JP2001287966A - ガラス組成 - Google Patents

ガラス組成

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JP2001287966A
JP2001287966A JP2000100854A JP2000100854A JP2001287966A JP 2001287966 A JP2001287966 A JP 2001287966A JP 2000100854 A JP2000100854 A JP 2000100854A JP 2000100854 A JP2000100854 A JP 2000100854A JP 2001287966 A JP2001287966 A JP 2001287966A
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glass
crystal
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composition ratio
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Hideki Osada
英喜 長田
Hiroshi Yugame
博 遊亀
Toshiharu Mori
登史晴 森
Hideki Kawai
秀樹 河合
Kazuhiko Ishimaru
和彦 石丸
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Minolta Co Ltd
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Minolta Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/076Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/083Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound
    • C03C3/085Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C10/00Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
    • C03C10/0036Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing SiO2, Al2O3 and a divalent metal oxide as main constituents
    • C03C10/0045Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing SiO2, Al2O3 and a divalent metal oxide as main constituents containing SiO2, Al2O3 and MgO as main constituents

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヤング率の高いガラスを提供する。 【解決手段】 ガラス組成において、主成分の組成範囲
を、SiO2が45.5wt%以上で且つ 50wt%
以下、Al23が5wt%以上で且つ 30wt%以
下、MgOが10wt%以上で且つ 30wt%以下、
TiO2が5wt%以上で且つ 20wt%以下、Mg
O/TiO2が2.5以上で且つ 7以下、とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はガラス組成、特に結
晶化ガラスに適したガラス組成に関する。さらに詳しく
は、結晶化ガラス磁気ディスクの組成に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、磁気ディスク用の基板としては、
アルミニウム基板、ガラス基板等が実用化されている。
中でもガラス基板は、表面の平滑性や機械的強度が優れ
ていることから、最も注目されている。そのようなガラ
ス基板としては、ガラス基板表面をイオン交換で強化し
た化学強化ガラス基板や、基板に結晶成分を析出させて
結合の強化を図る結晶化ガラス基板が知られている。
【0003】ところで最近の基板に対する性能の要求
は、日に日に厳しくなってきており、とくに高速回転時
のたわみやそりに直接的に関わる強度に対する性能の向
上が求められている。これは基板材料のヤング率によっ
て表すことができ、数値が高ければ高いほど望ましい。
【0004】例えば特開平11−322362に示され
る組成においては、ヤング率は130以上を達成してい
る。しかし、上記先行技術においては熱処理温度が1次
処理温度で800度、2次処理温度で1000度と非常
に高く、製造が困難である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】したがって最近は高い
ヤング率を達成しながら、生産性の向上が求めらること
になる。そこで本発明は、ガラスのヤング率が向上し、
さらに生産性の高いを組成を提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1に記載された発明は、主成分の組成範囲を、
SiO2が45.5wt%以上で且つ 50wt%以
下、Al23が5wt%以上で且つ 30wt%以下、
MgOが10wt%以上で且つ 30wt%以下、Ti
2が5wt%以上で且つ 20wt%以下、MgO/
TiO2が2.5以上で且つ 7以下、にしたことを特
徴とする。
【0007】さらにLi2Oが0.1wt%以上で且つ
8wt%以下、にしたことを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。本発明に係る実施形態のガラス基板は、主成
分の組成範囲が、SiO2が45.5wt%以上で且つ
50wt%以下、Al23が5wt%以上で且つ30w
t%以下、MgOが10wt%以上で且つ30wt%以
下、TiO2が5wt%以上で且つ20wt%以下、M
gO/TiO2が2.5以上で且つ 7以下、であるこ
とを特徴としている。
【0009】さらにLi2Oが0.1wt%以上で且つ
8wt%以下、にしたことを特徴とする。
【0010】SiO2はガラス形成酸化物のため組成比
が45.5wt%より少ないと、溶融性が悪くなり、5
0wt%を越えるとガラスとして安定状態になるため、
結晶が析出しにくくなる。
【0011】Al23はガラス中間酸化物であり、熱処
理によって析出する結晶相であるマグネシウムアルミニ
ウム系結晶の構成成分である。組成比が5wt%より少
ないと析出結晶が少なく、強度が得られず、30wt%
を越えると溶融温度が高くなり失透しやすくなる。
【0012】MgOは融剤であり、それを加えているた
め粒状の結晶を凝集させ結晶粒子塊を形成する。ただ
し、組成比が10wt%より少ないと作業温度幅が狭く
なりう、ガラスマトリクス相の化学的耐久性が向上しな
い。30wt%を越えると、他の結晶相が析出して求め
る強度を得ることが難しくなる。
【0013】TiO2は結晶核剤としてマグネシウムシ
リケート系結晶析出には不可欠な成分である。また融剤
として働くため生産時の安定性が向上している。組成比
が5wt%より少ないと溶融性が悪くなると共に、結晶
成長がしにくくなり、20wt%を越えると結晶化が急
激に促進され、結晶化状態の制御が困難となり析出結晶
の粗大化、結晶相の不均質が発生し、微細で均質な結晶
構造が得られなくなり、研磨加工においてディスク基板
として必要な平滑面が得られなくなる。さらに溶融成形
時に失透しやすくなり、生産性が低下する。
【0014】TiO2を結晶核剤としたマグネシウムシ
リケート系結晶化ガラスにおいて、重量比(MgO/T
iO2)が2.5以下の場合、ヤング率が高く、表面平滑
性に優れた結晶化ガラス基板が得られず、また重量比
(MgO/TiO2)が7以上の場合、析出結晶が粗大化
し、結晶相の不均質が発生し、微細で均質な結晶構造が
得られなくなり、研磨加工においてディスク基板として
必要な平滑面が得られなくなる。
【0015】またさらに、融剤として働くLi2Oを加
えることにより生産時の安定性が向上している。組成比
が0.1wt%より少ないと溶融性が悪くなり、8wt
%を越えると、また研磨−洗浄工程における安定性が悪
くなる。
【0016】以下製造方法を説明する。最終的に生成さ
れるガラス基板の主成分の組成を含む原料を所定の割合
にて充分に混合し、これを白金るつぼに入れ溶融を行
う。溶融後金型に流し概略の形状を形成する。これを室
温までアニールする。続いて、500〜680度の1次
熱処理温度と1次処理時間により保持し(熱処理)、結
晶核生成が行われる。引き続き、680〜800度の2
次熱処理温度と2次処理時間により保持し結晶核成長を
行う。これを除冷することにより目的とする結晶化ガラ
スが得られる。
【0017】さらにこれを所望の形状、厚さに研磨等の
加工を施すことにより、ディスク基板として利用でき
る。
【0018】以上の製造方法によって得られたガラス基
板は、主成分の組成範囲が、SiO 2が45.5wt%
以上で且つ50wt%以下、Al23が5wt%以上で
且つ30wt%以下、MgOが10wt%以上で且つ3
0wt%以下、TiO2が5wt%以上で且つ20wt
%以下、MgO/TiO2が2.5以上で且つ7以下、
とするために、非常に高いヤング率と高い生産性を得る
ことが可能となった。
【0019】また上記組成に加えさらにLi2Oが0.
1wt%以上で且つ8wt%以下、とすることにより、
より高いヤング率と高い生産性を得ることが可能となっ
た。
【0020】また以下の組成を適正な範囲において加え
ることにより、よりよい性能が得られる。
【0021】融剤として働くZnOを加えているため均
一な結晶析出を補助する。ただし、組成比が0.1wt
%より少ないと十分な結晶均質化の改善がなされない。
22wt%を越えると、ガラスが安定となり結晶化が抑
制され、求める強度が得られにくくなる。
【0022】融剤として働くP25は、シリケート系結
晶を析出させる核形成剤であり、ガラス全体に結晶を均
一に析出させるために重要な成分である。組成比が0.
1wt%より少ないと十分な結晶核が形成されにくくな
り、結晶粒子が粗大化したり結晶が不均質に析出し、微
細で均質な結晶構造が得られにくくなり、研磨加工にお
いてディスク基板として必要な平滑面が得られなくな
る。5.0wt%を越えると、溶融時の炉剤に対する反
応性が増し、また失透性も強くなることから溶融成形時
の生産性が低下する。また化学的耐久性が低下し、磁気
膜に影響を与える恐れがあると共に、研磨−洗浄工程に
おける安定性が悪くなる。
【0023】ガラス修飾酸化物として働くZrO2を加
えているためガラスの結晶核剤が有効に機能する。組成
比が0.1wt%より少ないと十分な結晶核が形成され
なくにくくなり、結晶粒子が粗大化したり結晶が不均質
に析出し、微細で均質な結晶構造が得られなくなり、研
磨加工においてディスク基板として必要な平滑面が得ら
れなくなる。また化学的耐久性および耐マイグレーショ
ンが低下し、磁気膜に影響を与える恐れがあるととも
に、研磨−洗浄工程において安定性が悪くなる。また1
2wt%を越えると溶融温度が高くなり、また失透しや
すくなり溶融成形が困難となる。また析出結晶相が変化
し求める特性が得られにくくなる。
【0024】融剤として働くCaOを加えているため均
一な結晶析出を補助する。ただし、組成比が0.1wt
%より少ないと十分な結晶均質化の改善がなされない。
9wt%を越えると、化学的耐久性を向上させることが
できなくなる。
【0025】融剤として働くNb25を加えているため
結晶核剤物質が増加することになる。ただし、組成比が
0.1wt%より少ないと十分な剛性の向上がなされな
い。9wt%を越えると、ガラスの結晶化が不安定とな
り、析出結晶相を制御できなくなり、求める特性が得ら
れにくくなる。
【0026】融剤として働くTa25を加えているため
溶融性、強度を向上させ、またガラスマトリクス相の化
学的耐久性を向上させる。ただし、組成比が0.1wt
%より少ないと十分な剛性の向上がなされない。9wt
%を越えると、ガラスの結晶化が不安定となり、析出結
晶相を制御できなくなり、求める特性が得られにくくな
る。
【0027】融剤として働くK2Oを加えているため生
産時の安定性が向上している。ただし、組成比が0.1
wt%より少ないと十分な溶融性改善がなされない。9
wt%を越えると、ガラスが安定となり結晶化が抑制さ
れ、また化学的耐久性が低下し、磁気膜に影響を与える
恐れがあると共に、研磨−洗浄工程における安定性が悪
くなる。
【0028】フォーマーとして働くB23を加えている
ためガラスの分相を促し、結晶析出および成長を促進さ
せる。ただし、組成比が0.1wt%より少ないと十分
な溶融性改善がなされない。9wt%を越えると、ガラ
スが失透しやすくなり成形が困難になると共に、結晶が
粗大化し微細な結晶が得られなくなる。
【0029】融剤として働くY23を加えているため剛
性が向上している。ただし、組成比が0.1wt%より
少ないと十分な剛性向上が得られない。9wt%を越え
ると、結晶析出が抑制され、十分な結晶化度が得られ
ず、所望の特性が達成されない。
【0030】清澄剤として働くSb23を加えているた
め生産時の安定性が向上している。ただし、組成比が
0.1wt%より少ないと十分な清澄効果が得られなく
なり、生産性が低下する。9wt%を越えると、ガラス
の結晶化が不安定となり析出結晶相を制御できなくな
り、求める特性が得られにくくなる。
【0031】清澄剤として働くAs23を加えているた
め生産時の安定性が向上している。ただし、組成比が
0.1wt%より少ないと十分な清澄効果が得られなく
なり、生産性が低下する。9wt%を越えると、ガラス
の結晶化が不安定となり析出結晶相を制御できなくな
り、求める特性が得られにくくなる。
【0032】
【実施例】以下に実施例をあげて本発明を詳細に説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。表1〜5には実施例1〜43のガラス組成を重量%
で示した。これらの数値に従って、先述した製造方法に
よりガラス基板を得た。
【0033】
【表1】
【0034】
【0035】
【表2】
【0036】
【0037】
【表3】
【0038】
【0039】
【表4】
【0040】
【0041】
【表5】
【0042】
【0043】
【発明の効果】本発明によると、ヤング率が110以上
かつ生産性の高いガラス基板を得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河合 秀樹 大阪府大阪市中央区安土町二丁目3番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 石丸 和彦 大阪府大阪市中央区安土町二丁目3番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 Fターム(参考) 4G062 AA11 BB01 BB06 DA05 DB03 DB04 DC01 DC02 DC03 DD01 DD02 DD03 DE01 DE02 DE03 DE04 DF01 EA02 EA03 EB01 EC01 EC02 EC03 ED04 EE01 EE02 EE03 EF01 EG01 FA01 FB03 FB04 FC01 FC02 FC03 FC04 FD01 FE01 FF01 FG01 FG02 FG03 FH01 FH02 FH03 FJ01 FJ02 FJ03 FK01 FL01 GA01 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ04 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM27 NN33 QQ06 QQ15 QQ20 5D006 CB04 FA00

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主成分の組成範囲を、 SiO2が45.5wt%以上で且つ 50wt%以
    下、 Al23が5wt%以上で且つ 30wt%以下、 MgOが10wt%以上で且つ 30wt%以下、 TiO2が5wt%以上で且つ 20wt%以下、 MgO/TiO2が2.5以上で且つ 7以下、 としたことを特徴とするガラス組成。
  2. 【請求項2】 上記組成に加えさらに、 Li2Oが0.1wt%以上で且つ 8wt%以下、 としたことを特徴とする請求項1記載のガラス組成。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008273779A (ja) * 2007-04-27 2008-11-13 Ohara Inc 結晶化ガラス

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008273779A (ja) * 2007-04-27 2008-11-13 Ohara Inc 結晶化ガラス
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