JP4213232B2

JP4213232B2 - 化学強化処理されたガラスの製造方法及びその使用

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Publication number: JP4213232B2
Application number: JP12487297A
Authority: JP
Inventors: ブルクハルト、シュペイト
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1997-04-28
Publication date: 2009-01-21
Anticipated expiration: 2017-04-28
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、破断強さが高く、耐薬品性にも優れた化学強化処理（化学的予備応力付与処理）されたガラスの製造方法及びそのようなガラスの使用に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
ガラスは、アルミニウムや各種金属合金のような金属と比較して、とりわけ、低い表面粗さと平滑性という特筆すべき特性を有していることから、データ保持媒体（ハードディスク）の基板として使用するうえで有利である。こうした基板用ガラスは、ハードディスクの製造中や使用時に、化学的、熱的、及び機械的に加えられる高負荷に耐える必要がある。すなわち、こうしたガラスは、コーティング（例えば、カソードスパッタリングによる）の間に高温に熱せられ、その後短時間に冷却される。ハードディスクとしての使用時にも大きな機械的負荷がかかり、そうした負荷は、例えば回転速度で３，５００〜１０，０００ｒｐｍ、回転軸への締め付け応力で３００Ｎ／ｍｍ² ともなる。
【０００３】
強化処理を施していないガラスは、引っ張り応力が加わると極めて容易に破断してしまう。特に、厚さ０．２５〜３．００ｍｍの薄いガラスの場合、強化処理（予備応力付与処理）がされた場合にのみ上述したような負荷に耐えることができる。
強化処理を施していないガラスに比べて、強化処理を施してあるガラスは、所定の荷重でも破断する確率が低く、すなわち、より大きな荷重が加えられて、破断の確率がはじめて同程度となる。
【０００４】
熱強化（熱的予備応力付与）によって機械的強度を増大させるには、最低でも厚さ３ｍｍ以上が必要とされるので、塩浴中でのイオン交換による化学強化がここでの選択肢となる。
ガラス転移点Ｔｇより下での化学強化においては、ガラス中のイオン直径の小さなアルカリ金属イオンが、塩浴中のイオン直径の大きなアルカリ金属イオンによって置換され、例えば、Ｌｉ⁺ がＮａ⁺ によって、Ｎａ⁺ がＫ⁺ によって置換される。その結果、イオン交換深さの約２／３に相当する厚さ約１４〜２３０μｍの圧縮応力帯域が形成され、３５０〜９００Ｎ／ｍｍ² の曲げ強さが達成される。
【０００５】
圧縮応力層をうまく生成するうえでのもう一つの重要な要因は、ガラスの組成である。ガラス中にＬｉイオンが存在すると、イオン交換過程を進めることが困難となる。これは、２つのタイプのイオン交換、すなわち、Ｌｉ⁺ のＮａ⁺ による置換と、Ｎａ⁺ のＫ⁺ による置換とが生じることとなり、また、イオン交換の過程では、通常、Ｎａ塩とＫ塩の特定の混合比、及び狭い温度範囲を遵守する必要があるからである。
ガラス中のフッ化物は、酸素イオンとともに、ガラスの陰イオン網状構造を形成しており、こうした網状構造中では、大きなイオンも容易に拡散できる。このことが、応力の低減を促進することになる。
基板ガラスが比較的多量のフッ化物を含有している場合には、化学強化は、通常、短期間しか達成されないか、あるいはコーティングの過程、例えば加熱時におおかた失われてしまうかのいずれかである。
前記した用途では、固型混在物や泡などの欠陥の数及びサイズに関するガラスの品質も重要である。これは、基板表面に気泡があったりすると、研磨時に凹孔が生じ、表面に許容し得ない凹凸が生じてしまうからである。
【０００６】
ドイツ特許出願公開公報ＤＥ４２０６２６８Ａｌ号には、ハードディスク基板ガラス用のリチウム含有アルミノケイ酸塩ガラスが記載されている。ＬｉＯ₂ が存在することによって、精澄性が改善されるものの、化学強化も同時に困難となる。
ガラス基板では、表面の平滑性に加えて、耐薬品性も、固定ディスクの機能性にとって極めて重要である。コンピュータの読み／書きヘッドは、高速回転しているハードディスクから約５０ｎｍという至近距離に位置しており、支障なく機能するためには、この距離が正確に保持される必要がある。しかし、ハードディスクの基板表面が大気の作用に対して耐性がなく、コーティング作業の前に化学物質の攻撃によって表面が（例えば風解によって）荒れてしまったり、大気の作用のために、表面が、表面上に設層される各層との接着力を喪失して剥離が生じてしまったりすると、ヘッドとディスクとの距離が低減することとなってしまう。
【０００７】
水、苛性アルカリ液、あるいは酸に対するガラス表面の耐性が、通常、化学強化処理、すなわち、比較的大きなアルカリ金属イオンの濃度の増大によって低減してしまうことも問題である。これは、アルカリ金属濃度が上昇することによって耐薬品性が低下するばかりでなく、アルカリ金属イオンが大きいほど、薬品による攻撃作用が増大するためである。
【０００８】
本発明の目的は、曲げ強さが高いだけでなく、耐薬品性にも優れ、特にハードディスク用基板として好適に用いることができる化学強化ガラスの製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明によれば、酸化物基準で以下の量的割合で以下の成分
ＳｉＯ_２６３．０〜６７．５モル％、
Ａｌ_２Ｏ_３９．５〜１２．０モル％、
Ｎａ_２Ｏ８．５〜１５．５モル％、
Ｋ_２Ｏ２．５〜４．０モル％、
ＭｇＯ３．０〜９．０モル％、
Σ ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ０〜２．５モル％、
ＴｉＯ_２０．５〜１．５モル％、
ＣｅＯ_２０．０２〜０．５モル％、
Ａｓ_２Ｏ_３０〜０．３５モル％、
ＳｎＯ_２０〜１．０モル％、
Ｆ_２０．０５〜２．６モル％、
但し、
ＳｉＯ_２／Ａｌ_２Ｏ_３５．３〜６．８５、
Ｎａ_２Ｏ／Ｋ_２Ｏ３．０〜５．６、
Ａｌ_２Ｏ_３／Ｋ_２Ｏ２．８〜３．６、
Ａｌ_２Ｏ_３／（ＴｉＯ_２＋ＣｅＯ_２）７．６〜１８．５
を含有するガラスに、９０重量％より多いカリウム塩を含むイオン交換浴中で、３５０〜５５０℃の温度にて、０．５〜２０時間の浸漬時間にわたって化学強化処理を施すことを特徴とする高い破断強さ及び高い耐薬品性を有する化学強化ガラスの製造方法が提供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
強化（予備応力付与）工程で、所望の特性を有する圧縮応力帯域を生成させるための要件は、ガラスの組成である。
本発明で使用するアルミノケイ酸塩ガラスでは、ＳｉＯ₂ 含量が６７．５モル％を越えてはならず、これは、この含量を越えると、融点が過剰に上昇してしまうからである。一方、ＳｉＯ₂ 含量は６３．０モル％未満となってもならず、これは、この含量未満では、耐薬品性が著しく損なわれるからである。同じ理由から、Ａｌ₂ Ｏ₃ 含量も１２．０モル％を越えてはならず、９．５モル％未満であってもならない。良好な耐酸性と良好なイオン交換性の双方を確保するためには、ＳｉＯ₂ とＡｌ₂ Ｏ₃ は、互いに均衡のとれた比率で存在する必要がある。すなわち、ＳｉＯ₂ ／Ａｌ₂ Ｏ₃ のモル比は、５．３〜６．８５の範囲内になければならない。
【００１１】
ガラスの基本的成分として、アルカリ金属酸化物がある。後述する清澄剤を本発明に従って効果的に組み合わせることにより、Ｌｉ₂ Ｏを完全に除外することが可能となり、単一のガラスで表面品質と化学強化の双方について所望の特性を同時に達成することが可能となる。
Ｎａ₂ Ｏ含量は、８．５〜１５．５モル％の範囲内になければならない。Ｎａ₂ Ｏ含量が１５．５モル％を越えると、耐薬品性が低下してしまい、一方、８．５モル％より低いと、まず第一に、ガラスが溶融し難くなり、第二に、Ｎａ⁺ ／Ｋ⁺ のイオン交換のみによる強度の増加が制限されてしまう。
【００１２】
格別かつ驚くべき作用を有する成分はＫ₂ Ｏであり、この成分は、２．５〜４．０モル％の量で存在する必要がある。この成分は、ガラスの溶融性を増大させ、ガラス中のＮａイオンの、塩浴中のＫイオンによるイオン交換過程を促進する。さらに、均質化過程も簡素化され、泡の不在という所望の状態に近づくことともなる。これは、同モル数のＮａ₂ Ｏと比べて、Ｋ₂ Ｏの方がガラスの塩基性を増大し、その結果、優れた耐薬品性や化学強化性（化学的予備応力付与性）を損なうことなく、精澄を簡単にするためである。同じ化学的及び機械的特性を有し、気泡特性の優れたガラスを簡単に製造できるのは、上述の範囲内の場合だけである。Ｋ₂ Ｏの含量が２．５モル％未満で、Ａｌ₂ Ｏ₃ ／Ｋ₂ Ｏの比が２．８未満の場合には、気泡の密度及び気泡のサイズが増大し、一方、Ｋ₂ Ｏの含量が４．０モル％より大きく、Ａｌ₂ Ｏ₃ ／Ｋ₂ Ｏの比が３．６より大きい場合には、化学強化処理（化学的予備応力付与処理）の間にガラスの強度を充分増大させることができない。
２種のアルカリ金属酸化物も、互いに均衡のとれた比率で存在する必要がある。すなわち、Ｎａ₂ Ｏ／Ｋ₂ Ｏのモル比は、３．０〜５．６の範囲内になければならない。
【００１３】
他の必須の成分はＭｇＯであり、最低でも３．０モル％存在する必要がある。その結果、ガラスの塩基性度が上昇し、均質化が促進される。しかしながら、二価イオンの存在下では、アルミノケイ酸塩ガラス構造中でＮａイオンがより強く結合するので、ＭｇＯはイオン交換過程を阻害することともなる。このため、ＭｇＯは、最大でも９．０モル％を越えてはならない。他のアルカリ土類金属酸化物及びＺｎＯも、同様の作用を有する。したがって、このガラスは、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｎＯを、総量Σ ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯで、０〜２．５モル％、好ましくは０．１〜２．５％含有することができる。ＭｇＯが、他のアルカリ土類金属酸化物及びＺｎＯより好ましいのは、ＭｇＯが、ＢａＯ、ＣａＯと同様に溶融性を向上させる一方で、これらの酸化物より耐薬品性を損なう度合いが少ないからである。
さらにＴｉＯ₂ もガラスの必須の成分である。ＴｉＯ₂ の含量は、０．５モル％以上である必要があるものの、１．５モル％を越えてはならず、これは、この範囲外であると、バッチの溶融の間に支障が生じるからである。
【００１４】
泡特性に関して最良の結果を得るためには、他の成分、即ち清澄剤及び清澄助剤も、均衡のとれた組み合わせで存在する必要がある。ガラスは０．０２〜０．５モル％の量のＣｅＯ₂ を含有する必要がある。ＣｅＯ₂ は、清澄機能を有するばかりでなく、ガラスに、医学上問題の多い紫外線の充分に高い吸収能を付与するものである。したがって、照明産業でのガラスの使用も可能となる。清澄剤の必要量は、ガラス中に存在するＡｌ₂ Ｏ₃ の量に左右されることが見い出された。ガラス中に存在するＡｌ₂ Ｏ₃ の量が多いほど、清澄剤の必要量が増大する。具体的には、Ａｌ₂ Ｏ₃ ／（ＣｅＯ₂ ＋ＴｉＯ₂ ）のモル比が、７．６〜１８．５の範囲内となるようにする必要がある。
その他の清澄剤としては、０．３５モル％以下のＡｓ₂ Ｏ₃ 及び１．０モル％以下のＳｎＯ₂ が適当である。これらの２種の成分のうち、少なくとも一方が、０．０２モル％以上の量存在するのが好ましい。泡の数が少なく、サイズが小さいという意味で特に高品質とするためには、使用するガラスは、０．０２〜０．３５モル％の量のＡｓ₂ Ｏ₃ を含有する必要がある。
【００１５】
ガラスは、さらに、０．０５〜２．６モル％の量のＦ₂ も含有する必要がある。この範囲の下限は、気泡品質の必要上設定されたものであり、上限は、ガラスの網状構造に対するフッ化物の前述の作用に鑑みて設定されたものである。ヒ素含有ガラスの場合、０．０５〜０．７モル％のＦ₂ 含量が好ましく、ヒ素非含有ガラスの場合、０．５〜２．６モル％のＦ₂ 含量が好ましい。
【００１６】
驚くべきことに、こうしたガラスでは、化学強化によって、その良好な耐薬品性を損なうことなく、圧縮応力が長期にわたって持続する高深度の圧縮応力帯域を簡単に作出することが可能である。ガラス物品を、１００重量％〜９０重量％以上のカリウム塩を含有し、浴温度が３５０〜５５０℃であるような塩浴に、０．５〜２０時間にわたって浸漬する。こうした処理によって、厚さが約１４μｍから２３０μｍ以上の圧縮応力帯域が生成する。その際、温度が低いほど、長時間の浸漬時間が必要となる。塩浴には、一般的なカリウム塩で、上記の温度範囲でその陰イオンが安定であるようなものは全て使用することができる。塩浴（通常、カリウム塩１００％から開始する）は、イオン交換のためにカリウム含量が低減し、所望のイオン交換深さが得られなくなった時点で交換する。こうした状況となるのは、通常、カリウム塩が９０重量％となった時点である。最初から、１０重量％以下の他の塩を使用して、浴の融点を下げることも可能である。このことは、もちろん、浴のイオン交換能力が、その分早めに消耗することを意味する。
【００１７】
ガラスに、イオン交換によって化学強化を行うと、場合によっては、表面が荒れてしまう結果となることもある。本発明の新規な方法の有利な実施態様では、強化後にガラスを研磨する。本発明で、優れた破断強さを損なうこともなく、従来技術とは異なるこうした一連の処理工程を行うことができるのは、本発明で得られる圧縮応力層が厚いからである。圧縮応力層は、厚さ２５μｍ以上とするのが好ましく、そのためには、例えば、イオン交換を、４５０℃の温度で約１時間にわたって行うが、表２に示すように、他の処理時間及び温度を使用しても、こうした厚さとすることは可能である。強化後に研磨を行うと、化学強化処理の間に表面に生じた機械的変化を再び取り除くことができ、優れた表面特性を有するガラスを得ることができ、しかも、良好な耐薬品性も保たれる。本発明の方法を用いると、表面特性が向上するばかりでなく、精澄工程を減らすこともできるので、製造方法も簡素化されることとなる。ガラスの研磨は、酸化セリウムを用いて行い、粗さがＲＭＳ値（二乗平均値）で１ｎｍ未満となるようにする。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の新規な方法の利点は、以下のとおりである。
すなわち、本発明の方法で製造した強化ガラスは、以下のような特性を兼備しており、これは、本発明に独特な組み合わせである。
・高い曲げ強さ、
・深い圧縮応力帯域、
・生成した圧縮応力が実質的に緩和することがないこと、
・良好な表面品質、及び
・高い耐薬品性。
本発明の新規な方法で製造した強化ガラスは、独特の特性を有しているので、ハードディスク用基板ガラスとして使用するのに最適である。
本発明の他の効果及び利点は、前記した説明及び以下の実施例から明らかであろう。
【００１９】
【実施例】
表１は、本発明の新規な方法で製造した強化ガラスの幾つかの例を示しており、それらの組成、ＫＮＯ₃ 浴中でのイオン交換条件、耐薬品性及び強さに関連した諸特性を示す。
【００２０】
ガラスは、４リットル入りの白金るつぼ中で、通常の原材料から製造した。原材料は、１，５８０℃の溶融温度にて、８時間にわたって投入した。ガラスは、その後１４時間にわたってこの温度に保持してから、攪拌しながら８時間かけて１，４００℃まで冷却し、５００℃に余熱しておいた黒鉛の型内に注いだ。予備的な目視検査を行うために、この鋳造ブロックを、表面を研磨した管に加工した。
この鋳造ブロックから、通常の方法で、ハードディスク基板の形状と寸法を有する円形のガラス盤、すなわち、外径が６５．０ｍｍ、厚さが０．６３５ｍｍで、直径２０．０ｍｍの孔が中央にあいたガラス盤を製造した。精密に研削、研磨したこのガラス盤に、ＫＮＯ₃ 浴中で、表に示した各条件下にて、化学強化処理を行った。
【００２１】
表１中に示した各特性及びパラメータは、以下の物理的分析法を用いて測定したものである。
曲げ強さは、ガラス産業で通常使用されている以下の方法で測定し、実際の使用において生ずる負荷を目標とする。
行ったのはいわゆる二重環試験で、この試験では、ハードディスク基板の形状と寸法を有する化学強化処理ガラス盤を、直径が６０ｍｍ、即ち、試験対象ガラス盤（φ＝６５ｍｍ）より直径が多少小さめの焼入鋼製の環状カッターを有する金属製の支持環の上に載置し、中心を合わせる。このガラス盤の上に、鋼製カッターを有する別の金属製支持環を同様に載置し、中心を合わせる。このカッターは、直径が２５ｍｍで、ハードディスク基板中央の孔（φ＝２０ｍｍ）より、直径が多少大きめである。この上側の環のカッターが、下側の環のカッター上に載置されたガラス盤を２ｍｍ／分の速度で押し、したがって、ハードディスク基板には、一定速度で増大しつづける力が加わることになる。基板が破断した時点での荷重を、曲げ強さ（Ｎ／ｍｍ² ）とする。この試験では、荷重が１００Ｎを越えてはじめて破断が生じる場合に、合格とみなす。
【００２２】
圧縮応力は、応力−光学法によって測定する。すなわち、ガラス板に圧縮応力が加わっている場合には、応力方向に対して平行及び垂直な方向の屈折率に変化が生じ、ガラス板が複屈折を示すようになる。複屈折、すなわち、これらの屈折率の差は、当該ガラスの応力−光学係数に応じて、付加された応力に比例しており、垂直及び平行な偏光光のガラス面での反射後の光路差から測定される。
【００２３】
圧縮応力帯域の厚さは、以下のようにして測定する。
ガラス試料を、偏光顕微鏡下により５４６ｎｍの波長で観察する。イオン交換を施された試料は、平衡上の理由から、全表面に圧縮応力が加わっており、内部には引っ張り応力が加わっている。応力を測定するために、２つの交差させた偏光子の間に試料を置く。試料に加わっている応力は、応力複屈折ゆえに、顕微鏡の光路に輝きを生じる。引っ張り応力から圧縮応力への遷移（０次のニュートラル帯域）は、顕微鏡下では、ブロードな暗色の帯としてはっきり見える。試料端部から０次帯域までの距離が、圧縮応力帯域の厚さの測定値となる。
上述のガラス盤は、この測定を行うには薄すぎるので、この測定には、このガラス盤と同一条件で製造、硬化した、６ｍｍ×５０ｍｍで、厚さが２ｍｍのガラス片を使用した。
【００２４】
ヌープ硬度は、ＤＩＮ５２３３３に従って測定する。
耐薬品性の測定には、簡単な装置を使用した、迅速かつ簡便な試験方法が不可欠である。今日のところ、ガラス製データ保持媒体に特化した標準的な試験方法はない。ガラス産業では、ガラス製品の耐薬品性を調べる各種の試験方法が知られているが、それらの方法は、様々な理由で、ハードディスク基板の耐薬品性を判定するのには不適当である。
【００２５】
本発明の新規な方法で製造したディスクのいわゆるアルカリ浸出量は、簡便に実施でき、極めて有意な結果の得られる新規な方法によって判定する。ここで、アルカリ浸出量という用語は、下記の条件で実施した下記の試験で試料から溶出するアルカリ金属イオンの総量を意味するものとする。試料は、上述の形状及び寸法を有する強化処理済みのガラス円盤、即ち、外径が６５．０ｍｍで、直径２０．００ｍｍの孔が中央にあいた、厚さ０．６３５ｍｍのガラス盤で、端部は精密に研削、面取りし、表面は酸化セリウムを使用してＲＭＳ荒さ１ｎｍ未満となるまで研磨してある。強化処理を行った試料、あるいは好適な実施態様では強化処理及び研磨を行った試料は、超音波浴中で、脱イオン水を用いて室温で１／４時間にわたる最終洗浄工程で洗浄し、湿った状態のまま、８０℃の脱イオン水２５ｍｌの中に浸漬し、２４時間そのまま放置した。浸出したアルカリ金属イオンの量を、原子吸光分光分析によって測定した。
各実施例で浸出したアルカリ金属の量（μｇ）は、各々１試料についてのものである。
【００２６】
【表１】

アルカリ金属の浸出量とは、上述の試験を上述の条件下で行った場合のハードディスク基板１枚あたりのアルカリ金属イオンの総浸出量（μｇ）を意味するものである。
「応力緩和（ｈ）」のラインは、一定温度（３００℃）とした場合に、圧縮応力帯域の厚さが測定可能となるまで減少するのに要した時間（ｈ）を示す。因みに、４μｍを超す厚さの変化が測定可能である。使用した光学的方法については、すでに説明したとおりである。圧縮応力帯域の厚さのこうした低減は、圧縮応力の低減に関連したものであり、圧縮応力緩和それ自体よりは測定が容易である。
【００２７】
ＫＮＯ₃ 浴中で、表１の実施例３の組成を有するガラスを化学硬化する間、イオン交換時間を１／２時間から１５時間まで変化させ、浴温度を３５０℃から５５０℃まで変化させた。得られた圧縮応力帯域の厚さ（μｍ）を表２に示す。圧縮応力帯域の厚さは１４〜２３０μｍの範囲で、温度が低いほど長い浸漬時間が必要である点は、予測通りであった。
【表２】

【００２８】
このように、圧縮応力帯域の厚さは、イオン交換時間（イオン交換温度が一定の場合）及びイオン交換温度（イオン交換時間が一定の場合）の双方に明らかに依存している。
表３は、こうした依存性が、表面での圧縮応力にはそのまま当てはまるものではないが、曲げ強さに関しては確実に当てはまることを示している。この場合も、実施ガラスとして選択したのは、表１の実施例３の組成を有するガラスであった。
【表３】

上記のような極めて良好な曲げ強さの値を有しているので、本発明の新規な方法によって製造された強化ガラスは、ハードディスクに現在負荷されている、あるいは（将来のハードディスクの高スピードによって）負荷されることになる機械的荷重に耐えるうえで最適のものとなっている。
【００２９】
上記表１に関連して言及した応力緩和の温度依存性を、表４に示す。この目的で、表１の実施例７の組成を有するガラスから製造したハードディスク基板を、ＫＮＯ₃ 浴中で、５２０℃にて２０時間にわたって硬化させた。圧縮応力が８００Ｎ／ｍｍ² の２２０μｍの圧縮応力帯域が形成された。表４は、各温度で、圧縮応力帯域の厚さの減少が観察されるまでに経過した時間を示す。
【表４】

外挿を行うと、２００℃の温度では、応力緩和が生じるまでに５０，０００時間以上が経過することになる。もっと著しく低い温度、例えば６０℃未満の温度では、圧縮応力は、強度特性とともに、実質的に無限に保持されるとみなすことができる。
【００３０】
曲げ強さ以外にも、アルカリ金属の浸出量が少ないこと、すなわち耐薬品性が高いことが、この新規な方法によって製造したガラスに特徴的な点である。この特性を具体的に示す目的で、表１の実施例３のガラスにＫＮＯ₃ 浴中で化学強化処理を施すにあたり、強化処理時間及び温度を再度変化させ、そのそれぞれについて、アルカリ金属の浸出量を測定した。結果を表５（イオン交換時間を変化させた場合）及び表６（イオン交換温度を変化させた場合）に示す。各ケースについて３つの試料で浸出させ、浸出量を測定した。表に示す結果は、再現性があった。
【００３１】
【表５】

表５の第１行には、強化処理時間が０時間の未強化ガラスを比較例として示してある。浸出したイオンの分布に変動があるのは、強化ガラス及び未強化ガラスの表面での元素分布に違いがあるからである。とはいえ、強化ガラスのアルカリ金属イオンの総浸出量が、化学強化処理を施していないガラスの場合と同程度に低いことは、驚くべきことであると同時に重要である。すなわち、強化処理を行ったにもかかわらず、良好な耐薬品性が保持されているのである。さらに驚くべきは、強化処理時間を延ばしても、アルカリ金属の浸出量がほとんど増えず、それどころか、イオン交換時間が長くなるとアルカリ金属の浸出量が低減することである。
【００３２】
【表６】

表６に示されるように、アルカリ金属の浸出量は、強化処理温度によってほとんど影響を受けない。
【００３３】
記載通りの組成を有し、記載通りの条件で化学強化処理を行ったガラスは、アルカリ金属浸出量、即ち、耐薬品性を有意に変化させることなく、例えば研磨によって厚さを相当程度低減させることが可能であることを表７に示す。この表では、表１の実施例３の組成を有するハードディスク基板からのアルカリ金属浸出量を、２つの異なった硬化処理時間について示す。このハードディスク基板は、いずれの場合も、強化処理の前でなく、強化処理の後に、厚さが１０μｍ減少するまで酸化セリウムで両面を研磨したものである。残留荒さは、１ｎｍ未満とした。研磨前の圧縮応力帯域の厚さは、３３μｍ（強化処理時間、２．５時間）あるいは４０μｍ（強化処理時間、３．０時間）であった。表中の値は、３回の測定で確認した。
【表７】

この結果から、ここに記載した本発明の特定の実施態様の方法、即ち、強化処理を行った後に研磨を行うという方法が有する利点がはっきりわかる。良好な耐薬品性が保持され、イオン交換によって損なわれることがあった表面品質が、処理後の研磨によって恒久的に改善されている。

Claims

酸化物基準で以下の量的割合で以下の成分
ＳｉＯ_２６３．０〜６７．５モル％、
Ａｌ_２Ｏ_３９．５〜１２．０モル％、
Ｎａ_２Ｏ８．５〜１５．５モル％、
Ｋ_２Ｏ２．５〜４．０モル％、
ＭｇＯ３．０〜９．０モル％、
Σ ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ０〜２．５モル％、
ＴｉＯ_２０．５〜１．５モル％、
ＣｅＯ_２０．０２〜０．５モル％、
Ａｓ_２Ｏ_３０〜０．３５モル％、
ＳｎＯ_２０〜１．０モル％、
Ｆ_２０．０５〜２．６モル％、
但し、
ＳｉＯ_２／Ａｌ_２Ｏ_３５．３〜６．８５、
Ｎａ_２Ｏ／Ｋ_２Ｏ３．０〜５．６、
Ａｌ_２Ｏ_３／Ｋ_２Ｏ２．８〜３．６、
Ａｌ_２Ｏ_３／（ＴｉＯ_２＋ＣｅＯ_２）７．６〜１８．５
を含有するガラスに、９０重量％より多いカリウム塩を含むイオン交換浴中で、３５０〜５５０℃の温度にて、０．５〜２０時間の浸漬時間にわたって化学強化処理を施すことを特徴とする高い破断強さ及び高い耐薬品性を有する化学強化処理されたガラスの製造方法。
使用するガラスがＡｓ₂ Ｏ₃ 及びＳｎＯ₂ よりなる群から選ばれる少なくとも１種の成分を、少なくとも０．０２モル％含有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
使用するガラスが、０．０２〜０．３５モル％のＡｓ₂ Ｏ₃ を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
化学強化処理の後に、ガラスを研磨することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法に従って製造したガラスの、ハードディスク用ガラス基板としての使用。