JPH04184711A - 磁気ディスク用チタン基盤とその製造方法 - 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） 本発明は、磁気ディスク用基盤に係り、より詳細には、
高強度で高精度な加工表面が要求されるコンピューター
用に適する磁気ディスク用基盤に関するものである。 （従来の技術） コンピューター用磁気ディスク装置の記録容量は年々高
まりつつある。これに伴い、磁気ディスク装置に内蔵さ
れる磁気ディスク基盤の形状には小径化・薄肉化が進み
、また磁性膜は従来の塗布型からスパッタ型へと進みつ
つある。 これらの高記録密度化の要望から、素材として５０８６
系合金について、例えば特公昭６２−２０１８号のよう
に、めっき性に優れるアルミニウム合金が提案されてい
る。しかしながら、このような開発例によっても、近年
では薄肉化の進展が著しく、従来の素材の製造工程のま
までは解決し得ない問題が発生してきた。 すなわち、小径基盤においてその板厚が１．９０５ミリ
厚（５，２５インチ径）から１．２７ミリ厚、０．８ミ
リ厚、０．６ミリ厚等が考案され、より薄肉化が進んで
きている。更に、この薄肉化に並行して、（外径）／（
板厚）の比率も大きくなり、磁気ディスク製造の中でハ
ンドリング等による変形の問題が顕在化してきた。 この問題を改善するため、アルミニウム合金の高強度化
が図られてきたが、アルミニウム材では如何に高強度化
してもビッカース硬さで高々９０程度であり、また合金
化によっても弾性率は向上せず、著しい効果は得られな
かった。 これに対して、■高強度、■軽量、■非磁性の３条件を
満たす金属として、特開昭５９−１５１３３５号におい
てチタン合金の使用が提案されている。しかし、これら
のチタン合金においても種々の問題があり、実用化され
ていないのが実情である。 すなわち、チタン合金は極めて加工性が悪く、良好な平
坦度を得ることが困難であると共に、コストダウン上、
非常に有利なダイレクトスパッタを行うと、エラーが多
発し易かった。 これに対して、本件出願人は、特願平１−２２６７４５
号にて、チタン基盤に対し、エラーの発生しにくい平滑
な表面の得られる研磨方法を提供すると共に、特願平２
−５７４９７号にて、純チタン基盤に対し、良好な平坦
度の得られる焼鈍方法を提供し、特願平２−１６５’３
４６号にて、純チタン基板において、表面粗度が後工程
の研磨に適するようなＲａ＝０．０５μｍ程度以下の良
好な研削表面が短時間で得られるを研削方法を提供した
。 （発明が解決しようとする課題） 一方、コンピューター用磁気ディスク装置の記録容量は
年々高まりつつあり、これに伴い、磁気ディスク装置に
内蔵される磁気ディスク基盤への記録密度は高密度化が
図れ、その一つの手段としてヘッド浮上量を低下させる
方法が用いられている。 ヘッド浮上量の低下には良好な基盤表面粗度が必要であ
り、またヘッド浮上量の低下はヘッドと基盤表面との衝
突の確率を必然的に高めることにより、ヘッドとの衝突
によっても損傷を受けにくくするため、高い表面硬度を
有する基盤が求められている。 チタン材の強度向上には種々の元素を添加することによ
り、すなわち合金化することにより強度向上が図られる
が、添加元素は種々の金属間化合物を形成し、チタン基
盤表面研磨仕上げ時に突起或いは脱落しピットとなって
記録エラーとなるため、このような元素の添加は避けな
ければならない。 この点、先の提案では必ずしも十分満足し得るとは云い
難く、更なる研究開発が求められていた。 本発明は、上述の要請に応えるべくなされたものであっ
て、良好な平坦度を有し、ヘッドとの衝突によっても損
傷を受けにくい程度の表面硬度を有し、且つ金属間化合
物等を原因とする基盤表面上の突起或いはピットが存在
しない良好な基盤表面を有する磁気ディスク用チタン基
盤を提供し。 またその製造方法を提供することを目的とするものであ
る。 （課題を解決するための手段） 前記課題を解決するため、本発明者等は、先の提案にお
ける知見に基づいて更に鋭意研究を重ねた。 通常、アルミニウム合金をディスク基盤素材とする場合
、基盤表面硬度等の向上のために厚さ１０〜１５μｍ程
度のＮ１−Ｐメツキ膜が施される。 この場合、Ｎ１−Ｐメツキ膜単体硬度は５００〜６００
Ｈｖに達するが、実質的には、膜厚は薄くても問題なく
、メツキ膜とアルミを含めると高々２００Ｈν程度でも
問題ないことが究明された。 そこで、チタン材にて表面硬度２００　Ｈｖ程度以上の
強度を有するディスク基盤を実現するため。 種々のチタン材について更に研究した結果、この特性を
有し、且つ表面粗度の極めて良好なチタンディスク基盤
を提供できることを究明し、ここに本発明をなしたもの
である。 すなわち、本発明は、酸素：０．１５〜０．４％を含み
、不純物として、水素：０．００５％以下、窒素：０．
００５％以下、鉄：０．０５％以下、及びその他の不可
避的不純物を含有し、残部がチタンからなり、かつ、研
磨後の表面硬度が２００Ｈｖ以上、表面粗度がＲａＯ，
００２μｍ以下であることを特徴とする磁気ディスク用
チタン基盤を要旨とするものである。 また、その製造方法は、前記組成のチタンスラブに常法
により均質化加熱、熱間圧延、冷間圧延、中間焼鈍及び
最終冷間圧延を行って製造したブランクについて、焼鈍
時の温度が５００℃以上６４０℃以下、加圧力が５０−
１０００ｋｇ／ｄｍ２の条件のプレス焼鈍を施し、研削
後、最終研磨を、有機酸によりｐＨ８以下に調整したコ
ロイダルシリカ溶液を研磨剤として用い、基盤の片面又
は両面を同時に研磨することを特徴とするものである。 以下に本発明を更に詳述する。 （作用） 前述のとおり、チタン材における合金元素としてはＡ　
Ｑ　、　Ｓｎ、Ｃｒ、Ｖ等を始めとして何種類かあるが
、何れも金属間化合物を形成し、研磨仕上げ時に突起で
残るか若しくは脱落しピットとなって記録エラーとなる
ため、このような合金元素の添加は避けなければならな
い。 ＦｅもＴｉと化合して金属間化合物を作るため、可及的
に少ないことが必要であり、０．０５％以下に規制する
べきである。 その他、水素、窒素等は、焼鈍中及び焼鈍後の冷却時に
結晶粒界に移動し、研磨時に優先的に浸食されて溝を形
成するため、少ないことが必要であり、水素は０．００
５％以下、窒素は０．００５％以下にそれぞれ規制する
。 酸素は、チタン母相中に固溶することにより固溶硬化を
生じ、チタン基盤の強度を高める効果がある。しかし、
本発明法におけるプレス焼鈍条件にて表面硬度２００Ｈ
ｖ以上を得るためには、少なくとも０．１５％以上の酸
素の添加が必要である。一方、０．４％を超える酸素添
加は、研磨時の粒界の優先的な浸食による溝を形成する
ので、酸素の添加量は０．１５〜０．４％の範囲に限定
する。 以上の組成を有するチタン基盤において、所望の特性を
得るには、以下の方法により製造する必要がある。 すなわち、酸素：０．１５〜０．４％を含み、不純物と
して水素：０．００５％以下、窒素：Ｏ，００５％以下
、鉄：０．０５％以下及びその他の不可避的不純物を含
有し、残部がチタンからなるチタンスラブを常法に従い
、均質化加熱、冷間圧延、中間焼鈍及び最終冷間圧延の
製造工程を行って製造したブランクについて、特定条件
のプレス焼鈍を施し、研削後、特定条件の研磨にて鏡面
仕上げを行うのである。これによって、表面硬度が２０
０Ｈｖ以上、表面粗度（Ｒａ）がＯ，，００２μｍ以下
の特性が得られ、且つ金属間化合物等を原因とする基盤
表面上の突起或いはビットが存在しない良好な基盤表面
を有するチタン基盤が得られる。 チタンブランクの製造工程では、最終冷間圧延の加工率
は３０％以上が望ましい、これは、チタンブランクの打
抜きに際しては硬度が高い方が望ましいためである。こ
れ以下の加工率では打抜きの際の端面ダレが大きくなる
問題が発生し易いので留意する。 プレス焼鈍において、焼鈍温度が５００℃未満、加圧力
が５０ｋｇ／ｄｍ２未満では、材料の軟化が不充分であ
り、平坦度の向上が充分でなく、また焼鈍温度が６４０
℃超、加圧力が１０００ｋｇ／ｄ＋ａ”超ではブランク
同士が密着してしまい、剥離しにくく、却って剥離時に
変形してしまうため、プレス焼鈍では、温度が５００℃
以上、加圧力が５０ｋｇ／ｄａ２以上で、温度が６４０
℃以下、加圧力が１０００ｋｇ／ｄａ”以下の範囲とす
る必要がある。 なお、プレス焼鈍においては、酸素分圧が高すぎるとチ
タン表面の酸化が進行し易いため、不活性雰囲気中若し
くは真空中とするのが好ましい。 表面が酸化した場合、その後の研削にて研削速度が著し
く低下し、またその防止のためにはショツトブラスト＋
酸洗いが必要となって、生産性が極めて低下するので、
真空中の場合は１０−’Ｔｏｒｒより高い真空度とする
のが望ましい。また、密着防止のためにチタン基盤の表
面をショツトブラストし、荒らしておく等の手段も考え
られるが、この場合、均一なショツトブラストが困難で
あり、それ自体で数μ履程度の段差が生じ易いので、そ
のような手段は望ましくない。 プレス焼鈍後、研削を行い、更に以下の条件で研磨を行
って鏡面仕上げを行う。 鏡面仕上げに際しては、最終研磨を、有機酸によりｐＨ
８以下に調整したコロイダルシリカ溶液を研磨剤として
用いて行う必要がある。 コロイダルシリカ溶液は、超微粒子のシリカを溶媒に分
散さてアルカリで安定化した溶液であり、種々の粒子径
、アルカリ性のものが可能である。 有機酸は洗浄性が良好であるので、洗浄時には表面を軽
く洗浄するだけでよく、アルカリ性或いは酸性の強力な
洗浄剤を使用する必要がない。有機酸としては乳酸、グ
ルコン酸、ギ酸、その他の有機酸を適宜選択できるが、
これらの単独使用で充分であるが、何種類かを混ぜて使
用してもその効果は変わらない。 しかし、ｐＨを８より高くするとチタン基盤表面に研磨
時、スクラッチが発生し易くなる。また、無機酸を使用
した場合には洗浄性が悪く、スクラッチも発生し易い。 なお、その他の研磨条件は特に制限されない。 例えば、チタン基盤の片面又は両面を同時に研磨でき、
加工圧は格別に低くする必要はなく、５０ｇ／ｃ＋ｎ”
以上でよく、また加工速度も５０ｃ＋＋／ｓｅｅ以上で
行うことができるので、生産性も向上でき、効率的であ
る。 最終研磨前は、研削等により仕上げ加工を行えばよいが
、研削は以下の条件で行うことが望ましい。 まず、加工時の面圧は１５０ｇ／ｃｍ”より大きくする
ことにより、研削時間を著しく短縮できる。 これ以下の加工圧では加工時間が極めて長くなるので工
業的研削が困難である。研削加工は粗加工、中間加工及
び仕上げ加工からなる工程によるが、仕上げ加工時の面
圧を１５０ｇ／ｅ１ｍ２より大きくし、他の加工工程の
面圧を仕上げ加工の場合よりも大きくするのが望ましい
。 このような大きな面圧による研削加工の場合、樹脂系多
孔質弾性砥石の砥粒サイズとしては、２４０番〜６００
０番のものを使用するのが望ましい、２４０番より小さ
い場合には砥粒のワークλの食い込みが過大となり、安
定した砥石回転が得られず、場合によっては間欠回転、
更に加圧力が高い場合には回転不能となり、また６００
０番より大きい場合には研削速度が極端に低下し、著し
い場合には砥石目詰まり現象が発生し、全く研削できな
くなるので、望ましくない。樹脂系多孔質弾性砥石の樹
脂としてはアクリル系、メラミン系等々の種々の樹脂が
可能である。 （実施例） 次に本発明の実施例を示す。 １嵐舅上 第１表に示す化学成分のチタン板につき、最終冷間圧延
で０．８ｍｍ厚にした後、外径９５ｍｍ、内径２５ｍ＋
ａに打ち抜き、第２表の条件にてプレス焼鈍を行った。 第３表にプレス焼鈍後のチタン基盤の表面硬度をビッカ
ース硬さにて示す。 第３表より、酸素を０．１５％以上添加することにより
、プレス焼鈍後の表面硬度が２００　Ｈｖを超えること
がわかる。なお、比較例３は２００Ｈｖ以上の表面硬度
が得られているが、後述のように良好な基盤表面が得ら
れない。 失に何ス 実施例１で作製したチタン基盤に対し、第４表の条件に
て研削した後、第５表の条件にて研磨を行った。 第６表に仕上げ研削後及び研磨後の表面粗度（Ｒａ）を
示す。 第６表より、酸素を０．１５％以上添加させると、研削
後に０．０５μｍ以下の表面粗度（Ｒａ）が得られ、そ
の結果、研磨後にて０．００２μｍ以下の良好な表面粗
度（Ｒａ）を有するチタン基盤が得られることがわかる
。 しかしながら、第７表に示すように、研磨後の基盤表面
に対して顕微鏡観察を行ったところ、酸素の添加量が０
．４％を超えると（比較例３）、基盤表面に粒界の浸食
が生じ、良好な基盤表面は得られないことが確認された
。なお、この場合、基盤表面上の顕微鏡観察（倍率ｘ４
００）の結果、基盤表面上に粒界浸食がＩｊ！察されな
い基盤を合格とした。 ス」１」ｙ 第８表に示す化学成分のチタン板につき、最終冷間圧延
で０．８１１ＩＩ１１厚にした後、外径９５＋ｎｍ、内
径２５ＩＩＩＩｎに打ち抜き、第２表の条件にてプレス
焼鈍を行い、第４表の条件にて研削した後、第５表の条
件にて研磨を行った。 研磨後のチタン基盤表面状況について、表面粗度（Ｒａ
）、粒界浸食の程度、金属間化合物の分布程度を第９表
に示す。なお、基盤表面上の顕微鏡ｌ！察（倍率Ｘ４０
０）の結果、基盤表面上に粒界浸食が観察されない基盤
を合格とし、また基盤表面上の走査型電子ｉｎ　’Ｉｌ
ｌ　Ｊｉ　観１Ｎ　（倍率ｘ　５０．０１５０視野）の
結果、金属間化合物（サイズ２．５μ蔵を超えるもの）
が観察されない基盤を良とした。 第９表より、水素、窒素、鉄の添加量がそれぞれ０．０
０５％、０．００５％、０．０５％を超えると（比較例
４）、基盤表面に粒界浸食、金属間化合物が生じ、且つ
表面粗度（Ｒａ）が０．００２μｍを超え、良好な表面
を有する基盤が得られないことがわかる。

【以下余白】

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、特性組成のチタ
ンを用い、製造条件を規定したので、研磨後の表面硬度
が２００Ｈｖ以上、表面粗度（Ｒａ）が０．００２μ履
以下の良好な表面を有するチタン基盤を得ることができ
る。 特許出願人　　株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士　中　　村　　　尚

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で（以下、同じ）、酸素：０．１５〜０．
   ４％を含み、不純物として、水素：０．００５％以下、
   窒素：０．００５％以下、鉄：０．０５％以下、及びそ
   の他の不可避的不純物を含有し、残部がチタンからなり
   、かつ、研磨後の表面硬度が２００Ｈｖ以上、表面粗度
   がＲａ０．００２μｍ以下であることを特徴とする磁気
   ディスク用チタン基盤。
2. （２）前記組成のチタンスラブに常法により均質化加熱
   、熱間圧延、冷間圧延、中間焼鈍及び最終冷間圧延を行
   って製造したブランクについて、焼鈍時の温度が５００
   ℃以上６４０℃以下、加圧力が５０〜１０００ｋｇ／ｄ
   ｍ＾２の条件のプレス焼鈍を施し、研削後、最終研磨を
   、有機酸によりｐＨ８以下に調整したコロイダルシリカ
   溶液を研磨剤として用い、基盤の片面又は両面を同時に
   研磨することを特徴とする磁気ディスク用チタン基盤の
   製造方法。
3. （３）プレス焼鈍時の雰囲気を不活性雰囲気又は真空と
   する請求項２に記載の方法。
4. （４）最終冷間加工率が３０％以上である請求項２又は
   ３に記載の方法。