgrießmethode für chemische Beständigkeit beträgt;
(9) ein Magnetscheibensubstrat nach irgendeinem der Ansprüche 4 bis 7, worin die Gewichtsabnahme 6 · 10&supmin;&sup7; g/cm²·h oder weniger im Wasserelutionstest für Glas entsprechend der Schnellgrießmethode für chemische Beständigkeit beträgt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Glaszusammensetzung für die Magnetscheibensubstrate umfaßt als Oxide von 66 bis 80% SiO&sub2;, von 5 bis 15% Al&sub2;O&sub3;, von 3 bis 8,5% Li&sub2;O, von 0 bis 3% Na&sub2;O, von 0 bis 3% K&sub2;O, von 0,5 bis 8% TiO&sub2;, von 3,5 bis 8% ZrO&sub2;, von 0,5 bis 3% P&sub2;O&sub5;, von 0 bis 2% Sb&sub2;O&sub3; und von 0 bis 2% As&sub2;O&sub3;, worin die Gesamtmenge von Li&sub2;O, Na&sub2;O und K&sub2;O von 3 bis 10% beträgt, und besitzt eine theoretische optische Basizität von 0,548 oder weniger. Die Glaszusammensetzung für die Magnetscheibensubstrate der Erfindung kann wahlweise Oxide umfassen, wie 0 bis 5 Gew.-% B&sub2;O&sub3;, 0 bis 8 Gew.-% MgO, 0 bis 5 Gew.-% CaO, 0 bis 5 Gew.-% SrO, 0 bis 5 Gew.-% BaO, 0 bis 5 Gew.-% ZnO und 0 bis 3 Gew.-% PbO.
In der Zusammensetzung der Erfindung ist SiO&sub2; der Glasnetzwerkbildner, und die Komponente Li&sub2;O·2SiO&sub2; und Spodumen (Li&sub2;O·Al&sub2;O&sub3;·4SiO&sub2;) bildet die kristalline Hauptphase, wenn das Glas wärmebehandelt wird. Wenn der Gehalt an SiO&sub2; weniger als 66 Gew.-% beträgt, ist das Halten der theoretischen optischen Basizität des Glases bei 0,548 oder weniger schwierig, was eine Abnahme in der chemischen Beständigkeit verursacht, und außerdem besteht die Möglichkeit, daß das Ausfällen der obigen Kristalle schwierig wird, wenn das Glas kristallisiert. Wenn der Gehalt von SiO&sub2; mehr als 80 Gew.-% beträgt, ist die Schmelztemperatur übermäßig hoch, und es besteht die Möglichkeit, daß die Produktion erschwert wird. Zieht man die Produktivität in Betracht, ist der Gehalt von SiO&sub2; ist bevorzugt 66 bis 75 Gew.-%.
In der Zusammensetzung der Erfindung ist Al&sub2;O&sub3; ein Zwischenoxid des Glases und bildet eine Komponente des Spodumens, das die kristalline Hauptphase bildet, wenn das Glas wärmebehandelt wird. Wenn der Gehalt des Al&sub2;O&sub3; weniger als 5 Gew.-% beträgt, nimmt die chemische Beständigkeit ab. Wenn der Gehalt des Al&sub2;O&sub3; mehr als 15 Gew.-% beträgt, ist die Schmelztemperatur übermäßig hoch, und es besteht die Möglichkeit, daß die Produktion erschwert wird. Der Gehalt von Al&sub2;O&sub3; ist bevorzugt 5,5 bis 10 Gew.-%, noch bevorzugter 5,5 bis 7,5 Gew.-%, wenn die chemische Beständigkeit und die Produktivität in Betracht gezogen werden.
In der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung spielt Li&sub2;O die Rolle eines Flußmittels. Wenn das Glas durch Ionenaustausch gehärtet wird, ist das Lithiumion das kleinste Ion unter den Alkalimetallionen, und das Glas kann durch Ionenaustausch gegen Alkalimetallionen mit größeren Ionenradien wie Natriumionen und Kaliumionen gehärtet werden. Wenn das Glas wärmebehandelt wird, bildet Li&sub2;O eine Komponente von Li&sub2;O·2SiO&sub2; und Spodumen, die die kristalline Hauptphase bilden. Wenn der Gehalt von Li&sub2;O weniger als 3 Gew.-% beträgt, wird die Schmelztemperatur übermäßig hoch, und wenn das Glas durch Ionenaustausch gehärtet wird, besteht die Möglichkeit, daß die Eigenschaften nicht verbessert werden, aufgrund von Schwierigkeiten beim Ionenaustausch. Wenn das Glas wärmebehandelt wird, besteht die Möglichkeit, daß das Ausfällen der Kristalle von Li&sub2;O·2SiO&sub2; und Spodumen schwierig wird. Wenn der Gehalt von Li&sub2;O mehr als 8,5 Gew.-% beträgt, wird die Verringerung der theoretischen optischen Basizität des Glases auf 0,548 oder weniger schwierig. Dies verursacht eine Abnahme der chemischen Stabilität und der Migrationsbeständigkeit, so daß die Möglichkeit besteht, daß die Magnetfilmeigenschaften nachteilig beeinflußt werden. Der Gehalt des Li&sub2;O ist bevorzugt 4 bis 8,5 Gew.-%, noch bevorzugter 5 bis 8,5 Gew.-%, zieht man Produktivität, die Menge des Ionenaustauschs, die chemische Beständigkeit und die Migrationsbeständigkeit in Betracht.
In der Zusammensetzung der Erfindung sind Na&sub2;O und K&sub2;O Flußmittel und Komponenten, die die Schmelzeigenschaften der Zusammensetzung verbessern können. Na&sub2;O ist auch eine Komponente, die das Glas durch Ionenaustausch der Natriumionen gegen Alkalimetallionen mit größeren Ionenradien wie Kaliumionen härtet. Zieht man die chemische Beständigkeit und die Migrationsbeständigkeit der magnetischen Scheibensubstrate in Betracht, ist die Verwendung einer Mehrzahl von Alkalikomponenten durch Verwendung dieser Alkalikomponenten in Kombination mit Li&sub2;O bevorzugter als die Verwendung von Li&sub2;O alleine, damit die Abnahme der chemischen Beständigkeit und der Alkalimigration verhindert werden kann. Wenn der Gehalt von Na&sub2;O oder der Gehalt von K&sub2;O mehr als 3 Gew.-% beträgt, oder die Gesamtmenge von Li&sub2;O, Na&sub2;O und K&sub2;O mehr als 10 Gew.-% beträgt, wird das Halten der theoretischen optischen Basizität des Glases bei 0,548 oder we niger schwierig. Dies verursacht eine Abnahme der chemischen Beständigkeit, und außerdem besteht die Möglichkeit, daß die Migrationsbeständigkeit abnimmt. Zieht man die chemische Beständigkeit, die Migrationsbeständigkeit und die theoretische optische Basizität des Glases in Betracht, liegt der Gehalt von Na&sub2;O und der Gehalt von K&sub2;O bevorzugt jeweils bei 2 Gew.-% oder weniger. Die Gesamtmengen von Li&sub2;O, Na&sub2;O und K&sub2;O betragen bevorzugt 4 bis 9 Gew.-%, noch bevorzugter 5 bis 9 Gew.-%.
In der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung spielen TiO&sub2;, ZrO&sub2; und P&sub2;O&sub5; die Rolle von Keimbildungsmitteln. Außerdem übernimmt TiO&sub2; die Rolle eines Schmelzmittels, und wenn eine Lasertexturierung durchgeführt wird, übernimmt es auch eine wichtige Rolle als Komponente, die eine Veränderung in der Oberflächenstruktur des Magnetscheibensubstrates durch empfindliches Ansprechen auf die Laserstrahlen induziert. Wenn der Gehalt von TiO&sub2; weniger als 0,5 Gew.-% beträgt, werden die Wirkungen von TiO&sub2; als Keimbildungsmittel, als Schmelzmittel und als Komponente, die eine empfindliche Reaktion auf Laserstrahlen zeigt, gering. Wenn der Gehalt von TiO&sub2; mehr als 8 Gew.-% beträgt, besteht die Möglichkeit, daß während der Glasbildung die Neigung besteht, daß eine Entglasung stattfindet. Zieht man die Wirkung als Keimbildungsmittel, die Wirkung als Schmelzmittel und die Wirkung als Komponente, die eine empfindliche Reaktion auf Laserstrahlen zeigt, und die Entglasung in Betracht, liegt der Gehalt von TiO&sub2; bevorzugt bei 2 bis 6 Gew.-%, noch bevorzugter bei 2 bis 4 Gew.-%.
ZrO&sub2; besitzt auch die Funktion, daß es die chemische Beständigkeit deutlich verbessert. Wenn jedoch der Gehalt von ZrO&sub2; weniger als 3,5 Gew.-% beträgt, besteht die Möglichkeit, daß die Verbesserung der chemischen Beständigkeit nicht erhalten wird. Wenn der Gehalt von ZrO&sub2; mehr als 8 Gew.-% beträgt, besteht die Möglichkeit, daß das ZrO&sub2; nicht vollständig schmilzt, und daß Glassatzsteine (batch stones) im Glas zurückbleiben. Zieht man die Wirkung als Keimbildungsmittel, die Wirkung auf die chemische Beständigkeit und die Schmelzeigenschaften in Betracht, liegt der Gehalt von ZrO&sub2; bevorzugt bei 3,8 bis 6,5 Gew.-%, noch bevorzugter bei 4,1 bis 6 Gew.-%.
P&sub2;O&sub5; besitzt die Funktion eines Schmelzmittels, insbesondere die Funktion, daß es die Schwierigkeiten beim Schmelzen von ZrO&sub2; deutlich verbessert. Wenn der Gehalt von P&sub2;O&sub5; weniger als 0,5 Gew.-% beträgt, ist die Wirkung als Keimbildungsmittel und die Wirkung der Verbesserung der Schwierigkeiten beim Schmelzen von ZrO&sub2; gering. Wenn der Gehalt von P&sub2;O&sub5; mehr als 3 Gew.-% beträgt, besteht die Möglichkeit, daß die Korrosion im Schmelzofen vergrößert wird. Zieht man die Wirkung als Keimbildungsmittel, die Wirkung als Schmelzmittel und insbesondere die Wirkung auf die Verbesserung der Schwierigkeiten beim Schmelzen von ZrO&sub2; und die Korrosion des Schmelzofens in Betracht, so liegt der Gehalt von P&sub2;O&sub5; bevorzugt bei 1 bis 2,5 Gew.-%.
In der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung übernehmen Sb&sub2;O&sub3; und As&sub2;O&sub3; die Rolle des Abklärungsmittels. Die abklärende Wirkung zeigt sich entweder bei der alleinigen Verwendung von Sb&sub2;O&sub3; oder As&sub2;O&sub3; oder bei der gemeinsamen Verwendung von Sb&sub2;O&sub3; und As&sub2;O&sub3;, wenn der Gehalt von Sb&sub2;O&sub3;, der Gehalt von As&sub2;O&sub3; oder der Gesamtgehalt von Sb&sub2;O&sub3; und As&sub2;O&sub3; 2 Gew.-% oder weniger beträgt, obwohl die Möglichkeit besteht, daß die Wirkung als Abklärungsmittel gering ist, wenn der Gehalt von Sb&sub2;O&sub3;, der Gehalt von As&sub2;O&sub3; oder der Gesamtgehalt von Sb&sub2;O&sub3; und As&sub2;O&sub3; weniger als 0,1 Gew.-% beträgt. Obwohl As&sub2;O&sub3; alleine als Abklärungsmittel oder in Kombination mit Sb&sub2;O&sub3; verwendet werden kann, ist es im Hinblick auf die Umwelt bevorzugt As&sub2;O&sub3; nicht zu verwenden. Zieht man die Abklärungswirkung in Betracht, liegt die Gesamtmenge von Sb&sub2;O&sub3; und As&sub2;O&sub3; bevorzugt bei 0,2 bis 1 Gew.-%.
B&sub2;O&sub3;, ZnO und PbO, die wahlweise in der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthalten sind, besitzen die Funktion eines Schmelzmittels. Wenn der Gehalt von B&sub2;O&sub3; mehr als 5 Gew.-% beträgt, nimmt die chemische Beständigkeit ab, und wenn die Zusammensetzung wärmebehandelt wird, besteht die Möglichkeit, daß die Kristallisation unterdrückt wird. Der Gehalt von B&sub2;O&sub3; liegt bevorzugt bei 3,5 Gew.-% oder weniger. ZnO besitzt die Funktion der Verbesserung der chemischen Beständigkeit. Wenn der Gehalt von ZnO mehr als 5 Gew.-% beträgt, besteht die Möglichkeit, daß die Menge der ausgefallenen Kristalle nach der Wärmebehandlung abnimmt. Der Gehalt von ZnO liegt bevorzugt bei 4,5 Gew.-% oder weniger. PbO zeigt deutlich die Funktion eines Schmelzmittels. Es ist jedoch bevorzugt, daß PbO im Hinblick auf die Umwelt nicht verwendet wird. Wenn PbO verwendet wird, verursacht ein Gehalt von mehr als 3 Gew.-% eine Abnahme der chemischen Beständigkeit, und wenn das Glas wärmebehandelt wird, besteht die Möglichkeit, daß die Menge der ausgefallenen Kristalle abnimmt. Der Gehalt von PbO beträgt bevorzugt 1,5 Gew.-% oder weniger.
MgO, CaO, SrO und BaO, die wahlweise in der Zusammensetzung der Erfindung enthalten sind, sind Glasnetzwerkmodifizierungsmittel und besitzen die Funktion der Aufweitung des Arbeitstemperaturbereichs. Insbesondere besitzt MgO die Funktion der Verbesserung der chemischen Beständigkeit. Wenn der Gehalt des MgO mehr als 8 Gew.-% beträgt, oder wenn der Gehalt von CaO, SrO oder BaO mehr als 5 Gew.-% beträgt, ist das Glas übermäßig stabilisiert, und es besteht die Möglichkeit, daß die Menge der ausgefallenen Kristalle abnimmt. Zieht man die Menge der ausgefallenen Kristalle in Betracht, ist der Gehalt von MgO bevorzugt 5 Gew.-% oder weniger, und die Gehalte von CaO, SrO und BaO sind jeweils bevorzugt 3 Gew.-% oder weniger.
Für die Texturierung von magnetischen Scheibensubstraten werden manchmal, als ein Verfahren, Laserstrahlen verwendet. Verwendet man Laserstrahlen, können Additive, die eine Absorption bei der Wellenlänge des verwendeten Lichtes besitzen, z. B. ein Element wie Co, Mn, V, Cr, Cu, Au, Ag, Pt, Mo, Ni, Fe, Te, Ce, Se, Nd, Pr, Sm, Er und S oder eine Verbindung, die diese Elemente enthält, in der Glaszusammensetzung in einem Bereich enthalten sein, bei dem die Eigenschaften der magnetischen Scheibensubstrate nicht nachteilig beeinflußt werden.
Die Glaszusammensetzung für Magnetscheibensubstrate der vorliegenden Erfindung besitzt eine theoretische optische Basizität von 0,548 oder weniger. Wenn die theoretische optische Basizität der Glaszusammensetzung einen solch niedrigen Wert besitzt, ist die chemische Beständigkeit, die eine notwendige und wichtige Eigenschaft für magnetische Scheibensubstrate ist, ausgezeichnet, selbst wenn eine geringe Menge von Alkali in der Glaszusammensetzung enthalten ist, und ein Magnetscheibensubstrat mit einer hohen Zuverlässigkeit kann erhalten werden. In der vorliegenden Erfindung beträgt die theoretische optische Basizität der Glaszusammensetzung für Magnetscheibensubstrate bevorzugt 0,544 oder weniger, noch bevorzugter 0,540 oder weniger.
Die theoretische optische Basizität eines Glases ist in einer Veröffentlichung von J. A. Duffy und M. D. Ingram, in "Physics and Chemistry of Glasses", Band 16, Nr. 6, Seite 119 und dem "Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry", Band 37, Seite 1203, 1975 veröffentlicht. Die theoretische optische Basizität Λ eines Glases wird entsprechend der folgenden Gleichung (1) berechnet:
Λ = Σ {(zixri)/2γi} (1)
In der obigen Gleichung bedeutet zi die Oxidationszahl des Kations i in jeder Oxidkomponente, ri bedeutet die Anzahl der Kationen i in jeder Oxidkomponente (nämlich die Anzahl der Kationen i in einem Glas) relativ zur Gesamtzahl des Sauerstoffs in einem Glas, und γi stellt den Basizitätsmoderierungsparameter des Kations i dar. γi kann erhalten werden aus der Elektronegativität χi von L. Pauling entsprechend der folgenden Gleichung:
γi = 1,36 x(χi - 0,26)
Die theoretische optische Basizität eines Glases wird folglich durch die folgende Gleichung (2) ausgedrückt:
Λ = Σ {(zixri)(2,72xχi - 0,707)} (2)
Als Beispiel wird Λ bei einem Glas mit der folgenden Zusammensetzung berechnet: SiO&sub2;: 72,0 Mol-%, Al&sub2;O&sub3;: 3,6 Mol-%, Li&sub2;O: 10,3 Mol-%, K&sub2;O: 1,0 Mol-%, TiO&sub2;: 3,4 Mol-%, ZrO&sub2;: 1 Mol- %, P&sub2;O&sub5;: 1,0 Mol-%, MgO: 3,0 Mol-%, CaO: 2,1 Mol-% und ZnO: 1,5 Mol-%. Als Werte von χi werden die Werte der Elektronegativität von L. Pauling, die in "Handbook of Chemistry, Basic Chemistry, the Third Edition" (veröffentlicht von Maruzen Co., Ltd., 1984), Band II, Seite 589 verwendet. Die Werte von zi, die aus der Struktur der Oxide erhalten wurden, und die Werte von χi als Elektronegativität nach L. Pauling sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1
Die Werte von ri werden im nächsten Schritt erhalten. Um die Werte von ri zu erhalten, wird die Gesamtanzahl des Sauerstoffs im Glas berechnet. Die Gesamtanzahl des Sauerstoffs wird erhalten als Summe der Anzahl des Sauerstoffs in den einzelnen Oxidkomponenten, aus denen das Glas zusammengesetzt ist, wie im folgenden gezeigt:
SiO&sub2;: 0,720 · 2 = 1,440
Al&sub2;O&sub3;: 0,036 · 3 = 0,108
Li&sub2;O: 0,103 · 1 = 0,103
K&sub2;O: β,010 · 1 = 0,010
TiO&sub2;: 0,034 · 2 = 0,068
ZrO&sub2;: 0,021 · 2 = 0,042
P&sub2;O&sub5;: 0,010 · 5 = 0,050
MgO: 0,030 · 1 = 0,030
CaO: 0,021 · 1 = 0,021
ZnO: 0,015 · 1 = 0,015
Gesamt 1,887
Die Werte von ri jedes Kations können erhalten werden als Anzahl jedes Kations, bezogen auf die erhaltene Gesamtzahl des Sauerstoffs, die als 1 gesetzt wird. Zum Beispiel kann der Wert von ri im Hinblick auf SiO&sub2; entsprechend der folgenden Gleichung erhalten werden:
SiO&sub2;: (0,720 · 1)/1,887 = 0,3816
Die Ergebnisse ähnlicher Berechnungen der Werte von ri, im Hinblick auf jedes Oxid sind in Tabelle 2 gezeigt.

Tabelle 2

ri
SiO&sub2; 0,3816
Al&sub2;O&sub3; 0,0382
Li&sub2;O 0,1092
K&sub2;O 0,0106
TiO&sub2; 0,0180
ZrO&sub2; 0,0111
P&sub2;O&sub5; 0,0106
MgO 0,0159
CaO 0,0111
ZnO 0,0079
Berechnet man die theoretische optische Basizität durch die Gleichung (2) unter Verwendung der Werte von zi und χi, die in Tabelle 1 gezeigt sind, und die Werte von ri, die in Tabelle 2 gezeigt sind, kann die theoretische optische Basizität der Glaszusammensetzung, die als Beispiel verwendet wurde, als 0,5337 erhalten werden.
Die Glaszusammensetzung für magnetische Scheibensubstrate der Erfindung kann zur Härtung durch Ionenaustausch entsprechend einem konventionellen Verfahren behandelt werden, wie Eintauchen der Glaszusammensetzung in ein geschmolzenes Salz von NaNO&sub3; oder KNO&sub3; nachdem das Glas geschmolzen, geformt und poliert wurde. Die Temperatur der Behandlung wird zwischen 350ºC, welche höher als der Schmelzpunkt von NaNO&sub3; oder KNO&sub3; liegt und ungefähr 550ºC, welche niedriger ist, als die Glasübergangstemperatur der Glaszusammensetzung, ausgewählt. Die Dauer der Ionenaustauschbehandlung beträgt bevorzugt 10 Stunden oder mehr. Durch die Ionenaustauschbehandlung werden Lithiumionen in der Oberflächenschicht des Glases durch Ionen mit größeren Ionenradien, wie Natriumionen und Kaliumionen ersetzt, und wenn Na&sub2;O im Glas enthalten ist, wird das Natriumion mit einem Ion, das einen noch größeren Radius besitzt, ersetzt, wie ein Kaliumion. Da eine Kompressionsschicht an der Oberfläche des Glases durch diesen Ionenaustausch gebildet wird, kann ein magnetisches Scheibensubstrat mit einem gehärteten Glas mit hoher Festigkeit erhalten werden.
In der Glaszusammensetzung für magnetische Scheibensubstrate der vorliegenden Erfindung wird mindestens ein Bestandteil, der aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Li&sub2;O·2SiO&sub2; und Spodumen besteht, als kristalline Hauptphase ausgefällt. Die Kristalle von Li&sub2;O·2SiO&sub2; besitzen eine zylindrische Form und eine hohe Festigkeit. Da jedoch die Verarbeitbarkeit beim Polieren verschlechtert ist, wenn die Kristallkorngröße größer als 1 um ist, ist es bevorzugt, daß die Korngröße bei 1 um oder weniger unter Verwendung von keimbildenden Mitteln wie TiO&sub2;, ZrO&sub2; und P&sub2;O&sub5; und einer geeigneten Kristallisationsbehandlung gehalten wird. Es ist noch bevorzugter, daß die Kristallkorngröße 0,5 um oder weniger beträgt. Die Kristalle des Spodumens sind granuläre Kristalle, und Kristalle, die so fein und gleichförmig wie die Li&sub2;O·2SiO&sub2; Kristalle sind, können erhalten werden unter Verwendung eines Keimbildungsmittels, wie TiO&sub2;, ZrO&sub2; und P&sub2;O&sub5; und durch eine geeignete Kristallisationsbehandlung. Um eine hohe Aufzeichnungsdichte zu erreichen, die für künftige Magnetscheiben erforderlich sein wird, ist eine sehr hohe Oberflächengenauigkeit, nämlich eine sehr hohe Oberflächenglätte für Scheibensubstrate erforderlich. Aus diesem Grund ist es bevorzugt, daß die kristalline Hauptphase aus Li&sub2;O·2SiO&sub2; zusammengesetzt ist, und Kristalle von Spodumen nicht ausfallen. Wenn die kristalline Hauptphase aus Li&sub2;O·2SiO&sub2; zusammengesetzt ist, und Kristalle von Spodumen nicht ausfallen, ist der Gehalt von Al&sub2;O&sub3; in der zurückbleibenden Glasmatrix höher, als vor der Kristallisationsbehandlung, und die chemische Beständigkeit der Glasphase wird verbessert. Als Ergebnis nimmt der Unterschied in der chemischen Beständigkeit zwischen der kristallinen Phase und der Matrixglasphase ab, um eine geringere Differenz in der Poliergeschwindigkeit zwischen den beiden Phasen zu verursachen. Daher kann ein Scheibensubstrat mit einer sehr hohen Oberflächenglätte aus Glaskeramik erhalten werden, worin feine Kristalle von Li&sub2;O·2SiO&sub2; ausgefällt sind.
Im Gegensatz dazu nimmt der Gehalt von Al&sub2;O&sub3; in der zurückbleibenden Glasmatrix gegenüber dem vor der Kristallisationsbehandlung ab, und die chemische Beständigkeit der Glasphase nimmt etwas ab, wenn eine große Menge von Spodumen ausfällt. Die chemische Beständigkeit der Spodumenkristalle ist höher als die der von Li&sub2;O·2SiO&sub2;. Aus diesen Gründen nimmt der Unterschied in der chemischen Beständigkeit zwischen der kristallinen Phase und der Matrixglasphase ab. Als Ergebnis steigt der Unterschied in der Poliergeschwindigkeit zwischen den beiden Phasen etwas an, und die Bildung von Texturen wird gleichzeitig mit dem Polieren möglich.
Durch Steuerung der Menge und der Größe der Spodumenkristalle und des Verhältnisses der Spodumenkristalle zu den Li&sub2;O·2SiO&sub2;-Kristallen, können daher verschiedene Typen von Substratoberflächen, die von einer sehr glatten Substratoberfläche bis zu einer Substratoberfläche mit einer gewünschten Textur für eine Anwendung reichen, nach Wunsch erhalten werden.
Es ist auch möglich, durch Steuerung des Verhältnisses der Spodumenkristalle zu den Li&sub2;O·2SiO&sub2;-Kristallen, den thermischen Expansionskoeffizienten des Magnetscheibensubstrates auf 80 · 10&supmin;&sup7; bis 110 · 10&supmin;&sup7;/ºC zu steuern. Die Li&sub2;O·2SiO&sub2;-Kristalle bilden die größte Menge der kristallinen Phase, wenn die Endtemperatur der Kristallisationsbehandlung auf 720ºC oder weniger eingestellt wird, und die Spodumenkristalle nehmen die größte Menge der kristallinen Phase ein, wenn die Endtemperatur der Kristallisationsbehandlung auf 730ºC oder mehr eingestellt wird.
In dem Magnetscheibensubstrat der Erfindung ist es bevorzugt, daß der Gesamtkristallisationgrad, der die Gesamtmenge der hauptkristallinen Phase, die die Li&sub2;O·2SiO&sub2;-Kristalle und die Spodumenkristalle und andere Kristalle umfaßt, 20 Vol.- oder mehr beträgt. Der Kristallisationsgrad wird durch Pulverröntgenbeugung durch das Arbeitskurvenverfahren gemessen. Wenn der Gesamtkristallisationsgrad weniger als 20 Vol.-% beträgt, besteht die Möglichkeit, daß eine ausreichende mechanische Festigkeit der Magnetscheibensubstrate nicht erhalten wird.
In der Glaszusammensetzung für Magnetscheibensubstrate der vorliegenden Erfindung fallen gelegentlich als untergeordnete kristalline Phasen zusätzlich zu den hauptkristallinen Phasen Lithiumfeldspäte (Li&sub2;O·Al&sub2;O&sub3;·6SiO&sub2;), α-Quartz, β-Kristobalit (SiO&sub2;) und ähnliche aus. Die Eigenschaften der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung werden durch die Ausfällung dieser untergeordneten kristallinen Phasen nicht nachteilig beeinflußt. α-Quartz zeigt das Verhalten, daß die Fällung bei ungefähr 650ºC beginnt, und die Kristallmenge nimmt ab, wenn die Ausfällung des Spodumens beginnt.
Die Glaszusammensetzung für Magnetscheibensubstrate der Erfindung zeigt bevorzugt eine Gewichtsabnahme von 6 · 10&supmin;&sup7; g/cm²·h oder weniger im Wasserelutionstest für Glas entsprechend dem Korntest für die chemische Beständigkeit. Wenn die Gewichtsabnahme 6 · 10&supmin;&sup7; g/cm²·h oder weniger im Wasserelutionstest für Glas nach dem Korntest für chemische Beständigkeit beträgt, kann ein Magnetscheibensubstrat erhalten werden, das eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit besitzt, was eine notwendige und wichtige Eigenschaft für Magnetscheibensubstrate ist, und das einen hohen Zuverlässigkeitsgrad besitzt, selbst wenn eine geringe Alkalimenge im Glas enthalten ist. Die Gewichtsabnahme im Wasserelutionstest nach dem Korntest für die chemische Beständigkeit ist bevorzugter 4 · 10&supmin;&sup7; g/cm²·h oder weniger, noch bevorzugter 2 · 10&supmin;&sup7; g/cm²·h oder weniger.
Das Magnetscheibensubstrat der Erfindung zeigt bevorzugt eine Gewichtsabnahme von 6 · 10&supmin;&sup7; g/cm²·h oder weniger im Wasserelutionstest für Glas oder Glaskeramik (diese werden in den folgenden Schilderungen als Glas bezeichnet) entsprechend der Schnellgrießmethode für die chemische Haltbarkeit. Wenn die Gewichtsabnahme 6 · 10&supmin;&sup7; g/cm²·h oder weniger im Wasserelutionstest für Glas nach dem Schnellgrießverfahren für die chemische Haltbarkeit beträgt, kann ein Magnetscheibensubstrat, das eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit ist, die eine notwendige und wichtige Eigenschaft für Magnetscheibensubstrate ist, und die einen hohen Zuverlässigkeitsgrad besitzt, erhalten werden, selbst wenn eine geringe Alkalimenge im Glas enthalten ist. Die Gewichtsabnahme im Wasserelutionstest für Glas nach der Schnellgrießmethode für die chemische Haltbarkeit beträgt bevorzugt 4 · 10&supmin;&sup7; g/cm²·h oder weniger, noch bevorzugter 2 · 10&supmin;&sup7; g/cm²·h oder weniger.
Das Verfahren des Wasserelutionstests für Glas oder eine Glaskeramik (diese werden in den folgenden Schilderungen als Glas bezeichnet) gemäß dem Schnellgrießverfahren für die chemische Haltbarkeit, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird im folgenden beschrieben. Glas wird in einer Reibschale oder ähnlichem pulverisiert. Das bei der Pulverisierung erhaltene Glaspulver wird unter Verwendung von Standardsieben mit einer Maschenweite von 1,70 mm und 0,85 mm glasiert, und Glaspulver, das durch das Sieb mit 1,70 mm-Maschen geht und auf einem Sieb von 0,85 mm-Maschen bleibt, wird als Probe verwendet. Die erhaltene Probe des Glaspulvers wird in ein Becherglas mit Diethylether gegeben. Der Inhalt des Becherglases wird durch Ultraschallreinigung für 2 bis 3 Minuten behandelt, und die weiße trübe überstehende Lösung wird verworfen. Nachdem die Ultraschallreinigung mit Diethylether noch einmal wiederholt wurde, wird die Ultraschallwellenreinigung unter Verwendung von Methanol für 2 bis 3 Minuten durchgeführt, und die überstehende Flüssigkeit wird verworfen. Das gereinigte Glaspulver wird bei 120ºC für eine Stunde getrocknet, während das Glaspulver noch immer in dem Becherglas ist, und dann durch Stehenlassen in einem Exsikkator abkühlen gelassen. Das erhaltene Glaspulver wird in einer solchen Menge ausgewogen, daß das Gewicht des Glaspulvers als Gramm der relativen Dichte entspricht, die im voraus gemessen wurde, so daß die Oberfläche gleich gehalten wird. Die so genommene Probe des Glaspulvers wird in einen Platinkorb von 70 Mesh (0,21 mm) angeordnet. Der Korb, der das Glaspulver enthält, wird in Methanol, das in einem Becherglas angeordnet ist, eingetaucht und durch Ultraschallreinigung für 2 bis 3 Minuten behandelt. Der gereinigte Korb, der das Glaspulver enthält, wird aus dem Becherglas herausgenommen, bei 120ºC für eine Stunde getrocknet und abgekühlt durch Stehenlassen in einem Exsikkator. Der abgekühlte Platinkorb wird mit einer Genauigkeit von 10&supmin;&sup7; g gewogen, während das Glaspulver noch immer in dem Korb angeordnet ist. Der Korb, der das Glaspulver enthält, wird dann in ein Gefäß aus Teflon überführt. In das Gefäß aus Teflon werden 100 ml destilliertes Wasser angeordnet, und das Teflongefäß wird mit einer Kappe aus Teflon verschlossen. Das geschlossene Gefäß wird in einen Thermostaten angeordnet, der bei 80ºC von Beginn an gehalten wurde, und die so gebildete Kombination wird in diesem Zustand für 66 Stunden als Wasserbeständigkeitstest stehen gelassen. Nach 66 Stunden wird der Platinkorb, der das Glaspulver enthält, aus dem Teflongefäß entnommen und durch Ultraschallbehandlung in Methanol für 2 bis 3 Minuten behandelt. Der gereinigte Korb, der das Glaspulver enthält, wird bei 120ºC für eine Stunde getrocknet und dann durch Stehenlassen in einem Exsikator abgekühlt. Der abgekühlte Platinkorb, der das Glaspulver enthält, wird mit einer Genauigkeit von 10&supmin;&sup5; g gewogen, und die Gewichtsabnahme des Glases wird erhalten aus der Differenz vor und nach dem Wasserbeständigkeitstest. Aus der so erhaltenen Gewichtsabnahme und der Oberfläche des Glaspulvers, die im voraus gemessen wurde, unter Verwendung eines spezifischen Oberflächenanalysegerätes, wird die Gewichtsabnahme pro 1 cm² pro eine Stunde berechnet. Der Test wird dreimal mit jedem Typ des Glases wiederholt, und der Durchschnitt der erhaltenen Resultate wird als Gewichtsabnahme im Wasserelutionstest für Glas verwendet.
Für die Herstellung von Magnetscheibensubstraten der Erfindung, wird die Glaszusammensetzung für Magnetscheibensubstrate der vorliegenden Erfindung geformt. Wenn das Substrat durch Ionenaustausch gehärtet wird, wird die geformte Glaszusammensetzung poliert und dann durch Ionenaustausch behandelt, um das Magnetscheibensubstrat herzustellen. Wenn die Glaszusammensetzung kristallisiert ist, wird die geformte Glaszusammensetzung wärmebehandelt und dann poliert, um das Magnetscheibensubstrat herzustellen. Das Verfahren zur Formung der Glaszusammensetzung unterliegt keiner besonderen Beschränkung. Zum Beispiel werden die Rohmaterialien durch Erwärmen in einem Schmelzofen oder durch direktes elektrisches Schmelzen und das geschmolzene Glas durch Druckformen oder durch Gießtschälformen geformt. Das Verfahren zur Behandlung des geformten Produktes unterliegt keiner besonderen Beschränkung. Zum Beispiel ist es, wenn die Wärmebehandlung durchgeführt wird, bevorzugt, daß viele Kristallkeime durch die Wärmebehandlung bei einer relativ niedrigen Temperatur gebildet werden, um feine Kristalle zu erhalten, und die Kristalle dann durch Anstieg der Temperatur wachsen gelassen werden. Das Polierverfahren für das Produkt, das wärmebehandelt wurde, unterliegt keiner besonderen Be schränkung. Zum Beispiel kann das behandelte Produkt durch ein konventionelles Verfahren unter Verwendung synthetischer Schleifkörner wie Schleifkörner aus synthetischem Diamant, Siliciumoxid, Siliciumcarbid, Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Borcarbid und c-BN oder natürlichen Schleifkörnern wie Schleifkörner von natürlichem Diamant und Ceroxid poliert werden.
Durch die Verwendung der Glaszusammensetzung für Magnetscheibensubstrate der vorliegenden Erfindung kann ein Magnetscheibensubstrat, das eine hohe Festigkeit und eine hohe Härte besitzt, und das ausgezeichnet in seiner chemischen Beständigkeit und Wärmebeständigkeit ist, erhalten werden, entweder wenn die Glaszusammensetzung durch Ionenaustausch behandelt wird oder wenn die Glaszusammensetzung wärmebehandelt wird. Die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann einen hohen Grad der chemischen Haltbarkeit erreichen, da die Zusammensetzung eine niedrige theoretische optische Basizität von 0,548 oder weniger besitzt und kann die magnetischen Filmeigenschaften im besten Zustand halten, da die Zusammensetzung eine ausgezeichnete Migrationsbeständigkeit besitzt.
Um die durch die vorliegende Erfindung erreichten Vorteile zusammenzufassen, kann die Glaszusammensetzung der vorliegenden Erfindung leicht geformt werden und ein Magnetscheibensubstrat mit ausgezeichneter chemischer Beständigkeit, mechanischer Festigkeit, Oberflächenglätte, Oberflächenebenheit und Wärmebeständigkeit bereitstellen, und zeigt einen geringen Abbau in den Magnetfilmeigenschaften durch Alkalimigration, wenn die Glaszusammensetzung chemisch durch Ionenaustausch der Alkalimetallionen in der Oberflächenschicht gegen Alkalimetallionen mit größeren Ionenradien gehärtet wird, nachdem die geformte Glaszusammensetzung poliert wurde, oder wenn die geformte Glaszusammensetzung kristallisiert wird, um die kristalline Hauptphase aus Li&sub2;O·2SiO&sub2; und/oder Spodumen durch Wärmebehandlung auszufällen, und dann poliert wird.
Die vorliegende Erfindung wird nun im Hinblick auf die folgenden Beispiele genauer beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
Die Ausgangsmaterialien, die in den Beispielen und Vergleichsbeispielen verwendet werden, sind die folgenden: SiO&sub2;, Al(OH)&sub3;, Li&sub2;CO&sub3;, Na&sub2;CO&sub3;, K&sub2;CO&sub3;, TiO&sub2;, ZrO&sub2;, AlPO&sub4;, Sb&sub2;O&sub3;, As&sub2;O&sub3;, H&sub3;BO&sub3;, Mg(OH)&sub2;, CaCO&sub3;, SrCO&sub3;, BaCO&sub3;, ZnO und PbO.
In den Beispielen und Vergleichsbeispielen werden der Typ der kristallinen Phase, der Kristallisationsgrad, die Biegefestigkeit und die arithmetische Durchschnittsrauhigkeit Ra durch die folgenden Verfahren gemessen:

(1) Typ der kristallinen Phase

Der Typ der kristallinen Phase wurde mit einer Probe eines geformten polierten Produktes durch eine Röntgenbeugungsapparatur gemessen.

(2) Kristallisationsgrad

Zunächst wird eine Arbeitskurve für die zu messende kristalline Phase erstellt. Zum Beispiel wurden, wenn die Spodumenkristalle gemessen wurden, Li&sub2;CO&sub3;, Al(OH)&sub3; und SiO&sub2; in solchen Mengen ausgewogen, daß LiO&sub2; : Al&sub2;O&sub3; : SiO&sub2; = 1 : 1 : 4 waren, d. h. die Zusammensetzung des Spodumens. Zu den abgewogenen Verbindungen wurde Isopropylalkohol gegeben, und die Mischung wurde für 24 Stunden naß vermischt. Nach dem Mischen wurde der Isopropylalkohol aus der Mischung entfernt, und die zurückbleibende Mischung wurde gesintert, bis kein Anstieg der Peakintensitäten in der Röntgenbeugung mehr beobachtet wurde, um Spodumenkristalle herzustellen. Die so erhaltenen Spodumenkristalle wurden pulverisiert und mit einem Mutterglaspulver, das keine Kristallausfällungen zeigte, in verschiedenen Verhältnissen gemischt. Eine Arbeitskurve wurde durch Messen der Peakintensitätene von 4 Hauptpeaks dieser Mischungen bei der Röntgenbeugung erstellt.
Nachdem ein Glas geschmolzen, geformt, wärmebehandelt und poliert worden war, wurde das erhaltene Glas als Probe für die Messung des Kristallisationsgrades verwendet. Die Probe wurde durch Röntgenbeugung vermessen, und der Kristallisationsgrad wurde erhalten unter Verwendung der Arbeitskurve, die im voraus erstellt worden war.

(3) Biegefestigkeit

Nachdem das geformte Glas wärmebehandelt wurde, wurde die erhaltene Glaskeramik entsprechend dem Verfahren des japanischen Industriestandards R 1601 verarbeitet oder nachdem das geformte Glas entsprechend dem Verfahren des japanischen Industriestandards R 1601 verarbeitet worden war, wurde das verarbeitete Glas durch Ionenaustausch behandelt, und die Biegefestigkeit durch den Dreipunkt-Biegeversuch gemessen.

(4) Arithmetische Durchschnittsrauhigkeit Ra

Die Oberfläche des nach dem Formen und Polieren erhaltenen Produktes, wurde unter Verwendung eines Atomkraftmikroskops (Atomic Force Microscope) (ein Produkt von DIGITAL INSTRUMENTS Corporation) beobachtet. Fünf Teile wurden zufällig aus Oberfläche der Probe ausgewählt. In jedem Teil wurden zufällig 4 Linien im Beobachtungsgebiet von 10 um · 10 um gezogen, und der Ra wurde entlang jeder Linie berechnet. Die arithmetische Rauhigkeit Ra wurde als Durchschnitt von insgesamt 20 Messungen erhalten.

Beispiel 1

Materialien für die Komponenten wurden ausgewogen und zusammengemischt in solchen Mengen, daß die Glaszusammensetzung die folgende Zusammensetzung besaß:
SiO&sub2;: 70 Gew.-%, Al&sub2;O&sub3;: 6,0 Gew.-%, Li&sub2;O: 8,0 Gew.-%, TiO&sub2;: 2,5 Gew.-%, ZrO&sub2;: 4,0 Gew.-%, P&sub2;O&sub5;: 1,8 Gew.-%, Sb&sub2;O&sub3;: 0,2 GeW.-%, B&sub2;O&sub3;: 2,0 Gew.-%, CaO: 2,0 Gew.-%, BaO: 1,5 Gew.-% und ZnO: 2,0 Gew.-%. Die Glaszusammensetzung besaß die folgende Zusammensetzung ausgedrückt in Mol-%: SiO&sub2;: 69,87 Mol-%, Al&sub2;O&sub3;: 3,53 Mol- %, Li&sub2;O: 16,05 Mol-%, TiO&sub2;: 1,88 Mol-%, ZrO&sub2;: 1,95 Mol-%, P&sub2;O&sub5;: 0,76 Mol-%, Sb&sub2;O&sub3;: 0,04 Mol-%, B&sub2;O&sub3;: 1,72 Mol-%, CaO: 2,14 Mol- BaO: 0,59 Mol.-% und ZnO: 1,47 Mol-%. Die theoretische optische Basizität der Glaszusammensetzung betrug 0,5395. Die Mischung der Materialien wurde in einen Platinschmelztiegel gegeben, der in einem elektrischen Ofen angeordnet wurde. Die Mischung wurde geschmolzen und bei 1450ºC für 5 Stünden gerührt, um ein homogenes geschmolzenes Glas zu erhalten, und dann in eine Platte von 50 · 50 · 5 mm geformt. Die erhaltene Platte wurde geglüht und abgekühlt, um ein geformtes Glasprodukt zu ergeben.
Das erhaltene geformte Glasprodukt wurde bei 600ºC für 3 Stunden und dann bei 800ºC für 2 Stunden wärmebehandelt, um in dem Glas Kristalle auszufällen. Dann wurde die Oberfläche des gebildeten Glaskeramikproduktes durch Schleifen für 30 Minuten unter Verwendung von Silicumcarbid-Schleifkörnern mit einem durchschnittlichen Korndurchmesser von 10 um geschliffen und dann für 15 Minuten unter Verwendung von Ceroxid-Schleifkörnern mit einem durchschnittlichen Korndurchmesser von 1 um poliert, um ein poliertes Produkt zu erhalten.
Das erhaltene polierte Produkt besaß Spodumen als kristalline Phase 1, Li&sub2;O·2SiO&sub2; als kristalline Phase 2 und α-Quartz als kristalline Phase 3. Die Kristallisationsgrade betrugen 21 Vol.-% in Spodumen, 16 Vol.-% in Li&sub2;O·2SiO&sub2; und 14 Vol.-% für α-Quartz. Die Gewichtsabnahme im Wasserelutionstest der Glaskeramik durch das Schmelzgriesverfahren für die chemische Beständigkeit betrug 4,1 · 10&supmin;&sup7; g/cm²·h, die Biegefestigkeit betrug 270 MPa, und die arithmetische Durchschnittsrauhigkeit Ra betrug 18,0 Å.

Beispiele 2 bis 7

Durch die gleichen Verfahren, wie die in Beispiel 1 durchgeführten Verfahren, wurde Glaszusammensetzungen geformt, nach Schmelzen bei einer Temperatur von 1400 bis 1530ºC für einen Zeitraum für 3 bis 24 Stunden, die für jede der Zusammensetzun gen ausgewählt wurden und dann unter den in Tabelle 3 gezeigten Bedingungen wärmebehandelt wurden. Die so erhaltenen geformten Glaskeramikprodukte wurden durch die gleichen Verfahren wie die in Beispiel 1 durchgeführten Verfahren poliert.
Bei den oben erhaltenen polierten Produkten wurde der Typ der kristallinen Phase, der Kristallisationsgrad, die Gewichtsabnahme im Wasserelutionstest für Glaskeramik entsprechend dem Schnellgrießverfahren für die chemische Beständigkeit, die Biegefestigkeit und die arithmetische Durchschnittsrauhigkeit Ra gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.

Beispiel 8

Die Materialkomponenten wurden gewogen und zusammengemischt in solchen Mengen, daß eine Glaszusammensetzung mit der folgenden Zusammensetzung gebildet wurde: SiO&sub2;: 70,0 Gew.-%, Al&sub2;O&sub3;: 6,0 Gew.-%, Li&sub2;O: 8,0 Gew.-%, TiO&sub2;: 2,5 Gew.-%, ZrO&sub2;: 4,0 Gew.-%, P&sub2;O&sub5;: 1,8 Gew.-%, Sb&sub2;O&sub3;: 0,2 Gew. -%, B&sub2;O&sub3;: 2,0 Gew.-%, CaO: 2,0 Gew.-%, BaO: 1,5 Gew.-% und ZnO: 2,0 Gew.-%. Die Glaszusammensetzung besaß die folgende Zusammensetzung ausgedrückt in Mol.-%: SiO&sub2;: 69,87 Mol-%, Al&sub2;O&sub3;: 3,53 Mol-%, Li&sub2;O: 16,05 Mol-%, TiO&sub2;: 1,88 Mol-%, ZrO&sub2;: 1,95 Mol-%, P&sub2;O&sub5;: 0,76 Mol-%, Sb&sub2;O&sub3;: 0,04 Mol-%, B&sub2;O&sub3;: 1,72 Mol-%, CaO: 2,14 Mol-%, BaO: 0,59 Mol-% und ZnO: 1,47 Mol-%. Die theoretische optische Basizität der Glaszusammensetzung betrug 0,5395. Die Mischung der Materialien wurde in einem Platinschmelztiegel angeordnet, der selbst in einem elektrischen Ofen angeordnet wurde. Die Mischung wurde geschmolzen und bei 1450ºC für 5 Stunden gerührt, um ein homogenes geschmolzenes Glas zu ergeben und dann in eine Platte von 50 · 50 · 5 mm geformt. Die erhaltene Platte wurde geglüht und abgekühlt, um ein geformtes Glasprodukt zu erhalten.
Das erhaltene geformte Glasprodukt wurde bei 570ºC für 3 Stunden und dann bei 670ºC für 2 Stunden wärmebehandelt, um in dem Glas Kristalle auszufällen. Dann wurde die Oberfläche des geformten Glasproduktes durch Schleifen für 30 Minuten unter Verwendung von Siliciumcarbid-Schleifkörnern mit einem durchschnittlichen Korndurchmesser von 10 um geschliffen und dann für 15 Minuten unter Verwendung von Ceroxid-Schleifkörnern mit einem durchschnittlichen Korndurchmesser von 1 um poliert, um ein poliertes Produkt zu ergeben.
Das erhaltene polierte Produkt besaß Li&sub2;O·2SiO&sub2; und α- Quartz als kristalline Phase 2. Die Kristallisationsgrade betrugen 20 Vol.-% für Li&sub2;O·2SiO&sub2; und 19 Vol.-% für α-Quartz. Die Gewichtsabnahme im Wasserelutionstest für Glaskeramiken entsprechend dem Schnellgrießverfahren für die chemische Beständigkeit betrug 3,8 · 10&supmin;&sup7; g/cm²·h, die Biegefestigkeit betrug 230 MPa und die arithmetische Durchschnittsrauhigkeit Ra betrug 7,0 A.

Beispiele 9 bis 14

Durch die gleichen Verfahren wie diejenigen, die in Beispiel 8 durchgeführt wurden, wurden Glaszusammensetzungen gebildet nach Schmelzen bei Temperaturen von 1400 bis 1530ºC für eine Zeit von 3 bis 24 Stunden, die für die jeweilige Zusammensetzung ausgewählt wurde und dann unter den in Tabelle 3 gezeigten Bedingungen wärmebehandelt. Die so erhaltenen geformten Glaskeramikzusammensetzungen wurden durch die gleichen Verfahren wie die in Beispiel 8 durchgeführten poliert.
Bei den oben erhaltenen polierten Produkten wurde der Typ der kristallinen Phase, der Kristallisationsgrad, die Gewichtsabnahme im Wasserelutionstest für Glaskeramiken entsprechend der Schnellgrießmethode für die chemische Beständigkeit, die Biegefestigkeit und die arithmetische Durchschnittsrauhigkeit Ra gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.

Beispiel 15

Die Materialien für die Komponenten wurden gewogen und in solchen Mengen zusammengemischt, daß die Glaszusammensetzung die folgende Zusammensetzung aufwies: SiO&sub2;: 70,0 Gew.-%, Al&sub2;O&sub3;: 6,0 Gew.-%, Li&sub2;O: 8,0 Gew.-%, TiO&sub2;: 2,5 Gew.-%, ZrO&sub2;: 4,0 Gew.- %, P&sub2;O&sub5;: 1,8 Gew.-%, Sb&sub2;O&sub3;: 0,2 Gew.-%, B&sub2;O&sub3;: 2,0 Gew.-%, CaO: 2,0 Gew.-%, BaO: 1,5 Gew.-% und ZnO: 2,0 ew.-%. Die Glaszusammensetzung besaß die folgende Zusammensetzung, ausgedrückt als Mol-%: SiO&sub2;: 69,87 Mol-%, Al&sub2;O&sub3;: 3,53 Mol-%, Li&sub2;O: 16,05 Mol-%, TiO&sub2;: 1,88 Mol-%, ZrO&sub2;: 1,95 Mol-%, P&sub2;O&sub5;: 0,76 Mol-%, Sb&sub2;O&sub3;: 4,44 Mol-%, B&sub2;O&sub3;: 1,72 41-%, CaO: 2,14 Mol-%, BaO: 0,59 Mol-% und ZnO: 1,47 Mol-%. Die theoretische optische Basizität der Glaszusammensetzung betrug 0,5395. Die Materialmischung wurde in einen Platinschmelztiegel gegeben, der selbst in einen elektrischen Ofen gegeben wurde. Die Mischung wurde geschmolzen und gerührt bei 1450ºC für 5 Stunden, um ein homogenes geschmolzenes Glas zu erhalten, das dann in eine Platte von 50 · 50 · 5 mm geformt wurde. Die erhaltene Platte wurde geglüht und abgekühlt, um ein geformtes Glasprodukt zu erhalten.
Die Oberfläche des geformten Glasproduktes wurde durch Schleifen für 30 Minuten unter Verwendung von Silicumcarbid- Schleifkörnern mit einem durchschnittlichen Korndurchmesser von 10 um geschliffen und dann für 15 Minuten unter Verwendung eines Ceroxid-Schleifkorns mit einem durchschnittlichen Korndurchmesser von 1 um poliert, um ein poliertes Produkt zu erhalten. Das polierte Produkt wurde in ein Bad von geschmolzenem Natriumnitrat, das bei 450ºC für 48 Stunden gehalten wurde, eingetaucht, und Lithiumionen in der Oberflächenschicht des Glases wurden gegen Natriumionen ausgetauscht, um das polierte Produkt chemisch zu härten.
Das erhaltene polierte Produkt besaß eine Gewichtsabnahme im Wasserelutionstest von Glas entsprechend dem Schnellgrießverfahren für chemische Beständigkeit von 4,0 · 10&supmin;&sup7; g/cm²·h, eine Biegefestigkeit von 280 MPa und eine arithmetische Durchschnittsrauhigkeit Ra von 6,5 A.

Beispiele 16 bis 17

Durch die gleichen Verfahren, die in Beispiel 15 durchgeführt wurden, wurden Glaszusammensetzungen geformt und poliert, und die erhaltenen polierten Produkte chemisch durch Ionenaustausch unter den in Tabelle 3 gezeigten Bedingungen gehärtet. Mit den oben erhaltenen polierten Produkten wurde die Gewichtsabnahme im Wasserelutionstest für Glas nach der Schnellgrießmethode für die chemische Beständigkeit, die Biegefestigkeit und die arithmetische Durchschnittsrauhigkeit Ra gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3-1 Tabelle 3-2 Tabelle 3-3 Tabelle 3-4 Tabelle 3-5 Tabelle 3-6
Jedes der polierten Produkte in den Beispielen 1 bis 7 wurde durch Formen, Wärmebehandeln und Polieren der Glaszusammensetzung der vorliegenden Erfindung hergestellt und besaß 20 Vol.-% oder mehr der kristallinen Phase von Spodumen, eine Gewichtsabnahme im Wasserelutionstest für Glaskeramik gemäß dem Schnellgrießverfahren für die chemische Beständigkeit von 4,6 · 10&supmin;&sup7; g/cm²·h oder weniger, eine Biegefestigkeit von 200 MPa oder mehr und eine arithmetische Durchschnittsrauhigkeit von 23,0 A oder weniger. Somit besaßen die Produkte vorteilhafte Eigenschaften als Magnetscheibensubstrate.
Jede der polierten Produkte, die in den Beispielen 8 bis 14 durch Formen, Wärmebehandeln und Polieren der Glaszusammensetzung der vorliegenden Erfindung hergestellt worden war, besaß 13 Vol.-% oder mehr einer kristallinen Phase von Li&sub2;O·2SiO&sub2;, eine Gewichtsabnahme im Wasserelutionstest für Glaskeramik gemäß der Schnellgrießmethode für chemische Haltbarkeit von 3,8 · 10&supmin;&sup7; g/cm²·h oder weniger; eine Biegefestigkeit von 210 MPa oder mehr und eine arithmetische Durchschnittsrauhigkeit von 10,5 A oder weniger. Somit besaßen die Produkte vorteilhafte Eigenschaften als Magnetscheibensubstrate.
Jeder der polierten Produkte aus den Beispielen 15 bis 17 wurde durch Formen und Polieren der Glaszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung und anschließender Härtung der geformten und polierten Glaszusammensetzung durch Ionenaustausch hergestellt und besaß eine Gewichtsabnahme im Wasserelutionstest für Glas gemäß der Schnellgrießmethode für die chemische Haltbarkeit von 4,0 · 10&supmin;&sup7; g/cm²·h oder weniger, eine Biegefestigkeit von 240 MPa oder mehr und eine arithmetische Durchschnittsrauhigkeit von 6,5 A oder weniger. Somit besaßen die Produkte vorteilhafte Eigenschaften als Magnetscheibensubstrate.

Vergleichsbeispiel 1

Die Materialien der Komponenten wurden ausgewogen und in solchen Mengen vermischt, daß die Glaszusammensetzung die folgende Zusammensetzung besaß: SiO&sub2;: 82,0 Gew.-%, Al&sub2;O&sub3;: 5,5 Gew.-%, Li&sub2;O: 6,5 Gew.-%, TiO&sub2;: 0,5 Gew.-%, ZrO&sub2;: 4,0 Gew.-%, P&sub2;O&sub5;: 0,5 Gew.-%, Sb&sub2;O&sub3;: 0,2 Gew.-% und MgO: 0,8 Gew.-%. Die Glaszusammensetzung besaß die folgende Zusammensetzung ausgedrückt als Mol-%: SiO&sub2;: 80,32 Mol-%, Al&sub2;O&sub3;: 3,18 Mol-%, Li&sub2;O 12,80 Mol-%, TiO&sub2;: 0,37 Mol-%, ZrO&sub2;: 1,91 Mol-%, P&sub2;O&sub5;: 0,21 Mol-%, Sb&sub2;O&sub3;: 0,04 Mol-% und MgO: 1,17 Mol-%. Die theoretische optische Basizität der Glaszusammensetzung betrug 0,5233. Die Materialmischung wurde in einen Platinschmelztiegel gegeben, der selbst in einen elektrischen Ofen gegeben wurde und erhitzt wurde. Die Mischung schmolz aufgrund der übermäßig hohen Menge von SiO&sub2; nicht, selbst wenn die Temperatur 1550ºC erreichte.

Vergleichsbeispiel 2

Die Materialien der Komponenten wurden gewogen und in solchen Mengen zusammengemischt, daß die Glaszusammensetzung die folgende Zusammensetzung aufwies: SiO&sub2;: 72,0 Gew.-%, Al&sub2;O&sub3;: 3,0 Gew.-%, Li&sub2;O: 10,5 Gew.-%, K&sub2;O: 2,0 Gew.-%, ZrO&sub2;: 3,0 Gew.-%, P&sub2;O&sub5;: 1,8 Gew.-%, Sb&sub2;O&sub3;: 0,2 Gew.-%, B&sub2;O&sub3;: 3,5 Gew.-%, MgO: 2,0 Gew.-% und BaO: 2,0 Gew.-%. Die Glaszusammensetzung besaß die folgende Zusammensetzung ausgedrückt als Mol-%: SiO&sub2;: 68,44 Mol-%, Al&sub2;O&sub3;: 1,68 Mol-%, Li&sub2;O: 20,08 Mol-%, K&sub2;O: 1,21 Mol-%, ZrO&sub2;: 1,39 Mol-%, P&sub2;O&sub5;: 0,72 Mol-%, Sb&sub2;O&sub3;: 0,04 Mol-%, B&sub2;O&sub3;: 2,87 Mol-%, MgO: 2,83 Mol-% und BaO: 0,74 Mol-%. Die theoretische optische Basizität der Glaszusammensetzung betrug 0,5494. Die Mischung der Materialien wurde in einen Platinschmelztiegel gegeben, der selbst in einen elektrischen Schmelzofen gegeben wurde. Die Mischung wurde geschmolzen und bei 1450ºC für 5 Stunden gerührt, um ein homogenes geschmolzenes Glas zu ergeben, das dann in eine Platte von 50 · 50 · 5 mm geformt wurde. Die erhaltene Platte wurde geglüht und abgekühlt, um ein geformtes Glasprodukt zu ergeben.
Das erhaltene geformte Glasprodukt wurde bei 570ºC für 3 Stunden und dann bei 780ºC für 2 Stunden wärmebehandelt, um Kristalle in dem Glas auszufällen. Die Oberfläche des geformten Glaskeramikproduktes wurde durch Schleifen für 30 Minuten unter Verwendung von Siliciumcarbid-Schleifkörnern mit einem durchschnittlichen Korndurchmesser von 10 um geschliffen und dann für 15 Minuten unter Verwendung von Ceroxid-Schleifkörnern mit einem durchschnittlichen Korndurchmesser von 1 um poliert, um ein poliertes Produkt zu ergeben.
Das erhaltene polierte Produkt besaß eine große theoretisch optische Basizität aufgrund der großen Menge LiO&sub2;, und einen geringen Anteil von Al&sub2;O&sub3;. Die Gewichtsabnahme im Wasserelutionstest für Glaskeramik gemäß der Schnellgrießmethode für chemische Beständigkeit besaß einen etwas höheren Wert von 6,5 · 10&supmin;&sup7; g/cm²·h.

Vergleichsbeispiel 3

Die Materialien der Komponenten wurden gewogen und in solchen Mengen vermischt, daß die Glaszusammensetzung die folgende Zusammensetzung aufwies: SiO&sub2;: 58,0 Gew.-%, Al&sub2;O&sub3;: 7,0 Gew.-%, Li&sub2;O: 7,0 Gew.-%, K&sub2;O: 2,0 Gew.-%, TiO&sub2;: 2,0 Gew.-%, ZrO&sub2;: 4,0 Gew.-%, P&sub2;O&sub5;: 1,8 Gew.-%, Sb&sub2;O&sub3;: 0,2 Gew.-%, B&sub2;O&sub3;: 4,0 Gew.-%, MgO: 5,0 Gew.-%, BaO: 6,0 Gew.-% und ZnO: 3,0 Gew.-%. Die Glaszusammensetzung besaß die folgende Zusammensetzung ausgedrückt als Mol-%: SiO&sub2;: 59,67 Mol-%, Al&sub2;O&sub3;: 4,24 Mol-%, Li&sub2;O: 14,48 Mol-%, K&sub2;O: 1,31 Mol-%, TiO&sub2;: 1,55 Mol-%, ZrO&sub2;: 2,0 Mol-%, P&sub2;O&sub5;: 0,78 Mol-%, Sb&sub2;O&sub3;: 0,04 Mol-%, B&sub2;O&sub3;: 3,55 Mol-%, MgO: 7,67 Mol-%, BaO: 2,42 Mol-% und ZnO: 2,28 Mol-%. Die theoreti sche optische Basizität der Glaszusammensetzung betrug 0,5564. Die Mischung der Materialien wurde in einen Plattenschmelztiegel gegeben, der in einen elektrischen Ofen gegeben wurde. Die Mischung wurde geschmolzen und bei 1450ºC für 5 Stunden gerührt, um ein homogenes geschmolzenes Glas zu erhalten, das dann in eine Platte von 50 · 50 · 5 mm geformt wurde. Die erhaltene Platte wurde geglüht und abgekühlt, um ein geformtes Glasprodukt zu erhalten.
Die Oberfläche des geformtes Glasproduktes wurde durch Schleifen für 30 Minuten unter Verwendung von Siliciumcarbid- Schleifkörnern mit einem durchschnittlichen Korndurchmesser von 10 um behandelt und dann für 15 Minuten unter Verwendung von Ceroxid-Schleifkörnern mit einem durchschnittlichen Korndurchmesser von 1 um poliert, um ein poliertes Produkt zu erhalten. Das polierte Produkt wurde in ein Bad von geschmolzenem Natriumnitrat eingetaucht, das bei 360ºC für 72 Stunden gehalten wurde, und die Lithiumionen an der Oberfläche des Glases wurden gegen Natriumionen ausgetauscht, um das polierte Produkt chemisch zu härten.
Das erhaltene polierte Produkt besaß eine Gewichtsabnahme im Wasserelutionstest für Glas gemäß der Schnellgrießmethode (grain test) für chemische Beständigkeit, die mit 17,5 · 10&supmin;&sup7; g/cm²·h groß war.

Vergleichsbeispiel 4

Die Materialien für die Komponenten wurden ausgewogen und in solchen Mengen vermischt, daß die Glaszusammensetzung die folgende Zusammensetzung aufwies: SiO&sub2;: 66,0 Gew.-%, Al&sub2;O&sub3;: 10,0 Gew.-%, Li&sub2;O: 8,0 Gew.-%, TiO&sub2;: 3,0 Gew.-%, ZrO&sub2;: 3,5 Gew.-%, P&sub2;O&sub5;: 0,8 Gew.-%, Sb&sub2;O&sub3;: 0,2 Gew.-%, B&sub2;O&sub3;: 1,0 Gew.-% und MgO: 7,5 Gew.-%. Die Glaszusammensetzung besaß die folgende Zusammensetzung ausgedrückt in Mol-%: SiO&sub2;: 63,23 Mol-%, Al&sub2;O&sub3;: 5,65 Mol-%, Li&sub2;O: 15,42 Mol-%, TiO&sub2;: 2,16 Mol-%, ZrO&sub2;: 1,64 Mol-%, P&sub2;O&sub5;: 0,32 Mol-%, Sb&sub2;O&sub3;: 0,04 Mol-%, B&sub2;O&sub3;: 0,83 Mol-% und MgO: 10,71 Mol-%. Die theoretische optische Basizität der Glaszusammensetzung betrug 0,5544. Die Mischung der Materialien wurde in einen Platinschmelztiegel gegeben, der in einen elektrischen Ofen gegeben wurde. Die Mischung wurde geschmolzen und bei 1450ºC für 5 Stunden gerührt, um ein homogenes geschmolzenes Glas zu ergeben und dann in eine Platte von 50 · 50 · 5 mm geformt. Die erhaltene Platte wurde geglüht und abgekühlt, um ein geformtes Glasprodukt zu ergeben.
Die Oberfläche des geformten Glasproduktes wurde durch Schleifen für 30 Minuten unter Verwendung von Siliciumcarbid- Schleifkörnern mit einem durchschnittlichen Korndurchmesser von 10 um behandelt, und dann für 15 Minuten unter Verwendung von Ceroxid-Schleifkörnern mit einem durchschnittlichen Korndurchmesser von 1 um poliert, um ein poliertes Produkt zu ergeben. Das polierte Produkte wurde in ein Bad von geschmolzenem Natriumnitrat, das bei 400ºC für 72 Stunden gehalten wurde, eingetaucht, und Lithiumionen an der Oberflächenschicht des Glases wurden gegen Natriumionen ausgetauscht, um das polierte Produkt chemisch zu härten.
Das erhaltene polierte Produkt besaß eine Gewichtsabnahme im Wasserelutionstest für Glas gemäß dem Schnellgrießverfahren für die chemische Beständigkeit, die mit 9,9 · 10&supmin;&sup7; g/cm²·h groß war.
Die Ergebnisse der Vergleichsbeispiele 1 bis 4 sind zusammen in Tabelle 4 gezeigt. Tabelle 4-1 Tabelle 4-2
Wie durch die Ergebnisse in Tabelle 4 gezeigt, wurden Glaszusammensetzungen, die von den Glaszusammensetzungen für die Magnetscheibensubstrate der Erfindung verschiedene Zusammensetzungen aufwiesen, in den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 verwendet. Das Schmelzen dieser Glaszusammensetzungen war nicht möglich in Vergleichsbeispiel 1. Obwohl die Herstellung des Magnetscheibensubstrates möglich war, konnte die Gewichtsabnahme im Wasserelutionstest für Glaskeramik gemäß der Schnellgrießmethode für die chemische Beständigkeit nicht ausreichend unterdrückt werden, selbst nachdem eine Kristallisation durch die Wärmebehandlung in Vergleichsbeispiel 2 durchgeführt worden war. Ein Magnetscheibensubstrat mit einer geringen Gewichtsabnahme im Wasserelutionstest für Glas gemäß der Schnellgrießmethode für die chemische Beständigkeit konnte nicht hergestellt werden durch den Ionenaustausch in Vergleichsbeispiel 3. Die Glaszusammensetzungen für Magnetscheibensubstrate des Vergleichsbeispiels 4 zeigten eine große Gewichtsabnahme im Wasserelutionstest des Ionenausgetauschten magnetischen Scheibensubstrates, aufgrund der großen theoretischen optischen Basizität, obwohl die Glaszusammensetzung eine Zusammensetzung aufwies, die im Bereich der Glaszusammensetzung der vorliegenden Erfindung lag.

Claims

1. Glaszusammensetzung für Magnetscheibensubstrate, die, ausgedrückt als Gewichtsprozent auf Oxidbasis, umfaßt:

von 66 bis 80% SiO&sub2;,

von 5 bis 15% Al&sub2;O&sub3;,

von 3 bis 8,5% Li&sub2;O,

von 0 bis 3% Na&sub2;O,

von 0 bis 3% K&sub2;O,

von 0,5 bis 8% TiO&sub2;,

von 3,5 bis 8% ZrO&sub2;,

von 0,5 bis 3% P&sub2;O&sub5;,

von 0 bis 2% Sb&sub2;O&sub3; und

von 0 bis 2% As&sub2;O&sub3;,

worin die Gesamtmenge von Li&sub2;O, Na&sub2;O und K&sub2;O von 3 bis 10 beträgt, und die eine theoretische optische Basizität von 0,548 oder weniger aufweist.

2. Glaszusammensetzung für Magnetscheibensubstrate, die, ausgedrückt in Gewichtsprozent auf Oxidbasis umfaßt:

von 66 bis 75% SiO&sub2;,

von 5,5 bis 10% Al&sub2;O&sub3;,

von 4 bis 8,5% Li&sub2;O,

von 0 bis 2% Na&sub2;O,

von 0 bis 2% K&sub2;O,

von 2 bis 6% TiO&sub2;,

von 3,8 bis 6,5% ZrO&sub2;,

von 1 bis 2,5% P&sub2;O&sub5;,

von 0 bis 2% Sb&sub2;O&sub3; und

von 0 bis 2% As&sub2;O&sub3;,

worin die Gesamtmenge von Li&sub2;O, Na&sub2;O und K&sub2;O von 4 bis 9% beträgt und die theoretische optische Basizität 0,548 oder weniger beträgt.

3. Glaszusammensetzung für Magnetscheibensubstrate, die, ausgedrückt als Gewichtsprozent auf Oxidbasis, umfaßt:

von 66 bis 75% SiO&sub2;,

von 5,5 bis 7,5% Al&sub2;O&sub3;,

von 5 bis 8,5% Li&sub2;O,

von 0 bis 2% Na&sub2;O,

von 0 bis 2% K&sub2;O,

von 2 bis 4% TiO&sub2;,

von 4,1 bis 6% ZrO&sub2;,

von 1 bis 2,5% P&sub2;O&sub5;,

von 0 bis 1% Sb&sub2;O&sub3; und

von 0 bis 1% As&sub2;O&sub3;,

worin die Gesamtmenge von Li&sub2;O, Na&sub2;O und K&sub2;O von 5 bis 9 beträgt, und die theoretische optische Basizität 0,548 oder weniger beträgt.

4. Magnetscheibensubstrat, hergestellt durch Bilden und Polieren einer Glaszusammensetzung für ein Magnetscheibensubstrat nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3 und Härtung der gebildeten und polierten Glaszusammensetzung durch Ionenaustausch von Alkalimetallionen in der Oberflächenschicht der Glaszusammensetzung gegen Alkalimetallionen, die größere Ionenradien aufweisen, bei einer Temperatur von 350 bis 550ºC.

5. Magnetscheibensubstrat, das hergestellt wird durch Bilden, Wärmebehandeln und Polieren einer Glaszusammensetzung für Magnetscheibensubstrate, die in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3 beschrieben ist, und das eine kristalline Hauptphase aufweist, die mindestens einen Bestandteil aus der Gruppe aufweist, die aus Li&sub2;O·2SiO&sub2; und Spodumen besteht.

6. Magnetscheibensubstrat, das hergestellt wird durch Formen, Wärmebehandeln und Polieren einer Glaszusammensetzung, die, ausgedrückt als Gewichtsprozent auf Oxidbasis, umfaßt:

von 66 bis 80% SiO&sub2;,

von 5,5 bis 10% Al&sub2;O&sub3;,

von 3 bis 8,5% Li&sub2;O,

von 0 bis 3% Na&sub2;O,

von 0 bis 3% K&sub2;O,

von 0,5 bis 8% TiO&sub2;,

von 3,5 bis 8% ZrO&sub2;,

von 0,5 bis 3% P&sub2;O&sub5;,

von 0 bis 2% Sb&sub2;O&sub3; und

von 0 bis 2% As&sub2;O&sub3;,

worin die Gesamtmenge von Li&sub2;O, Na&sub2;O und K&sub2;O von 3 bis 10 beträgt, und das eine kristalline Hauptphase besitzt, die mindestens einen Bestandteil umfaßt, der aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Li&sub2;O·2SiO&sub2; und Spodumen besteht.

7. Magnetscheibensubstrat nach irgendeinem der Ansprüche 5 und 6, worin der Gesamtkristallisationsgrad 20 Vol.-% oder mehr beträgt.

8. Glaszusammensetzung für Magnetscheibensubstrate nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Gewichtsabnahme 6 · 10&supmin;&sup7; g/cm²·h oder weniger im Wasserelutionstest für Glas entsprechend der Schnellgrießmethode für chemische Beständigkeit beträgt.

9. Magnetscheibensubstrat nach irgendeinem der Ansprüche 4 bis 7, worin die Gewichtsabnahme 6 · 10&supmin;&sup7; g/cm²·h oder weniger im Wasserelutionstest für Glas entsprechend der Schnellgrießmethode für chemische Beständigkeit beträgt.