JP2004296004A

JP2004296004A - 磁気ディスク用アルミニウム合金基板及びその製造方法

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Publication number: JP2004296004A
Application number: JP2003087165A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Umeda; 秀俊梅田; Yoshinori Kato; 良則加藤; Kozo Hoshino; 晃三星野
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2004-10-21

Abstract

【課題】磁気特性が向上し、磁気ヘッドを安定して極めて低い高さで浮上させることができる磁気ディスク用アルミニウム合金基板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】磁気ディスクとして用いることが可能なアルミニウム合金を用いて、無電解ＮｉＰメッキ処理を行う前に実施される最終工程の機械式表面加工を、粒度がＪＩＳ規格Ｒ６００１において＃６０００番乃至＃８０００番である砥粒が付着したテープにより０．１乃至５Ｎ／ｍｍ^２の押し付け荷重で押し付けて行うことで、同心円状に条が形成され、半径方向に測定した中心線平均粗さＲａが７乃至１２ｎｍ、微小うねりＭｗが３ｎｍ以下であり、円周方向に測定した中心線平均粗さＲａが８ｎｍ以下、微小うねりＭｗが１．８ｎｍ以下である。これにより、表面のスクラッチの最大深さが２００ｎｍ未満である磁気ディスク用アルミニウム合金基板を作製する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同心円状の条が形成された磁気ディスク用アルミニウム合金基板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
外部記録装置の一つである磁気ディスク装置（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）は、情報を記録（保存）するための磁気ディスクと、磁気ディスクに情報を書込み及び再生するための磁気ヘッドとを備えている。近時、このような磁気ディスク及び磁気ヘッドの性能は著しく向上し、近い将来には、面記録密度１００Ｇｂ／ｉｎ^２が達成されようとしている。
【０００３】
従来、磁気ディスク用基板としては、軽量及び非磁性であると共に、加工性に優れたアルミニウム合金基板が使用されている。しかし、アルミニウム合金基板は表面硬度が低く、このため磁気ヘッドが磁気ディスクに衝突した場合に記録層が破壊され易い。また、記録密度を高めるためには、磁気ヘッドを低浮上量で安定浮上させる必要があるが、そのために求められる基板の高平滑性がアルミニウム合金基板単独では得難いという問題点がある。このため、一般的に、無電解ＮｉＰメッキ膜を約１０μｍの厚さに形成したアルミニウム合金基板が、磁気ディスク用基板として使用されている。なお、このような磁気ディスク用基板は、次のようにして作製されている。
【０００４】
先ず、溶解及び圧延により所望の合金種、調質及び板厚に調整されたアルミニウム合金板を打抜きプレスにより所定の円輪状基板に打抜く。次に、基板内の加工残留応力除去及び平坦度の向上のために、打抜かれた複数枚の基板を高平坦度のスペーサー間に積み付けし、全体を加圧しながら焼鈍する（加圧焼鈍）。一般に、この焼鈍後のものをブランクという。その後、ブランクの内周縁及び外周縁の端面に対し、所定の端面加工を施す。
【０００５】
その後、端面加工が施された基板を、両面研削機に予めセットされたキャリアのポケット内にセットし、研削砥石により目標の板厚になるまで研削加工する。このようにして得られた基板は、中心線平均粗さＲａで１０ｎｍ程度と極めて平滑な表面状態を有している。しかし、この状態でも磁気ディスクとしての要求仕様を満足することはできず、その後更に、アルミニウム合金基板の表面にジンケート処理を施し、更にその全面に無電解ＮｉＰメッキ膜を形成し、表面を中心線平均粗さＲａが１ｎｍ以下になるように研磨することにより、磁気ディスク用基板が製造されている。
【０００６】
また、一般的な磁気ディスクの製造方法においては、上述の無電解ＮｉＰメッキ膜が形成されたアルミニウム合金基板（磁気ディスク用基板）上に、磁気特性を高めるための下地膜、Ｃｏ基合金からなる磁性膜及び磁性膜を保護するためのＣからなる保護膜をスパッタリングにより形成している。
【０００７】
この場合、磁気ディスクとしては、磁性膜に起因するところの媒体ノイズの低減が必要であるが、この媒体ノイズは、磁性膜の結晶粒径と大きく関係しており、媒体ノイズの低減のためには結晶粒の微細化並びに均一化が必要である。この結晶粒の微細化及び均一化を決める因子としては、磁気ディスク用基板の表面性状があり、結晶粒を微細化及び均一化するためには、磁気ディスク用基板の表面を無欠陥化及び高平滑化する必要がある。
【０００８】
更に、磁気ディスク装置の動作時には、高速で回転する磁気ディスク上を数十ｎｍ以下の超低浮上量で磁気ヘッドが浮上するため、記録密度によっては数十μｍ乃至数ｍｍ周期の磁気ディスク表面の微小なうねりが問題となる。このような微小なうねりが大きい場合、磁気ヘッドの浮上安定性が損なわれ、ノイズ成分が増大したり、モジュレーションエラーの発生に繋がる。このため、場合によってはヘッドクラッシュに至り、磁気ディスクに記録された情報が破壊されるといった問題が発生する。従って、高記録密度化のために、磁気ディスク用基板表面の微小なうねりの低減も求められている。
【０００９】
無電解ＮｉＰメッキ処理後の研磨においては、Ｒａ成分は低減可能であるが、微小うねり成分は、無電解ＮｉＰメッキ処理前の状態と殆ど変わらない。従って、微小うねりは、無電解ＮｉＰメッキ処理前のアルミニウム合金基板の段階で低減することが必要となる。なお、通常の研削方法においては、アルミニウム合金基板の微小うねりとＲａ成分には相関があり、微小うねり低減のためにはＲａを低減させる必要がある。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１１−１７５９６３
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アルミニウム合金基板表面のＲａを１０ｎｍから更に低減していくと、研削目のバリの減少に従い、無電解ＮｉＰメッキ処理時に生成されるノジュールが増加したり、無電解ＮｉＰメッキ処理前の前処理工程においてアルミニウム合金結晶粒に対応した微小な段差を生じ、かえって無電解ＮｉＰメッキ処理後の平滑性を悪化させてしまうという問題点を生じる（特許文献１）。
【００１２】
また、従来の研削方式では，研削砥石からの砥粒の脱落により、アルミニウム合金基板表面にスクラッチを生じる。しかし、記録密度向上のための表面の平滑性の向上に伴い、スクラッチの許容深さの基準も厳しくなってきており、このようなスクラッチを除去する加工方法の開発が求められている。
【００１３】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、アルミニウム合金基板表面のスクラッチを除去すると共に特に円周方向の微小うねりを低減し、磁気ヘッドを安定して極めて低い高さで浮上させることができる磁気ディスク用アルミニウム合金基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る磁気ディスク用アルミニウム合金基板は、同心円状に条が形成された磁気ディスク用アルミニウム合金基板において、半径方向に測定した中心線平均粗さＲａが７乃至１２ｎｍ、微小うねりＭｗが３ｎｍ以下であり、円周方向に測定した中心線平均粗さＲａが８ｎｍ以下、微小うねりＭｗが１．８ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る磁気ディスク用アルミニウム合金基板の製造方法は、機械式表面加工の最終工程を、一定回転数で回転する基板に砥粒が付着したテープを一定の押付け荷重で押付けて行うことにより、同心円状に条を形成し、その後、基板表面に、無電解ＮｉＰメッキ処理を行う磁気ディスク用アルミニウム合金基板の製造方法において、半径方向に測定した中心線平均粗さＲａが７乃至１２ｎｍ、微小うねりＭｗが３ｎｍ以下であり、円周方向に測定した中心線平均粗さＲａが８ｎｍ以下、微小うねりＭｗが１．８ｎｍ以下である磁気ディスク用アルミニウム合金基板を製造することを特徴とする。
【００１６】
この磁気ディスク用アルミニウム合金基板の製造方法において、前記押付け荷重が０．１乃至５Ｎ／ｍｍ^２であることが好ましい。また、前記砥粒は、その粒度がＪＩＳ規格Ｒ６００１における♯６０００番乃至♯８０００番であることが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る磁気ディスク用アルミニウム合金基板及びその製造方法について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る磁気ディスク用アルミニウム合金基板を示す模式図である。本実施形態の磁気ディスク用アルミニウム合金基板１は、その表面に同心円状に条３が形成されている。そして、この基板１の表面は、半径方向に測定した中心線平均粗さＲａが７乃至１２ｎｍ、微小うねりＭｗが３ｎｍ以下であり、円周方向に測定した中心線平均粗さＲａが８ｎｍ以下、微小うねりＭｗが１．８ｎｍ以下である。このような中心線平均粗さＲａ及び微小うねりＭｗを有する基板は、表面のスクラッチの最大深さが２００ｎｍ未満である。
【００１８】
磁気ディスク用アルミニウム合金基板の欠陥としては、その表面の研削加工時に、研削テープから脱落した砥粒が、基板の表面に残存し、この残存砥粒が研削時に表面を傷つけるスクラッチがある。
【００１９】
このようなスクラッチがある場合、このスクラッチは無電解ＮｉＰメッキ処理後も消えず、研磨後も微小な窪みとして残り、磁気ディスク用基板表面に微小な欠陥を形成する。従って、このような基板を用いて、この表面に磁性膜を形成した場合、磁気ヘッドの浮上高さが安定せず、記録再生エラーを誘発する。
【００２０】
本発明者らは、無電解ＮｉＰメッキ処理後の平滑性を悪化させずに円周方向の微小うねり成分を改善しながら、研削加工時に形成されるスクラッチを除去する方法を開発すべく、種々実験研究した結果、磁気ディスク用アルミニウム合金基板の表面を同心円状に粗面化し、その表面粗さ及び微小うねり値を最適化することで、研削加工で発生したスクラッチを除去し、また、その後、磁気ディスクとした場合には、磁気特性の向上が可能となることが明らかになった。
【００２１】
先ず、本発明の磁気ディスク用アルミニウム合金基板は、同心円状に条が形成され、その表面の半径方向に測定した中心線平均粗さＲａが７乃至１２ｎｍ、微小うねりＭｗが３ｎｍ以下であり、円周方向に測定した中心線平均粗さＲａが８ｎｍ以下、微小うねりＭｗが１．８ｎｍ以下であることが必要である。
【００２２】
半径方向に測定した中心線平均粗さＲａが７ｎｍ未満では、無電解ＮｉＰメッキ処理によりノジュールが生成されたり、前処理により結晶粒段差を生じ、無電解ＮｉＰメッキ処理後の平滑性をかえって悪化させてしまう。
【００２３】
一方、半径方向に測定した中心線平均粗さＲａが１２ｎｍを超えると、無電解ＮｉＰメッキ膜を形成した後の研磨に長時間を要する。このため、同心円状に条を形成し、半径方向に測定した中心線平均粗さＲａが７乃至１２ｎｍであることが必要である。
【００２４】
また、円周方向に測定したＲａに関しては、Ｒａが高い場合には、微小うねり成分が高くなり、後述の円周方向の微小うねり１．８ｎｍ以下を達成するためには、Ｒａを８ｎｍ以下に抑えることが必要となる。従って、円周方向のＲａを８ｎｍ以下とする。なお、中心線平均粗さＲａは、触針の先端径が０．１〜０．２μｍ、テーパー角８５°の条件で、ＴｅｎｃｏｒＰ−１２（Ｔｅｎｃｏｒ社製）を使用して測定した。
【００２５】
また、本発明においては、微小うねりＭｗを半径方向で３ｎｍ以下、円周方向で１．８ｎｍ以下とする。磁気ディスク用アルミニウム合金基板の微小うねりＭｗは、無電解ＮｉＰメッキ膜を形成した後も殆ど変化しない。従って、微小うねりを低減するためには、磁気ディスク用アルミニウム合金基板の段階で低減する必要がある。この微小うねりＭｗが半径方向で３ｎｍを超えると、磁性膜を形成して磁気ディスクとした後、磁気ヘッドの浮上量を低くして、記録密度を高めることができない。よって、磁気ディスク用アルミニウム合金基板の半径方向での微小うねりＭｗを３ｎｍ以下とする。
【００２６】
また、円周方向での微小うねりＭｗは、磁気ヘッドの浮上高さの安定性を高めるため特に重要であり、これを１．８ｎｍ以下とした場合、従来のものより高記録密度下での記録および読み取りエラーの軽減が可能となる。よって、円周方向での微小うねりＭｗを、１．８ｎｍ以下とする。なお、微小うねりＭｗは、２．５倍のレンズを使用し、ズーム倍率が０．５倍の条件で、ＺｙｇｏＮｅｗＶｉｅｗ２００（Ｚｙｇｏ社製）を使用して、測定波長２００〜１４５０μｍにて測定した。
【００２７】
更に、研削後の磁気ディスク用アルミニウム合金基板の表面には、種々の深さのスクラッチが存在する。これらスクラッチの最大深さが２００ｎｍ未満の場合には、無電解ＮｉＰメッキ処理後の研磨において、無電解ＮｉＰメッキ膜の表面性状に殆ど影響を及ぼさないものの、スクラッチの最大深さが２００ｎｍ以上の場合には、研磨後の表面においても微小な窪みとして残存し、その部位での磁気特性を悪化させる。このため、表面のスクラッチの最大深さは２００ｎｍ未満とする。
【００２８】
次に、本発明の実施形態に係る磁気ディスク用アルミニウム合金基板の製造方法について説明する。この方法は、磁気ディスクとした場合に磁気特性の向上が可能な磁気ディスク用アルミニウム合金基板を製造する方法である。図２はテープ研磨方法を示す模式的正面図、図３はテープ研磨方法を示す模式的平面図である。
【００２９】
表面の研磨加工後、無電解ＮｉＰメッキ膜を形成する前のブランク６を矢印１２方向に回転駆動しつつ、その表面に、研磨テープ４を押しつけて、ブランク６の表面を研磨する。研磨テープ４は送り出しロール８に巻回されており、このロール８から巻きほどかれた後、矢印７方向に移動し、押しつけロール５を経由して巻き取りロール９に巻き取られる。この間に、研磨テープ４は押しつけロール５によりブランク６の表面に押しつけられ、ブランク６の表面が研磨される。これにより、図１に示すように、同心状の条３が形成される。
【００３０】
この場合に、テープ押付け荷重は０．１乃至５Ｎ／ｍｍ^２である。テープ押付け荷重が０．１Ｎ／ｍｍ^２未満であると、研磨量が少なく、研削加工で形成された元々の研削目を除去することができない。また、テープ押付け荷重が５Ｎ／ｍｍ^２を超える場合には、表面が粗くなりすぎると共に、アルミニウム合金基板の端部にダレが生じてしまう。よって、テープ押付け荷重は０．１乃至５Ｎ／ｍｍ^２の範囲とする。
【００３１】
また、研磨テープ４の砥粒は、ＪＩＳ規格Ｒ６００１における＃６０００番乃至＃８０００番である。砥粒は、その粒度が♯６０００番より粗くなると、テープ研磨後の表面粗さが大きくなり、無電解ＮｉＰメッキ処理後の平滑性を損なう。また、♯８０００番より細かくなると、研磨量が減少し、スクラッチの除去効果も低減する。更に、研削加工時に生じた研削目も完全に除去できないため、磁性膜形成後の磁気特性を向上することができない。よって砥粒の粒度は、♯６０００番乃至♯８０００番とする。なお、磁気ディスク用アルミニウム合金基板としては、高速回転にも耐えるよう剛性が高いことが要求されるため、通常、Ｍｇを３乃至５質量％含有するＡｌ−Ｍｇ系合金が使用される。
【００３２】
【実施例】
以下、本発明の特許請求の範囲を満たす実施例の効果について、本発明の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説明する。
【００３３】
始めに、研削加工により、半径方向の中心線平均粗さＲａを１０ｎｍ、微小うねりＭｗを２．５ｎｍとした３．５インチサイズの磁気ディスク用アルミニウム合金基板を使用して、テープ研磨を行った。その後、半径方向と円周方向の中心線平均粗さＲａ及び微小うねりＭｗを測定した。また、テープ研磨前後について、同一スクラッチの深さをＷＹＫＯＮＴ３３００（ＷＹＫＯ社製）により測定した。なお、中心線平均粗さＲａ及び微小うねりＭｗ値は、各アルミニウム合金基板の表面内で５個所測定し、その平均値を使用した。各条件及び評価結果を下記表１及び表２に示す。
【００３４】
【表１】

【表２】

【００３５】
なお、スクラッチ除去効果欄に示す評価は以下のとおりである。
◎：深さ３００ｎｍのスクラッチまで除去可能。
○：深さ２００ｎｍのスクラッチまで除去可能。
△：深さ１００ｎｍのスクラッチまで除去可能。
×：深さ１００ｎｍのスクラッチを除去不可能。
【００３６】
表１及び２に示すように、本発明の実施例１乃至４は半径方向及び円周方向のＲａと半径方向及び円周方向のＭｗとが本発明の範囲を満足するため、スクラッチ除去効果が高い。これに対し、比較例６乃至８は円周方向のＲａとＭｗのいずれかが本発明の範囲から外れているので、スクラッチ除去効率が低い。比較例５は砥粒サイズが大きいため、研磨代が大きくなる結果、スクラッチ除去効果は高いが、半径方向のＲａが大きくなり、磁気ディスク用基板として好ましくない。また、比較例９は押付け荷重が大きいので、研磨代がかなり大きく、スクラッチ除去効果は高いものの、Ｒａ及びＭｗがいずれも大きく、磁気ディスク用基板として好ましくない。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、同心円状に条を形成し、半径方向の中心線平均粗さＲａ及び微小うねりＭｗを一定の範囲とすることにより、研削加工で発生したスクラッチが除去され、磁気ディスクとした場合には、磁気特性に優れ、且つ磁気ヘッドの低浮上量下での安定浮上が可能となる磁気ディスク用アルミニウム合金基板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁気ディスク用アルミニウム合金基板の表面を示す平面図である。
【図２】テープ研磨方法を示す模式的正面図である。
【図３】テープ研磨方法を示す模式的平面図である。
【符号の説明】
１；磁気ディスク用アルミニウム合金基板
３；条
４；研磨テープ
５；押しつけロール
６；ブランク
８；研磨テープ送り出しロール
９；研磨テープ巻き取りロール

Claims

同心円状に条が形成された磁気ディスク用アルミニウム合金基板において、半径方向に測定した中心線平均粗さＲａが７乃至１２ｎｍ、微小うねりＭｗが３ｎｍ以下であり、円周方向に測定した中心線平均粗さＲａが８ｎｍ以下、微小うねりＭｗが１．８ｎｍ以下であることを特徴とする磁気ディスク用アルミニウム合金基板。
機械式表面加工の最終工程を、一定回転数で回転する基板に砥粒が付着したテープを一定の押付け荷重で押付けて行うことにより、同心円状に条を形成し、その後、基板表面に、無電解ＮｉＰメッキ処理を行う磁気ディスク用アルミニウム合金基板の製造方法において、半径方向に測定した中心線平均粗さＲａが７乃至１２ｎｍ、微小うねりＭｗが３ｎｍ以下であり、円周方向に測定した中心線平均粗さＲａが８ｎｍ以下、微小うねりＭｗが１．８ｎｍ以下である磁気ディスク用アルミニウム合金基板を製造することを特徴とする磁気ディスク用アルミニウム合金基板の製造方法。
前記押付け荷重が０．１乃至５Ｎ／ｍｍ^２であることを特徴とする請求項２に記載の磁気ディスク用アルミニウム合金基板の製造方法。
前記砥粒は、その粒度がＪＩＳ規格Ｒ６００１における♯６０００番乃至♯８０００番であることを特徴とする請求項２又は３に記載の磁気ディスク用アルミニウム合金基板の製造方法。