JP2005015328A - ジルコニウムを含むガラス組成物、化学強化ガラス物品、磁気記録媒体用ガラス基板、およびガラス板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた耐熱性および優れたイオン交換性能を有し、イオン交換による化学強化処理によって高い強度を付与できるガラス組成物を提供する。
【解決手段】本発明のガラス組成物は、質量％で示して、ＳｉＯ₂：５９〜６８％、Ａｌ₂Ｏ₃：９．５〜１５％、Ｌｉ₂Ｏ：０〜１％、Ｎａ₂Ｏ：３〜１８％、Ｋ₂Ｏ：０〜３．５％、ＭｇＯ：０〜１５％、ＣａＯ：１〜１５％、ＳｒＯ：０〜４．５％、ＢａＯ：０〜１％、ＴｉＯ₂：０〜２％、ＺｒＯ₂：１〜１０％を含む。本発明のガラス組成物は、磁気記録媒体用ガラス基板に適しており、イオン交換処理により化学強化ガラス物品としてもよい。
【選択図】なし

Description

本発明は、高耐熱性を有し、かつイオン交換を伴う化学強化処理により大きい強化度を付与することが可能なガラス組成物に関し、また、そのガラス組成物を含むガラス物品、とりわけ磁気記録媒体に有用なガラス基板に関する。また、高耐熱性を有し、かつイオン交換を伴う化学強化処理により、大きな機械的強度を付与することができるガラス板の製造方法に関する。

ガラスは、高い表面平滑性や大きな表面硬度などの優れた性質を持つため、ハードディスクドライブ（磁気記録装置；以下「ＨＤＤ」と表記する）などの情報記録媒体用基板に好適である。

しかし、ガラスは割れやクラックを生じやすいという欠点がある。その対策として急冷やイオン交換による表面への圧縮応力の付与、いわゆる強化処理が行われてきた。強化処理のなかでも、イオン交換による化学強化処理は、他の強化処理と比較して、強化中に起こるガラスの変形が非常に小さいため、特に高い寸法精度が求められる基板材料に対して好適な強化処理である。

近年、情報記録媒体の記録密度は益々上昇する傾向にあり、高記録密度を達成するために、基板上に形成される磁性体の層構造を複雑化することが行なわれている。また、磁性体に高度な性質を持たせるためには、基板上に磁性体層を形成するときに、基板を高温に加熱する必要がある。今後、情報記録方法の主流になると期待されているのは、垂直磁気記録方式であるが、垂直磁気記録用の磁性体を成膜するときには、基板を従来に比べて非常に高い温度（４００℃）に加熱する必要がある。

特許第２８３７１３４号公報には、重量％で、６２〜７５％のＳｉＯ₂、５〜１５％のＡｌ₂Ｏ₃、４〜１０％のＬｉ₂Ｏ、４〜１２％のＮａ₂Ｏ、および５．５〜１５％のＺｒＯ₂を含有し、かつＮａ₂Ｏ／ＺｒＯ₂の重量比が０．５〜２．０であり、さらにＡｌ₂Ｏ₃／ＺｒＯ₂の重量比が０．４〜２．５である化学強化用ガラスを、Ｎａイオンおよび／またはＫイオンを含有する処理浴でイオン交換処理して得られた化学強化ガラスからなる情報記録用のガラス基板が開示されている。

特開平９−２８３６号公報には、組成が重量％表示で実質的に、ＳｉＯ₂：５０〜６５，Ａｌ₂Ｏ₃：５〜１５，Ｎａ₂Ｏ：２〜７，Ｋ₂Ｏ：４〜９，Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ：７〜１４，ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ：１２〜２５，ＺｒＯ₂：１〜６からなるガラスを化学強化処理してなる磁気ディスク用ガラス基板が開示されている。

近年のＨＤＤでは、磁気記録媒体を高速回転させるため、基板に大きな遠心力がかかる。また、磁気記録媒体の回転停止時には記録ヘッドを待避させておき、磁気記録媒体の回転時に記録ヘッドを磁気記録媒体上にロードさせる、いわゆるロードアンロード方式（ランプロード方式）で動作を行うＨＤＤに搭載される磁気記録媒体または磁気記録媒体用基板においては、磁気記録媒体と記録ヘッドが衝突する際の衝撃に十分耐えられることが必要とされる。したがって、従来の磁気記録媒体に比べて、近年の磁気記録媒体には、より高い強度が求められる。
特許第２８３７１３４号公報 特開平９−２８３６号公報

本発明は、例えば磁気記録媒体を製造する工程で、高温加熱処理を行なっても、ガラス表面の荒れやガラスの変形が生じにくく、さらに、化学強化処理により、大きな機械的強度を付与できるガラス組成物を提供することを目的とする。本発明の別の目的は、このガラス組成物を含む化学強化ガラス物品、磁気記録媒体用ガラス基板、およびガラス板の製造方法を提供することにある。

本発明のガラス組成物は、質量％で示して、
ＳｉＯ₂ ５９〜６８％
Ａｌ₂Ｏ₃ ９．５〜１５％
Ｌｉ₂Ｏ ０〜 １％
Ｎａ₂Ｏ ３〜１８％
Ｋ₂Ｏ ０〜 ３．５％
ＭｇＯ ０〜１５％
ＣａＯ １〜１５％
ＳｒＯ ０〜 ４．５％
ＢａＯ ０〜 １％
ＴｉＯ₂ ０〜 ２％
ＺｒＯ₂ １〜１０％
の成分を含むことを特徴とする。

本発明は、別の側面から、上記ガラス組成物を含むガラス物品をＮａイオンのイオン半径よりも大きいイオン半径を有する一価の陽イオンを含む溶融塩に浸漬することにより、上記ガラス物品に含まれるＮａイオンと上記一価の陽イオンとをイオン交換して得た化学強化ガラス物品を提供する。本発明は、また別の側面から、上記ガラス組成物を含む磁気記録媒体用ガラス基板を提供する。本発明は、さらに別の側面から、上記磁気記録媒体用ガラス基板を上記と同様にイオン交換して得た磁気記録媒体用化学強化ガラス基板を提供する。本発明は、またさらに別の側面から、フロート法によるガラス板の製造方法を提供する。この製造方法は、上記に表示した各成分を含む溶融ガラスとなるようにガラス原料を調合する工程と、このガラス原料を溶融して得られた溶融ガラスを錫浴上に導いて板状に成形する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明のガラス組成物は、化学強化処理をすることにより大きな機械的強度を得ることができる。また、ガラスを高温に加熱しても、熱によるガラスの変形が生じにくく、また、ガラス内部からのアルカリ溶出などに起因する凹凸形成物が表面上に生成しにくい。

本発明のガラス物品は、ガラスの組成が所定範囲に定められ、化学強化処理が施されているため、クラックの発生確率を小さくすることができる。したがって、大きな機械的強度、高い信頼性を付与することが可能である。またガラスが高温に曝されても、ガラスが変形しにくく、また、内部からのアルカリ溶出によって表面に突起物が生成しにくい。

本発明のガラス組成物は、例えば円盤状などの所定形状に加工して、磁気記録媒体用ガラス基板として用いてもよい。このガラス基板は、ガラス表面に磁気記録層を形成するときにガラス基板を高温に加熱しても、耐熱性が高いため、変形しにくい。また、このガラス基板は、その表面にアルカリ溶出などに起因する突起状形成物が生成しにくく、鏡面に仕上げられた平滑な表面を維持できる。

加えて、ガラスの熱膨張係数が金属とりわけステンレスの熱膨張係数に近似しているので、ＨＤＤの金属製回転軸にガラス基板を取り付けて高速回転をしても、発生する熱による寸法の変化や振動による割れ破壊などの発生を防止することができる。

本発明の磁気記録媒体用ガラス基板を得るためのガラス素板は、ガラス組成を所定の範囲内に定め、所定の関係を満足するようにガラスの作業温度と失透温度とを選択し、ガラス溶解炉で溶融したガラスを錫浴上に直接導いて板状に成形加工することができる。この製造方法は、製造効率に優れている。

本発明のガラス組成物は、質量％で示して、本質的に、
ＳｉＯ₂ ６０〜６５％
Ａｌ₂Ｏ₃ ９．５〜１５％
Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ １１〜１８％
Ｎａ₂Ｏ ８〜１６％
Ｋ₂Ｏ ０〜 ３．５％
ＭｇＯ ２〜 ５％
ＣａＯ ３〜 ７．５％
ＳｒＯ ０〜 ４．５％
ＺｒＯ₂ １〜 ５％
からなることが好ましい。この好ましいガラス組成（ガラス組成Ａ）を有するガラス組成物は、化学強化処理をすることによって、より確実に大きな機械的強度を付与することができる。また、ガラスが高温に加熱されても、よりガラスの変形が生じにくく、さらに、ガラス内部からのアルカリ溶出に起因する凹凸形成物の生成をより確実に防止することができる。

本発明のガラス組成物は、ガラス転移点が少なくとも５９０℃であることが好ましい。 このガラス組成物は、例えば、化学強化するときの溶融塩中での加熱など、高温の熱処理を受けても、ガラスの変形がさらに生じにくい。

本発明のガラス組成物は、−５０〜７０℃の範囲における熱膨張係数が少なくとも７０×１０^-7／℃であり、５０〜３５０℃の範囲における熱膨張係数が少なくとも８０×１０^-7／℃であることが好ましい。このガラス組成物によれば、ガラス組成物の熱膨張係数が金属材料の熱膨張係数と近似しているので、金属と接着あるいは接合したときに、熱膨張係数の差に起因するガラスのひずみ、位置ずれ、割れ破壊などの発生を抑制することができる。

本発明の化学強化ガラス物品によれば、ガラス物品の表面に圧縮応力層が形成されるので、機械的強度が増し、外部から衝撃が加えられたときに、ガラスが破壊することを防止できる。

本発明の磁気記録媒体用ガラス基板によれば、ガラス表面に磁気記録層を形成する際に、ガラス基板を高温に加熱しても、ガラスの変形が生じにくく、また、熱による基板表面の荒れが起こりにくく、さらに、基板表面にアルカリ溶出などに起因する凹凸形成物が生成することを抑制できるため、平滑な表面を維持することができる。

本発明の磁気記録媒体用ガラス基板は、上記ガラス組成Ａを有するガラス組成物を含むことが好ましい。この磁気記録媒体用ガラス基板によれば、ガラス表面に磁気記録層を形成する際に、ガラス基板を高温に加熱しても、より一層ガラスの変形が起こらず、また、より一層熱による基板表面の荒れが起こらず、さらに、基板表面にアルカリ溶出などに起因する凹凸形成物が生成することをより確実に防止できるため、より平滑な表面を維持することができる。

本発明の磁気記録媒体用ガラス基板にガラス転移点が少なくとも５９０℃であるガラス組成物を用いると、ガラス基板を化学強化する際に溶融塩中で基板が加熱されても、また、ガラス基板上に磁気記録層を形成する際に基板が加熱されても、加熱によるガラス基板の反りを防止することができる。また、例えば磁気記録層の形成などの高温加熱プロセスにおいて、ガラス表面にアルカリ溶出などに起因する突起の生成を抑制することができる。

本発明の磁気記録媒体用ガラス基板に熱膨張係数が上記範囲にあるガラス組成物を用いると、ガラス基板の熱膨張係数が、金属材料とりわけステンレスの熱膨張係数と近くなるため、ＨＤＤの主にステンレスからなる金属製回転軸にガラス基板を取り付けて高速回転したときに、高速回転に伴って発生した熱によって、ガラス基板の寸法の変化や、ガラスの反りが発生しにくい。したがって、回転中にガラスが回転軸からずれることもなく、また、ディスク駆動中にヘッドの位置がずれるなどの不具合が生じにくいという特徴がある。

本発明の磁気記録媒体用ガラス基板は、平面視したときに円形の外形を有するように、より具体的には例えばドーナッツ状（リング状）に加工されていてもよい。

本発明の磁気記録媒体用ガラス基板は、上記と同様のイオン交換処理を施して、磁気記録媒体用化学強化ガラス基板としてもよい。この磁気記録媒体用化学強化ガラス基板では、ガラス表面に圧縮応力層が深く形成されるため、大きな機械的強度を得ることができ、外力による破壊を防ぐことができる。

本発明の磁気記録媒体用化学強化ガラス基板は、マイクロビッカース硬度計のダイアモンド圧子の押圧により５０％の確率でクラックの発生する荷重が、少なくとも８００ｇであることが好ましい。この磁気記録媒体用化学強化ガラス基板によれば、ガラス表面に外力が印加されて圧痕が形成されても、圧痕の周辺に垂直方向のクラックが発生する確率を小さくすることができる。

これにより、磁気記録媒体用ガラス基板の表面に磁気記録層を形成する製造工程において、ステンレス製の支持金具にガラス基板を載置して移動する際や、治具間でガラスの移し替えを行なう際に、ガラス表面に微小の傷がついてもクラックが発生する確率が小さいため、クラック発生によるガラス強度の低下が抑制できる。

また、現在のＨＤＤの主流となっている、いわゆるランプロード形式は、停止時にヘッドをディスク外に待避させ、始動時にヘッドを媒体上にロードする機構である。始動時にヘッドを媒体上にロードする際に、ヘッドと磁気記録媒体が衝突しても、化学強化された上記ガラス基板によれば、クラックの発生が防止され、したがって、信頼性の高いＨＤＤを提供することができる。

よって、本発明によれば、ランプロード方式で動作するＨＤＤに搭載される磁気記録媒体、磁気記録媒体用基板、該基板用のガラス組成物を得ることができる。

本発明の製造方法によれば、溶融ガラスを溶解ガラス炉から直接溶融錫浴上に導いて、板状に成形することができる。これにより、大量に磁気記録媒体用の所定厚みのガラス基板を得るためのガラス素板を得ることができる。

本発明の製造方法においても、ガラス組成Ａを有する溶融ガラスとなるようにガラス原料を調合することが好ましい。この方法によれば、ガラスの未溶解物や、失透物の生成を生じることを少なくすることが可能である。

本発明の製造方法においても、ガラス板のガラス転移点は少なくとも５９０℃であることが好ましい。この方法によれば、高温時における熱安定性を確保できる。

本発明の製造方法においても、ガラス板は、熱膨張係数は上記範囲にあることが好ましい。この方法によれば、磁気記録媒体用のガラス基板に適したガラス素板を製造することができる。

ＺｒＯ_２の含有率が０〜１％である組成を有するガラスであっても他の成分を上記範囲に調整すれば、ガラス転移点が５９０℃以上、−５０〜７０℃の範囲における熱膨張係数が７０×１０^-7／℃以上、５０〜３５０℃の範囲における熱膨張係数が８０×１０^-7／℃以上であるガラスとすることは可能である。このガラスを用いれば、加熱によるガラス基板の表面の荒れや、ガラスの変形を抑制し、さらに、化学強化処理によって大きな機械的強度を付与することが可能である。

しかし、先に述べたように、今後主流になると期待されている垂直磁気記録用媒体は、製造過程において、非常に高い温度に加熱されるため、より耐熱性能が高いガラスが求められる。そこで、本発明では、ＺｒＯ_２の含有率を、１％以上、好ましくは1％を超える範囲とすることにより、耐熱性能を向上させることとした。

以下、本発明のガラス組成物について、組成の限定理由を説明する。なお、以下の記述において、組成を示す％表示はすべて質量％である。

（ＳｉＯ₂）
ＳｉＯ₂は、ガラスを構成する主要成分であり、その含有率が５９％未満になると、ガラスの化学的耐久性が悪化する。また、ガラスの耐熱性を維持するために、ＳｉＯ₂の含有率は６０％以上が好ましい。

一方、ＳｉＯ₂の含有率が６８％を超えると、高温でのガラスの粘性が高くなり、溶解および成形が困難になる。このため、ＳｉＯ₂の含有率は６８％以下、特に６５％以下が好ましい。したがって、ＳｉＯ₂の含有率は５９〜６８％、特に６０〜６５％が好ましい。

（Ａｌ₂Ｏ₃）
Ａｌ₂Ｏ₃は、ガラスの耐熱性および化学的耐久性を向上させ、さらに化学強化を容易にする必須成分である。その最低量を９．５％とすることで、高い耐熱性を実現すると共に、化学強化後の強度を維持することが可能になる。

一方、その含有率が１５％を超えるとガラスの液相温度が上昇し、板状への成形性が悪化する。したがって、Ａｌ₂Ｏ₃の含有率は９．５〜１５％が好ましい。

（Ｌｉ₂Ｏ）
Ｌｉ₂Ｏは、溶融塩中でＬｉイオンがＮａイオン、Ｋイオンなど他の陽イオンと置換されることによりガラスの強度を向上させる成分である。しかし、その含有率が増すとガラスの耐熱性を損ねるという欠点をもつ。したがって、Ｌｉ₂Ｏの含有率は１％以下が好ましく、実質的に不純物量であることがより好ましい。

（Ｎａ₂Ｏ）
Ｎａ₂Ｏは、溶融塩中でＫイオンなど他の陽イオンと置換されることにより、ガラスの強度を向上させる必須成分である。その割合が３％未満では、イオンの置換が十分に起こらず、化学強化処理を行なっても、十分な効果が得られない。この観点から、その含有率は８％以上がさらに好ましい。

一方、その含有率が１８％を超えるとガラスの耐熱性が大きく損なわれる。Ｎａ₂Ｏの含有率は、１８％以下が好ましく、ガラスの耐熱性をより確実に確保するためには１６％以下がさらに好ましい。

（Ｋ₂Ｏ）
Ｋ₂Ｏは、Ｎａ₂Ｏと同じくガラスの溶解性を向上させる成分であり、Ｎａ₂Ｏとの合計量を１１％以上とすることでガラスの溶解を容易にすることができる。また、Ｋ₂Ｏは、Ｎａ₂Ｏと比較してガラスの耐熱性を大きく損なわない。このため、Ｎａ₂ＯとＫ₂Ｏとの合計量を１８％以下、Ｎａ₂Ｏの含有率を１６％以下とすることで高い溶解性と高い耐熱性の両方を得ることができる。

通常、化学強化塩としては硝酸カリウム溶融塩が用いられている。このため、ガラス中のＫ₂Ｏの含有率が３．５％を超えると、十分なイオン交換が起こらないため、十分な圧縮応力をガラス表面に形成することができない。したがって、Ｋ₂Ｏの含有率は０〜３．５％が好ましく、Ｎａ₂Ｏとの合算で１１％〜１８％とするのが好ましい。

（ＭｇＯ）
ＭｇＯは、ガラスの粘性を下げて溶解性を向上させる成分であり、化学強化におけるイオン交換を妨げないという利点を有するが、ガラスの失透温度を上昇させる傾向が強い。そのため、ＭｇＯの含有率は、０〜１５％、特に０〜５％が好ましく、ガラスの化学的性質を維持する観点からは２〜５％がより好ましい。

（ＣａＯ）
ＣａＯは、ガラスの失透温度に顕著な悪影響を与えずに、粘性を下げる必須成分である。ＣａＯは、同様の効果を有するＳｒＯと比較すると、化学強化におけるイオン交換を妨げずに溶解性を改善することができる。ＣａＯは、その含有率が１％未満ではその効果が十分に現れないが、１５％を超えるとガラスの失透温度が上昇してガラス成形性が悪化する。したがって、ＣａＯの含有率は１〜１５％が好ましい。ＣａＯの含有率は、化学強化が行なえるガラスでかつ高い溶解性を確保するためには３％以上が好ましく、ガラスの失透温度が高くなるのを抑制するためには７．５％以下が好ましい。

（ＳｒＯ）
ＳｒＯは、ガラスの粘性を下げ、失透温度を上昇させない利点を持つ。しかし、ＳｒＯは、ガラス中のアルカリ成分の移動を妨げるため、その含有率が４．５％を超えると化学強化が困難になる。また、ガラス中に多量に含まれると密度が高くなる。したがって、ＳｒＯの含有率は０〜４．５％が好ましい。

（ＢａＯ）
ＢａＯは、ガラスの粘性を下げ、失透温度を上昇させない利点を持つ。しかし、ＢａＯは、特にガラス中でのアルカリの移動を妨げるため、その含有率が高くなるとガラスのイオン交換による化学強化が困難になる。また、ガラス中に多量に含まれると密度が高くなる。さらに、バリウム原料は劇物であり取り扱いが難しい。したがって、ＢａＯの割合は１％以下が好ましく、実質的に不純物量であることがより好ましい。

（ＴｉＯ₂）
ＴｉＯ₂は、ガラスの耐熱性を下げずに溶解性を向上させる成分である。しかし、ＴｉＯ₂の含有率が２％を超えるとガラスの失透温度が上昇して成形性が悪化する。

また、一般的にガラス原料には不純物として鉄分が含まれるが、ガラス中に鉄分とＴｉＯ₂が共存するとガラスが黄色に着色するため、ＴｉＯ₂を含むガラスはリサイクルが難しい。したがって、ＴｉＯ₂の割合は２％以下が好ましく、実質的に不純物量であることがより好ましい。

（ＺｒＯ₂）
ＺｒＯ₂は、ガラスの耐熱性を向上させる必須成分である。しかし、その含有率が１％未満ではその効果が十分に得られない。一方、その含有率が５％を超えると十分な強化が困難になり、さらに１０％を超えるとガラスの失透温度が上昇して成形性が悪化する。したがって、ＺｒＯ₂の含有率は１〜１０％が好ましく、１〜５％がより好ましく、１１％を超え５％以下が特に好ましい。

なお、本発明のガラス組成物は、上記の成分以外に、例えば、溶解時の脱泡を目的としたガラス清澄剤としてのＳｂ₂Ｏ₃、Ａｓ₂Ｏ₅、ＳＯ₃、ＳｎＯ₂、フッ素化合物中に含まれるＦを、ガラスの着色を目的としたＦｅ₂Ｏ₃、ＣｏＯ、ＮｉＯなどの遷移金属化合物を、および工業ガラス原料起源の不純物などの各種成分を、それぞれ０．５質量％を超えない範囲で含んでいてもよい。ガラス組成Ａにおける「本質的に」という表記は、０．５質量％を超えない範囲で含まれる微量成分を許容する趣旨である。同様に、上記における「実質的に不純物量」も０．５質量％を超えない範囲を意味する。

ガラス組成物を構成する各成分の割合は、各成分の特徴のみを考慮して個別に決定されるとともに、さらに組成物全体として所望の特徴を有するように各成分の割合を調整した結果、本発明の割合が最も好ましいことが見出された。

本発明のガラス組成物は、ガラス転移点が５９０℃以上であるため、たとえば磁気記録層をガラス基板上にスパッタリング成膜法で形成するときに、ガラス基板が加熱されても、ガラスが変質することがなく、とりわけ高温でガラスが加熱される垂直磁気記録媒体用の基板として好適である。ガラス転移点が高いほど、より高温での処理が可能となるため、ガラス転移点は高いほど好ましいが、実用的な範囲では７００℃以下が好ましい。

本発明のガラス組成物は、−５０〜７０℃の範囲における熱膨張係数が少なくとも７０×１０^-7／℃であり、５０〜３５０℃の範囲における熱膨張係数が少なくとも８０×１０^-7／℃である。このため、ステンレスなど熱膨張係数の大きな金属材料と接着固定させて使用しても、温度変化による材料の膨張差に起因するガラスのクラック発生や、ひいては破壊が生じない。

また、例えば磁気記録媒体の記録トラックを狭めた場合でも、金属構造材とガラスとの熱膨張差によるトラッキングエラーを、抑制あるいは回避することができる。なお、本発明のガラス組成物は、金属材料とほぼ等しい熱膨張係数を持ちうるガラス組成物であり、従来のガラスに比べて大きな熱膨張係数を実現できる。したがって、熱膨張係数の上限は特に制限されないが、実用的な範囲では５０〜３５０℃で１１０×１０^-7／℃以下が好ましい。

本発明のガラス組成物は、ガラス転移点以下の温度で、Ｎａイオンのイオン半径よりも大きいイオン半径を持つ一価の陽イオンを含んだ溶融塩、例えば、硝酸カリウム、硝酸カリウムと硝酸ナトリウムとの混塩などに接触させて、イオン交換を行なうことによりガラス表面に圧縮応力を与えることで強度を高めることができる。したがって、大きな強度を必要とする高速回転型のＨＤＤの基板に好適である。

また、本発明のガラス組成物を含むガラス基板は、厚みを薄くしても十分な強度を確保できる。このため、例えば液晶表示装置などのパネル用の基板に用いてもよく、液晶プロジェクターや映写機などに使用されている光源ランプの反射鏡、太陽電池用ガラス基板などに用いてもよい。

なお、本発明によるフロート法を用いたガラス板の製造方法は、溶融ガラスが本発明の上記組成となるようにガラス原料を調合することを除いて、板ガラスの製造に広く用いられている従来のフロート法と同様にして実施すればよい。

（実施例）
以下に、本発明について実例を挙げて詳細に説明する。本発明のガラス組成物の実施例１〜６に示したガラス組成を有するガラスを溶融実験により作製し、得られたガラスの溶融温度、作業温度、ガラス転移点、熱膨張係数、比重、ヤング率、クラック発生率５０％の荷重をそれぞれ測定した結果を表１に示す。また、比較例として、特開平９−２８３６号公報の実施例１に開示されているガラスを溶融実験により作製し、比較例１とした。さらに、ＺｒＯ₂を含まないガラスを比較例２，３として表２に示した。

実施例１〜６および比較例１〜３のガラスの作製および得られたガラスの物性の測定は、以下の手順にしたがって実施した。

（磁気記録媒体用ガラス基板の作製）
まず、表１または表２に示すガラス組成となるように、通常のガラス原料であるシリカ、アルミナ、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、塩基性炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウム、酸化チタニウム、酸化ジルコニウムを用いてガラス原料（バッチ）を調合した。調合したバッチを白金ルツボに投入し、電気炉内において１５５０℃で４時間加熱・保持して溶融ガラスとし、それを炉から取り出した後、鉄板上に流し出し、冷却してガラスブロックとした。このガラスブロックを再び電気炉に入れ、６５０℃で３０分間保持した後、炉の電源を切り、室温まで徐冷して試料ガラスとした。

試料ガラスをφ５ｍｍ、長さ１５ｍｍの円柱状に加工し、示差熱膨張計（理学株式会社サーモフレックス、ＴＭＡ８１４０）を用いて、熱膨張係数およびガラス転移点を測定した。

試料ガラスを粉砕してふるいにかけ、２３８０μｍのふるいを通過し、１０００μｍのふるい上に留まったガラス粒をエタノールに浸漬し、超音波洗浄した後、恒温槽で乾燥させた。幅１２ｍｍ、長さ２００ｍｍ、深さ１０ｍｍの白金ボート上に前記ガラス粒２５ｇをほぼ一定の厚さになるように入れ、９３０〜１１８０℃の温度勾配を持った電気炉内に前記ガラス粒の入った白金ボートを２時間保持した後、炉から取り出し、ガラス内部に発生した失透を４０倍の光学顕微鏡にて観察し、失透が観察された最高温度を失透温度とした。

試料ガラスを外径６８ｍｍ×内径２０ｍｍのドーナッツ状に切り出し、アルミナ砥粒で研削し、さらに酸化セリウム研磨砥粒を用いてガラス両面を鏡面研磨（表面粗さＲａ：２ｎｍ以下；ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９９４）して、厚さ０．６３５ｍｍの磁気記録媒体用ガラス基板（ディスク）とした。

このディスクを市販のアルカリ洗剤を用いて洗浄した後、４４０℃に加熱した硝酸カリウム溶融塩中に１０分間浸漬して化学強化処理を行った。これらのディスクを市販のアルカリ洗剤を用いて再度洗浄し、磁気記録媒体用基板とした。

この基板の記録面部分に、マイクロビッカース硬度計（株式会社アカシＭＶＫ−Ｇ２）のダイアモンド圧子（対面角１３６度の四角錐圧子）を用いて、５０〜２０００ｇの荷重を印加し、圧痕の周囲に５０％の確率で垂直クラックが発生する荷重を測定した。

ここで、垂直クラックとは、正方形のビッカース圧痕を直上から観察した対角線の延長線上に進展する、ガラス表面に対して垂直方向のクラックをいう。

また、ガラス組成の分析は、湿式化学ガラス分析法および原子吸光光度分析法などを併用して行った。

比重はアルキメデス法により測定し、ヤング率はＪＩＳ Ｒ １６０２（ファインセラミックスの弾性率試験方法）に従って測定した。

また、本発明における実施例の−５０〜７０℃における熱膨張係数は、それぞれ７０〜７７×１０^-7／℃の範囲にあり、いずれも７０×１０^-7／℃以上であった。

表１および表２に示すように、本発明における実施例１〜６のガラス転移点はいずれも５９０℃以上であり、耐熱性が高く、高温での利用や高温プロセスを経る部材として優れている。

本発明の実施例１〜６では、ガラスのクラック発生確率が５０％となる荷重は１０００ｇ以上であり、高耐熱性のガラスとして開示されている比較例１のガラスに対して大きな値を有している。このことから、本発明のガラス組成を有するガラスは、高い耐熱性だけでなく、化学強化が可能であり、化学強化の結果、大きな機械的強度を有することが分かる。

これに対し、比較例１のガラスは、ガラス転移点が６１５℃と高く、耐熱性を有しているが、クラック発生率５０％の荷重値が１００ｇと小さいので、化学強化により十分な機械的強度（耐クラック性）が得られない。

また、比較例２のガラスは、ガラス転移点が６０５℃と高く、さらにクラック発生率５０％の荷重も１２００ｇであるが、溶解温度が１５９７℃と高く、本発明のガラスと比較して溶解性に難がある。

比較例３のガラスはガラス転移点が５９１℃と高く、クラック発生率５０％の荷重も１４００ｇであり、さらに溶融温度も１５３６℃であるため、溶解が容易であるが、失透温度が成形温度（作業温度）とほぼ同じ値であるため、成形が難しいという難点がある。

作業温度と失透温度の差は大きいほど成形は容易となることから、作業温度から失透温度を差し引いた値を、成形しやすさの指標として用いることとし、各ガラスの作業温度−失透温度の値を表１および表２に示した。

比較例３のガラスは、作業温度−失透温度の値が−２℃であり、実施例のガラスと比べて成形が難しいといえる。これに対し、本発明の実施例では作業温度＞失透温度であり、より成形しやすいガラスであるといえる。

ガラス転移点が５９０℃以上のガラス組成物では、溶融温度が１６００℃付近となることがある。本発明の実施例では、ガラス転移点が５９０℃以上であっても溶融温度が１５７４℃以下であって、ガラス化がより容易である。

（磁気記録媒体の作製）
次いで、実施例１、比較例１のガラス組成で示される磁気記録媒体用ガラス基板を用いて、磁気記録媒体を以下のように作製した。試料ガラスを外径６８ｍｍ、内径２０ｍｍのドーナッツ状に切り出し、内周および外周の端面を研磨し、記録面となる表裏両面をアルミナ砥粒により研削し、酸化セリウムを主成分とする研磨砥粒を用いて鏡面研磨（表面粗さＲａ：２ｎｍ以下；ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９９４）を行ない、厚さ０．６３５ｍｍのガラスとした。なお、それぞれの研磨の順序は入れ換えてもよい。

これらのガラス基板を市販のアルカリ洗剤を用いて洗浄した後、実施例１のガラスについては、３８０℃に加熱した硝酸カリウム溶融塩に４時間浸漬して化学強化した後、さらに市販のアルカリ洗剤を用いて再度洗浄した。比較例１のガラスについては、市販のアルカリ洗剤を用いて洗浄した後、質量％で硝酸カリウム６０％、硝酸ナトリウム４０％の混合塩を３８０℃に加熱して溶融塩とし、前記溶融塩中に、ガラスを４時間浸漬して化学強化した後、さらに市販のアルカリ洗剤を用いて洗浄した。

得られたガラス基板を４００℃に加熱して、下地層としてＣｒ膜を成膜し、その上に記録層としてＣｏ−Ｃｒ−Ｔａ系合金膜を成膜し、さらにその上に保護層としてカーボン膜を成膜した。いずれもスパッタリング成膜法で順次形成した。さらにパーフルオロカーボン系の潤滑油を保護層上に塗布して、磁気記録媒体とした。

ＨＤＤに準じた密閉型のテスト装置を用いて、得られた磁気記録媒体の回転駆動テストを行った。回転駆動テストは、磁気記録媒体の内周半径より若干小さい半径を有するステンレス製の回転軸芯に、はめ込むように磁気記録媒体を装着固定し、磁気記録媒体を４１６．７回／ｓ（２５，０００ｒｐｍ）で回転させた。その結果、比較例１のガラスでは回転中破損が発生し、化学強化により十分な強度が得られていないことが分かったが、実施例１の磁気記録媒体は、そのような破損は生じなかった。

次に、磁気記録媒体の定点浮上テストおよび連続シークテストを行った。定点浮上テストは、圧力２６．７ｋＰａ（２００ｔｏｒｒ）の減圧下にて、２４時間テストを行った後、光学顕微鏡でヘッドクラッシュの有無を調査した。連続シークテストは、フライングハイト１５ｎｍ、回転数１６６．７回／ｓ（１０，０００ｒｐｍ）で１，０００時間テストを行った後、光学顕微鏡でヘッドクラッシュの有無を調査した。実施例１と比較例１の試料ガラスから得たガラス基板を用いた磁気記録媒体は、ヘッドクラッシュのエラーが発生することがなかった。

また、実施例１の試料ガラスから得たガラス基板を用いた磁気記録媒体は、好適なロードアンロード耐久性（ランプロード耐久性）を示した。

実施例１と比較例１は、ガラスの耐熱性が大きいため、先に述べたような加熱時の反り変形や熱緩和の発生やアルカリ成分の析出が起こらず、ヘッドクラッシュエラーが起こりにくいと考えられる。

また、記録ヘッドが磁気記録面上を非常に低い位置で飛行するとき、あるいは飛行中に瞬間的に磁気記録面と接触しながら走行するとき、ガラス表面に微小突起があると摩擦熱がより多く発生し、この熱はサーマルノイズとなるので、微小突起が少ない、より平滑な表面であるほうが好ましい。

本発明は、例えば磁気記録媒体を製造する工程で、高温加熱処理を行なっても、ガラス表面の荒れやガラスの変形が生じにくく、さらに、化学強化処理により、大きな機械的強度を付与できるガラス組成物、およびこの組成物を含む磁気記録媒体用ガラス基板などを提供するものとして、特にＨＤＤなどの情報記録媒体の分野において大きな利用価値を有する。

Claims (15)

1. 質量％で示して、
   ＳｉＯ₂ ５９〜６８％
   Ａｌ₂Ｏ₃ ９．５〜１５％
   Ｌｉ₂Ｏ ０〜 １％
   Ｎａ₂Ｏ ３〜１８％
   Ｋ₂Ｏ ０〜 ３．５％
   ＭｇＯ ０〜１５％
   ＣａＯ １〜１５％
   ＳｒＯ ０〜 ４．５％
   ＢａＯ ０〜 １％
   ＴｉＯ₂ ０〜 ２％
   ＺｒＯ₂ １〜１０％
   を含むガラス組成物。
2. 質量％で示して、本質的に、
   ＳｉＯ₂ ６０〜６５％
   Ａｌ₂Ｏ₃ ９．５〜１５％
   Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ １１〜１８％
   Ｎａ₂Ｏ ８〜１６％
   Ｋ₂Ｏ ０〜 ３．５％
   ＭｇＯ ２〜 ５％
   ＣａＯ ３〜 ７．５％
   ＳｒＯ ０〜 ４．５％
   ＺｒＯ₂ １〜 ５％
   からなる請求項１に記載のガラス組成物。
3. ガラス転移点が、少なくとも５９０℃である請求項１または２に記載のガラス組成物。
4. −５０〜７０℃の範囲における熱膨張係数が少なくとも７０×１０^-7／℃であり、５０〜３５０℃の範囲における熱膨張係数が少なくとも８０×１０^-7／℃である請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラス組成物。
5. ＺｒＯ₂の含有率が、１％を超える請求項１〜４のいずれか１項に記載のガラス組成物。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のガラス組成物を含むガラス物品をＮａイオンのイオン半径よりも大きいイオン半径を有する一価の陽イオンを含む溶融塩に浸漬することにより、前記ガラス物品に含まれるＮａイオンと前記一価の陽イオンとをイオン交換して得た化学強化ガラス物品。
7. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のガラス組成物を含む磁気記録媒体用ガラス基板。
8. 平面視したときに円形の外形を有する請求項７に記載の磁気記録媒体用ガラス基板。
9. 請求項７または８に記載の磁気記録媒体用ガラス基板をＮａイオンのイオン半径よりも大きいイオン半径を有する一価の陽イオンを含む溶融塩に浸漬することにより、前記ガラス基板に含まれるＮａイオンと前記一価の陽イオンとをイオン交換して得た磁気記録媒体用化学強化ガラス基板。
10. マイクロビッカース硬度計のダイアモンド圧子の押圧により５０％の確率でクラックの発生する荷重が、少なくとも８００ｇである請求項９に記載の磁気記録媒体用化学強化ガラス基板。
11. 質量％で示して、
    ＳｉＯ₂ ５９〜６８％
    Ａｌ₂Ｏ₃ ９．５〜１５％
    Ｌｉ₂Ｏ ０〜 １％
    Ｎａ₂Ｏ ３〜１８％
    Ｋ₂Ｏ ０〜 ３．５％
    ＭｇＯ ０〜１５％
    ＣａＯ １〜１５％
    ＳｒＯ ０〜 ４．５％
    ＢａＯ ０〜 １％
    ＴｉＯ₂ ０〜 ２％
    ＺｒＯ₂ １〜１０％
    の成分を含む溶融ガラスとなるようにガラス原料を調合する工程と、前記ガラス原料を溶融して得られた溶融ガラスを錫浴上に導いて板状に成形する工程と、を含むフロート製法によるガラス板の製造方法。
12. 質量％で示して、本質的に、
    ＳｉＯ₂ ６０〜６５％
    Ａｌ₂Ｏ₃ ９．５〜１５％
    Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ １１〜１８％
    Ｎａ₂Ｏ ８〜１６％
    Ｋ₂Ｏ ０〜 ３．５％
    ＭｇＯ ２〜 ５％
    ＣａＯ ３〜 ７．５％
    ＳｒＯ ０〜 ４．５％
    ＺｒＯ₂ １〜 ５％
    の成分からなる溶融ガラスとなるようにガラス原料を調合する請求項１１に記載のガラス板の製造方法。
13. 前記ガラス板のガラス転移点が、少なくとも５９０℃である請求項１１または１２に記載のガラス板の製造方法。
14. 前記ガラス板の−５０〜７０℃の範囲における熱膨張係数が少なくとも７０×１０^-7／℃であり、５０〜３５０℃の範囲における熱膨張係数が少なくとも８０×１０^-7／℃である請求項１１〜１３のいずれか１項に記載のガラス板の製造方法。
15. 前記ガラス板のＺｒＯ₂の含有率が、１％を超える請求項１１〜１４のいずれか１項に記載のガラス板の製造方法。