JP7037600B2 - 磁気ディスク用基板及び当該磁気ディスク用基板を用いた磁気ディスク - Google Patents

Description

本発明は、耐衝撃性と省エネルギー性に優れた磁気ディスク用基板及び当該磁気ディスク用基板を用いた磁気ディスクに関する。

コンピュータの記憶装置に用いられる磁気ディスクは、良好なめっき性を有すると共に、機械的特性や加工性に優れた磁気ディスク用基板を用いて製造されている。この磁気ディスク用基板は、アルミニウム合金を基本としたアルミニウム合金基板や、ガラスを基本としたガラス基板等から製造されている。アルミニウム合金基板としては、例えば、ＪＩＳ５０８６アルミニウム合金（Ｍｇ：３．５～４．５ｍａｓｓ％、Ｆｅ：０．５０ｍａｓｓ％以下、Ｓｉ：０．４０ｍａｓｓ％以下、Ｍｎ：０．２０～０．７０ｍａｓｓ％、Ｃｒ：０．０５～０．２５ｍａｓｓ％、Ｃｕ：０．１０ｍａｓｓ％以下、Ｔｉ：０．１５ｍａｓｓ％以下及びＺｎ：０．２５ｍａｓｓ％以下、残部Ａｌ及び不可避的不純物）からなるものが知られている。

一般的な磁気ディスクの製造においては、まず、円環状の磁気ディスク用基板を作製し、この磁気ディスク用基板の表面に磁性体を付着させることにより行われている。例えば、前記したＪＩＳ５０８６合金からなるアルミニウム合金製磁気ディスク用基板を用いた磁気ディスクは、以下の製造工程により製造される。

まず、所定の化学成分としたアルミニウム合金素材を鋳造し、その鋳塊を熱間圧延し、次いで冷間圧延を施し、磁気ディスクとして必要な厚さを有する圧延材を作製する。この圧延材には、必要に応じて冷間圧延の途中等に焼鈍を施すことが好ましい。次に、この圧延材を円環状に打抜いて、円環状のアルミニウム合金板とする。そして、ここまでの製造工程により生じた歪み等を除去するため、円環状アルミニウム合金板を積層し、上下の両面から加圧しつつ焼鈍を施して平坦化する加圧焼鈍を行う。これにより円環状のアルミニウム合金のディスクブランクが作製される。

このようにして作製されたアルミニウム合金のディスクブランクに、前処理として切削加工、研削加工、脱脂、エッチング及びジンケート処理（Ｚｎ置換処理）を施す。次いで、下地処理として硬質非磁性金属であるＮｉ－Ｐを無電解めっきし、該めっき表面をポリッシング（研磨）することで、磁気ディスク用のアルミニウム合金基板が製造される。

そして、このようにして製造された磁気ディスク用のアルミニウム合金基板に磁性体をスパッタリングすることで、アルミニウム合金製の磁気ディスクが製造される。

なお、磁気ディスク用基板としては、アルミニウム合金基板以外にガラス基板等も用いられている。

ところで、近年においては、マルチメディア等のニーズから、ＨＤＤ等の磁気ディスク装置に対する大容量化及び高密度化の要求が高まっている。更なる大容量化のため、記憶装置に搭載される磁気ディスクの枚数は増加傾向にあり、それに伴って磁気ディスクの薄肉化も要求されている。

しかしながら、磁気ディスク用基板を薄肉化すると剛性が低下してしまう問題がある。剛性が低下すると、基板が変形し難い程度を示す耐衝撃性が低下してしまうため、基板には耐衝撃性の向上が求められている。また、基板の枚数が増加すると磁気ディスク装置として使用する際の消費電力が大きくなり過ぎるため、省エネルギー性（以下、単に「省エネ性」と記す）も求められている。

このような実情から、近年では高い剛性を有する磁気ディスク用基板が強く望まれ、検討がなされている。例えば、特許文献１では、アルミニウム合金基板の剛性向上に寄与するＳｉ成分を多く含有させて、剛性を向上させる方法が提案されている。

ＷＯ２０１６／０６８２９３号公報

しかしながら、特許文献１に開示されるＳｉ含有量を増加して剛性のみを向上させる方法では、耐衝撃性の低下を大幅に抑制することはできず、目標とする良好な耐衝撃性は得られていないのが現状であった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、耐衝撃性と省エネ性に優れた磁気ディスク用基板及びこの磁気ディスク用基板を用いた磁気ディスクを提供することを目的とする。

本発明者らは、磁気ディスク用基板について、その耐衝撃性と省エネ性と基板の各種特性等との関係について鋭意検討した結果、基板の共振周波数（ｆ）と密度（ρ）と板厚（ｔ）の関係、ならびに、基板の重量が耐衝撃性と省エネ性に大きな影響を与えることを見出した。そして、このような共振周波数（ｆ）と密度（ρ）と板厚（ｔ）の関係、ならびに、重量が所定範囲にある基板において、耐衝撃性が向上し省エネ性も優れることを見出した。本発明者らは、これらの知見に基づいて本発明を完成するに至ったものである。

本発明は請求項１において、Ｆｅ：８．５ｍａｓｓ％以下、Ｍｎ：２．５ｍａｓｓ％以下、Ｎｉ：６．５ｍａｓｓ％以下及びＭｇ：４．５ｍａｓｓ％以下の１種又は２種以上を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなるアルミニウム合金からなり、共振周波数をｆ（Ｈｚ）とし、密度をρ（ｇ／ｃｍ^３）とし、板厚をｔ（ｍｍ）として、（ｆ×ρ／ｔ）が３８００以上であり、前記アルミニウム合金が、Ｚｎ：０．７ｍａｓｓ％以下、Ｃｕ：１．０ｍａｓｓ％以下、Ｃｒ：０．３０ｍａｓｓ％以下、Ｚｒ：０．２０ｍａｓｓ％以下及びＢｅ：０．００１５ｍａｓｓ％以下の１種又は２種以上を更に含有することを特徴とする磁気ディスク用基板とした。
本発明の他の態様では、請求項２において、ＳｉＯ_２：５５～７５ｍａｓｓ％を主成分とし、Ａｌ_２Ｏ_３：０．３～２５ｍａｓｓ％及びＣａＯ：０～２０ｍａｓｓを添加したガラス材料からなり、共振周波数をｆ（Ｈｚ）とし、密度をρ（ｇ／ｃｍ^３）とし、板厚をｔ（ｍｍ）として、（ｆ×ρ／ｔ）が３８００以上であり、前記ガラス材料が、Ｎａ _２ Ｏ：０．７～１２ｍａｓｓ％、Ｋ _２ Ｏ：０～８ｍａｓｓ％及びＭｇＯ：０～７ｍａｓｓ％の１種又は２種以上を更に含有することを特徴とする磁気ディスク用基板とした。
更に本発明は請求項３では請求項２において、前記ガラス材料が、Ｂ_２Ｏ_３ 、ＢａＯ、ＳｎＯ_２ 及びＦｅ_２Ｏ _３ の１種又は２種以上をそれぞれ１５％以下更に含有するものとした。

本発明は請求項４では請求項１～３のいずれか一項において、前記（ｆ×ρ／ｔ）が４０００以上であるものとした。

本発明は請求項５では請求項１～３のいずれか一項において、前記（ｆ×ρ／ｔ）が４２００以上であるものとした。

本発明は請求項６では請求項１～５のいずれか一項において、磁気ディスク１枚当たりにおける磁気ディスク用基板の重量が６．０～１１．０ｇであるものとした。

本発明は請求項７では請求項１～５のいずれか一項において、磁気ディスク１枚当たりにおける磁気ディスク用基板の重量が６．０～１０．５ｇであるものとした。

本発明は請求項８では請求項１～５のいずれか一項において、磁気ディスク１枚当たりにおける磁気ディスク用基板の重量が６．０～８．７ｇであるものとした。

本発明は請求項９において、請求項１～８のいずれか一項に記載の磁気ディスク用基板の表面に磁性体層を有することを特徴とする磁気ディスクとした。

本発明によれば、耐衝撃性と省エネ性に優れた磁気ディスク用基板及びこの磁気ディスク用基板を用いた磁気ディスクを提供することができる。

本発明に係る磁気ディスク用基板としてアルミニウム合金基板の製造方法を示すフロー図を示す。 本発明に係る磁気ディスク用基板としてガラス基板の製造方法を示すフロー図を示す。 （ｆ×ρ／ｔ）と耐衝撃性の関係を示すグラフを示す。

本発明は磁気ディスク用基板（以下、磁気ディスク用基板を単に「基板」と記す場合がある）に関し、更に、この磁気ディスク用基板の表面に磁性体層を設けた磁気ディスクに関する。以下に、これらを詳細に説明する。

１．磁気ディスク用基板
本発明に係る磁気ディスク用基板では、共振周波数をｆ（Ｈｚ）とし、密度をρ（ｇ／ｃｍ^３）とし、板厚をｔ（ｍｍ）として、（ｆ×ρ／ｔ）を３８００以上に規定することによって優れた耐衝撃性が得られる。更に、磁気ディスク１枚当たりにおける磁気ディスク用基板の重量を６．０～１１．０ｇに規定することにより、耐衝撃性を更に向上させるとともに省エネ性の向上も図ることができる。なお、（ｆ×ρ／ｔ）の単位は［（Ｈｚ）・（ｇ／ｃｍ^３）・（ｍｍ^－１）］である。

１－１．（ｆ×ρ／ｔ）
本発明者らの検討によれば、基板のｆ×ρ／ｔを大きくすることによって基板の耐衝撃性を向上させる効果が発揮される。磁気ディスク装置の落下時等において基板が振動するが、その際の周波数は落下時の加速度等によって変化し５００～１５００Ｈｚ程度である。基板のｆが大きいことで共振し難くなり、これによって基板の変形が抑制されて耐衝撃性の低下を抑制することができる。ｆが小さい基板は、磁気ディスク装置の落下時等に加わる力が小さい場合でも基板が共振し易いためこれによって基板の変形が大きくなり、他の部材との衝突等における耐衝撃性が低下する。なお、ｆの値はｔによって変化するので、規格化のためｆをｔで除したものを用いる。

次に、ρについては従来、小さい方が良好な耐衝撃性が得られるとされてきた。図３は、本発明者らが明らかにした（ｆ×ρ／ｔ）と耐衝撃性の関係を示すグラフであり、プロットした４点は、ｔとｆがほぼ同じでρを大きく変化させたものである。図において縦軸は、落下衝撃時の加速度（Ｇ）が３０～５０Ｇ、作用時間が２ｍｓｅｃとなるように高さを変えて、初速度０ｍ／ｓで基板を鉛直方向に自然落下させ、地面に衝突した際の外周部の基板のたわみ（変位）を測定し、加速度と変位（μｍ）のデータ（１２点）から算出した変位／加速度である。なお、基板の内周部をブロックに固定した状態で、ブロックが地面に衝突するように試験を行った。

図３から、（ｆ×ρ／ｔ）が大きい、即ち、ρが大きい方が変位が小さいことが分かる。ρが小さな基板では、浮力の影響を受け易く振動時間も長くなるため変位し易くなる。磁気ディスクを搭載した磁気ディスク装置が落下等する場合、図３に示す変位が大きい基板を用いた磁気ディスクでは他部材（他の磁気ディスクやヘッドの退避場所であるランプロードなど）と衝突する回数が増えて傷付きなどによる損傷が増える。本発明では、このような損傷に耐える特性を耐衝撃性とする。耐衝撃性の低下を回避するには、基板の（ｆ×ρ／ｔ）を３８００以上に規定する必要がある。（ｆ×ρ／ｔ）は好ましくは４０００以上であり、より好ましくは４２００以上である。なお、基板の（ｆ×ρ／ｔ）の上限は特に限定されるものではないが、基板の材質や組成、ならびに、製造条件によって自ずと決まるものであり、本発明においては５５００程度とするのが好ましい。

１－２．重量
本発明においては上記耐衝撃性を向上させるには、磁気ディスク１枚当たりにおける磁気ディスク用基板の重量も重要であり、６．０～１１．０ｇとするのが好ましい。これによって、上記耐衝撃性を更に向上させることができる。基板の耐衝撃性は、磁気ディスクの落下時等に基板に力が加わって振動が生じたときに、基板の他部材との衝突が避けられることで向上する。基板の重量が重いほど基板の振動の収束に要する時間が短時間となるので、他の部材との接触の機会が低減され接触による傷付きなどの耐衝撃性が抑制される。しかしながら、基板の重量が重過ぎると、磁気ディスクに用いる際の消費電力が大き過ぎて省エネ性に欠けることになる。具体的には、磁気ディスクを回転させるためのスピンドルモータの消費電力が大きくなることで省エネ性に欠けることになる。消費電力は動力と関係があり、回転数（ｒｐｍ）とトルク（Ｎ・ｍ）と係数の積で表すことができる。基板重量が重くなるとトルクが大きくなるため動力が大きくなり、消費電力も大きくなる。

本発明者らは、磁気ディスク１枚当たりにおける磁気ディスク用基板の重量が６．０～１１．０ｇの場合に耐衝撃性及び省エネ性に優れることを見出した。この重量が６．０ｇ未満では、耐衝撃性の抑制効果が十分に得られず、１１．０ｇを超えると消費電力が大き過ぎて省エネ性に欠ける。本発明においては、この重量を６．００～１１．０ｇとするのが好ましく、６．０～１０．５ｇとするのがより好ましく、６．０～８．７ｇとするのが更に好ましい。

１－３．材質
本発明に係る磁気ディスク用基板の材質としては、アルミニウム合金などの金属材料とすることができる。また、材質としてガラス材料を用いることもできる。以下において、アルミニウム合金で構成した磁気ディスク用基板（以下、「磁気ディスク用アルミニウム合金基板」と記す）、ならびに、ガラス材料で構成した磁気ディスク用基板（以下、「磁気ディスク用ガラス基板」と記す）について説明する。

１－３－１．磁気ディスク用アルミニウム合金基板
本発明に係る磁気ディスク用基板は、アルミニウム合金で構成することができる。以下、本発明に係る磁気ディスク用アルミニウム合金基板の合金組成及びその製造方法について、それぞれの詳細を説明する。

（ａ）合金組成
本発明に係る磁気ディスク用アルミニウム合金基板に用いるアルミニウム合金は、共振周波数や密度を向上させることができるＦｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｍｇ等の元素を含有することが好ましい。

具体的には、Ｆｅ：８．５ｍａｓｓ％（以下、単に「％」と記す）以下、Ｍｎ：２．５％以下、Ｎｉ：６．５％以下及びＭｇ：４．５％以下の１種又は２種以上を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなることを特徴とする。更に、Ｚｎ：０．７％以下、Ｃｕ：１．０％以下、Ｃｒ：０．３０％以下、Ｚｒ：０．２０％以下、Ｂｅ：０．００１５％以下、Ｓｒ：０．１％以下、Ｎａ：０．１％以下及びＰ：０．１％以下の１種又は２種以上を更に含有してもよい。

Ｆｅ：
Ｆｅは、主として第二相粒子（Ａｌ－Ｆｅ系金属間化合物等）として、一部はマトリックスに固溶して存在し、アルミニウム合金基板のｆとρを増加させる効果を発揮する。固溶Ｆｅ量が増加することで、固溶ＦｅとＡｌとの相互作用により良好なｆが得られる。また、ＦｅはＡｌよりもρが大きいため、Ｆｅ含有量が増加するとρが大きくなる。アルミニウム合金中のＦｅ含有量が８．５％以下であることによって、アルミニウム合金基板のｆとρを増加させる効果を一層高めることができる。また、基板重量の大幅な増加を抑制することができる。その結果、耐衝撃性と省エネ性に優れた基板を得ることができる。そのため、アルミニウム合金中のＦｅ含有量は、８．５％以下の範囲が好ましい。更に好ましくは１．８％以下である。下限は０．１％とするのが好ましく、０．２％とするのがより好ましい。

Ｍｎ：
Ｍｎは、主として第二相粒子（Ａｌ－Ｍｎ系金属間化合物等）として、一部はマトリックスに固溶して存在し、アルミニウム合金基板のｆとρを増加させる効果を発揮する。固溶Ｍｎ量が増加することで、固溶ＭｎとＡｌとの相互作用により良好なｆが得られる。また、ＭｎはＡｌよりもρが大きいため、Ｍｎ含有量が増加するとρが大きくなる。アルミニウム合金中のＭｎ含有量が２．５％以下であることによって、アルミニウム合金基板のｆとρを増加させる効果を一層高めることができる。また、基板重量の大幅な増加を抑制することができる。その結果、耐衝撃性と省エネ性に優れた基板を得ることができる。そのため、アルミニウム合金中のＭｎ含有量は、２．５％以下の範囲が好ましい。更に好ましくは１．８％以下である。下限は０．１％とするのが好ましく、０．２％とするのがより好ましい。

Ｎｉ：
Ｎｉは、主として第二相粒子（Ａｌ－Ｎｉ系金属間化合物等）として、一部はマトリックスに固溶して存在し、アルミニウム合金基板のｆとρを増加させる効果を発揮する。固溶Ｎｉ量が増加することで、固溶ＮｉとＡｌとの相互作用により良好なｆが得られる。また、ＮｉはＡｌよりもρが大きいため、Ｎｉ含有量が増加するとρが大きくなる。アルミニウム合金中のＮｉ含有量が６．５％以下であることによって、アルミニウム合金基板のｆとρを増加させる効果を一層高めることができる。また、基板重量の大幅な増加を抑制することができる。その結果、耐衝撃性と省エネ性に優れた基板を得ることができる。そのため、アルミニウム合金中のＮｉ含有量は、６．５％以下の範囲が好ましい。更に好ましくは５．５％以下である。下限は０．１％とするのが好ましく、０．２％とするのがより好ましい。

Ｍｇ：
Ｍｇは、主としてマトリックスに固溶して存在し、一部は第二相粒子（Ｍｇ－Ｓｉ系金属間化合物等）として存在する。ＭｇはＡｌよりもρが小さいため、Ｍｇ含有量が増加すると基板の重量は減少するが、省エネ性の観点ではその効果を発揮する。一方、Ｍｇ含有量が４．５％を超えると、固溶ＭｇとＡｌの相互作用によりｆが低下する。そのため、アルミニウム合金中のＭｇ含有量は、４．５％以下が好ましく。より好ましくは、２．５％以下で、更に好ましくは、１．０％以下である。下限は０．１％とするのが好ましく、０．２％とするのがより好ましい。

Ｚｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｂｅ、Ｓｒ、Ｎａ及びＰ：
これらの各元素についても、それぞれ上記の含有範囲添加することで、金属間化合物等として、或いは、マトリックスに固溶して存在し、アルミニウム合金基板のｆとρを増加させる効果を発揮する。また、固溶量が増加することで、固溶したものとＡｌとの相互作用により良好なｆが得られる。

不可避不純物等のその他の元素
アルミニウム合金には、上述した必須成分及び選択成分以外の不可避的不純物となる元素が含まれていてもよい。これらの元素としては、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｇａなどが挙げられ、その含有量は、各元素について０．１０％以下、合計で０．３０％以下であれば本発明の作用効果を損なわない。

（ｂ）製造方法
以下に、本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工程の各工程及びプロセス条件を詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る磁気ディスク用アルミニウム合金基板、ならびに、これを用いた磁気ディスクの製造方法を説明するフロー図である。図１において、アルミニウム合金成分の調整工程（ステップＳ１０１）～冷間圧延・打ち抜き加工（ステップＳ１０５）は、溶解鋳造でアルミニウム合金素材を製造し、これをアルミニウム合金板とし更に円環状に加工するまでの工程である。次いで、加圧平坦化工程（ステップＳ１０６）によって、アルミニウム合金のディスクブランクが製造される。更に、製造したディスクブランクに対して切削加工・研削加工（ステップＳ１０７）及び加熱処理（ステップＳ１０８）を含む前処理を行い、次いで、ジンケート処理（ステップＳ１０９）、Ｎｉ－Ｐめっき処理（ステップＳ１１０）及び表面研磨（ステップＳ１１１）を行って、磁気ディスク用アルミニウム合金基板が製造される。表面研磨（ステップＳ１１１）後の磁気ディスク用アルミニウム合金基板に、磁性体の付着工程（ステップＳ１１２）を施すことによって磁気ディスクが製造される。以下、図１のフローに従って各工程の内容を詳細に説明する。なお、切削加工・研削加工（ステップＳ１０７）後の基板を磁気ディスク用アルミニウム合金基板としても良い。Ｎｉ－Ｐめっき処理を実施しないことで、めっきの拘束がなくなりｆを向上させることができる。

まず、上述の成分組成を有するアルミニウム合金素材の溶湯を、常法に従って加熱・溶融することによって調製する（ステップＳ１０１）。次に、調製されたアルミニウム合金素材の溶湯を、半連続鋳造（ＤＣ鋳造）法や金型鋳造法、連続鋳造（ＣＣ鋳造）法等により鋳造して、アルミニウム合金素材を鋳造する（ステップＳ１０２）。ＤＣ鋳造法及びＣＣ鋳造法における、アルミニウム合金素材の製造条件等は、以下の通りである。

ＤＣ鋳造法においては、スパウトを通して注がれた溶湯が、ボトムブロックと、水冷されたモールドの壁、ならびに、インゴット（鋳塊）の外周部に直接吐出される冷却水で熱を奪われ、凝固し、アルミニウム合金の鋳塊として下方に引き出される。金型鋳造法においては、鋳鉄等で作られた中空の金型に注がれた溶湯が、金型の壁に熱を奪われ、凝固し、鋳塊が出来上がる。

一方、ＣＣ鋳造法では、一対のロール（又は、ベルトキャスタ、ブロックキャスタ）の間に鋳造ノズルを通して溶湯を供給し、ロールからの抜熱でアルミニウム合金の薄板を直接鋳造する。

ＤＣ鋳造法とＣＣ鋳造法との大きな相違点は、鋳造時の冷却速度にある。冷却速度が大きいＣＣ鋳造法では、第二相粒子のサイズがＤＣ鋳造に比べて小さいのが特徴である。金型鋳造法の冷却速度は、ＤＣ鋳造法よりも速くなる傾向がある。いずれの鋳造法においても、鋳造時の冷却速度は０．１℃／ｓ以上とするのが好ましい。鋳造時の冷却速度を０．１℃／ｓ以上とすることによって、Ｆｅ等の固溶量が増加し、ｆが向上する。鋳造時の冷却速度が０．１℃／ｓ未満では、Ｆｅ等の固溶量が少なくなり、ｆが低下する虞がある。

アルミニウム合金鋳塊については、必要に応じて均質化処理を実施する（ステップＳ１０３）。均質化処理を行う場合は、２８０～４２０℃又は５００～６２０℃で０．５～３０時間の加熱処理を行うことが好ましく、３００～３５０℃又は５１０～６００℃で１～２４時間の加熱処理を行うことがより好ましい。均質化処理時の加熱温度が２８０℃未満又は加熱時間が０．５時間未満の場合は、均質化処理が不十分で、アルミニウム合金基板毎のｆのバラツキが大きくなる虞がある。均質化処理時の加熱温度が４２０℃を超えて５００℃未満の場合、Ｆｅ等の固溶量が少なくなり、ｆが低下する虞がある。均質化処理時の加熱温度が６２０℃を超えると、アルミニウム合金鋳塊に溶融が発生する虞がある。均質化処理時の加熱時間が３０時間を超えてもその効果は飽和し、それ以上の顕著な改善効果が得られない。

次に、必要に応じて均質化処理を施した、或いは、均質化処理を施していないアルミニウム合金鋳塊（ＤＣ鋳造、金型鋳造）を熱間圧延し板材とする（ステップＳ１０４）。熱間圧延するに当たっては、特にその条件は限定されるものではないが、熱間圧延開始温度を好ましくは３００～４２０℃又は５００～６００℃とし、熱間圧延終了温度を好ましくは２３０～４００℃とする。

次に、熱間圧延した圧延板、又は、ＣＣ鋳造法で鋳造した鋳造板を冷間圧延して１．３ｍｍから０．４５ｍｍ程度の冷間圧延板とする（ステップＳ１０５）。冷間圧延によって所要の製品板厚に仕上げる。冷間圧延の条件は特に限定されるものではなく、必要な製品板強度や板厚に応じて定めれば良く、圧延率を１０～９５％とするのが好ましい。冷間圧延の前、或いは、冷間圧延の途中において、冷間圧延加工性を確保するために焼鈍処理を施してもよい。焼鈍処理を実施する場合には、例えばバッチ式の加熱ならば、３００～４２０℃で０．１～１０時間の条件で行うことが好ましく、連続式の加熱ならば、５００～６００℃で０～６０秒間保持の条件で行うことが好ましい。ここで、保持時間が０秒とは、所望の保持温度に到達後直ちに冷却することを意味する。

そして、冷間圧延により得られたアルミニウム合金板を円環状に打ち抜き（ステップＳ１０５）、円環状アルミニウム合金板とする。円環状アルミニウム合金板は、加圧平坦化処理（ステップＳ１０６）によってディスクブランクとする。加圧平坦化処理では、大気中で、例えば２００～４２０℃で０．５～１０時間の加圧焼鈍が行われ、平坦化したブランクが作製される。

ディスクブランクには、ジンケート処理等の前に、切削加工・研削加工（ステップＳ１０７）と加熱処理（ステップＳ１０８）を含む前処理が実施される。加熱処理では、例えば１３０～２８０℃の範囲で０．５～１０．０時間保持する。この加熱処理により、転位の減少を抑制することが可能となり、フラッタリング特性や耐衝撃性を向上させることができる。加熱処理温度が２８０℃を超える場合、又は、加熱処理時間が１０．０時間を超える場合は転位が減少し、その結果、フラッタリング特性や耐衝撃性が低下する虞がある。一方、加熱処理温度が１３０℃未満の場合、又は、加熱処理時間が０．５時間未満の場合は、加工により導入された歪の除去が不十分となり、その結果、経時変化により基板の平坦度が悪化して磁気ディスク用アルミニウム合金基板としての使用が困難となる虞がある。以上の理由により、切削・研削した後のブランクの加熱処理は、１３０～２８０℃の範囲において０．５～１０．０時間保持を行うことが好ましい。

なお、基板の重量を調整するため、切削加工時に、基板の内周部や外周部の削り代を適宜変更してもよい。

次に、ディスクブランク表面を脱脂、エッチングして、ジンケート処理（Ｚｎ置換処理）を施す（ステップＳ１０９）。ジンケート処理では、ディスクブランク表面にジンケート皮膜が形成される。ジンケート処理は、市販のジンケート処理液を用いることができ、温度１０～３５℃、処理時間０．１～５分、濃度１００～５００ｍＬ／Ｌの条件での処理が好ましい。ジンケート処理は、少なくとも１回行われ、２回以上行っても良い。ジンケート処理を複数回行うことで、微細なＺｎを析出させて均一なジンケート皮膜を形成することができる。ジンケート処理を２回以上行う場合、その合間にＺｎ剥離処理を行っても良い。Ｚｎ剥離処理は、ＨＮＯ_３溶液を用い、温度１５～４０℃、処理時間１０～１２０秒、濃度：１０～６０％の条件での処理が好ましい。また、２回目以降のジンケート処理は、最初のジンケート処理と同様の条件で実施することが好ましい。

更に、ジンケート処理したディスクブランク表面に、磁性体付着の下地処理として無電解Ｎｉ－Ｐめっき処理（ステップＳ１１０）を施す。無電解Ｎｉ－Ｐめっき処理工程は、市販のめっき液等を用い、温度８０～９５℃、処理時間３０～１８０分、Ｎｉ濃度３～１０ｇ／Ｌの条件でめっき処理を行うことが好ましい。

Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の厚さを厚くすると、ρが増加する傾向となって耐衝撃性を向上させることができることから、Ｎｉ－Ｐめっき皮膜の厚さは７μｍ以上が好ましく、１８μｍ以上が更に好ましい。

無電解Ｎｉ－Ｐめっき処理後のめっき表面に、平滑化のための表面研磨を行う（ステップＳ１１１）。この研磨工程では、研磨砥粒の径を調整した複数段階での研磨を行うことが好ましい。例えば、粒径が０．１～１．０μｍの大径研磨砥粒を含む研磨液と硬質又は軟質の研磨パッドとを用いて主表面を粗研磨する。次に、粒径が０．０１～０．１μｍ程度の小径研磨砥粒を含む研磨液と軟質研磨パッドを用い表面の仕上げ精密研磨を行う。以上説明した工程によって、磁気ディスク用アルミニウム合金基板が製造される。なお、省エネ性と耐衝撃性の観点から、前記切削加工・研削加工（ステップＳ１０７）後の基板を磁気ディスク用アルミニウム合金基板としても良い。

１－３－２．磁気ディスク用ガラス基板
本発明に係る磁気ディスク用基板は、ガラス材料で構成することもできる。以下、本発明に係る磁気ディスク用のガラス基板について、適用されるガラス材料と基板の製造方法について、それぞれの詳細を説明する。

（ガラス材料）
磁気ディスク用基板に用いられるガラスとしては、ＳｉＯ_２：５５～７５％を主成分とし、Ａｌ_２Ｏ_３：０．３～２５％及びＣａＯ：０～２０％を添加したガラスが好ましい。更に、Ｌｉ_２Ｏ：０．０１～６％、Ｎａ_２Ｏ：０．７～１２％、Ｋ_２Ｏ：０～８％、ＭｇＯ：０～７％、ＺｒＯ_２：０～１０％及びＴｉＯ_２：０～１％の１種又は２種以上を添加したガラスが好ましい。

ＳｉＯ_２の含有量が５５～７５％であることで、ガラス基板のｆを増加させる効果を発揮する。ガラス中のＳｉＯ_２含有量は５５～７５％の範囲が好ましく、更に好ましくは６０～７５％である。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が、０．３～２５％であることで、ガラス基板のρを増加させる効果を発揮する。ガラス中のＡｌ_２Ｏ_３の含有量は、０．３～２５％の範囲が好ましく、更に好ましくは１．０～２５％である。ＣａＯの含有量が、０～２０％であることで、ガラス基板のｆとρを増加させる効果を発揮する。ガラス中のＣａＯの含有量は、０～２０％の範囲が好ましく、更に好ましくは１～２０％である。

なお、上記ガラスには、粘性を低下させ、溶解性と清澄性を高めるＢ_２Ｏ_３(アルミノボロシリケートガラス、ボロシリケートガラスに必須成分として含有される)、高温粘性を低下させ、溶解及び清澄性、成形性を向上すると共に、ヤング率の向上効果を有するＳｒＯやＢａＯ、イオン交換性能を向上させると共に低温粘性を低下させず高温粘性を低下させるＺｎＯ、清澄性とイオン交換性能を向上させるＳｎＯ_２、着色剤であるＦｅ_２Ｏ_３などの他、清澄剤としてＡｓ_２Ｏ_３やＳｂ_２Ｏ_３を含んでもいても良い。また、微量元素として、Ｌａ、Ｐ、Ｃｅ、Ｓｂ、Ｈｆ、Ｒｂ、Ｙなどの酸化物を含んでも良い。これらの成分については１５％以下含有されていてもよい。

（ｄ）製造方法
次に、本実施形態に係る磁気ディスク用ガラス基板の製造方法の一例について説明する。図２は、本実施形態に係る磁気ディスク用ガラス基板、ならびに、これを用いた磁気ディスクの製造方法の一例を示すフロー図である。

まず、原材料となるガラス板を製造する（ステップＳ２０１）。次いで、ステップＳ２０１で製造したガラス板をコアリング・成形して、このガラス板からドーナツ状のガラス基板を成形する（ステップＳ２０２）。

次に、成形したガラス基板の内外周端面にチャンファ面を形成する（ステップＳ２０３）。チャンファ面を形成したガラス基板の内外周端面を研磨した後、表面研磨を行う。この研磨工程は、粗研磨（ステップＳ２０４）と精密研磨（ステップＳ２０５）で構成される。粗研磨（ステップＳ２０４）の工程では、粒径が０．１～１．０μｍの大径研磨砥粒を含む研磨液と硬質又は軟質の研磨パッドとを用いて主表面を粗研磨する。これに次ぐ精密研磨（ステップＳ２０５）の工程では、粒径が０．０１～０．１μｍ程度の小径研磨砥粒を含む研磨液と軟質研磨パッドとを用いて、粗研磨したガラス基板の主表面を更に精密研磨する。以上説明した工程により、本発明に係る磁気ディスク用のガラス基板が製造される。なお、基板の重量を調整するため、内外周端面研磨時に、研磨代を適宜変更してもよい。

以下、各工程について具体的に説明する。まず、ステップＳ２０１のガラス板の製造については、例えば溶融ガラスを原料としたフロート法、ダウンドロー法、ダイレクトプレス法などの公知の製造方法を用いることができる。また、フロート法等を用いて製造した母材ガラス板を加熱して軟化し、所望の厚さに延伸するリドロー法を用いれば、厚さのばらつきが小さいガラス板を比較的容易に製造できるので好ましい。

また、ガラス板の材料としては、アモルファスガラスや結晶化ガラスなどのガラスセラミックスを用いることができる。成形性や加工性、製品の表面粗さの観点からアモルファスガラスを用いることが好ましく、例えば、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、ソーダアルミノシリケートガラス、アルミノボロシリケートガラス、ボロシリケートガラスなどを用いることが好ましい。なお、研磨加工の途中で、硝酸ナトリウム溶液や硝酸カリウム溶液による化学強化処理を行っても良い。

次に、ステップＳ２０２のドーナツ状ガラス基板とするコアリング・成形については、ステップＳ２０１において準備したガラス板から、コアリング工程、内外周の端面研磨工程によって円環状のガラス基板を成形する。成形したガラス基板は、２面の主表面を有し、中央部に円孔が形成された円環状のガラス基板である。更に、ステップＳ２０３のチャンファ面成形が施される。

次に、ステップＳ２０４の粗研磨の工程においては、市販のバッチ式の両面同時研磨機を用いて実施することができる。この両面同時研磨機は、鋳鉄製の上定盤及び下定盤と、複数のガラス基板を上定盤と下定盤との間に保持するキャリアと、上定盤及び下定盤とガラス基板との接触面に取り付けられた、硬質のポリウレタン等からなる研磨パッドとを備える。なお、ここで硬質とは、日本ゴム協会標準規格（準拠規格：ＳＲＩＳ０１０１）に定める測定方法によって測定された硬度（アスカーＣ）が８５以上のものとする。

この両面同時研磨機は、キャリアによって上定盤と下定盤との間に複数のガラス基板を保持し、上定盤と下定盤とによって各ガラス基板を所定の加工圧力で挟圧することにより、各ガラス基板は上下から一括して研磨パッドによって挟圧される。次に、研磨パッドと各ガラス基板との間に研磨液を所定の供給量で供給しながら、上定盤と下定盤とを互いに異なる向きに回転させる。これによって、ガラス基板は研磨パッドの表面を摺動し、両表面を同時に研磨する。なお、研磨液として、粒径が０．１～１．０μmの酸化セリウムからなる研磨砥粒を含むものを用いることが好ましい。

次に、ステップＳ２０５の精密研磨の工程について説明する。この工程では、両面同時研磨機の研磨パッドを、例えば発泡ウレタンからなるより軟質の精密研磨用の研磨パッドに取り替え、粒径が０．０１～０．１０μmと小さいコロイダルシリカからなる研磨砥粒を含む研磨液を供給しながら、上記研磨パットを用いてガラス基板を研磨する。なお、ここで軟質とは硬度が６０～８０のものとする。これによって、ガラス基板の主表面が鏡面に研磨され、磁気ディスク用ガラス基板が製造される。

研磨等で、表面を削る場合、片面当たり厚さの３０％以上、好ましくは４０％以上削ることが好ましい。これにより、ガラス基板表面に大きな残留応力が発生し、ｆを向上させることができる。例えば、研磨前の厚さが５ｍｍのガラス板では、片面当たり１．５ｍｍ以上削ることが好ましく、２ｍｍ以上削ることが更に好ましい。上限は特に設けないが、削り量が多過ぎると生産性が低下するため、上限は片面当たり厚さの４５％程度とする。

２．磁気ディスク
２－１．アルミニウム合金製
上記磁気ディスク用アルミニウム合金基板に対して、スパッタリングによって磁性体を付着させる（ステップＳ１１２）。これにより、アルミニウム合金製の磁気ディスクが製造される。

２－１．ガラス製
上記磁気ディスク用ガラス基板の研磨面に対して、スパッタリングによって磁性体を付着させる（ステップＳ２０６）。これにより、ガラス製の磁気ディスクが製造される。

３．磁気ディス装置
上述のようにして作製したアルミニウム合金製の磁気ディスクの１０枚以上を筐体内に搭載して、アルミニウム合金製磁気ディスクを搭載した磁気ディスク装置が製造される。また、上述のようにして作製したガラス製の磁気ディスクの１０枚以上を筐体内に搭載して、ガラス製磁気ディスクを搭載した磁気ディスク装置が製造される。

なお、磁気ディスク装置内に搭載される磁気ディスクの枚数は１０枚以上とし、好ましくは１１枚、より好ましくは１２枚である。この枚数の上限は特に限定されるものではないが、枚数が多過ぎると搭載しきれないため１２枚程度とするのが好ましい。

以下に、本発明を実施例に基づき更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。本実施例では、磁気ディスク用基板として、複数のアルミニウム合金基板及びガラス基板を用いてその特性評価を行った。

Ａ．磁気ディスク用アルミニウム合金基板の製造
まず、表１のＮｏ．１～８に示す各合金素材を常法に従って溶解し、アルミニウム合金成分を調整してアルミニウム合金溶湯を溶製した（ステップＳ１０１）。

次に、アルミニウム合金溶湯を表２に示す条件で鋳造を行い、表２に示す厚さの鋳塊を作製した（ステップＳ１０２）。次に、Ｎｏ．７以外の鋳塊の表面の面削を行い、鋳塊の表面に存在する偏析層を除去した。

次に、表２に示す条件で鋳塊に均質化処理を行った（ステップＳ１０３）。その後、Ｎｏ．７以外は鋳塊に熱間圧延を行って熱間圧延板を作製した（ステップＳ１０４）。得られた熱間圧延板又はＣＣ鋳塊に冷間圧延を行い、厚さ１ｍｍ以下のアルミニウム合金板を作製し、これを外径９８ｍｍ、内径２４ｍｍの円環状に打抜き、円環状のアルミニウム合金板を作製した（ステップＳ１０５）。

このようにして作製した円環状のアルミニウム合金板を表２に示す温度で３時間加圧焼鈍（加圧平坦化処理）して、ディスクブランクとした（ステップＳ１０６）。次に、各ディスクブランクについて、端面加工（切削加工）を行って外径９７ｍｍ、内径２５ｍｍとし、更にグラインディング加工（研削加工）を行った（ステップＳ１０７）。Ｎｏ．１及び７以外についてはこの段階で工程を終え、Ｎｏ．１及び７のディスクブランクについては、更に３００℃で０．５時間の加熱処理を実施した（ステップＳ１０８）。その後、ＡＤ－６８Ｆ（商品名、上村工業製）により６０℃で５分の脱脂処理を行った後、ＡＤ－１０７Ｆ（商品名、上村工業製）により６５℃で１分の酸エッチング処理を行い、更に３０％ＨＮＯ_３水溶液（室温）で２０秒間デスマット処理を行った。

このようにして表面状態を整えた後に、ディスクブランクをＡＤ－３０１Ｆ－３Ｘ（商品名、上村工業製）の２０℃のジンケート処理液に０．５分間浸漬して表面にジンケート処理を施した（ステップＳ１０９）。なお、ジンケート処理は同じ処理を合計２回行い、１回目と２回目のジンケート処理の間に室温の３０％ＨＮＯ_３水溶液に２０秒間浸漬して表面剥離処理を行った。次いで、ジンケート処理した表面に、９０℃前後の無電解Ｎｉ－Ｐめっき処理液（ニムデンＨＤＸ（商品名、上村工業製））を用いて、表２に示すめっき厚となるようにＮｉ－Ｐ無電解めっきを実施した（ステップＳ１１０）。

更に、得られためっき面を平均粒径８００ｎｍのアルミナスラリー及び発泡ウレタン製研磨パッドを用いて粗研磨する。粗研磨の加工量は片面当たり厚さ０．２μｍとする。次いで、コロイダルシリカ及び発泡ウレタン製研磨パッドを用いて、仕上げ精密研磨（ポリッシュ加工）を行う（ステップＳ１１１）。なお、ポリッシュ加工においては、発泡ウレタン製研磨パッドと、粒径が７０～９０ｎｍで平均粒径が８０ｎｍのコロイダルシリカに水を加えて遊離砥粒とした研磨液とを用いて、片面当たり厚さ０．１μｍだけ研磨する。以上のようにして、Ｎｏ．１と７についてのみ、Ｎｉ－Ｐめっき処理層を設けて表面研磨した磁気ディスク用アルミニウム合金基板（外径９７ｍｍ、内径２５ｍｍ、板厚０．５ｍｍ）を作製した。このようにして作製した基板を用いて、重量測定用の試料とした。

一方、Ｎｏ．１と７以外については、ステップＳ１０６の加圧平坦化処理したディスクブランクについて端面加工（切削加工）と研削加工を行って、Ｎｉ－Ｐめっき処理層を設けていない磁気ディスク用アルミニウム合金基板（外径９７ｍｍ、内径２５ｍｍ、板厚０．５ｍｍ）を作製した。このようにして作製した基板を用いて、重量測定用の試料とした。

Ｂ．磁気ディスク用ガラス基板
ガラス板の材料には、表３のＮｏ．９～１２に示す各成分組成のものを用いて、表４に示す方法で、ガラス板を作製した。なお、Ｎｏ．１０は、板厚が５ｍｍで、Ｎｏ．９、１１、１２の板厚は１ｍｍ以下とした。Ｎｏ．１０では、表面を４．２ｍｍ（片面２．１ｍｍずつ）削り厚さを１ｍｍ以下とした（ステップＳ２０１）。

板厚１ｍｍ以下の上記で製造したガラス板をコアリングしてドーナツ状のガラス基板を成形し、更に内外周にチャンファ面を形成し、外径が９７ｍｍ、円孔の内径が２５ｍｍのガラス基板を製造する（ステップＳ２０２～２０３）。

次に、これらのガラス基板に対して、両面同時研磨機を用いて、上述した製造方法に従った粗研磨工程（ステップＳ２０４）及び精密研磨工程（ステップＳ２０５）を行う。

ここで、粗研磨工程（ステップＳ２０４）においては、ウレタン研磨パッドと、粒径が０．１～０．４μｍで平均粒径が０．１９μｍの酸化セリウム研磨砥粒に水を加えて遊離砥粒とした研磨液とを用いて、上述の特性を有するガラス基板の両面を粗研磨する。

次の精密研磨工程（ステップＳ２０５）においては、発泡ウレタン研磨パッドと、粒径が７０～９０ｎｍで平均粒径が８０ｎｍのコロイダルシリカに水を加えて遊離砥粒とした研磨液とを用いて、粗研磨したガラス基板を片面当たり厚さ１μｍだけ精密研磨する。このようにして、磁気ディスク用ガラス基板（外径９７ｍｍ、内径２５ｍｍ、板厚０．５ｍｍ）を作製し、重量測定用の試料とする。

Ｃ．製造した磁気ディスク用基板の特性評価
上記のステップＳ１０６後のディスクブランクやステップＳ１１０後のアルミニウム合金基板、ステップＳ２０１後のガラス板について、以下の方法により、重量とｆ×ρ／ｔの評価を行った。なお、ステップＳ１１２後のアルミニウム合金製磁気ディスク及びステップＳ２０６後のガラス製磁気ディスクを用い、重量及びｆ×ρ／ｔを評価することも可能である。

ｆ×ρ／ｔ
請求項１、２、４、５で規定するｆ×ρ／ｔに関するものである。６０ｍｍ×８ｍｍのサンプルを採取し、共振法により共振周波数を測定した。また、別個のサンプルのサイズ（縦、横、厚さ）と重量を測定し密度を算出した。そして、基板の厚さを基にｆ×ρ／ｔを算出した。なお、共振周波数の測定は、日本テクノプラス株式会社製のＪＥ－ＲＴ型の測定装置を用いて室温で行った。なお、透明なガラスを測定する場合は、導通がとれるようになるまでカーボンスプレーを吹きかけてから測定を行う。カーボン膜の厚みは１μｍ程度であれば問題ない。

重量
請求項６～８で規定する重量に関するものである。上記の板厚０．５ｍｍ（外径９７ｍｍ、円孔の内径２５ｍｍ）の磁気ディスク用基板について電子天秤により重量を測定する。なお、各材料の密度やめっき密度から重量を算出することも可能である。

本実施例で製造した磁気ディスク用基板に対する各特性の評価結果を表２、４に示す。

表２、４に示すように、実施例１～７及び９～１１ではいずれも、所定のｆ×ρ／ｔを得ることができた。

これに対して表２、４に示すように、比較例８、１２では、基板のｆ×ρ／ｔが小さ過ぎた。

本発明により、耐衝撃性と省エネ性に優れる磁気ディスク用基板、ならびに、この磁気ディスク用基板を用いた磁気ディスクが得られる。

Claims (9)

1. Ｆｅ：８．５ｍａｓｓ％以下、Ｍｎ：２．５ｍａｓｓ％以下、Ｎｉ：６．５ｍａｓｓ％以下及びＭｇ：４．５ｍａｓｓ％以下の１種又は２種以上を含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなるアルミニウム合金からなり、共振周波数をｆ（Ｈｚ）とし、密度をρ（ｇ／ｃｍ^３）とし、板厚をｔ（ｍｍ）として、（ｆ×ρ／ｔ）が３８００以上であり、前記アルミニウム合金が、Ｚｎ：０．７ｍａｓｓ％以下、Ｃｕ：１．０ｍａｓｓ％以下、Ｃｒ：０．３０ｍａｓｓ％以下、Ｚｒ：０．２０ｍａｓｓ％以下及びＢｅ：０．００１５ｍａｓｓ％以下の１種又は２種以上を更に含有することを特徴とする磁気ディスク用基板。
2. ＳｉＯ_２：５５～７５ｍａｓｓ％を主成分とし、Ａｌ_２Ｏ_３：０．３～２５ｍａｓｓ％及びＣａＯ：０～２０ｍａｓｓを添加したガラス材料からなり、共振周波数をｆ（Ｈｚ）とし、密度をρ（ｇ／ｃｍ^３）とし、板厚をｔ（ｍｍ）として、（ｆ×ρ／ｔ）が３８００以上であり、前記ガラス材料が、Ｎａ _２ Ｏ：０．７～１２ｍａｓｓ％、Ｋ _２ Ｏ：０～８ｍａｓｓ％及びＭｇＯ：０～７ｍａｓｓ％の１種又は２種以上を更に含有することを特徴とする磁気ディスク用基板。
3. 前記ガラス材料が、Ｂ_２Ｏ_３ 、ＢａＯ、ＳｎＯ_２ 及びＦｅ_２Ｏ _３ の１種又は２種以上をそれぞれ１５％以下更に含有する、請求項２に記載の磁気ディスク用基板。
4. 前記（ｆ×ρ／ｔ）が４０００以上である、請求項１～３のいずれか一項に記載の磁気ディスク用基板。
5. 前記（ｆ×ρ／ｔ）が４２００以上である、請求項１～３のいずれか一項に記載の磁気ディスク用基板。
6. 磁気ディスク１枚当たりにおける重量が６．０～１１．０ｇである、請求項１～５のいずれか一項に記載の磁気ディスク用基板。
7. 磁気ディスク１枚当たりにおける重量が６．０～１０．５ｇである、請求項１～５のいずれか一項に記載の磁気ディスク用基板。
8. 磁気ディスク１枚当たりにおける重量が６．０～８．７ｇである、請求項１～５のいずれか一項に記載の磁気ディスク用基板。
9. 請求項１～８のいずれか一項に記載の磁気ディスク用基板の表面に磁性体層を有することを特徴とする磁気ディスク。

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