JPH11302032A - ガラス組成物およびそれを用いた情報記録媒体用基板 - Google Patents
ガラス組成物およびそれを用いた情報記録媒体用基板Info
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- JPH11302032A JPH11302032A JP10124307A JP12430798A JPH11302032A JP H11302032 A JPH11302032 A JP H11302032A JP 10124307 A JP10124307 A JP 10124307A JP 12430798 A JP12430798 A JP 12430798A JP H11302032 A JPH11302032 A JP H11302032A
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Abstract
る、弾性率(ヤング率)および剛性(弾性率/比重)の
高いガラス組成物、およびそれを用いた情報記録媒体用
基板の提供を目的とする。 【解決手段】 モルパーセントで示して、SiO2 5
0〜64%、Al2O36〜18%、Li2O 7〜15
%、Na2O 3〜12%、K2O 0〜2%、TiO2
0〜10%、ZrO2 0〜4%、MgO 0〜6
%、CaO 0〜9%、SrO 0〜6%、RO 2〜
15%、(RO=MgO+CaO+SrO)の成分から
成ることを特徴とするガラス組成物である。
Description
ス組成物、特に表面平滑性に優れた高弾性を必要とする
情報記録媒体用基板に適したガラス組成物に関する。さ
らにこのようなガラスを用いた情報記録媒体用基板及び
情報記録媒体に関する。
容量の増大、ディスクの回転待ち時間などアクセス時間
の短縮が要求され続けており、その達成手段の一つとし
て、媒体の回転を高速化することが考えられている。
にたわみがあり、また回転数を上げると媒体の共振が大
きくなり、ついには媒体表面がヘッドと衝突してしま
い、エラーやクラッシュの原因になる。したがって磁気
ディスクヘッドと記録媒体の間隙をある程度以下に狭く
することができなくなり、記録容量を増加させることを
著しく阻害してしまう。
媒体の共振を小さくするには、媒体の基板の弾性率(ヤ
ング率)および、弾性率を比重で割った値である剛性を
高くする必要がある。
的に使用されてきたアルミニウム合金は、弾性率が71
GPa、剛性が26GPa・cm3/gであり、1万r
pm以上の高速化に対応するためには、現状のままでは
難しい。さらに装置のコンパクト化の要求から、ディス
ク基板の薄板化が進んでいることに逆行して、基板厚味
を厚くする必要がでてきている。
は弾性率、比重ともに、アルミニウム基板よりも優れて
いる。例えば、市販のソーダライムガラスをカリウム溶
融塩中でイオン交換したガラス基板が市販されている。
この基板の弾性率は72GPa、剛性は29GPa・c
m3/gである。
7を化学強化したガラス基板が知られている。この基板
の弾性率は72GPa、剛性は29GPa・cm3/g
であるが、まだ不十分である。
体用基板として、弾性率が90GPa、剛性が38GP
a・cm3/gの結晶化ガラスを用いた基板が市販され
ている。しかし、これは内部に結晶を析出させるという
製法の特質上、研磨後の表面に結晶が凹凸として残るこ
とは不可避であり、化学強化ガラス基板と比較して表面
平滑性が劣るという欠点を有している。
すの高回転化、ディスク基板の薄板化に伴い、さらなる
特性の向上、即ちヤング率および剛性が共に高く、化学
強化が容易でかつ研磨により平滑性の高い基板が得られ
るガラス組成物が求められている。
報記録媒体の基板として用いた場合にたわみや振動を効
果的に抑えることができる、弾性率(ヤング率)および
剛性(弾性率/比重)の高いガラス組成物の提供、およ
びこれを用いた情報記録媒体用基板の提供を目的とす
る。
の課題および要求に基づいて行われたものであり、モル
パーセントで示して、SiO2 50〜64%、Al2O
3 6〜18%、Li2O 7〜15%、Na2O 3〜
12%、K2O 0〜2%、TiO2 0〜10%、Zr
O2 0〜4%、MgO 0〜6%、CaO 0〜9
%、SrO0〜6%、RO 2〜15%、(RO=Mg
O+CaO+SrO)の成分から成ることを特徴とする
ガラス組成物である。
50〜62%、Al2O3 7〜13%、Li2O 8〜
13%、Na2O 5〜10%、TiO2 0〜5%、Z
rO20〜2%、MgO 2〜5%、CaO 3〜9
%、SrO 0〜6%、RO5〜15%、(RO=Mg
O+CaO+SrO)の成分から成るガラス組成物であ
ることが好ましい。
0GPa・cm3/g以上かつヤング率で示される弾性
率が90GPa以上であるガラス組成物が好ましい。
ウムイオン、もしくはその両者を含む溶融塩中でイオン
交換処理されているガラス組成物であることが好まし
い。
物からなる情報記録媒体用基板および前記基板を用いた
情報記録媒体である。
物の組成の限定理由を説明する。但し、以下、%はモル
パーセントを表す。
り、その割合が50%未満になるとガラスの化学的耐久
性が悪化する。一方、64%を超えると必要とされる弾
性率が得られない。従ってSiO2の割合は50%〜6
4%である必要があり、50〜62%がより好ましい。
上させ、かつイオン交換による圧縮応力層の深さを増大
させ、かつガラスの耐水性を向上させる成分である。そ
の割合が6%未満では、これらの効果が十分に現れな
い。一方、その割合が18%を超えると粘度が上がり、
かつそれ以上に液相温度が上昇し、溶解性が悪化する。
従ってAl2O3の割合は6〜18%である必要があり、
7〜13%がより好ましい。
させ、イオン交換において交換される成分であるととも
に、溶解温度を下げて溶解性を高める成分である。その
比率が7%未満では剛性が不足する。一方、15%を超
えると基板の耐候性、耐酸性が悪化する。従って、Li
2Oの割合は7%〜15%である必要があり、8〜13
%がより好ましい。
成分であるとともに、溶解温度、液相温度を下げて溶解
性を高める成分である。その比率が3%未満では、これ
らの効果が十分に現れない。一方、12%を超えると耐
候性、耐酸性が悪化する。従って、Na2Oの割合は3
%〜12%である必要があり、5〜10%がより好まし
い。
良いが、2%を超えると耐候性が悪化する。またヤング
率を低下させる効果が大きいので、不純物で混入する
0.1%以下が好ましく、実質的には含まれないことが
より好ましい。
性を向上させる成分であるが、10%を超えるとガラス
の液相温度が上昇し、耐失透性が悪化する。従ってTi
O2の割合は10%以下である必要があり、5%以下が
より好ましい。
候性を向上させる成分であるが、その割合が4%を超え
るとガラスの液相温度が上昇し、耐失透性が悪化する。
また、2%を超えると溶融時に微細な結晶として析出す
る可能性が高まる。従ってZrO2の割合は4%以下で
ある必要があり、2%以下がより好ましい。
性を高める成分であるが、6%を超えるとガラスの液相
温度が上昇し、耐失透性が悪化する。従って、MgOの
割合は6%以下である必要があり、2〜5%がより好ま
しい。
性を高める成分であるが、9%を超えるとガラスの液相
温度が上昇し、耐失透性が悪化する。従って、CaOの
割合は9%以下である必要があり、3〜9%がより好ま
しい。
る成分であるが、ガラス中に多量に含まれると比重が高
くなる。従って、SrOの割合は6%以下である必要が
ある。
(RO)が2%以下では弾性率、剛性および溶解性が不
十分であり、15%を超えるとガラスの液相温度が上昇
し、耐失透性が悪化する。したがって、ROの合計量は
2〜15%が必要であり、高弾性の点から5〜15%が
より好ましい。
の清澄などを目的とし、例えばAs2O3、Sb2O3、S
O3、SnO2、Fe2O3、CoO、Cl、F等、その他
の成分を合計で3%を上限として加えることができる。
は、プレス法、ダウンドロー法、フロート法等特にこだ
わらないが、高平坦なガラス板の製造が可能なフロート
法が、品質、コストの面で最適である。
Oを含み、歪点以下の温度でカリウムイオンまたはナト
リウムイオン、もしくはその両者を含む溶融塩に浸漬す
ることにより容易にこれらのイオンを交換し、表面に圧
縮応力を発生させて破壊強度を高めることができる。
した場合、従来の基板と比較して弾性率、剛性が高いた
め、たわみが小さく、共振による基板の振動を起こしに
くい。したがってこのガラス組成物を用いた記録媒体
は、特に高回転型の記録装置に適する。
げて詳細に説明する。
類の実施例である組成物およびこれらの特性を表1に示
した。
スの母材は、表1に示した組成となるように、通常のガ
ラス原料であるシリカ、アルミナ、炭酸リチウム、炭酸
ナトリウム、塩基性炭酸マグネシウム、炭酸カルシウ
ム、炭酸カリウム、炭酸ストロンチウム、チタニア、ジ
ルコニアなどを用いてバッチを調合した。調合したバッ
チを白金ルツボを用いて1550℃で4時間保持し、鉄
板上に流し出した。このガラスを電気炉中、650℃で
30分保持した後、炉の電源を切り、室温まで放冷して
試料ガラスとした。
ング率)、剛性(ヤング率/比重)、ビッカース硬度、
圧縮応力層厚味を以下のように測定または算出し、表1
にその結果を示した。
ガラスを切断し、各面を鏡面研磨して5×30×30m
mの板状サンプルを作製した。アルキメデス法により、
各サンプルの密度を測定した。さらに、シングアラウン
ド発信器を用い、超音波法により各サンプルの弾性率を
算出した。
れもヤング率が90GPaを超えている。また、剛性も
32GPa・cm3/g以上である。
各サンプルのビッカース硬度を測定した。本発明の実施
例1〜10のガラスは、ビッカース硬度に関しても比較
例よりも優れている。
測定した。ヤング率と同様の方法で作製したガラスサン
プルに、ビッカース硬度計(AKASI社製MVK−G
2)を用い、ダイヤモンド製の圧子で15秒間にわたっ
て200gの加重をサンプル表面に加えて圧痕を付け、
その対角長さを測定することによりビッカース硬度を得
た。
0℃に加熱したKNO3:NaNO3=80:20の混合
溶融塩に1時間浸潤して化学強化した後、偏光顕微鏡に
より圧縮応力層の厚みを観察した。
さ50μm以上の圧縮応力層が得られ、化学強化に適し
た組成であることが示された。
径95mm×内径25mmのドーナッツ状に切り出し、
研削、研磨後このディスクを上記と同様の条件で化学強
化を行い、その後さらに鏡面研磨(表面粗さRa:1n
m以下;JIS B 0601−1994)をして厚さ
1.0mmとし、磁気記録媒体用基板とした。
体用基板を用いて、磁気ディスク媒体を以下のように作
製した。この基板に、下地層としてCrを、記録層とし
てCo−Cr−Taを、保護層としてCを、それぞれス
パッタリング法で形成した。さらに潤滑層を形成して、
磁気ディスク媒体とした。
ディスクドライブに装着し、10,000及び12,0
00rpmでそれぞれ連続稼動させた。どの場合も、ガ
ラス基板のヤング率および剛性が高いため基板の振動に
よるヘッドクラッシュ等の問題を生じることはなかっ
た。
て説明する。比較例1、2は本発明の請求範囲に含まれ
ない組成である。特に比較例1は、一般的なソーダライ
ムガラス組成である。
た。但し、比較例2は、調合したバッチを白金ルツボを
用いて1600℃で16時間保持し、鉄板上に流し出し
た。このガラスを電気炉中、650℃で30分保持した
後、炉の電源を切り、室温まで放冷して試料ガラスとし
た。
様に比重、弾性率(ヤング率)、剛性(ヤング率/比
重)、ビッカース硬度、圧縮応力層厚味を測定または算
出し、表1にその結果を示した。但し、化学強化につい
ては実施例1〜10と異なり、比較例1は、比較例1の
ガラスを380℃に加熱したKNO3溶融塩中に3時
間、比較例2は、比較例2のガラスを440℃に加熱し
たKNO3溶融塩中に16時間、それぞれ浸漬して化学
強化した。これらのサンプルの断面を実施例と同様に偏
光顕微鏡で観察し、圧縮応力層の厚味を測定した。
率が90GPa未満であり、剛性は30GPa・cm3
/g未満であった。またビッカース硬度についても実施
例より低く、また比較例のガラスは、実施例より高温、
長時間の条件であるにもかかわらず、圧縮応力層厚味が
40μm未満で実施例よりもかなり劣る。
のような効果が奏せられる。
ラスと比較して剛性および弾性率が高いガラス組成物を
得ることが可能になる。
成範囲を絞り込んでいるので、製造しやすく、耐候性が
よい高剛性・高弾性ガラス組成物を得ることが可能にな
る。
高剛性・高弾性ガラス組成物となる。それは、従来のガ
ラスやアルミニウム合金と比べて高い剛性および弾性率
を持つことが可能になる。
学強化ができ、一般的なソーダライムガラスより表面圧
縮層を深く形成することが可能になる。
ス組成物を用いた剛性および弾性率の高い、また破壊強
度の高い、情報記録媒体用基板として好適であるガラス
基板を得ることが可能になる。
び弾性率の高い、また破壊強度の高い前記情報記録媒体
用ガラス基板を用いて、記録媒体の回転を高速化でき、
またたわみが小さく、共振による基板の振動を起こしに
くいため、磁気ディスクヘッドと記録媒体の間隙を狭く
することができ、記憶容量の増大およびアクセス時間の
短縮が可能になる。したがって、このガラス組成物を用
いた記録媒体は、特に高回転型の記録装置に適する。
Claims (6)
- 【請求項1】 モルパーセントで示して、 SiO2 50〜64%、 Al2O3 6〜18%、 Li2O 7〜15%、 Na2O 3〜12%、 K2O 0〜 2%、 TiO2 0〜10%、 ZrO2 0〜 4%、 MgO 0〜 6%、 CaO 0〜 9%、 SrO 0〜 6%、 RO 2〜15%、 (RO=MgO+CaO+SrO) の成分から成ることを特徴とするガラス組成物。
- 【請求項2】 モルパーセントで示して、 SiO2 50〜62%、 Al2O3 7〜13%、 Li2O 8〜13%、 Na2O 5〜10%、 TiO2 0〜 5%、 ZrO2 0〜 2%、 MgO 2〜 5%、 CaO 3〜 9%、 SrO 0〜 6%、 RO 5〜15%、 (RO=MgO+CaO+SrO) の成分から成る請求項1に記載のガラス組成物。
- 【請求項3】 ヤング率/比重で表される剛性が30G
Pa・cm3/g以上、かつヤング率で示される弾性率
が90GPa以上である請求項1または2に記載のガラ
ス組成物。 - 【請求項4】 カリウムイオンまたはナトリウムイオ
ン、もしくはその両者を含む溶融塩中でイオン交換処理
された請求項1〜3のいずれかに記載のガラス組成物。 - 【請求項5】 モルパーセントで示して、 SiO2 50〜64%、 Al2O3 6〜18%、 Li2O 7〜15%、 Na2O 3〜12%、 K2O 0〜 2%、 TiO2 0〜10%、 ZrO2 0〜 4%、 MgO 0〜 6%、 CaO 0〜 9%、 SrO 0〜 6%、 RO 2〜15%、 (RO=MgO+CaO+SrO) の成分から成るガラス組成物で、ヤング率/比重で表さ
れる剛性が30GPa・cm3/g以上、かつヤング率
で示される弾性率が90GPa以上であり、カリウムイ
オンまたはナトリウムイオン、もしくはその両者を含む
溶融塩中で、イオン交換処理されたガラス組成物を用い
た情報記録媒体用基板。 - 【請求項6】 請求項5に記載の情報記録媒体用基板を
用いた情報記録媒体。
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