JP3794930B2 - 磁気ディスク用アルミニウム合金及び磁気ディスク用基板 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リサイクル性が優れた磁気ディスク用アルミニウム合金及び磁気ディスク用基板に関し、特に表面平滑性を得るために下地処理層としてめっきが施され、研磨された後に、磁性膜が付着される磁気ディスク用アルミニウム合金及び磁気ディスク用基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、コンピューター等の記録媒体として使用される磁気ディスク等の基板材料としては、ＪＩＳ５０００系合金のＡｌ−Ｍｇ合金が使用されてきた。これはＪＩＳ５０００系アルミニウム合金が、ディスク基板材料として必要な特性を満足するからである。即ち、▲１▼軽量であること、▲２▼非磁性であること、▲３▼高速回転に耐えうる剛性を有すること、▲４▼精密加工及び研磨により良好な表面精度が簡単に得られること等の点で極めて優れているためである。このような背景から、磁気ディスクの基板用材料として、通常ＪＩＳ Ａ５０８６合金(Ｍｇ：３．５乃至４．５質量％、Ｆｅ≦０．５０質量％、Ｓｉ≦０．４０質量％、Ｍｎ：０．２０乃至０．７０質量％、Ｃｒ：０．０５乃至０．２５質量％、Ｃｕ≦０．１０質量％、Ｔｉ≦０．１５質量％、Ｚｎ≦０．２５質量％、Ａｌ：残部)及びその改良合金が使用されている。
【０００３】
磁気ディスクは、以下のようにして製造される。即ち、アルミニウム合金板を所定の厚さに加工した後、円盤形状に打ち抜いて、所謂ディスクブランクを作成する。その後、このディスクブランクを平坦な定盤間に挟みながら、３００℃以上の温度に加熱する所謂フラットベーキングを行う。このフラットベーキングは、後工程で行われる磁性層のスパッタリング時に、熱的な安定状態を作りだすためにも必要である。その後、サブストレート加工を行う。このサブストレート加工とは、アルミニウム合金基板を＃４０００番程度の砥石で研磨する工程(グラインド加工)であり、以下の目的がある。１つはブランクの厚さを所定の寸法に仕上げるためであり、２つ目としては、後工程で行うめっき・研磨工程のために、ブランク表面の酸化膜を除去すると共に、めっき前のブランクの表面粗度を低減させるためである。このグラインド加工により、得られたアルミニウム合金サブストレートの表面粗度は約３００Åとなる。その後、このサブストレートに１０μｍ以下の厚さでＮｉ−Ｐめっきを施し、サブストレートに強度及び硬度を与え、ディスクが傷ついてデータエラーが発生することを防止する。更に、このＮｉ−Ｐめっきには所謂めっき欠陥が生じているため、このような欠陥を除去し、またＮｉ−Ｐめっき膜が平滑となるように、めっき膜の表面を研磨する。
【０００４】
しかしながら、この研磨を行っても微細な欠陥を完全に除去しきれない場合がある。そうすると、そのようなＮｉ−Ｐメッキ膜に欠陥を有するサブストレートは、ディスク素材原料として再利用することができず、そのままスクラップとなってしまう。
【０００５】
そこで、そのような従来スクラップにしていた不良品をディスク素材原料として再利用するという観点と、Ｎｉがアルミニウム合金母材中に存在することでカソード反応を促進し、微細で均一なＮｉ−Ｐめっき層を形成するという観点から、積極添加元素としてＮｉを添加したディスク基板用アルミニウム合金に関する発明が提案されている（特開平４−９９１４４号公報）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来のディスク基板用アルミニウム合金では、研磨工程において、Ｎｉ−Ｐめっき層の表面粗度を、磁気ディスクとして要求される平滑度に仕上げることができないという問題点がある。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、リサイクル性を確保すると共に、金属間化合物の形成に影響するＦｅ、Ｓｉ、Ｎｉの添加量を最適化することで、金属間化合物と晶出物のサイズを制御して、従来の磁気ディスク用アルミニウム合金基板と同程度の機械的性質を保ちながら所望の平滑度とすることができる磁気ディスク用アルミニウム合金及び磁気ディスク用基板を提供することを目的とする。
【０００８】
【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は、Ｃｕ：０．０１乃至０．１質量％、Ｍｇ：３．０乃至６．０質量％、Ｃｒ：０．０２乃至０．１質量％、Ｚｎ：０．０４乃至０．７質量％、Ｎｉ：０．００１乃至０．０２質量％を含有し、残部がＡｌ及び不純物からなり、この不純物のうちＦｅとＳｉを、Ｆｅ:０．０２質量％以下、Ｓｉ:０．０２質量％以下に規制し、その他の不可避的不純物を個々で０．０１質量％以下に規制すると共に、Ｆｅ＋Ｎｉを０．０３質量％以下とし、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物の最大サイズが６μｍ以下で、Ｍｇ−Ｓｉ系金属間化合物の最大サイズが３μｍ以下であることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る磁気ディスク用基板は、Ｃｕ：０．０１乃至０．１質量％、Ｍｇ：３．０乃至６．０質量％、Ｃｒ：０．０２乃至０．１質量％、Ｚｎ：０．０４乃至０．７質量％、Ｎｉ：０．００１乃至０．０２質量％を含有し、残部がＡｌ及び不純物からなり、この不純物のうちＦｅとＳｉを、Ｆｅ:０．０２質量％以下、Ｓｉ:０．０２質量％以下に規制し、その他の不可避的不純物を個々で０．０１質量％以下に規制すると共に、Ｆｅ＋Ｎｉを０．０３質量％以下とするアルミニウム合金からなり、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物の最大サイズが６μｍ以下で、Ｍｇ−Ｓｉ系金属間化合物の最大サイズが３μｍ以下であることを特徴とする。
【００１０】
本発明により、特にＦｅ、Ｓｉ、Ｎｉの添加量を最適化することで、金属間化合物及び晶出物のサイズ及び数を最適に制御することができ、従来と同程度の機械的性質を保ちながら、所望の平滑度を有する磁気ディスク用アルミニウム合金基板を得ることができる。また、本発明の磁気ディスク用アルミニウム合金基板はＮｉを含有しているので、Ｎｉ−Ｐめっき層が表面に形成された基板のスクラップを再溶解して原料として使用することが可能となり、ディスク素材のリサイクル性を高めることができる。
【００１１】
また、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物の最大サイズを６μｍ以下、Ｍｇ−Ｓｉ系金属間化合物の最大サイズを３μｍ以下とすることにより、金属間化合物の脱落を少なくすることができ、また例え脱落したとしてもピット及び窪みが極めて小さいので、所謂不良品とはなりにくいという利点がある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について詳細に説明する。本発明者等は平滑度を向上させるべくその要因について鋭意研究した結果、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｎｉの添加量によって、形成されるＡｌ−Ｆｅ系の金属間化合物及びＭｇ−Ｓｉ系晶出物のサイズと個数が変化し、上述の公報に記載の合金の成分組成では、めっき前処理工程及び研磨時にそれらが脱落し、ピット及び窪みとなって残存するために所望の平滑度が得られないこと、Ａｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系の金属間化合物はめっき前処理工程の酸エッチングで溶解せず、ピットの要因とならないことを知見した。そして、本発明者等は、これらのＦｅ、Ｓｉ、Ｎｉの添加量を最適化することで、従来の磁気ディスク用アルミニウム合金基板と同程度の機械的性質を保ちながら、めっき面の平滑性を改善できることを見いだした。
【００１３】
以下、本発明におけるリサイクル性が優れたアルミニウム合金基板の成分添加理由及び組成限定理由について説明する。
【００１４】
Ｍｇ：３．０乃至６．０質量％
ＭｇはＡｌ基板の強度向上に有効な元素であり、通常の磁気ディスク用アルミニウム合金基板には、Ｍｇが４質量％程度添加されている。Ｍｇ含有量が３．０質量％未満では十分な強度が得られず、一方Ｍｇ含有量が６．０質量％を超えると、Ａｌ−Ｍｇ系金属間化合物を生成し、ピットの要因になると共に、熱間圧延時に圧延割れが発生し、圧延加工が困難になる。このため、Ｍｇの含有量を３．０乃至６．０質量％とする。
【００１５】
Ｃｒ：０．０２乃至０．１質量％
Ｃｒは再結晶粒の微細化に寄与し、強度向上に有効な元素である。このためには、Ｃｒを０．０２質量％以上添加することが必要である。しかし、Ｃｒ含有量が０．１質量％を超えると、晶出物の粗大化が進行しやすいので、Ｃｒ量は０．０２乃至０．１質量％の範囲とする。
【００１６】
Ｃｕ：０．０１乃至０．１質量％
Ｃｕはめっき性改善のために有効な元素である。ＣｕはＡｌ合金中に均一に固溶し、ジンケート処理時に、ジンケート浴中のＺｎイオンを基板表面に、均一且つ微細に析出させる作用を有する。これによって、めっき面のノジュールの発生を抑制することができる。このために、Ｃｕは０．０１質量％以上の添加が必要である。しかし、Ｃｕを０．１質量％を超えて添加すると、粒界にＣｕが析出して粒界部が過エッチングを受け、ノジュールの発生が多大となる。従って、Ｃｕ量は０．０１乃至０．１質量％の範囲とする。
【００１７】
Ｚｎ：０．０４乃至０．７質量％
Ｚｎもめっき性改善のために有効な元素である。ＺｎもＣｕと同様に、Ａｌ合金中に均一に固溶し、ジンケート処理時に、ジンケート浴中のＺｎイオンを基板表面に、均一且つ微細に析出させる作用を有している。また、Ｚｎ添加量の増加に伴い、Ｚｎが合金中に均一に析出してめっき前処理時の酸エッチング工程でのエッチング起点、及びジンケート処理時のＺｎイオンの析出拠点になる。このため、Ｚｎの添加は結晶粒による段差を抑制する効果を有する。Ｚｎの添加によるめっき性改善効果は０．０２質量％以上のＺｎ添加で有効になるが、粒間段差を抑制する効果は０．０４質量％以上のＺｎ添加が必要である。このため、Ｚｎの添加量は０．０４質量％以上とする。しかし、Ｚｎを０．７質量％を超えて添加すると、Ｚｎの析出核が大きくなるのに伴って、めっき前処理時に形成されるエッチングピットも大きくなり、めっき面のピットの原因となる。従って、Ｚｎ含有量は０．０４乃至０．７質量％の範囲とする。
【００１８】
Ｎｉ：０．００１乃至０．０２質量％
Ｎｉは、鋳造工程でＡｌとＦｅとの三元金属間化合物として存在する。この三元金属間化合物は、めっき前処理で溶解しないため、後述するＡｌ−Ｆｅ金属間化合物と異なり、ピットとなることはない。このＮｉの増加にしたがって、三元金属間化合物の数量が増加する傾向が見られ、研削性を向上させるが、Ｎｉ含有量が０．００１質量％未満の場合、添加の効果は認められないため、Ｎｉの下限値は０．００１質量％とする。一方、Ｎｉはこれを０．０２質量％以上添加した場合、粗大なＮｉ３Ａｌ金属間化合物となり、この金属間化合物が研磨時に脱落し、基板表面の窪みになるため、Ｎｉの上限値は０．０２質量％とする。従って、Ｎｉは０．００１乃至０．０２質量％添加する。
【００１９】
Ｆｅ：０．０２質量％以下
Ｆｅは通常地金不純物として混入し、鋳造工程等においてＡｌ−Ｆｅ系の金属間化合物を生じやすい。この金属間化合物はディスク用基板としての加工工程、所謂サブストレート加工時の切削及び研磨・研削等の加工工程において、研削性を向上させる作用がある一方、金属間化合物が脱落して、基板表面に窪みが形成されたり、また、めっき前処理工程において脱落して、めっき面のピットの原因となる。そこで、Ｆｅの含有量は０．０２質量％以下とする。Ｆｅ含有量の下限値は特に定めるものではないが、０．００２質量％以下では極めて高価な地金を必要とするため、製造コストを上昇させるばかりでなく、打ち抜き性及びサブストレート加工性が低下し、更にめっきを施す場合の晶出物微細化の効果も飽和しており、めっきの密着性にも問題が生じる。そこで、Ｆｅは不純物として０．０２質量％以下に規制すればよいが、必要に応じて０．００２乃至０．０２質量％の範囲となるように、Ｆｅを添加することもできる。
【００２０】
Ｆｅ＋Ｎｉ：０．０３質量％以下
Ｆｅ＋Ｎｉの含有量が０．０３質量％を超えると、６μｍを超える粗大なＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系の晶出物が発生し、これが研磨時に脱落することによってめっき後にピットが残る。そこで、Ｆｅ＋Ｎｉの含有量は０．０３質量％以下とする。
【００２１】
Ｓｉ：０．０２質量％以下
Ｓｉも通常地金不純物として混入するものであり、鋳造工程等においてＭｇ−Ｓｉ系晶出物を生じる。このＭｇ−Ｓｉ系晶出物はめっき前処理工程において脱落し、ピットの原因となり、またＳｉの添加は研削レートを劣化させる傾向がある。このため、Ｓｉの含有量は０．０２質量％以下とする。Ｓｉの下限値は特に定めるものではないが、０．００２質量％以下では、純度９９．９９質量％等の極めて高価な地金を必要とするため、製造コストを上昇させるばかりでなく、打ち抜き性及びサブストレート加工性が低下し、更にめっきを施す場合に晶出物微細化の効果も飽和しており、めっきの密着性にも問題が生じる。そこで、Ｓｉは不純物として０．０２質量％以下に規制すれば良いが、必要に応じて０．００２乃至０．０２質量％の範囲となるよう、Ｓｉを添加することもできる。
【００２２】
また、他の不可避的不純物元素（例えばＴｉ、Ｖ、Ｂ等）は、夫々０．０１質量％以下であれば、本発明合金の特性を劣化させないため、許容される。
【００２３】
次に、金属間化合物の最大サイズの限定理由について説明する。
【００２４】
Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物の最大サイズ：６μｍ以下
Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物は、めっきの前処理工程で溶解し、ピットとなる。現状では、基板の片面で１０μｍ程度めっきを施し、その後、研磨されるが、この際のＡｌ−Ｆｅ系金属間化合物の最大サイズが６μｍを超える場合には、研磨後にピットが残る。よって、めっき層の研磨後の表面のピットを避けるため、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物は、６μｍ以下とする。
【００２５】
Ｍｇ−Ｓｉ系金属間化合物の最大サイズ：３μｍ以下
Ｍｇ−Ｓｉ系金属間化合物は、めっきの前処理工程で溶解せず、その化合物表面からはめっき層が成長せず、周囲から成長しためっき層で覆われるため、めっき層とＭｇ−Ｓｉ系金属間化合物の密着性が弱い。このため、３μｍを超えるような大きなＭｇ−Ｓｉ系金属間化合物が存在すると、めっき層を研磨した後に行われる磁性膜のスパッタリング時の加熱で、ブリスターが生じ易い。よって、めっき面のブリスターをさけるため、Ｍｇ−Ｓｉ系金属間化合物の最大サイズは３μｍ以下とする。
【００２６】
次に、本発明のアルミニウム合金基板の製造方法について説明する。本発明のアルミニウム合金基板は、所定の組成を有するアルミニウム合金の溶湯を０．５乃至５０℃／秒の冷却速度で鋳造し、得られたスラブを、５４０℃乃至５６０℃の温度範囲で４時間以上均質化熱処理し、引き続き熱間圧延及び冷間圧延することにより、所定の厚さの板を作製する。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明の特許請求の範囲に入る磁気ディスク用アルミニウム合金基板の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。
【００２８】
図１は横軸に晶出物サイズをとり、縦軸にＡｌ−Ｆｅ系金属間化合物の１ｍｍ２あたりの個数をとって、Ｎｉ添加ディスク用アルミニウム合金基板と従来材とのＡｌ−Ｆｅ系金属間化合物の晶出分布を示すグラフ図、図２は横軸に晶出物サイズをとり、縦軸にＭｇ２Ｓｉ金属間化合物の１ｍｍ２あたりの個数をとって、Ｎｉ添加ディスク用アルミニウム合金基板と従来材とのＭｇ−Ｓｉ系金属間化合物の晶出分布を示すグラフ図である。なお、図１及び図２に示す０．０１ＮｉはＮｉ添加量が０．０１質量％であることを示し、０．０３ＮｉはＮｉ添加量が０．０３質量％であることを示す。
【００２９】
晶出物分布の測定にはＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用い、組成像でマトリックスに比べて白く写る粒子として、Ａｌ−Ｆｅ系又はＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系の晶出物をカウントした。Ｎｉ添加により、晶出物は数及びサイズとも増加する。しかし、Ａｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系化合物は、めっき前処理で溶解しないことから、粗大なものでもめっき欠陥の原因にはならない。また、Ｍｇ−Ｓｉ系の晶出物分布には両者で差は見られない。
【００３０】
下記表１は、実施例及び比較例合金のディスクのめっき面の各金属間化合物の最大サイズ、平滑性及び研削レートを示す。この平滑性の欄は、１０μｍ以上のノジュール又はピット欠陥の数（個／３．５インチディスク両面）を示す。また、総合評価は、研磨性及び平滑性が現行合金と同等以上のものを◎とし、研磨性及び平滑性が現行合金と同等のものを○とし、平滑性又は研削レートが現行合金よりも劣るものを×とした。
【００３１】
【表１】
【００３２】
本発明の実施例１１，１２は平滑性が優れていると共に、研削レートも速く、磁気ディスク用アルミニウム合金として好適であった。これに対し、比較例１，２，５及び８は、Ｎｉ含有量が本願請求項１の下限値を下回るため、表面の平滑性及び研削性とも実施例に比べて劣るものであった。この比較例１は特開昭６３−７２８４８号公報の合金である。また、比較例３，４は、Ｆｅ含有量が高いので、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物の最大サイズが６μｍを超え、平滑性が悪い（欠陥が多い）ものであった。比較例６，７は、Ｓｉ含有量が高いので、Ｍｇ−Ｓｉ系金属間化合物の最大サイズが３μｍを超え、同様に平滑性が悪いものであった。比較例９は、Ｎｉ含有量及びＦｅ＋Ｎｉの含有量が過大であるので、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物の最大サイズが大きく、平滑性が劣るものであった。比較例１０は、Ｆｅ＋Ｎｉの含有量が過大であるので、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物の最大サイズが大きく、平滑性が劣るものであった。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、金属間化合物の形成に影響するＦｅ、Ｓｉ、Ｎｉの含有量を最適化することで、金属間化合物と晶出物のサイズと数を制御し、従来の磁気ディスク用アルミニウム合金基板と同程度の機械的性質を保ちながら所望の平滑度を得ることができ、リサイクル性が優れた磁気ディスク用アルミニウム合金基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】横軸に晶出物サイズをとり、縦軸にＡｌ−Ｆｅ系金属間化合物の１ｍｍ２あたりの個数をとって、Ｎｉ添加ディスク用アルミニウム合金基板と従来材とのＡｌ−Ｆｅ系晶出物分布を示すグラフ図である。
【図２】横軸に晶出物サイズをとり、縦軸にＭｇ２Ｓｉ金属間化合物の１ｍｍ２あたりの個数をとって、Ｎｉ添加ディスク用アルミニウム合金基板と従来材とのＭｇ−Ｓｉ系晶出物分布を示すグラフ図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、リサイクル性が優れた磁気ディスク用アルミニウム合金及び磁気ディスク用基板に関し、特に表面平滑性を得るために下地処理層としてめっきが施され、研磨された後に、磁性膜が付着される磁気ディスク用アルミニウム合金及び磁気ディスク用基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、コンピューター等の記録媒体として使用される磁気ディスク等の基板材料としては、ＪＩＳ５０００系合金のＡｌ−Ｍｇ合金が使用されてきた。これはＪＩＳ５０００系アルミニウム合金が、ディスク基板材料として必要な特性を満足するからである。即ち、▲１▼軽量であること、▲２▼非磁性であること、▲３▼高速回転に耐えうる剛性を有すること、▲４▼精密加工及び研磨により良好な表面精度が簡単に得られること等の点で極めて優れているためである。このような背景から、磁気ディスクの基板用材料として、通常ＪＩＳ Ａ５０８６合金(Ｍｇ：３．５乃至４．５質量％、Ｆｅ≦０．５０質量％、Ｓｉ≦０．４０質量％、Ｍｎ：０．２０乃至０．７０質量％、Ｃｒ：０．０５乃至０．２５質量％、Ｃｕ≦０．１０質量％、Ｔｉ≦０．１５質量％、Ｚｎ≦０．２５質量％、Ａｌ：残部)及びその改良合金が使用されている。
【０００３】
磁気ディスクは、以下のようにして製造される。即ち、アルミニウム合金板を所定の厚さに加工した後、円盤形状に打ち抜いて、所謂ディスクブランクを作成する。その後、このディスクブランクを平坦な定盤間に挟みながら、３００℃以上の温度に加熱する所謂フラットベーキングを行う。このフラットベーキングは、後工程で行われる磁性層のスパッタリング時に、熱的な安定状態を作りだすためにも必要である。その後、サブストレート加工を行う。このサブストレート加工とは、アルミニウム合金基板を＃４０００番程度の砥石で研磨する工程(グラインド加工)であり、以下の目的がある。１つはブランクの厚さを所定の寸法に仕上げるためであり、２つ目としては、後工程で行うめっき・研磨工程のために、ブランク表面の酸化膜を除去すると共に、めっき前のブランクの表面粗度を低減させるためである。このグラインド加工により、得られたアルミニウム合金サブストレートの表面粗度は約３００Åとなる。その後、このサブストレートに１０μｍ以下の厚さでＮｉ−Ｐめっきを施し、サブストレートに強度及び硬度を与え、ディスクが傷ついてデータエラーが発生することを防止する。更に、このＮｉ−Ｐめっきには所謂めっき欠陥が生じているため、このような欠陥を除去し、またＮｉ−Ｐめっき膜が平滑となるように、めっき膜の表面を研磨する。
【０００４】
しかしながら、この研磨を行っても微細な欠陥を完全に除去しきれない場合がある。そうすると、そのようなＮｉ−Ｐメッキ膜に欠陥を有するサブストレートは、ディスク素材原料として再利用することができず、そのままスクラップとなってしまう。
【０００５】
そこで、そのような従来スクラップにしていた不良品をディスク素材原料として再利用するという観点と、Ｎｉがアルミニウム合金母材中に存在することでカソード反応を促進し、微細で均一なＮｉ−Ｐめっき層を形成するという観点から、積極添加元素としてＮｉを添加したディスク基板用アルミニウム合金に関する発明が提案されている（特開平４−９９１４４号公報）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来のディスク基板用アルミニウム合金では、研磨工程において、Ｎｉ−Ｐめっき層の表面粗度を、磁気ディスクとして要求される平滑度に仕上げることができないという問題点がある。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、リサイクル性を確保すると共に、金属間化合物の形成に影響するＦｅ、Ｓｉ、Ｎｉの添加量を最適化することで、金属間化合物と晶出物のサイズを制御して、従来の磁気ディスク用アルミニウム合金基板と同程度の機械的性質を保ちながら所望の平滑度とすることができる磁気ディスク用アルミニウム合金及び磁気ディスク用基板を提供することを目的とする。
【０００８】
【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は、Ｃｕ：０．０１乃至０．１質量％、Ｍｇ：３．０乃至６．０質量％、Ｃｒ：０．０２乃至０．１質量％、Ｚｎ：０．０４乃至０．７質量％、Ｎｉ：０．００１乃至０．０２質量％を含有し、残部がＡｌ及び不純物からなり、この不純物のうちＦｅとＳｉを、Ｆｅ:０．０２質量％以下、Ｓｉ:０．０２質量％以下に規制し、その他の不可避的不純物を個々で０．０１質量％以下に規制すると共に、Ｆｅ＋Ｎｉを０．０３質量％以下とし、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物の最大サイズが６μｍ以下で、Ｍｇ−Ｓｉ系金属間化合物の最大サイズが３μｍ以下であることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る磁気ディスク用基板は、Ｃｕ：０．０１乃至０．１質量％、Ｍｇ：３．０乃至６．０質量％、Ｃｒ：０．０２乃至０．１質量％、Ｚｎ：０．０４乃至０．７質量％、Ｎｉ：０．００１乃至０．０２質量％を含有し、残部がＡｌ及び不純物からなり、この不純物のうちＦｅとＳｉを、Ｆｅ:０．０２質量％以下、Ｓｉ:０．０２質量％以下に規制し、その他の不可避的不純物を個々で０．０１質量％以下に規制すると共に、Ｆｅ＋Ｎｉを０．０３質量％以下とするアルミニウム合金からなり、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物の最大サイズが６μｍ以下で、Ｍｇ−Ｓｉ系金属間化合物の最大サイズが３μｍ以下であることを特徴とする。
【００１０】
本発明により、特にＦｅ、Ｓｉ、Ｎｉの添加量を最適化することで、金属間化合物及び晶出物のサイズ及び数を最適に制御することができ、従来と同程度の機械的性質を保ちながら、所望の平滑度を有する磁気ディスク用アルミニウム合金基板を得ることができる。また、本発明の磁気ディスク用アルミニウム合金基板はＮｉを含有しているので、Ｎｉ−Ｐめっき層が表面に形成された基板のスクラップを再溶解して原料として使用することが可能となり、ディスク素材のリサイクル性を高めることができる。
【００１１】
また、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物の最大サイズを６μｍ以下、Ｍｇ−Ｓｉ系金属間化合物の最大サイズを３μｍ以下とすることにより、金属間化合物の脱落を少なくすることができ、また例え脱落したとしてもピット及び窪みが極めて小さいので、所謂不良品とはなりにくいという利点がある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について詳細に説明する。本発明者等は平滑度を向上させるべくその要因について鋭意研究した結果、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｎｉの添加量によって、形成されるＡｌ−Ｆｅ系の金属間化合物及びＭｇ−Ｓｉ系晶出物のサイズと個数が変化し、上述の公報に記載の合金の成分組成では、めっき前処理工程及び研磨時にそれらが脱落し、ピット及び窪みとなって残存するために所望の平滑度が得られないこと、Ａｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系の金属間化合物はめっき前処理工程の酸エッチングで溶解せず、ピットの要因とならないことを知見した。そして、本発明者等は、これらのＦｅ、Ｓｉ、Ｎｉの添加量を最適化することで、従来の磁気ディスク用アルミニウム合金基板と同程度の機械的性質を保ちながら、めっき面の平滑性を改善できることを見いだした。
【００１３】
以下、本発明におけるリサイクル性が優れたアルミニウム合金基板の成分添加理由及び組成限定理由について説明する。
【００１４】
Ｍｇ：３．０乃至６．０質量％
ＭｇはＡｌ基板の強度向上に有効な元素であり、通常の磁気ディスク用アルミニウム合金基板には、Ｍｇが４質量％程度添加されている。Ｍｇ含有量が３．０質量％未満では十分な強度が得られず、一方Ｍｇ含有量が６．０質量％を超えると、Ａｌ−Ｍｇ系金属間化合物を生成し、ピットの要因になると共に、熱間圧延時に圧延割れが発生し、圧延加工が困難になる。このため、Ｍｇの含有量を３．０乃至６．０質量％とする。
【００１５】
Ｃｒ：０．０２乃至０．１質量％
Ｃｒは再結晶粒の微細化に寄与し、強度向上に有効な元素である。このためには、Ｃｒを０．０２質量％以上添加することが必要である。しかし、Ｃｒ含有量が０．１質量％を超えると、晶出物の粗大化が進行しやすいので、Ｃｒ量は０．０２乃至０．１質量％の範囲とする。
【００１６】
Ｃｕ：０．０１乃至０．１質量％
Ｃｕはめっき性改善のために有効な元素である。ＣｕはＡｌ合金中に均一に固溶し、ジンケート処理時に、ジンケート浴中のＺｎイオンを基板表面に、均一且つ微細に析出させる作用を有する。これによって、めっき面のノジュールの発生を抑制することができる。このために、Ｃｕは０．０１質量％以上の添加が必要である。しかし、Ｃｕを０．１質量％を超えて添加すると、粒界にＣｕが析出して粒界部が過エッチングを受け、ノジュールの発生が多大となる。従って、Ｃｕ量は０．０１乃至０．１質量％の範囲とする。
【００１７】
Ｚｎ：０．０４乃至０．７質量％
Ｚｎもめっき性改善のために有効な元素である。ＺｎもＣｕと同様に、Ａｌ合金中に均一に固溶し、ジンケート処理時に、ジンケート浴中のＺｎイオンを基板表面に、均一且つ微細に析出させる作用を有している。また、Ｚｎ添加量の増加に伴い、Ｚｎが合金中に均一に析出してめっき前処理時の酸エッチング工程でのエッチング起点、及びジンケート処理時のＺｎイオンの析出拠点になる。このため、Ｚｎの添加は結晶粒による段差を抑制する効果を有する。Ｚｎの添加によるめっき性改善効果は０．０２質量％以上のＺｎ添加で有効になるが、粒間段差を抑制する効果は０．０４質量％以上のＺｎ添加が必要である。このため、Ｚｎの添加量は０．０４質量％以上とする。しかし、Ｚｎを０．７質量％を超えて添加すると、Ｚｎの析出核が大きくなるのに伴って、めっき前処理時に形成されるエッチングピットも大きくなり、めっき面のピットの原因となる。従って、Ｚｎ含有量は０．０４乃至０．７質量％の範囲とする。
【００１８】
Ｎｉ：０．００１乃至０．０２質量％
Ｎｉは、鋳造工程でＡｌとＦｅとの三元金属間化合物として存在する。この三元金属間化合物は、めっき前処理で溶解しないため、後述するＡｌ−Ｆｅ金属間化合物と異なり、ピットとなることはない。このＮｉの増加にしたがって、三元金属間化合物の数量が増加する傾向が見られ、研削性を向上させるが、Ｎｉ含有量が０．００１質量％未満の場合、添加の効果は認められないため、Ｎｉの下限値は０．００１質量％とする。一方、Ｎｉはこれを０．０２質量％以上添加した場合、粗大なＮｉ３Ａｌ金属間化合物となり、この金属間化合物が研磨時に脱落し、基板表面の窪みになるため、Ｎｉの上限値は０．０２質量％とする。従って、Ｎｉは０．００１乃至０．０２質量％添加する。
【００１９】
Ｆｅ：０．０２質量％以下
Ｆｅは通常地金不純物として混入し、鋳造工程等においてＡｌ−Ｆｅ系の金属間化合物を生じやすい。この金属間化合物はディスク用基板としての加工工程、所謂サブストレート加工時の切削及び研磨・研削等の加工工程において、研削性を向上させる作用がある一方、金属間化合物が脱落して、基板表面に窪みが形成されたり、また、めっき前処理工程において脱落して、めっき面のピットの原因となる。そこで、Ｆｅの含有量は０．０２質量％以下とする。Ｆｅ含有量の下限値は特に定めるものではないが、０．００２質量％以下では極めて高価な地金を必要とするため、製造コストを上昇させるばかりでなく、打ち抜き性及びサブストレート加工性が低下し、更にめっきを施す場合の晶出物微細化の効果も飽和しており、めっきの密着性にも問題が生じる。そこで、Ｆｅは不純物として０．０２質量％以下に規制すればよいが、必要に応じて０．００２乃至０．０２質量％の範囲となるように、Ｆｅを添加することもできる。
【００２０】
Ｆｅ＋Ｎｉ：０．０３質量％以下
Ｆｅ＋Ｎｉの含有量が０．０３質量％を超えると、６μｍを超える粗大なＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系の晶出物が発生し、これが研磨時に脱落することによってめっき後にピットが残る。そこで、Ｆｅ＋Ｎｉの含有量は０．０３質量％以下とする。
【００２１】
Ｓｉ：０．０２質量％以下
Ｓｉも通常地金不純物として混入するものであり、鋳造工程等においてＭｇ−Ｓｉ系晶出物を生じる。このＭｇ−Ｓｉ系晶出物はめっき前処理工程において脱落し、ピットの原因となり、またＳｉの添加は研削レートを劣化させる傾向がある。このため、Ｓｉの含有量は０．０２質量％以下とする。Ｓｉの下限値は特に定めるものではないが、０．００２質量％以下では、純度９９．９９質量％等の極めて高価な地金を必要とするため、製造コストを上昇させるばかりでなく、打ち抜き性及びサブストレート加工性が低下し、更にめっきを施す場合に晶出物微細化の効果も飽和しており、めっきの密着性にも問題が生じる。そこで、Ｓｉは不純物として０．０２質量％以下に規制すれば良いが、必要に応じて０．００２乃至０．０２質量％の範囲となるよう、Ｓｉを添加することもできる。
【００２２】
また、他の不可避的不純物元素（例えばＴｉ、Ｖ、Ｂ等）は、夫々０．０１質量％以下であれば、本発明合金の特性を劣化させないため、許容される。
【００２３】
次に、金属間化合物の最大サイズの限定理由について説明する。
【００２４】
Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物の最大サイズ：６μｍ以下
Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物は、めっきの前処理工程で溶解し、ピットとなる。現状では、基板の片面で１０μｍ程度めっきを施し、その後、研磨されるが、この際のＡｌ−Ｆｅ系金属間化合物の最大サイズが６μｍを超える場合には、研磨後にピットが残る。よって、めっき層の研磨後の表面のピットを避けるため、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物は、６μｍ以下とする。
【００２５】
Ｍｇ−Ｓｉ系金属間化合物の最大サイズ：３μｍ以下
Ｍｇ−Ｓｉ系金属間化合物は、めっきの前処理工程で溶解せず、その化合物表面からはめっき層が成長せず、周囲から成長しためっき層で覆われるため、めっき層とＭｇ−Ｓｉ系金属間化合物の密着性が弱い。このため、３μｍを超えるような大きなＭｇ−Ｓｉ系金属間化合物が存在すると、めっき層を研磨した後に行われる磁性膜のスパッタリング時の加熱で、ブリスターが生じ易い。よって、めっき面のブリスターをさけるため、Ｍｇ−Ｓｉ系金属間化合物の最大サイズは３μｍ以下とする。
【００２６】
次に、本発明のアルミニウム合金基板の製造方法について説明する。本発明のアルミニウム合金基板は、所定の組成を有するアルミニウム合金の溶湯を０．５乃至５０℃／秒の冷却速度で鋳造し、得られたスラブを、５４０℃乃至５６０℃の温度範囲で４時間以上均質化熱処理し、引き続き熱間圧延及び冷間圧延することにより、所定の厚さの板を作製する。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明の特許請求の範囲に入る磁気ディスク用アルミニウム合金基板の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。
【００２８】
図１は横軸に晶出物サイズをとり、縦軸にＡｌ−Ｆｅ系金属間化合物の１ｍｍ２あたりの個数をとって、Ｎｉ添加ディスク用アルミニウム合金基板と従来材とのＡｌ−Ｆｅ系金属間化合物の晶出分布を示すグラフ図、図２は横軸に晶出物サイズをとり、縦軸にＭｇ２Ｓｉ金属間化合物の１ｍｍ２あたりの個数をとって、Ｎｉ添加ディスク用アルミニウム合金基板と従来材とのＭｇ−Ｓｉ系金属間化合物の晶出分布を示すグラフ図である。なお、図１及び図２に示す０．０１ＮｉはＮｉ添加量が０．０１質量％であることを示し、０．０３ＮｉはＮｉ添加量が０．０３質量％であることを示す。
【００２９】
晶出物分布の測定にはＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用い、組成像でマトリックスに比べて白く写る粒子として、Ａｌ−Ｆｅ系又はＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系の晶出物をカウントした。Ｎｉ添加により、晶出物は数及びサイズとも増加する。しかし、Ａｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系化合物は、めっき前処理で溶解しないことから、粗大なものでもめっき欠陥の原因にはならない。また、Ｍｇ−Ｓｉ系の晶出物分布には両者で差は見られない。
【００３０】
下記表１は、実施例及び比較例合金のディスクのめっき面の各金属間化合物の最大サイズ、平滑性及び研削レートを示す。この平滑性の欄は、１０μｍ以上のノジュール又はピット欠陥の数（個／３．５インチディスク両面）を示す。また、総合評価は、研磨性及び平滑性が現行合金と同等以上のものを◎とし、研磨性及び平滑性が現行合金と同等のものを○とし、平滑性又は研削レートが現行合金よりも劣るものを×とした。
【００３１】
【表１】
本発明の実施例１１，１２は平滑性が優れていると共に、研削レートも速く、磁気ディスク用アルミニウム合金として好適であった。これに対し、比較例１，２，５及び８は、Ｎｉ含有量が本願請求項１の下限値を下回るため、表面の平滑性及び研削性とも実施例に比べて劣るものであった。この比較例１は特開昭６３−７２８４８号公報の合金である。また、比較例３，４は、Ｆｅ含有量が高いので、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物の最大サイズが６μｍを超え、平滑性が悪い（欠陥が多い）ものであった。比較例６，７は、Ｓｉ含有量が高いので、Ｍｇ−Ｓｉ系金属間化合物の最大サイズが３μｍを超え、同様に平滑性が悪いものであった。比較例９は、Ｎｉ含有量及びＦｅ＋Ｎｉの含有量が過大であるので、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物の最大サイズが大きく、平滑性が劣るものであった。比較例１０は、Ｆｅ＋Ｎｉの含有量が過大であるので、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物の最大サイズが大きく、平滑性が劣るものであった。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、金属間化合物の形成に影響するＦｅ、Ｓｉ、Ｎｉの含有量を最適化することで、金属間化合物と晶出物のサイズと数を制御し、従来の磁気ディスク用アルミニウム合金基板と同程度の機械的性質を保ちながら所望の平滑度を得ることができ、リサイクル性が優れた磁気ディスク用アルミニウム合金基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】横軸に晶出物サイズをとり、縦軸にＡｌ−Ｆｅ系金属間化合物の１ｍｍ２あたりの個数をとって、Ｎｉ添加ディスク用アルミニウム合金基板と従来材とのＡｌ−Ｆｅ系晶出物分布を示すグラフ図である。
【図２】横軸に晶出物サイズをとり、縦軸にＭｇ２Ｓｉ金属間化合物の１ｍｍ２あたりの個数をとって、Ｎｉ添加ディスク用アルミニウム合金基板と従来材とのＭｇ−Ｓｉ系晶出物分布を示すグラフ図である。
Claims (2)
- Ｃｕ：０．０１乃至０．１質量％、Ｍｇ：３．０乃至６．０質量％、Ｃｒ：０．０２乃至０．１質量％、Ｚｎ：０．０４乃至０．７質量％、Ｎｉ：０．００１乃至０．０２質量％を含有し、残部がＡｌ及び不純物からなり、この不純物のうちＦｅとＳｉを、Ｆｅ:０．０２質量％以下、Ｓｉ:０．０２質量％以下に規制し、その他の不可避的不純物を個々で０．０１質量％以下に規制すると共に、Ｆｅ＋Ｎｉを０．０３質量％以下とし、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物の最大サイズが６μｍ以下で、Ｍｇ−Ｓｉ系金属間化合物の最大サイズが３μｍ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。
- Ｃｕ：０．０１乃至０．１質量％、Ｍｇ：３．０乃至６．０質量％、Ｃｒ：０．０２乃至０．１質量％、Ｚｎ：０．０４乃至０．７質量％、Ｎｉ：０．００１乃至０．０２質量％を含有し、残部がＡｌ及び不純物からなり、この不純物のうちＦｅとＳｉを、Ｆｅ:０．０２質量％以下、Ｓｉ:０．０２質量％以下に規制し、その他の不可避的不純物を個々で０．０１質量％以下に規制すると共に、Ｆｅ＋Ｎｉを０．０３質量％以下とするアルミニウム合金からなり、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物の最大サイズが６μｍ以下で、Ｍｇ−Ｓｉ系金属間化合物の最大サイズが３μｍ以下であることを特徴とする磁気ディスク用基板。
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