JPS6278716A - ジルコニア製磁気デイスク基板及びその製法 - 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〕 本発明はジルコニア製基板を磁気ディスクの支持体とし
、基板表面のボイド欠陥を解消した磁気ディスク基板に
関するものである。

更に本発明はこの基板を得るための製法にも関する。

〔従来技術及び問題点〕

磁気ディスク装置はコンピュータの情報処理システムの
中で情報記憶の中心的な役割を果しているが、近時、こ
の磁気記録は高密度化及び大容量化の傾向にあるため、
スパッタリングやメッキなどの薄膜技術を利用して磁気
記録媒体の薄層化及び高面積度化をおこない、その要求
に答えようとしている。かかる磁気記録媒体が形成され
る基板にはアルミニウム合金が使用され、その表面を酸
化して得られたアルマイト層が２μ位の厚みで被覆され
ており、このアルマイト層によって基板表面の硬度が大
きくなっているが、この硬質アルマイト層の厚みが小さ
く、且つアルミニウム合金とアルマイトの熱膨張係数が
異なっているため、基板温度が上昇するに伴い、基板に
歪みが発生し易かった。即ち、スパッタリングによって
基板上に磁気記録媒体を形成する際には、スパッタ粒子
や電子が基板上に衝突するため、その衝突上２／レギー
によって基板温度が上昇し、更に、γ−Ｆｅｚ０３から
成る磁気記録媒体の場合では、通常、３００℃以上に加
熱処理することが行われており、かように基板が被る温
度上昇に伴って、アルミニウム基板に歪みが発生し易く
なり、これにより、このアルミニウム基板に磁気記録媒
体を形成して高密度磁気記録に用いた場合、正確な書き
込みや読み取りが出来にくいという問題があった。

更に、磁気ディスク装置は、同一の回転軸に複数の磁気
ディスクを配置して１ｏｏｏ〜３０００ｒｐｍ位までの
高速回転をさせて、読み゛取り及び書き込みのデータ処
理をおこなっており、この磁気ディスク基板がアルミニ
ウム合金から形成されていると、基板自体が遠心力によ
って伸び易くなり、これによっても、高密度磁気記録に
適した正確な書き込み及び読み取りが出来ず、このよう
な書き込み誤差や読み取り誤差の解決が望まれていた。

その上、アルミニウム合金製磁気ディスク基板には、通
常、表面がアルマイト処理されていても、その基板表面
の片面全面に亘って２〜３μのボイド（空隙、Ｖｏｉｄ
）が１００個以上もあるため、高密度記録用磁気ディス
ク装置にとっては、このボイド欠陥に起因して正確な書
き込み及び読み取りが出来ないという問題もあり、ボイ
ド欠陥の少ない磁気ディスク用基板材料が望まれていた
。

また、前記アルマト処理の他にアルミニウム基板表面を
メッキによりＮ１−Ｐ下地処理することも提案されてい
るが、ボイド欠陥や不均一なメッキのため製造歩留りが
悪く、実用化が難しい。

〔発明の目的〕

本発明は上述の難点をすべて解消するために完成された
ものであり、その目的はスパッタリングや熱処理に対し
て基板に何ら歪みが発生せず、且つ基板に加えられる遠
心力に対して基板自体に生じる伸びも小さくなり、更に
、基板表面にボイド欠陥のない高密度磁気記録に相応し
い書き込みや読み取りができる磁気ディスク基板を提供
することにある。

更に、本発明の目的は上述の優れた磁気ディスク基板を
得んがための製法を提供することにある。

〔問題を解決するための手段〕

本発明によれば、安定化剤と不可避不純物を含むジルコ
ニア焼結体から成り、該焼結体の平均ボイド径を１μ以
下にしたこと特徴とするジルコニア製磁気ディスク基板
が提供される。

更に本発明によれば、ジルコニアを主成分とし安定化剤
と不可避不純物を含む原料からディスク状に成形し、該
生成形体に対してＨＩＰ処理から成る焼成を行って平均
ボイド径を１μ以下にしたことを特徴とするジルコニア
製磁気ディスク基板の製法が提供される。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明の磁気ディスク基板はアルミニウム合金製基板に
発生したようなボイド欠陥を低減するためジルコニア（
ＺｒＯ□）型基板の作製に際し、ＨＩＰ（Ｈｏ−ｔ　ｌ
５ｏｓｔａｔｉｃ　Ｐｒｅｓｓｉｎｇ、熱間静水圧加圧
）処理することを特徴とするものである。

即ち、後述する通りにＩＩ　Ｉ　Ｐ処理したジルコニア
製基板はボイドがほとんど皆無となり、ボイドが発生し
たにしてもその径は極端に小さくなった。

本発明者が繰り返して実験を行ったところ、平均ボイド
径を１μ以下、作製条件を良好に設定することにより０
．５μ以下に、更に０．３μ以下にすることができ、Ｈ
ＩＰ処理したアルミナ焼結体と比較してもボイドの径及
びその含有量を小さくできた。これにより正確な書き込
み及び読み取りの出来る高密度磁気ディスク基板と成る
。

ジルコニア（ＺｒＯ，）は単斜晶系←正方品系の転移点
が１０００℃附近にあり、この転移時に急激な容積変化
を起こし、これにより焼結体は破壊に至る。

本発明においてはＹｚＯ３＋ＭｇＯ，Ｃｅ０ｚ、ＣａＯ
等のそれ自体公知の安定化剤を母材に加え、焼結に際し
て正方品系の固溶体を形成させることで部分安定化ジル
コニア乃至安定化ジルコニアとし、抗折強度、靭性等の
機械的強度の向上を達成している。

とりわけ、部分安定化ジルコニアではマルテンサイト変
態により靭性特性が著しく向上し、またアルミナ焼結体
と比べて一段と抗折強度が改善される。

Ｙ　ｚｏ　３１　ＭｇＯ＋　ＣｅＯｚ　＋　ＣａＯ等の
安定化剤は、一般的に言ってジルコニア焼結体当たり２
乃至５５モルχの量で且つジルコニアを部分安定化乃至
安定化させるに十分な量で単独もしくは組合わせて使用
する。

具体的な使用量は安定化剤の種類によっても相違するが
、例えば次のようなものである。ジルコニア焼結体に対
しＹ２Ｏ３の成分比が２ｍｏ　１％以上９ｍｏ　ｌχ未
満の範囲であれば部分安定化ジルコニアとなり、９乃至
５５ｍｏ　１χの範囲で安定化ジルコニアとなる。

また、ジルコニア焼結体に対しＣａＯの成分比が８乃至
１２ｍｏ　ｌχの範囲であれば好ましい部分安定化ジル
コニアとなり、１６乃至２９ｍｏｌＸの範囲で安定化ジ
ルコニアとなる。ジルコニア焼結体に対しＭｇＯの成分
比が１６乃至２６ｍｏ　Ｉχの範囲であれば部分安定化
ジルコニアとなる。

更に、このジルコニア焼結体については原料配合時に５
ｉｏ２．　ＦｅＺＯ：Ｉｎ　ＮａｚＯ，Ｈｆ０ｔなどが
１種類以上不可避不純物として混入する場合があるが、
磁気ディスク基板のジルコニア特性に何ら影響を及ぼさ
ない範囲でそれぞれ最大の含有量が決められる。

本発明のジルコニア焼結体によれば、ジルコニアと安定
化剤との組合わせに加えて、本発明の効果を損わない範
囲でアルミナ、チタニア等の焼成促進剤等を配合し得る
。

次に本発明の磁気ディスク基板の製法を述べる。

本発明に用いるＺｒＯ□原料粉末は一次平均粒子系とし
て小さいほどよ＜、０．５μ以下がよい。或いは水酸化
ジルコニウムなど仮焼に伴ってＺｒＯ，粉末になるよう
なものであってもよい。

安定化剤については平均粒径２μ以下、好ましくは１μ
以下のものを用いるのがよい。

更に安定化剤が所定量加えられた安定他剤共沈ＺｒＯ２
粉末を用いてもよく、この粉末を用いると安定化剤とＺ
ｒＯ□成分が一層緻密且つ均一に分布した混合状態にな
るため、焼結体の結晶粒径が均一化されるという利点を
有する。

本発明によれば、ＺｒＯ□粉末に上述に従って安定化剤
を添加し、均一になるように十分混合する。

この混合粉末を乾燥造粒してディスク状に成形し、予備
焼成を行う、この予備焼成は一般に１２５０乃至１６０
０℃の温度で１乃至４時間行う。次いで、予備焼結体は
ＨＩＰ処理される。尚、予備焼成は不可決でなく、ディ
スク状成形体をシールしてＨＩＰ処理してもよい。

ＨＩＰ装置は静水圧圧縮と加熱とを同時に行う点に特徴
があり、圧力媒体である不活性ガスを圧縮する部分と加
熱部を内蔵する高圧容器および温度圧力制御部分とに大
別できる。このうちガス圧力の発生方法は、機械的圧縮
によっており、不活性ガスとして化学的に安定であるＨ
ｅ、　Ａｒをもちいる。

前記予備焼成体はＨＩＰ装置内部に配置され、その内部
に不活性ガスを圧入すると共に加熱を行う。

この際、一般に１５００乃至２０００ａ　Ｌｍの加圧と
１２５０乃至１６００℃への加熱が有効である。

かくして得られたＨＩＰ処理ジルコニア製基板をラッピ
ング、ポリッシングなどの研摩処理手段を用いて、磁気
ディスク基板とする。

〔実施例〕

共沈法で作ったＹ、０２３ｍｏｌχ含有のＺｒＯ□粉末
にワックスエマジョンの有機質バインダーを添加し、十
分に均一混合し、然る後、スプレードライヤーにて乾燥
造粒をした。次いで、この粉体を油圧プレス（圧力１．
５ｔｏｎ／ｃ＋＋＋”）でドーナツ状の円板（外径１８
０ｍｍ　、内径５２ｍｍ、厚み４１ＩＩＩＩ＋）である
成形体を得た。この成形体を１５００℃の温度で３時間
焼成を行ってディスク状焼成品を得た。

前記ディスク状焼成品を複数個製作し、そのうち幾つか
の焼成品をＨＩＰ処理してＨＩＰ処理の有無による二種
類の磁気ディスク基板を得た。

いずれも研摩はラッピング、ポリッシングの順で行い、
最終製品として外径１３０ｍｎ＋　、内径４０ｍｍ、厚
み１．９ｍｍの形状とし平面度３μ、表面粗さ０．０１
Ｒａ、同軸度１０μ、平行度１０μの精度の５．２５イ
ンチ磁気ディスク基板を得た。

かくして得られた基板について、画像解析装置（ルーゼ
ックス５００　）及び金属顕微鏡（４００倍）を用いて
測定面積８．ＯＸＩＯ’μｍ２に亘ってボイドを調べた
結果、第１表に示す通りとなった。

第１表 第１表中、ボイドの円相当径とは種々の形状の面積を円
に相当する面積に換算し、その径の大きさを表す。

第１表より明らかな通り、ＨＩＰ処理した本発明の磁気
ディスク基板は０．３　μ以上のボイドは全く見あたら
なかった。

〔発明の効果〕

上述の通り、本発明の磁気ディスク基板では１μ以上、
望ましくは０．５　μ以上のボイドをなくし、薄膜磁気
記録媒体の高密度記録に好適な磁気ディスク基板が提供
される。

この基板は次に述べるような効果も有することから、更
に望ましい磁気ディスク基板となることは明らかである
。

■基板上の磁気記録媒体以外の周辺に微量な磁性が存在
しても信号の消失やノイズの原因となるが、本発明の基
板は非磁性であり、磁気ディスク装置の信頬正を高める
。

■１（ＩＰ処理ジルコニア基板ではビツカーズ硬度Ｈｖ
で１４００にｇ／ｍｍ”という高硬度特性を示している
ため、アルミニウム基板のようにアルマイト処理やＮ１
−Ｐ下地処理を必要とせず、直にメッキやスパッタリン
グなどにより磁気記録媒体を形成することができ、これ
により、製造コストの低減ができる。

■剛性が高いため、基板自体の加工に際して変形を受け
に＜　＜　、３０００ｒｐｍ以上の高速回転を行っても
基板自体が被る遠心力によって基板自体に生じる伸びが
小さくなる。ディスクのクランプや回転時の変形が大き
いディスク面にヘッドが追従できず、信号が乱れたり、
ヘッドクラッシュの発生原因となるが、この問題は全く
解消される。

■高密度記録化に伴って磁気記録媒体は増々薄くなる傾
向にあり、メッキやスパッタリングによるとその厚みは
０．３μ以下が普通である。このように薄い膜をジルコ
ニア製基板上に直に形成しても、ヘッドとの数万回にも
及ぶＣ５５（Ｃｏｎｔａｃｔ−Ｓｔａｒｔ−３ｔｏｐ）
に耐えることができる。

■超精密加工型や形状精度に優れており、基板表面を研
摩することにより中心線平均粗さくＲａ）で０．０１μ
以下の表面粗さにまで達成でき、その結果、スパッタリ
ングやメッキなどによって形成された磁気記録媒体が著
しく薄くなっても基板の表面粗さに起因して記録媒体の
表面に凹凸がほとんど発生せず高密度磁気記録に好適で
ある。

■アルマイト処理アルミニウム基板などアルミニウム基
板に下地処理したものについてはアルマイト層とアルミ
ルラム基板との熱膨張係数の差に起因したクラック発生
が問題となったが、本発明の磁気ディスク基板は全体に
亘って単一材料であり、かかる問題は発生しない。

■通常、スパッタリングにより磁気記録媒体を形成する
場合、スパッタ時に基板温度を上げた方が成膜速度を高
めることができ、またｒ　−Ｆｅｚ０３膜を形成するに
際して成膜後の熱処理温度が高い方が磁気特性に優れた
ものが得られるが、Ｎ１−Ｐ下地処理アルミニウム基板
では２８０℃以上で磁性をおびるためにこの温度が限界
であり、アルマイト処理基板の耐熱限界はせいぜい約３
５０℃である。これに対して本発明の基板は一段と耐熱
性に優れており、優れた磁気特性を有する磁気記録媒体
が高速成膜で形成することができる。

■優れた耐食性の基板であるため、酸やアルカリを使っ
た洗浄が可能である。また、不温体であるため金属磁気
媒体と基板との間でＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＣ
ｏｒｒｏｓｉｎが発生せず、これに起因したノイズや信
号エラーを解消することができ長期信頼性を高めること
ができる。

■磁気ディスク１よ非常に高度な信頼性が要求されるた
めにクラックの発生や破損等は決して起きてはならない
。本発明の基板によれば、部分安定化ジルコニアを用い
ると靭性を著しく向上させることができ、長期信頼性を
十分に満足させるものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）安定化剤と不可避不純物を含むジルコニア焼結体
   から成り、該焼結体の平均ボイド径を１μ以下にしたこ
   とを特徴とするジルコニア製磁気ディスク基板。
2. （２）ジルコニアを主成分とし安定化剤と不可避不純物
   を含む原料からディスク状に成形し、該生成形体に対し
   てＨＩＰ処理から成る焼成を行って平均ボイド径を１μ
   以下にしたことを特徴とするジルコニア製磁気ディスク
   基板の製法。