JPH02285518A - 磁気記録ディスク基板の製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明はアルミニウムもしくはアルミニウム合金から
なる磁気記録ディスク基板の製造方法に関するものであ
り、特に表面に微小な凹凸を形成した磁気記録ディスク
基板の製造方法に関するものである。

従来の技術 磁気ディスク装置としては、最近ではコンタクトスター
トストップ（Ｃ８Ｓ）方式のものが多くなっている。こ
のＣ８Ｓ方式の磁気ディスク装置は、ディスクの回転前
はヘッドがディスク表面に接触しており、回転し始めれ
ばヘッドが浮上するタイプのものであり、したがってこ
の方式ではヘッドが浮上する前はヘッドがディスク表面
に摺擦されるから、ヘッドクラッシュやへラドスティッ
キングを防止するために、ディスク表面の潤滑特性、摺
動特性が優れていることが必要である。従来、このよう
なディスク表面の潤滑特性、摺動特性を高めるための方
法として、ｆ゛イスク基板表面に微小な凹凸構造を付与
しておき、磁性皮膜形成後のディスク表面にも微小な凹
凸構造を与えておくことが考えられている。もちろんこ
の凹凸構造は飽くまで微小であることが必要であり、突
起部が大きくなれば逆にヘッドクラッシュを招いてしま
う。

ところで前述のようにディスク基板表面に微小凹凸４１
１造を形成する方法としては、次のような方法が考えら
れている。すなわち、第６図（Ａ）〜（Ｄ＞に示づ−よ
うに、アルミニウムもしくはアルミニウム合金からなる
基板１に陽極酸化処理を施して陽極酸化皮膜２を形成し
、この陽極酸化皮膜２に形成された無数の微細孔３のそ
れぞれの内部に銅、スズなどの非磁性金属４を電解析出
により充填する。次いで基板表面を研削、研磨した後、
基板表面に選択エツチングを施す。この選択エツチング
は、陽極酸化皮膜２のみがエツチングされて、微細孔に
充填されている非磁性金属４がエツチングされないよう
な条件とする。これにより基板表面には第６図（Ｃ）に
示すように非磁性金属４の一部が柱状に露出し、微小な
凹凸構造を有するディスク基板となる。この後には、常
法に従つて第６図（Ｄ＞に示すように磁性膜５を形成づ
゛る。

発明が解決しようとする課題 前述のような従来の微小凹凸構造付与方法では、陽極酸
化処理条件を調整することによって微細孔のピッチ、し
たがって微小凹凸構造の波長を変化させることができ、
また選択エツチング処理における陽極酸化皮膜のエツチ
ング深さを調整することによって表面に露呈する柱状非
磁性金属の高さ、したがって微小凹凸構造の振幅を変化
させるとかでき、したがって微小凹凸構造の波長と振幅
とを独立に設定できる利点がある。しかしながらこの方
法を実際に適用する上においては、次のような問題があ
る。

すなわち、前述の方法では陽極酸化皮膜の多数の微細孔
中に非磁性金属を電解析出させる工程が必須であり、こ
の工程では非磁性金属を各微細孔に欠陥なく均等に析出
さゼることが、後の選択エツチング工程によって均一な
微小凹凸４１１造を付与するために必要である。しかし
ながら各微細孔中に欠陥なく均等に非磁性金属を析出さ
せ得るような非磁性金属材料の選択や、電解析出条件の
選択、調整が極めて困難であり、したがって実際には均
一な微小凹凸構造を得ることは極めて困難であり、仮に
均一な微小凹凸Ｉｆｉ造を得ることができたとしでも条
件の制約が厳しい問題がある。

また近年、磁気記録密度の高密度化のため、ヘッドの浮
上吊を小さくすること、すなわち低浮上化が図られるよ
うになり、最近では浮上量０．１顯という著しい低浮上
化も試みられようになっており、この場合はより一部ヘ
ッドクラッシュが生じやすくなるが、従来のディスク基
板では、このようなヘッドの低浮上化に充分に対応する
ことが困難であった。

この発明は以上の事情を背景としてなされたちので、電
解析出を用いることなく微小凹凸構造が得られるように
し、これによって種々の制約を伴なうことなく均一な微
小凹凸構造が容易に得られるようにし、しかもヘッドの
低浮上化に充分に対応できるようにした磁気記録ディス
ク基板の製造方法を提供することを目的とするものであ
る。

課題を解決するだめの手段 この発明の磁気記録ディスク基板の製法においては、ア
ルミニウムもしくはアルミニウム合金からなる基板の表
面に陽極酸化処理を施してセル構造を有する陽極酸化皮
膜を形成し、その陽極酸化皮膜の表面を研磨して平滑化
した後、その平滑面に化学エツチングを施して表面に微
小凹凸構造を形成することを基本的な特徴とするもので
あり、またこの発明の別の製法は、セラミックス板の表
面に形成されているアルミニウムもしくはアルミニウム
合金からなる薄膜の表面に陽極酸化処理を施してセル構
造を有する陽極酸化皮膜を形成し、その陽極酸化皮膜の
表面を研磨して平滑面とした後、その平滑面に化学エツ
チングを施して表面に微小凹凸構造を形成することを特
徴とするものである。

またここで、陽極酸化処理は、陽極酸化皮膜のセル構造
のセル径が１５Ｏｒ＋＃Ｉ以上となるように行なうこと
が望まれる。

作　　　用 アルミニウムもしくはアルミニウム合金に陽極酸化処理
を施して形成される陽極酸化皮膜には、電解液の種類に
よって無孔質バリヤー型皮膜と多孔質成長型皮膜とがあ
るが、この発明の場合はセル構造を有する多孔質成長型
皮膜を形成する。ここで、セル構造とは、微細孔を中心
として六角柱状に成長した酸化物セルが互いに隣り合っ
ている構造を意味する。このようなセル構造を有する陽
極酸化皮膜の表面を研磨して表面を平滑面とした後、陽
極酸化皮膜に対して化学エツチングを施せば、セルｌ池
中における相互に隣接するセルの境界部と他の部分（セ
ルの内側）とでエツチング溶解速度に差が生じ、セルの
境界部ではセルの内側よりも溶解速度が遅くなる。この
ため所定時間化学エツチングを行なえば、セルの境界部
が他の部分よりも若干突出した状態となって、微小な凹
凸構造が得られる。したがって従来技術のように電解析
出を行なうことなく微小凹凸構造を付与することが可能
となったのである。ここで、セルの境界部とセルの内側
部分とで化学エツチングによる溶解速度に差が生じる理
由は、セルの境界部は般に緻密な無水酸化物を主体とし
ているのに対し、セルの内側部分は水和酸化物を主体と
しているためと考えられる。なお陽極酸化皮膜のセル構
造は皮膜の全面に存在し、したがってセルの境界部も皮
膜の全面に均一に分布しており、しかも各セルの境界部
の１ツヂング溶解特性も皮膜全面でほぼ均一であるから
、セル構造に由来する化学エツチング後の微小凹凸構造
は皮膜全面で実質的に均となる。

なおセルの境界部は平面的に見てハニカム状に連続して
いるから、化学エツチングによって得られる微小凹凸構
造の突出部もハニカム状に連続する形状となっている。

すなわち、突出部が連続リブ状となっているため、補強
リブ的な効果によって突出部は高強度を示す。ちなみに
、従来技術の電解析出を利用した方法では、突出部は単
なる独立円柱状となっているため、その強度が低く、し
たがって突出部が破壊されやすい。これに対しこの発明
の方法によるハニカム状（連続リブ状）の突出部は高強
度であるため極めて破壊されにくい。

ここで、化学エツチングにおけるセル境界部と他の部分
との溶解速度の差は、セル径が大きいはと顕著となる。

したがって微小凹凸構造を確実に付与するためには、陽
極酸化皮膜におけるセル径を大きくすることが好ましく
、通常はセル径が１５０／ｌ＃１以上となるように制御
することが望ましい。

なおこのようにセル径の大きい陽極酸化皮膜を形成する
ためには、後述するように陽極酸化処理時における電解
電圧を高くすれば良く、例えば１５０ｎｔｎ以上のセル
径を得るためには、７０Ｖ以上の高電圧で陽極酸化処理
を行なえば良い。

また後に改めて第５図について説明するように、セル径
が大きくなるほど、陽極酸化皮膜の表面硬さは大きくな
る傾向を有し、したがって表面硬さが大きいディスク基
板を得るためにも、セル径の大きい陽極酸化皮膜を形成
することが好ましい。

ここで、通常の磁気記録ディスク基板に求められる硬さ
はＨＶ　５００程度以上であり、このような硬さを得る
ためにはセル径は１５０ｎｍ以上とすることが好ましい
。

なおこの発明の方法では、陽極酸化皮膜の化学エツチン
グの前に陽極酸化皮膜の表面を研磨して平滑面とするが
、陽極酸化皮膜面は、一般に金属面やガラス面等と比べ
て高精度で平滑な研磨面を得ることが容易である。そし
てこのように陽極酸化皮膜表面を高精度の平滑面とする
ことによって、その平滑面を化学エツチングした後には
、セル構造に由来する微小凹凸構造を越すような大きい
突起やうねりが生じることを有効に防止することができ
る。したがってこのようなディスク基板を用いた磁気記
録ディスクでは、ヘッドクラッシュの発生を有効に防止
し、ヘッド浮上量が０．１伽程度の低浮上化にも充分に
対応することができる。

さらに、前述のように陽極酸化処理を高い電圧で行なっ
てセル径の大きい陽極酸化皮膜を形成した場合は、陽極
酸化皮膜のマクロ的な欠陥が少なくなり、このこともヘ
ッドクラックの発生の防止に寄与し、ひいてはヘッドの
低浮上化に対応可能となる。

発明の実施のための具体的な説明 この発明の方法において用いる基板材料は、要は少なく
とも表面部分が、セル構造を有する陽極酸化皮膜を生成
し得るようなアルミニウムもしくはアルミニウム合金材
料であれば良く、従来から磁気記録ディスク基板に用い
られているものは全て使用可能であり、例えば純アルミ
ニウム板、あるいはＡｌ２−Ｍ９合金板等を用いること
ができ、また場合によってはへ１合金クラッド板を用い
ることもでき、さらにはガラス等のセラミックス板の表
面上に、スパッタリング、蒸着等の気相成長法によって
アルミニウムもしくはアルミニウム合金薄膜を形成した
ものを基板として用いても良い。

この発明の方法を実施するにあたっては、上述のような
少なくとも表面部分がアルミニウムもしくはアルミニウ
ム合金からなる基板の表面に陽極酸化処理を施す前に、
その基材の表面に研削加工、研磨加工を行なって、予め
アルミニウムもしくはアルミニウム合金の表面を平滑に
仕上げておくことが望ましい。

陽極酸化処理は、既に述べたようにセル径が１５０１？
＃Ｉ以上となるように７０Ｖ以上の高電圧で行なうこと
が望ましい。また生成する陽極酸化皮膜の厚みは、基板
全体が実質的にアルミニウムもしくはアルミニムラ合金
からなる場合は、４〜５０珈程度が適当であり、特に４
〜２０顯程度が好ましい。

またセラミックス板の表面にアルミニウムもしくはアル
ミニウム合金の薄膜を形成してなる基板を用いている場
合には、生成された陽極酸化皮膜とセラミックス板との
間に残存するアルミニウムもしくはアルミニウム合金層
の厚みが０．１伽程度以下であれば、陽極酸化皮膜の厚
みは約０．３１Ｊｍ以上であれば足りる。これは、下層
のセラミックス板の硬さが中間のアルミニウムもしくは
アルミニウム合金層を介してその上の陽極酸化皮膜に影
響することができるからである。さらに、具体的な陽極
酸化処理条件としては、例えば硫酸、クロム酸等の無機
酸、あるいはシュウ酸、リン酸等の有機酸、さらにはそ
れらの混酸などの１〜３０重量％の水溶液を用い、液温
５〜５０℃、電解電圧７０Ｖ以上とすれば良い。

このように陽極酸化処理を施した状態を第１図、第２図
に模式的に示す。第１図、第２図において、アルミニウ
ムもしくはアルミニウム合金からなる母材基板１の表面
には陽極酸化皮膜２が形成されており、この陽極酸化皮
膜２はセル構造を有している。すなわち、多数の微細孔
３が間隔を置いて形成され、各微細孔３を中心とする略
六角形状の酸化物セル６が互いに隣り合うように形成さ
れている。なお７は隣り合うセル間の境界部である。

このように陽極酸化処理を施しただけの状態では、陽極
酸化皮膜の表面には、非金属介在物や異常結晶などに起
因して突起や凹凸が存在するのが通常であり、また実際
には陽極酸化皮膜の表面にはエツチング溶解速度の遅い
組織からなるセル境界部が明確にあられれていないこと
が多いから、はぼ完全な平滑面とするとともに、エツチ
ング溶解速度の遅い組織のセル境界部を表面に明確に露
呈させるため、陽極酸化皮膜表面に研磨加工を施す。な
おこの研磨加工によって表面層を削り取られた後の陽極
酸化皮膜の厚み（研磨残り代）は２〜１９ｐＩｎ程度す
ることが好ましい。但し、硬質なガラス等のセラミック
ス板の表面にアルミニウムもしくはアルミニウム合金の
薄板を形成した基板を用いてその薄膜に陽極酸化処理を
施した場合は、陽極酸化皮膜とセラミックス板との間に
残存するアルミニウムもしくはアルミニウム合金層の厚
みが０．１伽程度以下であれば、陽極酸化皮膜の残り代
は０．　ＩＩＪｌｎ程度でも良い。

研磨後の陽極酸化皮膜には化学エツチングを施す。この
化学エツチングにおいては、エツチング液としてはアル
ミニウム酸化物が溶解されるようなものを用いれば良く
、リン酸とクロム酸との混液が代表的であるが、このほ
か水酸化ナトリウム水溶液、硫酸、弗酸、硝−弗酸等を
用いることができる。またこの化学エツチングでは、基
板全体がアルミニウムもしくはアルミニウム合金からな
る基板を用いて陽極酸化皮膜を生成した場合は、エツチ
ング深さ５顯以上となるように行なうことが望ましい。

化学エツチング後の陽極酸化皮膜の断面状態を第３図に
模式的に示す。既に述べたようにセル構造におけるセル
境界部７では他の部分（セル内側部分）よりもエツチン
グ溶解速度が遅く、そのため化学エツチング後はセル境
界部７が他の部分よりも突出し、陽極酸化皮膜２の表面
に微小凹凸構造が形成されることになる。なおセル境界
部７は平面的に見てハニカム形状となっており、したが
ってそのセル境界部７による突出部もハニカム状に連続
したものとなる。

以上のようにして表面に微小凹凸構造を有するディスク
基板が得られるが、これを実際に磁気記録ディスクとし
て使用するにあたっては、さらに表面に磁性膜を形成す
る必要がある。この磁性膜形成は、公知の方法によって
行なえば良いが、例えば次のような方法が適当である。

すなわち先ず微小凹凸構造を有する陽極酸化皮膜上に、
磁性膜を配向させるための下地膜を形成する。この下地
膜は、例えばスパッタリングによってＣｒ膜を１００〜
２０Ｏｒ＋ａ程度の厚みで形成すれば良い。次いで下地
膜上に磁性膜を形成する。この磁性膜は、例えばＣｏ−
Ｎ１−Ｑｒ金合金厚さ５０〜１００ｎＩｎ程度でスパッ
タリングによって形成すれば良い。もちろんこれらの下
地膜や磁性膜は、無電解メツキ等によって形成すること
もでき、またその具体的材料も上述のものに限定さない
。磁性膜形成後には、通常は潤滑材としてのカーボン膜
等を２００〜４００ｎｍ程度の厚みで形成することが望
ましい。

実施例 ９９．９％純度のアルミ地金を用いて作製したＡ１４ｗ
ｔ％ＭＣＩ合金圧延板を母材基板として用い、その表面
に研削、研磨加工を施した後、表面に陽極酸化処理を施
した。陽極酸化処理条件は、電解液として１％リン酸＋
　１％シュウ酸の混酸水溶液（２０℃）を用い、電解電
圧１００Ｖで直流電解により行ない、厚さ８ＩＪｍの陽
極酸化皮膜を形成した。

陽極酸化処理後、水洗し、さらにコロイダルシリカ、ア
ルミナを用いて陽極酸化皮膜表面を研磨した。この研磨
における削り代は２ＩＪＩｎであり、したかって陽極酸
化皮膜の残り代は６伽である。次いで洗浄した後、５％
リン酸＋２％クロム酸の混酸水溶液中において８０℃で
１分間化学エツチングを行ない、洗浄・乾燥して磁気記
録ディスク基板を得た。このようにして得られたディス
ク基板の表面には、陽極酸化皮膜のセルの境界部による
微小凹凸構造が均一に与えられていることが確認された
。

第４図に、前述のようにして得られたこの発明の磁気記
録ディスク基板の一例の表面の走査型電子顕微鏡写真（
倍率１０万倍）を示す。この写真は、基板を水平面に対
し３０’傾けた状態のものであり、セル構造の境界部が
突出していることが理解できる。

さらに上述のようにして得られたディスク基板に、磁気
記録ディスクとするための後工程を次のように行なった
。すなわち、先ずスパッタリングによって１５００人の
厚みの下地Ｃｒ膜を形成した後、磁性膜としてのＣｏ−
Ｎｉ−Ｃｒ膜をスパッタリングにより　７００人の膜厚
で形成し、さらに潤滑膜として３００人のカーボン膜を
形成した。このようにして得られた磁気記録ディスクは
、表面のｌＩ！！Ｉ８１性能、摺動特性が優れているこ
とが確認された。

方、前記同様にして磁気記録ディスク基板を製造するに
あたり、陽極酸化処理における電解電圧を種々変化させ
ることにより陽極酸化皮膜のセル径を変化させた。そし
て陽極酸化皮膜の表面を研磨した後におけるセル径およ
びビッカース硬さを調べた結果を第５図に示す。なおこ
こで陽極酸化処理条件は、電解電圧以外は前記と同じと
して、８顯厚の陽極酸化皮膜を生成させ、また研磨は削
り代４珈、陽極酸化皮膜残り代４顯とした。またピンカ
ース硬さの測定は、測定子圧を５（ｌｆ、　１０ｇｆの
２種とした。

第５図に示すように、陽極酸化処理における電解電圧が
高いほどセル径が大きくなり、７０Ｖ程度以上でセル径
１５０／ｌ＃ｌ程度以上となる。そして通常のディスク
基板として求められる表面硬さＨｖ　５００以上を確保
するためには７０．Ｖ程度以上の電解電圧でセル径り５
０ｎ＃Ｉ程度以上とすることが好ましいことが判る。

発明の効果 この発明の磁気記録ディスク基板の製法によれば、陽極
酸化皮膜のセル構造における化学エツチング溶解速度の
差を利用して微小凹凸ｔＩ４造を表面に付与しているた
め、電解析出工程が不要であって、欠陥のない均一な微
小凹凸構造を有する磁気記録ディスク基板を、種々の制
約を伴なうことなく容易に得ることができ、またこの発
明の製法によるディスク基板の表面の微小凹凸ｌｆｊ造
は、その突出部が平面的に見てハニカム状に連続してい
るため、微小凹凸構造自体の強度も優れており、さらに
この発明の製法では陽極酸化皮膜に化学エラ為 チングを施す前に陽極酸化皮膜表面を研磨により平滑面
とすることによって、前述の微小凹凸＃４造を越えるよ
うな突起やうねりを容易に除去して、ヘッドの低浮上化
に容易に対応することが可能となった。

また特に陽極酸化皮膜のセル構造におけるセル径を１５
０　ｎｔｎ以上の大径とすることによって、微小凹凸構
造を確実に形成することができるとともに、陽極酸化皮
膜の硬さを高めてその強度向上を図ることが可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の製法に従って陽極酸化処理を施した
状態の基板表面付近を模式的に示ず縦断面図、第２図は
第１図に対する模式的な平面図、第３図はこの発明の製
法に従って陽極酸化皮膜に化学エツチングを施した状態
の基板表面付近を模式・的に示す縦断面図、第４図はこ
の発明の製法により得られた磁気記録ディスク基板の表
面を３０゜傾けた状態で示す走査型電子顕微鏡による金
属組織写真、第５図は陽極酸化処理における電解電圧と
セル径、表面硬さとの関係を示すグラフ、第６図（Ａ）
〜（Ｄ＞は従来の磁気記録ディスクの製造方法の一例を
段階的に示す模式的な断面図である。 ２・・・陽極酸化皮膜、　３・・・微細孔、　６・・・
セル、７・・・セル境界部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミニウムもしくはアルミニウム合金からなる
   基板の表面に陽極酸化処理を施してセル構造を有する陽
   極酸化皮膜を形成し、その陽極酸化皮膜の表面を研磨し
   て平滑面とした後、その平滑面に化学エッチングを施し
   て表面に微小凹凸構造を形成することを特徴とする磁気
   記録ディスク基板の製法。
2. （２）セラミックス板の表面にアルミニウムもしくはア
   ルミニウム合金の薄膜を形成してなる基板の表面に陽極
   酸化処理を施してセル構造を有する陽極酸化皮膜を形成
   し、その陽極酸化皮膜の表面を研磨して平滑面とした後
   、その平滑面に化学エッチングを施して表面に微小凹凸
   構造を形成することを特徴とする磁気記録ディスク基板
   の製法。