KR20070038908A

KR20070038908A - 무기 조성물

Info

Publication number: KR20070038908A
Application number: KR1020060097624A
Authority: KR
Inventors: 나오유키 고토; 토시타카 야기; 타카유키 기시
Original assignee: 가부시키가이샤 오하라
Priority date: 2005-10-07
Filing date: 2006-10-04
Publication date: 2007-04-11
Also published as: TW200724506A; EP1772440A1; US7589038B2; US20070082294A1; SG131860A1

Abstract

면내 자기 기록 방식 및 수직 자기 기록 방식의 어느 쪽에 대해서도, 고밀도 기록을 위한 램프 로드 방식에도 충분히 대응할 수 있는 양호한 표면 특성을 겸비하고 고속 회전화에 견딜 수 있는 고강도를 가지며, 각 드라이브 부재에 합치하는 열팽창 특성이나 내열성도 겸비한, 용융 온도가 낮고 생산성이 높은 정보 기록 매체용 디스크 기판용 등의 무기 조성물을 제공한다.

α－석영(SiO₂), 2규산 리튬(Li₂Si₂O₅), 모노규산 리튬(Li₂SiO₃)을 포함하는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 결정상을 포함하는 무기 조성물 또는 적어도 모노규산 리튬(Li₂SiO₃)의 결정상을 포함하는 무기 조성물이 제시되어 있다. 그리고, 이러한 무기 조성물에 함유되는 결정상을 나타내는 입자의 평균 입자 지름은 1μm 이하이다. 또한, 무기 조성물의 링 휨강도가 300 MPa 이상이며, 연마 가공 후의 표면조도 Ra(산술 평균 거칠기)는 10Å이하이다.

α－석영, 2규산 리튬, 모노규산 리튬, 결정상, 디스크 기판, 정보기록매체

Description

무기 조성물{Inorganic Composition}

도 1은 실시예 1의 결정화 유리의 TEM 사진이다.

도 2는 실시예 2의 결정화 유리의 TEM 사진이다.

특허 문헌 1 특개소 62－72547호 공보

특허 문헌 2 특개평 6－329440호 공보

특허 문헌 3 특개평 7－169048호 공보

특허 문헌 4 특개평 9－35234호 공보

특허 문헌 5 미국 특허 제 5336643호 명세서

특허 문헌 6 미국 특허 제 5028567호 명세서

특허 문헌 7 특개평 10－45426호 공보

특허 문헌 8 특개평 11－16143호 공보

특허 문헌 9 특개 2000－233941호 공보

특허 문헌 10 특개 2000－302481호 공보

특허 문헌 11 특개 2001－184624호 공보

본 발명은, 입자 지름이 미세하고, 양호한 기계적 강도와 산 또는 알칼리에 의한 표면 처리 후의 기판 표면 거칠기 변화가 적은 뛰어난 표면조도(表面粗度)를 가지며, 아울러, 다른 재료와의 적합성이 양호한 열팽창 특성을 가지는 무기 조성물에 관한 것이다. 특히, 각종 정보 자기 기록 장치에 이용되는 자기 기록 매체용 기판 중에서도 특히 수직 자기 기록 매체에 있어서, 표면의 초평활성(超平滑性), 세정성, 고강도를 겸비한 디스크상 정보 기록 매체용 기판에 관한 것이다. 일반적으로, 본 발명에 있어서, 「정보 기록 매체」란, 퍼스널 컴퓨터의 하드 디스크로서 사용되는, 고정형 하드 디스크, 림발형 하드 디스크, 카드형 하드 디스크, 디지털 비디오 카메라나 디지탈 카메라, 오디오용 하드 디스크, 카 내비게이션용 하드 디스크, 휴대 전화용 하드 디스크에 있어서 사용 가능한 정보 자기 기록 매체를 의미한다.

최근, 퍼스널 컴퓨터의 멀티미디어화나, 디지털 비디오 카메라·디지털 카메라 등과 같이 동영상이나 음성 등의 큰 데이터가 다루어지게 되어, 대용량의 정보 자기 기록 장치가 필요해지고 있다. 그 결과, 정보 자기 기록 매체는 면기록 밀도를 크게 하기 위해서, 비트 및 트랙 밀도를 증가시키고, 비트 셀의 사이즈를 축소화하는 경향이 있다. 이것에 대응할 수 있도록, 자기 헤드는 비트 셀의 축소화에 수반하여 디스크 표면에 보다 근접하여 작동하게 된다. 이와 같이, 자기 헤드가 정보 자기 기록 매체 디스크 기판에 대해 저부상 상태 또는 접촉 상태(컨택트)에서 작동하는 경우, 자기 헤드의 기동·정지기술로서 정보 자기 기록 매체 디스크 기판의 특정 부분(디스크 내경측 혹은 외경측의 미기록부)에 있어 흡착 방지 처리(텍스쳐 가공 등)를 행하여 거기서 자기 헤드의 기동·정지를 수행하는 랜딩 존 방식 등의 기술 개발이 중요해진다.

현재의 정보 자기 기록 장치에 있어서 자기 헤드는 장치 시동 전에는 정보 자기 기록 매체 디스크 기판에 접촉하고 있고, 장치 시동 시에는 정보 자기 기록 매체 디스크 기판으로부터 부상한다고 하는 동작을 반복하는 CSS(컨택트·스타트·스톱) 방식을 수행하고 있다. 이때, 양자의 접촉면이 필요 이상으로 영면(鏡面)이면, 흡착이 발생하여 마찰 계수의 증대에 수반하는 회전 시동의 불원활, 정보 자기 기록 매체 표면의 손상 등의 문제가 발생한다. 이와 마찬가지로 정보 자기 기록 매체 디스크 기판은, 기록 용량의 증대에 수반하는 자기 헤드의 저부상화와 정보 자기 기록 매체 디스크 기판상에서의 자기 헤드 흡착 방지라고 하는, 상반되는 요구가 있다. 이러한 상반되는 요구에 대해서는, 정보 자기 기록 매체 디스크 기판의 특정 영역에 자기 헤드의 시동·정지부를 제작하는 랜딩 존 기술의 개발이 진행되고 있다.

나아가, 기록 밀도가 100 Gb/in²를 넘으면 이렇게 작은 자화 단위에서는 열적으로 불안정하게 되기 때문에, 100 Gb/in²를 넘는 고기록 밀도화의 요구에 대해서 면내(面內)기록방식은 물리적 한계에 도달하고 있다.

이에 대하여, 수직 자기 기록 방식이 채용되어 오고 있는데 이 수직 자기 기록 방식은, 자화 용이축을 수직 방향으로 하기 때문에 비트 사이즈를 지극히 작게 할 수 있고 또한, 소망하는 매체 막 두께(膜厚)(면내 기록 방식의 5~10배)를 가짐으로써 반자계의 저감이나 형상 자기 이방성에 의한 효과도 바랄 수 있기 때문에 종래의 면내방향의 자기 기록 방식의 고밀도화에서 생기는, 기록 에너지의 감소나 열적 불안정이라고 하는 문제를 해결할 수 있어 면내 자기 기록 방식보다 현격한 기록 밀도 향상을 실현할 수 있다. 이와 같은 것으로부터, 수직 자기 기록 방식에서는 실용 레벨에서 100 Gb/in² 이상의 기록 밀도를 달성하는 것이 양산 레벨로 이미 가능해지고 있고, 300 Gb/in²를 넘는 기록 밀도에 관한 연구도 이미 행해지고 있다.

이 수직 자기 기록 방식에서는 매체면에 대해서 수직 방향으로 자화를 실시하기 때문에 종래의 면내방향에 자화 용이축을 가지는 매체와는 다르게 수직 방향으로 자화 용이축을 가지는 매체가 이용된다. 수직 자기 기록 방식의 기록층으로써 연구 및 실용화가 이루어지고 있는 것은 CoCrPt, CoCrPt－Si, CoCrPt－SiO₂ 등의 Cr계 합금, FePt 등의 Fe계 합금 등이다.

그런데, 이러한 FePt 등을 시작으로 하는 산화물계의 매체는, 자성체 결정입자의 미세화와 수직 방향으로의 생성을 위해 성막 온도를 고온화할 필요가 있고, 나아가 최근의 연구에서는, 자기 특성 향상을 위해서 고온(300~900℃ 정도)으로 어 닐링을 실시하는 경우도 있다. 따라서, 기판재는 이러한 고온에도 견딜 수 있는 것이 아니면 안 되며, 기판의 변형이나 표면조도의 변화 등을 일으켜서는 안 된다.

또한, 수직 자기 기록 매체도 기록 밀도 향상에 수반하여 헤드 부상 높이가 15 nm 이하로 저부상화 경향이 있고, 또 니어 컨택트 레코딩 혹은 컨택트 레코딩화의 경향이 있다. 한편, 매체 표면을 데이터 영역으로서 유효하게 활용하기 위해 종래의 랜딩 영역을 마련하는 방식으로부터 랜딩 영역이 없는 램프 로딩 방식으로 변화되고 있다. 이 때문에, 디스크 표면의 데이터 영역 또는 기판 표면의 전면이 이 부상 높이의 저감이나 컨택트 레코딩을 가능하게 하기 위해 초평활면이어야 한다.

그리고, 이러한 자기 기록 매체 기판은 성막하는 매체 결정에 영향을 미치는 것과 같은 결정이방성·이물·불순물 등이 없고, 조직도 치밀하고 균질, 미세하지 않으면 안 되며 또, 여러 가지의 약품에 의한 세정이나 에칭에 견딜 수 있는 화학적 내구성을 가지지 않으면 안 된다.

또한, 오늘날 정보의 고속화를 설계하기 위해 자기 기록 장치의 정보 자기 기록 매체 디스크 기판을 고속 회전화하는 것으로 기술개발이 진행되고 있지만, 고속 회전화하는 것으로 휨이나 변형이 일어나기 위해서 기판재에는 높은 기계적 강도가 요구되고 있다. 덧붙여, 현재의 고정형 정보 자기 기록 장치에 대하여 리무버블 방식이나 카드 방식 등의 정보 자기 기록 장치가 검토·실용화 단계에 있고 디지털 비디오 카메라, 디지탈 카메라 등으로의 용도 전개도 시작되고 있다.

그런데, 종래 자기 디스크 기판재에는 알루미늄 합금이 많이 사용되고 있지 만, 알루미늄 합금제 기판에서는 연마 공정에 있어 기판 표면에 돌기 또는 스폿 상의 요철이 생기기 쉽고, 평탄성·평활성의 면에서 충분한 것을 얻기 어렵다. 또 알루미늄 합금은 가벼운 재료로 변형이 생기기 쉽기 때문에, 박형화로의 대응이 곤란하다. 게다가 고속 회전시의 휨에 의해 헤드 크래쉬를 일으켜 미디어를 손상시켜 버리는 등의 문제점을 가지고 있어 향후의 고밀도 기록화에 충분히 대응할 수 있는 재료는 아니다. 나아가, 자기 기록 방식으로 가장 중요하게 되는, 성막시의 내열 온도가 300℃ 미만이기 때문에 300℃ 이상으로 성막을 행하거나 500~900℃ 정도의 고온에서 어닐링을 실시하면, 기판이 열 변형하여 버린다. 따라서, 이와 같은 고온 처리를 필요로 하는 자기 기록 매체용 기판으로서의 적용은 곤란하다.

또한, 알루미늄 합금 기판의 문제점을 해소하는 재료로써 화학 강화한 소다 라임유리(SiO₂－CaO－Na₂O)나 알루미노실리케이트유리(SiO₂－Al₂O₃－Na₂O)가 알려져 있다.

이러한 경우, 연마는 화학 강화 처리 후에 행해지기 때문에 디스크의 박판화에 있어서 강화층의 불안정 요소가 높고, 한편 기판 자체의 내열성이 낮다. 즉, 소정의 샘플에 자기 기록 매체를 300℃ 이상으로 고온 성막한 후 소정의 방법에 의해 측정한 평탄도가 나빠지기 때문에 매체 성막 후의 변형이 문제가 되거나 기판 내의 알칼리 성분이 용출하여 막에 데미지를 주는 요인이 되거나 강화층과 미강화층의 변질이 큰 문제가 된다.

그리고, 상기 화학 강화한 유리 기판의 결점을 극복하는 재료로서 2규산 리 튬(Li₂Si₂O₅) 결정 및 α-석영(α-SiO₂) 결정을 포함한 SiO₂－Li₂O－P₂O₅계 결정화 유리, 2 규산 리튬(Li₂Si₂O₅) 결정과 β-스포쥬멘(LiAlSi₂O₆) 결정을 포함하는 SiO₂－Al₂O₃－Li₂O계 결정화 유리 등의 각종의 결정화 유리가 개발되고 있다(예를 들면, 특허 문헌 1~특허 문헌 11 등).

그러나, 특허 문헌 1 기재의 Li₂O－Al₂O₃－SiO₂계의 결정화 유리는, 결정상으로서 2 규산 리튬(Li₂Si₂O₅)과 α-크리스토발라이트를 가지며 이 결정상을 석출시키는 것은 그 열팽창 계수를 적절한 범위에 제어하는데 있어서 유리하고, 한편 강도가 높은 자기 디스크 기판을 얻을 수 있지만, 목표로 하는 표면조도(Ra)에 대해서 크고, 급속하게 진행되는 기록 용량 향상에 수반하는 헤드의 저부상화에 충분히 대응할 수 없다.

또, 특허 문헌 2 기재의 SiO₂－Li₂O－MgO－P₂O₅계 결정화 유리는, 결정상으로서 2 규산 리튬(Li₂Si₂O₅) 및 α-석영(α-SiO₂)을 가지며 α-석영(α-SiO₂)의 구상 입자 사이즈를 컨트롤하는 것으로 종래의 메카니컬 텍스쳐, 케미컬 텍스쳐를 소용없게 하고 연마 후의 표면조도(Ra)를 15~50Å 범위에서 제어 가능하게 하는, 기판 표면 전면 텍스쳐 재료로서 매우 뛰어난 재료이다. 그렇지만, 목표로 하는 표면조도(Ra)가 10Å 이하에 비해 너무 커서, 급속히 진행되는 기록 용량 향상에 수반하 는 헤드의 저부상화에 충분히 대응할 수 없다. 또한, 강화 유리와 마찬가지로 내열성이 낮기 때문에 매체 성막 후나 어닐링 후의 기판의 변형의 문제나, 그 밖에도 표면조도의 변화가 문제가 된다.

또, 특허 문헌 3에는, SiO₂－Li₂O계 유리에 감광성 금속의 Au, Ag를 함유하는 감광성 결정화 유리, 특허 문헌 4에는, SiO₂－Al₂O₃－Li₂O계 유리에 대해 주결정상이 2 규산 리튬(Li₂Si₂O₃)과 β-스포쥬멘(LiAlSi₂O₆)을 포함하는 디스크용 기판이 각각 개시되고 있지만, 어느 유리 세라믹스 기판재도 상기 결정화 유리와 마찬가지로 내열성이 낮기 때문에 매체 성막 후나 어닐링 후의 기판의 변형의 문제나, 그 밖에도 표면조도의 변화가 문제가 된다.

또, 특허 문헌 4에는, SiO₂－Al₂O₃－Li₂O계 유리에 있어서 주결정상이 2 규산 리튬(Li₂Si₂O₃)과 β-스포쥬멘(LiAlSi₂O₆)을 포함하는 자기 디스크용 기판이며, 새롭게 상기 결정화 열처리를 저온화(680~770℃)하여 β-유크립타이트(Li₂Al₂Si₂O₈)를 석출시킨 것이다. 그러나, 이들 결정화 유리 기판은, 화학 강화된 아몰포스 유리와 비교해 알칼리 용출이 적기는 하지만, 그래도 알칼리 용출을 발생시키고 최근에 있어서의 현저한 기록 매체의 고밀도화 경향에 있어서는, 예를 들어 이러한 결정화 유리 기판이어도 알칼리 용출에 기인하는 「기록 매체의 자기 특성 저하」, 「기판 표면에의 디펙트의 부착」, 「기록 소실의 문제」등이 문제가 되고 있다.

또, 특허 문헌 5에는 SiO₂－Al₂O₃－Li₂O계 저팽창 투명 결정화 유리가, 특허 문헌 6에는 SiO₂－Al₂O₃－ZnO계의 결정화 유리가 각각 개시되고 있지만, 어느 유리 세라믹스 재료도 수직 자기 기록 매체용 기판재로서 상기와 같은 내열성(즉, 소정 온도 환경(500℃ 이상으로 5분간 이상)을 거친 후에 소정의 방법에 의해 측정한 평탄도의 크기)에 관한 검토나 시사는 전혀 되지 않았다. 특히 중요한, 고온 성막 후나 어닐링 후에 있어서의 기판 표면의 초평활성의 유지에 대해서는, 아무런 논의가 이루어지지 않았다.

또, 특허 문헌 7 및 특허 문헌 8에는 SiO₂－Li₂O－K₂O－P₂O₅－Al₂O₃계 결정화 유리 및 특허 문헌 10에는 SiO₂－Li₂O－P₂O₅－Al₂O₃계 결정화 유리로부터 결정상으로서 2 규산 리튬(Li₂Si₂O₅), 2 규산 리튬 및 α-석영(α-SiO₂)의 혼정(混晶) 또는 2 규산 리튬 및 α-크리스토발라이트(α-SiO₂)의 혼정, 또는 2 규산 리튬 및 α-크리스토발라이트 및 α-석영의 혼정을 석출하는 것을 특징으로 한 레이저 텍스쳐 용 결정화 유리 기술을 소개하고 있다. 그러나, 오늘날 목표로 하는 표면조도 Ra(산술 평균 거칠기)는, 10Å 이하, 바람직하게는 5.0Å 이하, 보다 바람직하게는 3.0 Å 이하, 가장 바람직하게는 2.0 Å 이하로서 급속히 진행되는 기록 용량 향상에 맞춘 저부상화에 충분히 대응할 수 없다.

또 특허 문헌 9에는 SiO₂－Li₂O－K₂O－P₂O₅－ZrO₂－Al₂O₃계 결정화 유리에 있어서, 2 규산 리튬(Li₂Si₂O₅), 2 규산 리튬 및 α-석영(α-SiO₂)의 혼정, 2 규산 리튬 및 α-크리스토발라이트(α-SiO2)의 혼정, 또는 2 규산 리튬 및 α-크리스토발라이 트 및 α-석영의 혼정을, 특허 문헌 11에는 SiO₂－Li₂O－K₂O－P₂O₅－ZrO₂－Al₂O₃－Na₂O계 결정화 유리에 있어서, 2 규산 리튬 및 α-석영(α-SiO₂)의 혼정, 2 규산 리튬 및 β-스포쥬멘(Li₂Al₂Si₄O₁₂)의 혼정을 석출하는 것을 특징으로 한 고기록 밀도용 결정화 유리 기판의 기술을 소개하고 있다. 이 기술에 의해 제조되는 결정화 유리는 연마 가공에 의해 원자 레벨의 평활성을 확보할 수 있지만, 자성막의 성막 과정에서 수행되는 각종 세정의 영향으로 표면 성상에 큰 평활성 변화나 미세 돌기의 문제를 일으키게 하고 있다.

그리고, 이들 결정화 유리는 결정상과 비정질상과의 경도(硬度)가 상위(相違)하므로, 폴리싱 가공 후에 있어서도 결정상과 비정질상과의 사이에 불가피하게게 미소한 요철이 발생하여 이 요철은 자기 헤드가 디스크 기판에 흡착하지 않는 역할을 하게 한다.

한편, 정보 자기 기록 장치는, 상기의 랜딩 존 기술에 대응하여 자기 헤드를 완전하게 접촉시켜 헤드의 시동 정지를 정보 자기 기록 매체 디스크 기판상으로부터 제외하는, 램프 로드 기술(자기 헤드의 컨택트 레코딩)도 개발되고 있어 자기 헤드가 디스크 기판에 흡착하는 것을 방지하는 요철이 필요 없게 되고 있다. 그 때문에, 기판의 표면을 초평활면으로 하는 것으로, 정보 기록 매체 표면에 현저하게 근접한 상태에서 작동 가능해지게 되고, 비트 셀의 사이즈의 축소화가 가능하며 기록 밀도를 향상시킬 수 있게 되었다.

여기서, 이 현저하게 낮은 부상 높이 혹은 접촉 상태에서도 헤드 파손이나 매체 파손을 일으키지 않게 하기 위해서는, 기판의 표면조도 Ra(산술 평균 거칠기)는 10Å 이하로 하는 것이 바람직하지만, 이러한 초평활한 연마면을 얻으려면 평균 결정입자 지름이 미세한 것이 요구되고 있다.

또, 기록 밀도의 향상에 수반하여 자기 헤드와 매체의 포지셔닝에 고정밀도를 필요로 하기 때문에, 디스크 기판이나 자기 정보 기록 장치의 각 구성부품에는 높은 촌법정도(寸法精度)가 요구된다. 그 때문에 이것들 구성부품에 대한 평균 열팽창 계수의 차이의 영향도 무시할 수 없게 되므로, 이들 평균 열팽창 계수의 차이를 극히 작게 하지 않으면 안 된다. 한층 더 엄밀하게는, 이들 구성부품의 평균 선팽창 계수보다 디스크 기판의 평균 열팽창 계수가 극히 조금 큰 것이 바람직한 경우가 많다. 특히 소형의 자기 정보 기록 매체에 사용되는 구성부품의 열팽창 계수는, ＋90~＋100(×10^－7·℃^－1) 정도의 것이 잘 이용되고 있어 디스크 기판도 이 정도의 열팽창 계수가 필요하게 되어 열팽창 계수가 1(×10^－7·℃^－1) 틀려도 기입 에러가 발생한다고 하는 오류가 있었지만, 드라이브로의 설계로 이 열팽창 계수의 폭이 넓어져, 열팽창 계수에 자유도가 적용되어, 저열팽창 계수의 것이어도 드라이브 설계에 통용될 수 있게 되었다. 즉, 열팽창 계수가＋60~＋80(×10^－7·℃^－1) 정도여도 구성부품에 이용할 수 있게 되었다.

본 발명의 목적은, 상기와 같은 자기 정보 기록 장치의 설계 개량에 대응하여 면내 자기 기록 방식 및 수직 자기 기록 방식의 어느 쪽에 있어서도, 고밀도 기록을 위한 램프 로드 방식에도 충분히 대응할 수 있는 양호한 표면 특성을 겸비하 고, 고속 회전화에 견딜 수 있는 고강도를 가져 각 드라이브 부재에 합치하는 열팽창 특성이나 내열성도 겸비한, 용융 온도가 낮고 생산성이 높은 정보 기록 매체용 디스크 기판용 등의 무기 조성물을 제공하는 것에 있다.

본 발명자 등은, 상기 목적을 달성하기 위해서 열심히 시험 연구를 거듭한 결과, 모노규산 리튬(Li₂SiO₃), 2 규산 리튬(Li₂Si₂O₅), α-석영(α-SiO₂)으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 결정상을 포함하는 것, 혹은 적어도 모노규산 리튬(Li₂SiO₃)의 결정상을 포함하는 것으로, 연마하여 이루어지는 표면이 극히 평활성이 뛰어나고 정보 기록 장치의 고속 회전에도 대응할 수 있는 고강도를 가지며, 더욱이 드라이브 구성부품에 합치하는 열팽창 특성을 겸비하고 있는 점에서, 종래의 정보 기록 매체 등에 이용되는 결정화 유리 등의 무기 조성물에 비해 한층 유리한 무기 조성물을 얻을 수 있음을 발견하고 본 발명에 이르렀다. 특히, 본 발명의 목적을 달성하는 결정화 유리 등의 무기 조성물을 이용한 정보 기록 매체용 디스크 기판 등은, 그 표면 평활성으로 인하여 램프 로드 방식으로 이용하는데 매우 적합하다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 이하와 같은 것을 제공한다.

(1) α－석영(α－SiO₂), 2규산 리튬(Li₂Si₂O₅), 모노규산 리튬(Li₂SiO₃) 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 결정상을 포함한 무기 조성물.

α－석영(α－SiO₂), 2규산 리튬(Li₂Si₂O₅), 모노규산 리튬(Li₂SiO₃)으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 결정상을 포함한 무기 조성물, 특히 SiO₂－Li₂O계 결정화 유리의 대부분은 결정화 온도가 고온이 됨에 따라 결정화도가 증가하는 것은 물론, 결정이 SiO₂ 리치한 상으로 전이해간다. 당해 무기 조성물을 결정화하기 위해서 가열(온도상승)해가면, 무기 조성물 내에 있어 분상(分相)이 일어나며, 분상계면에 결정핵이 생기고 그 후 Li₂SiO₃(모노규산 리튬)가 생성되어 Li₂Si₂O₅(2 규산 리튬), 경우에 따라서는 이것으로부터 α－석영(α－SiO₂)이 되어, Al 이온 등의 고용(固溶)에 의해 β-쿼츠계 화합물로 전이한다.

이러한 결정상은 비교적 낮은 온도에서 석출되기 때문에 미세한 결정입자가 석출되어 표면성, 물리적 특성도 뛰어난 것을 용이하게 얻을 수 있다. 일반적으로, 상기의 모노규산 리튬(Li₂SiO₃)과 2 규산 리튬(Li₂Si₂O₅)과의 결정상이 공존하는 결정화 온도 영역 내에서도 비교적 낮은 온도 영역에서는 결정입자 지름이 매우 미세하기 때문에, 현격히 양호한 표면조도, 링 휨강도를 얻을 수가 있고, 입자 지름이 큰 α－석영(α－SiO₂)의 미립자가 석출되는 비율이 적기 때문에, 표면의 평활성이 보다 뛰어나게 된다. 그러나 초평활면이 되면, 헤드와 매체의 흡착력이 커지게 되고, 매체 파손을 일으키기 때문에 초평활면이 아닌 적당한 평활성이 필요한 경우는, α－석영(α－SiO₂)을 적절한 정도로 석출시키는 것으로, 매체 파손을 일으키지 않고 소망하는 평활면을 얻을 수 있다.

또, 일반적으로 같은 화합물 사이에서는 온도 범위에 따라 약간 바뀔 가능성 은 있지만, 열팽창 계수의 관계에 Li₂SiO₃＜Li₂Si₂O₅＜α－SiO₂가 성립되고 α－SiO₂의 열팽창 계수는 고온 영역이 되면 ＋200(×10^－7·℃^－1)을 넘는다. 이 계의 원(原) 유리의 열팽창 계수는＋60~＋100(×10^－7·℃^－1) 정도이기 때문에 열팽창 계수차이가 큰 α－SiO₂ 등을 석출시키면 결정과 원 유리 간의 부정합이 커지기 쉽고, 강도에 영향을 주기 쉽다. 따라서, Li₂SiO₃는 α－SiO₂ 보다도 원 유리와의 열팽창 계수차이가 작은 것에 장점을 갖고 있다.

나아가, 원 유리 및 상기 결정 간의 내산성에서는 일반적으로 Li₂SiO₃＜원 유리＜Li₂Si₂O₅＜α－SiO₂의 관계가 성립되는 것이 알려져 있다. CeO₂(산화 세륨) 등에 의한 연마 후, 표면에 부착한 연마제의 나머지를 세정하기 위해 불화수소산 침투에 의한 표면 청정화를 행한다. 그 결과, 원 유리와의 내산성 차이, 특히 불화수소산에 의한 용해 스피드 차이가 크면, 표면 청정화 후의 표면조도가 악화된다. Li₂SiO₃는 원 유리보다도 내산성이 나쁘고, 불화수소산에 대한 용해 스피드에도 차이가 있다. 그렇지만, 600℃라고 하는 비교적 낮은 온도로부터 결정이 성장하여 결정입자 지름이 매우 미세하기 때문에, 불화수소산에 대한 용해 스피드의 차이가 있어도 현격히 양호한 표면조도를 얻을 수 있다. 한편, Li₂Si₂O₅, α－SiO₂는 내산성에 강하고, 불화수소산에 대한 용해 스피드도 비교적 늦기 때문에, 양호한 표면조도를 얻을 수 있다. 일반적으로 본 발명의 유리 세라믹스의 주 결정상에는 마이너스의 열팽창 특성을 β-스포쥬멘, β-유클립타이트, β-크리스토발라이트(β－SiO₂)나 , 그 외에도 디오프사이트, 엔스타타이트, 마이카, α－트리디마이트, 플루오로리히테라이트(fluorrichiterite) 등도 극력 포함하지 않는 것이 바람직하다.

일반적으로 결정화 유리란, 특정 조성의 원 유리를 재가열함으로써 결정화시킨 다결정체 결정질과 유리질을 포함하여 구성되는 다결정체를 말한다.

(2) 모노규산 리튬(Li₂SiO₃)의 결정상을 포함한 무기 조성물.

SiO₂－Li₂O계 결정화 유리의 대부분은 결정화 온도가 고온이 됨에 따라 결정화도가 증가하는 것은 물론, 결정이 SiO₂ 리치한 상으로 전이하여 간다. 당해 유리를 결정화하기 위해서 가열(승온)해 가면, 유리 내에 분상이 일어나고, 분상계면에 결정핵이 생기며 그 후 Li₂SiO₃가 생성되어 Li₂Si₂O₅, 경우에 따라서는 이것으로부터α－SiO₂가 되고 Al 이온 등의 고용에 의해, β-Quartz계 화합물로 전이한다. 일반적으로 같은 화합물 간에는, 온도 범위에 따라 약간 바뀔 가능성은 있지만, 열팽창 계수의 관계에 Li₂SiO₃＜Li₂Si₂O₅＜α－SiO₂가 성립되며 α－SiO₂의 열팽창 계수는 고온 영역이 되면, ＋200(×10^－7·℃^－1)을 넘는다. 이 계의 원 유리 열팽창 계수는 ＋60~＋100(×10^－7·℃^－1) 정도이기 때문에 열팽창 계수 차이가 큰 α－SiO₂ 등을 석출시키면, 결정과 원 유리 간의 부정합이 커지기 쉽고, 강도에 영향을 주기 쉽다. 따라서 Li₂SiO₃는 α－SiO₂보다도 원 유리와의 열팽창 계수 차이가 작은 것에 장점을 갖고 있다.

나아가 원 유리 및 상기 결정 간의 내산성에서는 일반적으로 Li₂SiO₃＜원유리＜Li₂Si₂O₅＜α－SiO₂의 관계가 성립되는 것이 알려져 있다. CeO₂(산화 세륨) 등에 의한 연마 후, 표면에 부착한 연마제의 나머지를 세정하기 위해 불화수소산 침투에 의한 표면 청정화를 실시한다. 그 결과, 원 유리와의 내산성 차이, 특히 불화수소산에 의한 용해 스피드 차이가 크면 표면 청정화 후의 표면조도가 악화된다. Li₂SiO₃는 원 유리보다도 내산성이 나쁘고, 불화수소산에 대한 용해 스피드에도 차이가 있지만, 600℃라고 하는 비교적 낮은 온도로부터 결정이 성장되어 결정입자 지름이 매우 미세하기 때문에, 불화수소산에 대한 용해 스피드에 큰 영향을 주는 일이 없고 Li₂Si₂O₅나 α－SiO₂를 석출하는 것보다도 현격히 양호한 표면조도를 얻을 수 있다.

(3) 2규산 리튬(Li₂Si₂O₅), α－석영(α-SiO₂)의 적어도 1종의 결정층을 더 포함하는 (2)에 기재된 무기 조성물.

본 발명의 무기 조성물에 의하면, 결정입자 지름이 미세하기 때문에 연마하여 이루어지는 표면은 지극히 평활하고 높은 링 휨강도를 가지게 된다. 즉, 2 규산 리튬(Li₂Si₂O₅)은, 700℃의 온도에서 결정의 생성이 시작되므로, 종래의 결정화 유리보다 낮은 온도로 결정화 유리를 생성할 수 있다. 또, 석출되는 결정의 입자 지름의 미세함, 원 유리에 근사한 열팽창 계수 등, 모노규산 리튬(Li₂SiO₃)과 동등 한 특성을 가지고 있기 때문에 초평활한 연마면을 얻을 수 있다. 그렇지만, 초평활면이 되면, 헤드와 매체의 흡착력이 커지게 되고 매체 파손을 일으키기 때문에 초평활면이 아닌 적당한 평활성이 필요하다. 여기서, 입자 지름이 큰 α－석영(α-SiO₂)을 적절한 정도로 석출시키는 것으로, 매체 파손을 일으키지 않고 소망하는 평활면을 얻을 수 있다.

(4) 상기 결정상을 나타내는 입자의 평균 입자 지름이 1 μm이하인(1) 또는(2) 기재의 무기 조성물.

(5) 상기 결정상을 나타내는 입자의 평균 입자 지름이 100 nm이하인(1) 또는(2) 기재의 무기 조성물.

(6) 상기 결정상을 나타내는 입자의 평균 입자 지름이 50 nm이하인(1) 또는(2) 기재의 무기 조성물.

(7) 상기 결정상을 나타내는 입자의 평균 입자 지름이 1 nm이상 50 nm이하인(1) 또는 (2) 기재의 무기 조성물.

(4)로부터 (7)의 발명에 의하면, 결정상을 나타내는 입자의 평균 입자 지름이 1μm이하, 바람직하게는 100 nm이하, 보다 바람직하게는 50 nm이하, 가장 바람직하게는 1 nm이상 50 nm이하이므로, 초평활한 연마면을 얻을 수 있다. 이 때문에, 정보 기록 매체용 디스크 기판 등의 기판으로 했을 경우, 기판의 표면조도 Ra(산술 평균 거칠기)가 10Å이하, 바람직하게는 5Å이하, 보다 바람직하게는 3Å이하, 가장 바람직하게는 2Å이하로 하는 것이 가능하기 때문에, 자기 헤드와 기판 의 거리가 작아도, 기판의 돌기와 자기 헤드가 충돌하여 자기 헤드의 파손이나 기판의 파손을 일으키는 일이 없다. 이 때문에, 기록 밀도를 증가시킬 수 있다. 또, 이러한 미세한 결정을 균일하게 석출시키는 것에 의해 무기 조성물의 기계적 강도가 향상되고, 링 휨강도의 하한은 300 MPa 이상, 바람직하게는 450 MPa 이상, 보다 바람직하게는 500 MPa 이상, 가장 바람직하게는 750 MPa 이상, 또한 상한은 1600 MPa 이하가 바람직하다. 이 때문에, 예를 들면, 자기 기록 매체용 디스크 기판 등의 기판으로 했을 경우, 면기록 밀도를 크게 할 수 있고, 기록 밀도를 향상하기 위해서 기판 자체를 고회전화 하여도, 휨이나 변형이 발생하지 않고, 이 회전에 의한 진동이 저감되고 진동이나 휨에 의한 데이터 해독의 에러수(TMR)를 저하시키게 된다. 여기서, 결정상을 나타내는 입자란, 결정상을 구성하는 입자이며, 결정질의 입자 및 비정질의 입자를 포함하는 것으로 한다.

여기서, 상기 결정상을 나타내는 입자의 평균 입자 지름이란, 투과형 전자현미경(TEM) 상에 의해 측정한 입자 지름의 면적 기준의 중앙 누적치(「메디안 지름」d50)의 입자 지름을 말한다. 또, 링 휨강도란, 직경이 65 mm정도로 두께 0.6 mm 정도의 얇은 원판상 시료를 작성하고, 원형의 지지 링과 하중 링에 의해 당해 원판상 시료의 면내 강도를 측정하는 동심원 휨법으로 측정한 휨강도를 말한다.

(8) 상기 결정상을 나타내는 입자의 함유량이 질량%로 1~44%인(1) 또는 (2)기재의 무기 조성물.

(8)의 양태에 의하면, 무기 조성물을 정보 기록 매체용 디스크 기판 등의 기판에 성형했을 경우에 연마 후의 기판의 표면조도(Ra)의 저감이나 뛰어난 기계적 특성이 실현된다. 일반적으로, 결정량의 정량적 취급으로서 X선 회절 장치(필립스 사제, 상품명：X＇pert－MPD)로 얻은 X선 회절도로부터 회절 피크 면적을 구해 검량선을 기준으로 함유량을 평가하였다.

(9) 링 휨강도가 300 MPa 이상인(1) 또는(2) 기재의 무기 조성물.

(10) 링 휨강도가 450 MPa 이상인(1) 또는(2) 기재의 무기 조성물.

(11) 링 휨강도가 750 MPa 이상 1600 MPa 이하인(1) 또는 (2) 기재의 무기 조성물.

(9)로부터 (11)의 발명에 의하면, 휨강도가 높기 때문에 당해 무기 조성물을 정보 기록 매체용 디스크 기판 등의 기판으로 이용했을 경우, 기판 자체의 고회전에 대한 휨이나 변형의 발생이 억제되므로 자기 헤드와 기판의 거리를 작게 할 수 있다. 이에 따라, 면기록 밀도를 크게 할 수 있고 또한, 회전에 의한 진동이 저감되고 진동이나 휨에 의한 데이터 해독의 에러수(TMR)를 저하시키게 된다.

(12) 표면조도(Ra)가 10Å 이하인 (1) 또는(2) 기재의 무기 조성물.

이 태양에 의하면, 표면이 지극히 평활하기 때문에, 당해 무기 조성물을 정보 기록 매체용 디스크 기판 등의 기판으로서 이용했을 경우, 자기 헤드와 기판의 거리를 작게 할 수 있다. 이 때문에, 데이터의 기입 등의 면밀도를 증가시킬 수 있다.

(13) 연마 후의 표면조도(Ra)를 Ra1, 연마 가공 후의 산세정 및/또는 알칼리 세정에 의한 표면조도를 Ra2로 했을 때, 표면조도 변화율(｜Ra2－Ra1｜／Ra1)의 값이 0.62 미만인(1) 또는(2) 기재의 무기 조성물.

(14) 연마 후의 표면조도(Ra)가 0.5Å 이상 10Å 이하이고, 연마 가공 후의 산세정 및/또는 알칼리 세정에 의한 표면조도 변화량이 2.0Å 이내인 (1) 또는 (2) 기재의 무기 조성물.

(15) 연마 후의 표면조도(Ra)가 0.5Å 이상 10Å 이하이고, 연마 가공 후의 불화수소산 세정에 의한 표면조도 변화량이 2.0Å 이내인 (1) 또는(2) 기재의 무기 조성물.

(14), (15)의 태양에 의하면, 무기 조성물, 특히 결정화 유리를 포함하여 구성되는 정보 기록 매체용 디스크 기판 등의 기판을 연마한 후에 산이나 알칼리 혹은 불화수소산에 의한 세정 처리를 행하고, 기판 표면에 부착된 유리 가루나 연마제를 제거하여도, 특히 유리 매트릭스 중에 결정과 유리 성분이 혼재하고 있는 결정화 유리여도, 산이나 알칼리에 의한 세정 처리에 의한 결정과 유리의 에칭 레이트 차이로부터 표면조도가 나빠지는 것이 없기 때문에, 표면조도(Ra)를 손상하는 일이 없다.

여기서, 표면조도 변화량이란, 연마 후의 기판의 표면조도에 대하여, 당해 기판을 상기의 세정 처리를 행한 후의 기판의 표면조도의 변화량을 의미하며, 표면조도 변화량 = 세정 처리 후의 표면조도 - 연마 후의 기판의 표면조도로 나타난다.

또, 표면조도 변화율이란, 연마 후의 기판의 표면조도와 표면조도 변화량의 비율이며, 표면조도 변화율 = 표면조도 변화량/연마 후의 기판의 표면조도로 나타난다.

(16) 상기 무기 조성물은, 산화물 환산 질량%로 아래와 같은 성분을 함유하 는 (1) 또는 (2) 기재의 무기 조성물.

SiO₂：50~90%, 및/또는 Li₂O：5~15%, 및/또는 Al₂O₃：0~20%, 및/또는 MgO：0~3%, 및/또는 ZnO：0~3%, 및/또는 P₂O₅：0~3%, 및/또는 ZrO₂：0~3%, 및/또는 K₂O：0~2%, 및/또는 Sb₂O₃＋As₂O₃：0~2%

(17) 상기 성분에 있어서, Li₂O/K₂O의 질량비가 5.5 이상인 (16) 기재의 무기 조성물.

(18) 상기 무기 조성물은, 산화물 환산 질량%로 아래와 같은 성분을 함유하는(1) 또는 (2) 기재의 무기 조성물.

SiO₂：70~82%, 및/또는 Li₂O：7~13%, 및/또는 Al₂O₃：3~10%, 및/또는 MgO：0~3%, 및/또는 ZnO：0~3%, 및/또는 P₂O₅：1~3%, 및/또는 ZrO₂：0~3%, 및/또는 K₂O：0~2%, α및/또는 Sb₂O₃＋As₂O₃：0~2%

(16), (18)의 양태에 의하면, 모노규산 리튬과 2 규산 리튬의 결정층이 선택적으로 생성되기 쉽다. 일반적으로, 본 발명의 무기 조성물, 특히 결정화 유리에 있어서는, 특히 SiO₂ 성분, LiO₂ 성분이나 Al₂O₃ 성분이 중요한 역할을 담당한다. 즉, SiO₂ 성분이나 LiO₂ 성분은 상기 조성을 용해하고 성형, 제냉(除冷)하여 얻어지는 조성물(이하, 원 무기 조성물이라고 칭한다)의 열처리에 의해 결정상으로서 2 규산 리튬, 모노규산 리튬, α-석영을 석출하는 매우 중요한 성분이며, SiO₂ 성분 양의 하한치는 바람직하게는 50%이상, 보다 바람직하게는 70%이상이며, 상한치는 바람직하게는 90%이하, 보다 바람직하게는 82%이하이다. 또, LiO₂ 성분양의 하한치는 바람직하게는 5%이상, 보다 바람직하게는 7%이상이며, 상한치는 바람직하게는 15%이하, 보다 바람직하게는 13%이하이다.

또한, Al₂O₃ 성분은 무기 조성물의 화학적 내구성 및 기계적 강도, 특히 경도를 향상시키는데 효과를 가져 임의로 첨가할 수 있지만, 상기 효과를 효과적으로 얻기 위해서는, Al₂O₃ 성분양의 하한치는 바람직하게는 0%이상, 보다 바람직하게는 3%이상이며, 상한치는 20%이하, 보다 바람직하게는 10%이하이다.

여기서, 「산화물 환산 질량%」란, 본 발명의 무기 조성물 구성 성분의 원료로서 사용되는 산화물, 질산염 등이 용융시에 모두 분해되어 산화물로 변화한다고 가정했을 경우에, 이 생성 산화물 질량의 총화를 100 질량%로 하여 무기 조성물 중에 함유되는 각 성분을 표기한 조성이다.

(19) 상기 성분에 있어서, Li₂O/K₂O의 질량비가 5.5 이상인 (18) 기재의 무기 조성물.

일반적인 붕산염 무기 조성물이나 인산염 무기 조성물과 비교하여 결정화하기 쉽다고 여겨지고 있는 규산염 무기 조성물은, SiO₂의 융점의 높이에 의해 저비용으로 무기 조성물을 용해하는 것은 매우 곤란하다. 이 문제를 해결하기 위하여 이 계의 무기 조성물화 범위에서 무기 조성물을 저비용으로 생산하기 위해서는, 어느 정도의 알칼리 성분을 도핑하지 않으면 안 되지만, 그 외의 성분도 각각 중요한 역할을 하기 때문에 (16) 또는 (18)에 기재된 조성 범위에서는, Li₂O/K₂O의 질량비가 바람직하게는 5.5 이상, 보다 바람직하게는 9.0 이상, 가장 바람직하게는 9.5 이상으로 함으로써 결정화 유리의 특성을 유지하면서 생산성을 향상시키는 것이 가능해진다.

(20) 결정화 유리인(1) 또는 (2) 기재의 무기 조성물.

(21) 원 유리를 450℃~620℃로 핵 형성 공정을 행하고, 이 핵 형성 공정 뒤에, 620℃~800℃로 열처리함으로써 핵 성장 공정을 행함에 의해서 얻어지는 (1) 또는 (2) 기재의 무기 조성물.

본 발명의 무기 조성물은 상기의 조성을 용해하고, 성형, 제냉을 실시한 후추가적으로 결정상 석출을 위한 열처리를 행하지만, 이 열처리는 450℃~620℃에서 핵이 형성되고 그 후, 620℃~800℃의 열처리로 결정이 성장되기 때문에, 석출되는 결정상은 모노규산 리튬, 2 규산 리튬이 주체가 된다. 또한, 핵 형성이나 결정 성장의 온도가 비교적 낮기 때문에 결정의 석출이 완만하고, 미세한 입자 지름의 결정이 균일하게 생성되게 된다. 또, 생산성이 높고, 열처리의 온도가 비교적 낮기 때문에 염가로 제조할 수 있어 경제적이다.

(22) 정보 기록 매체용 유리 세라믹 기판인(1) 또는 (2) 기재의 무기 조성물.

(23)　(22)에 기재된 정보 기록 매체용 유리 세라믹 기판을 이용한 정보 기 록 매체.

(24) 전자 회로 기판인 (1) 또는 (2) 기재의 무기 조성물.

(25)　(24)에 기재의 전자 회로 기판을 이용한 전자 회로.

(26) 광 필터용 기판인 (1) 또는 (2) 기재의 무기 조성물.

(27)　(26) 기재의 광 필터용 기판에 유전체 다층막이 형성되어서 이루어지는 광 필터.

(28)　(1) 또는 (2) 기재의 무기 조성물을 자기 디스크 제조용의 기판으로 사용하는 방법.

α－석영(α-SiO₂), 2 규산 리튬(Li₂Si₂O₅), 모노규산 리튬(Li₂SiO₃)의 결정입자는 입자 지름이 매우 미소하기 때문에 이러한 결정입자를 포함하여 이루어지는 무기 조성물을 포함하는 기판은, 지극히 뛰어난 표면조도와 뛰어난 기계적 강도와 각 드라이브 부재에 합치하는 열팽창 특성을 겸비하게 되어 자기 디스크 제조용 기판으로서 유용할 수 있게 된다.

본 발명의 무기 조성물은, 모노규산 리튬(Li₂SiO₃), 2 규산 리튬(Li₂Si₂O₅), α－석영(α-SiO₂)으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 결정상을 함유하는 것, 또는 적어도 모노규산 리튬(Li₂SiO₃)의 결정층을 포함하는 것으로, 그 입자 지름이 1μm이하, 바람직하게는 100 nm이하, 보다 바람직하게는 50 nm이하, 가장 바람직하게는 1~50 nm로 작고, 또 결정상을 나타내는 입자의 함유 비율이 1~35 질량%이므로 텍스쳐 처리를 필요로 하지 않고 연마만으로 자기 기록 매체용 디스크 기판 등의 기판에 바람직한 표면조도를 얻을 수 있으며 또한, 재료의 링 휨강도를 비약적으로 향상시킬 수 있어 고속 회전화에 견딜 수 있는 높은 기계적 강도를 가지게 된다. 더불어, 산, 알칼리, 또는 불화수소산에 의한 표면 에칭 처리 후의 기판 표면조도의 악화를 극력 억제할 수 있기 때문에 기판, 특히 정보 기록 매체, 전자 회로, 광 필터 등에 매우 적합한 기판을 제공할 수 있다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

다음으로, 본 발명의 무기 조성물에 관해서, 구체적인 실시 형태에 대해 설명한다.

본 발명의 무기 조성물은 모노규산 리튬(Li₂SiO₃), 2 규산 리튬(Li₂Si₂O₅), 혹은 α－석영(α-SiO₂)의 결정상을 1종 또는 2종 이상, 혹은 적어도 모노규산 리튬(Li₂SiO₃)을 함유하고, 이들 결정상을 나타내는 입자의 평균 입자 지름이 1μm이하, 바람직하게는 100 nm이하, 보다 바람직하게는 50 nm이하, 가장 바람직하게는 1~50 nm의 미세한 결정이 균일하게 석출된 결정상을 포함하여 이루어지고 있다.

그리고, 이 무기 조성물은 예를 들면 자기 기록 매체용 디스크 기판 등에 이용되지만, 무기 조성물은 상기한 성상의 것이므로, 표면조도(Ra)가 10Å이하, 바람직하게는 5Å이하, 보다 바람직하게는 3Å이하, 가장 바람직하게는 2Å이하라는 평활한 표면성과 링 휨강도가 300 MPa 이상, 바람직하게는 450 MPa 이상, 보다 바람직하게는 500 MPa 이상, 한층 더 바람직하게는 750 MPa 이상, 가장 바람직하게는 750 MPa 이상 1600 MPa 이하라고 하는 높은 기계적 강도와 25~100℃의 온도 범위에 있어서의 열팽창 계수가 하한이＋50(×10^－7·℃^－1) 이상이며, 상한이＋120(×10^－7·℃^－1) 이하, 바람직하게는＋100(×10^－7·℃^－1) 이하를 가지는 것이 된다. 또, 신장 탄성률이 80 GPa 이상, 비중이 2.7 이하이다.

또, 이 기판을 연마한 후에는 산 혹은 알칼리에 의한 세정 처리를 하여 기판 표면에 부착한 유리 가루나 연마제를 제거하지만, 특히 결정화 유리의 경우는, 유리 매트릭스 중에 결정과 유리 성분이 혼재하고 있기 때문에, 산, 알칼리, 또는 불화수소산에 의한 세정 처리를 행하면, 결정과 유리의 에칭 레이트 차이로부터 표면조도가 나빠지게 되는 경향이 있다. 그 때문에, 본 발명에서는 함유하는 결정상을 나타내는 입자의 입자 지름을 극도로 작게 하고 한편, 결정상을 나타내는 입자의 존재 비율을 저하시킴으로써, 세정 처리에 의한 표면조도의 악화를 2.0Å 이하로 저감시킬 수 있다. 이 상한으로서, 보다 바람직하게는 1.5Å이고 한층 더 바람직하게는 1.0Å이다.

에칭 시험에는 불화수소산(HF)을 이용했다. HF(0.48wt%)를 함유하는 용액에 연마 기판을 1분간 침지한 후 세정하여 원자간력 현미경(AFM)으로 기판의 표면조도(Ra)를 확인하였다.

그리고, 본 발명의 무기 조성물은, 산화물 환산 질량%로 SiO₂가 50~90%, 바람직하게는 70~82%, 및/또는 Li₂O：5~15%, 바람직하게는 7~13%, 및/또는 Al₂O₃： 0~20% 바람직하게는 3~10%, 및/또는 MgO：0~3%, 및/또는 ZnO：0~3%, 및/또는 P₂O₅：0~3%, 및/또는 ZrO₂：0~3%, 및/또는 K₂O：0~2%, 및/또는 Sb₂O₃＋As₂O₃：0~2%의 조성을 용해하고 성형, 제냉을 실시한 후, 추가적으로 열처리하여 결정화하는 것으로 얻을 수 있다. 그리고, 모노규산 리튬, 및/또는 2 규산 리튬, 및/또는 α－석영의 결정상이 선택적으로 생성된다.

이하, 본 발명의 무기 조성물의 결정상을 나타내는 입자의 입자 지름, 표면 특성, 물리적 특성, 조성을 상기와 같이 한정한 이유에 대해 설명한다.

먼저, 결정상에 관한 것이지만, 소망하는 표면조도를 얻기 위해서는 석출 비율이 비교적 크고 결정상이 미세한 구상 입자 형상인 모노규산 리튬(Li₂SiO₃), 및/또는 2 규산 리튬(Li₂Si₂O₅) 및/또는 α－석영(α-SiO₂)을 포함하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 모노규산 리튬을 포함하며, 가장 바람직하게는, 모노규산 리튬, 2 규산 리튬 및 α－석영을 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 결정상은 비교적 낮은 온도에서 석출되기 때문에 미세한 결정입자가 석출하여 표면성, 물리적 특성도 뛰어난 것을 용이하게 얻을 수 있다. 일반적으로, 상기의 모노규산 리튬과 2 규산 리튬과의 결정상이 공존하는 결정화 온도 영역 내에서도 비교적 낮은 온도 영역에서는 결정입자 지름이 매우 미세하기 때문에, 현격히 양호한 표면조도를 얻을 수 있고 입자 지름이 큰 α－석영(α-SiO₂)의 미립자가 석출되는 비율이 적기 때문에, 표면의 평활성이 보다 뛰어나게 된다. 그러나 초평활면이 되면, 헤드와 매 체의 흡착력이 커져 매체 파손을 일으키기 때문에 초평활면이 아닌 적당한 평활성이 필요하게 되고 따라서 α－석영을 적당히 석출시켜 소망하는 평활면을 얻는 기술이 본원에 있어 확립되었다.

이들 결정상을 나타내는 입자의 존재 비율은, 후술하는 연마 후의 표면조도의 저감이나 뛰어난 기계적 특성을 실현하기 위해서는, 질량%에서 그 하한을 1%로 하는 것이 바람직하고, 3%로 하는 것이 보다 바람직하고, 5%로 하는 것이 더욱 바람직하고, 그 상한을 44%로 하는 것이 바람직하고, 30%로 하는 것이 보다 바람직하고, 25%로 하는 것이 가장 바람직한 범위이다.

다음으로, 표면 특성에 관해서이지만, 먼저 기술한 것처럼, 정보 기록 매체의 면기록 밀도 향상에 수반하여 헤드의 부상 높이가 최근에는 15 nm이하가 되고 있으며, 향후는 10 nm이하로부터 니어 컨택트 레코딩 방식 혹은 완전하게 접촉하는 컨택트 레코딩 방식의 방향으로 진행되고 있어, 이것에 대응하려면, 디스크 기판 등의 기판 표면의 평활성은 종래 물품보다도 양호하지 않으면 안 된다.

종래 레벨의 평활성으로 자기 기록 매체로의 고밀도 입출력을 하려고 해도, 헤드와 매체 간의 거리가 크기 때문에 자기 신호의 입출력을 행할 수 없다. 또 이 거리를 작게 하려고 하면, 매체(디스크 기판)의 돌기와 헤드가 충돌하여 헤드 파손이나 매체 파손을 일으켜 버린다. 따라서, 이 현저하게 낮은 부상 높이 혹은 접촉 상태에서도 헤드 파손이나 디스크 기판 파손을 일으키지 않고, 한편 헤드와 매체의 흡착을 일으키지 않게 하기 위하여, 표면조도 Ra(산술 평균 거칠기)의 상한은, 현상의 자기 기록 매체에는 바람직하게는 10Å이하, 보다 바람직하게는 5Å이하, 가 장 바람직하게는 4Å이하이고, 장래의 자기 기록 매체에 있어서는 평활화가 요구되기 때문에 바람직하게는 7Å이하, 보다 바람직하게는 3Å이하, 가장 바람직하게는 2Å이하, 하한은 0.5Å이상인 것이 바람직하다. 그리고, 이와 같이 평활한 연마면을 얻기 위해서는, 또 소망하는 링 휨강도를 얻기 위해서는 현상의 자기 기록 매체에 무기 조성물의 결정상을 나타내는 입자의 평균 입자 지름의 상한이 1μm이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 100 nm이하, 가장 바람직하게는 50 nm이하이며, 장래의 자기 기록 매체에 있어서는 전술한 이유에 의해 바람직하게는 70 nm이하, 가장 바람직하게는 40 nm이하이며, 하한은 1 nm이상이 바람직하다.

나아가, 미세한 결정입자를 균일하게 석출시키는 것에 의해 무기 조성물의 기계적 강도의 향상을 도모할 수 있다. 특히 미세한 크랙의 성장을 석출 결정입자가 방지하기 때문에, 연마 가공시에 있어서의 취핑 등에 의한 미세한 감퇴를 현저하게 저감할 수 있다. 이러한 관점으로부터도, 결정상을 나타내는 입자의 석출 평균 입자 지름의 상한은, 상기와 같이 상한은 1μm이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 100 nm이하, 한층 더 바람직하게는 50 nm이하이며, 하한은 1 nm이상이 바람직하다.

이들 결정상을 나타내는 입자의 존재 비율은, 전술한 연마 후의 표면조도의 저감이나 뛰어난 기계적 특성을 실현하기 위해서는, 질량%로 하한이 1%이상, 바람직하게는 3%이상, 가장 바람직하게는 5%이상이며, 상한이 44%이하, 바람직하게는 34%이하, 가장 바람직하게는 33%이하의 범위이다.

또, 기판을 연마한 후에는 산 혹은 알칼리에 의한 세정 처리를 하여 기판 표 면에 부착한 유리 가루나 연마제의 제거를 행하지만, 특히 결정화 유리의 경우는, 유리 매트릭스 중에 결정과 유리 성분이 혼재하고 있기 때문에, 산이나 알칼리에 의한 세정 처리를 행하면, 결정과 유리의 에칭 레이트 차이로부터 표면조도가 나빠지는 경향이 있다. 그 때문에 본 발명에서는, 함유하는 결정상을 나타내는 입자의 입자 지름을 극도로 작게 하고, 한편, 결정상을 나타내는 입자의 존재 비율을 저하하는 것에 의하여, 세정 처리에 의한 표면조도의 악화를 2.0Å 이하로 저감시키는 것에 성공하였다. 이 상한으로서, 보다 바람직하게는 1.5Å 이하이고, 한층 더 바람직하게는 1.0Å이하이다.

또, 연마 후의 표면조도(Ra)를 Ra1, 연마 가공 후의 산 세정 및/또는 알칼리 세정에 의한 표면조도를 Ra2로 했을 때, 표면조도 변화율(｜Ra2－Ra1｜／Ra1)의 값이 0.62 미만인 것이 바람직하다.

다음으로, 링 휨강도 및 비중에 관해 설명한다. 앞에서 본 바와 같이, 기록 밀도 및 데이터 전송 속도를 향상하기 위해서, 정보 기록 매체 디스크 기판의 고속 회전화 경향이 진행되고 있지만, 이 경향에 대응하려면, 기판재는 고속 회전시의 휨에 의한 디스크 진동을 방지할 수 있도록, 고강성, 저비중이 아니면 안 된다. 또, 헤드의 접촉이나 리무버블 기록 장치와 같은 휴대형 기록 장치에 이용했을 경우에 있어서는, 거기에 충분히 견딜 수 있는 기계적 강도, 고신장 탄성률, 표면 경도를 가지는 것이 필요하게 되어, 구체적으로는, 휨강도로 300 MPa 이상, 신장 탄성률로 80 GPa 이상인 것이 바람직하다. 따라서, 이 면으로부터도 기계적 강도로서는, 링 휨강도의 하한이 300 MPa 이상, 바람직하게는 450 MPa 이상, 보다 바람직 하게는 500 MPa 이상, 한층 더 바람직하게는 750 MPa 이상이며, 가장 바람직하게는 750 MPa 이상 1600 MPa 이하이다. 또 신장 탄성률은 80 GPa 이상이다.

그런데, 단순히 고강성이어도 비중이 크면, 고속 회전시에 그 중량이 큰 것에 의해 휨이 발생하고 진동이 일어난다. 반대로 저비중에서도 강성이 작으면, 마찬가지로 진동이 일어나게 된다. 한편, 비중을 너무 낮게 하면, 결과적으로 소망하는 기계적 강도를 얻는 것이 어려워진다. 따라서, 고강성이면서 저비중이라고 하는 일견 상반되는 특성의 밸런스를 취하지 않으면 안 되며, 그 바람직한 범위는 신장 탄성률(GPa)/비중으로 30 이상이며, 보다 바람직한 범위는 33 이상이며, 가장 바람직한 범위는 35 이상이다. 또, 비중에 관해서도, 예를 들어 고강성이어도 2.7 이하일 필요가 있지만, 2.2를 밑돌면, 이 계의 무기 조성물에서는 소망하는 강성을 가지는 기판은 실질상 얻기 어렵게 된다.

또, 열팽창 계수에 관한 것이지만, 기록 밀도의 향상에 수반하여 자기 헤드와 매체의 포지셔닝에 고정밀도를 요하기 때문에 매체 기판이나 디스크의 각 구성부품에는 높은 촌법정도(寸法精度)가 요구된다. 이 때문에 이들 구성부품과의 열팽창 계수의 차이의 영향도 무시할 수 없게 되므로, 이러한 열팽창 계수차이를 극력 줄이지 않으면 안 된다. 특히 소형의 자기 정보 기록 매체에 사용되는 구성부품의 열팽창 계수는, ＋90~＋100(×10^－7·℃^－1) 정도의 것이 잘 이용되고 있어 기판도 이 정도의 열팽창 계수가 필요하게 되지만, 드라이브 메이커에 따라서는 이 범위에서는 어긋난 열팽창 계수(＋70 전후~＋125 전후(×10^－7·℃^－1))를 가지는 재료 를 구성부품에 이용하기도 한다. 이상과 같은 이유로, 본 발명의 무기 조성물의 결정계에서 강도와의 균형을 도모하면서, 이용하는 구성부품의 재질에 넓게 대응할 수 있도록 25~100℃의 범위에 있어서 열팽창 계수가 상한으로 ＋50(×10^－7·℃^－1) 이상이며, 하한이 ＋120(×10^－7·℃^－1) 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 100(×10^－7·℃^－1) 이하이다.

다음으로, 무기 조성물의 조성 범위를 상기와 같이 한정한 이유에 대하여 이하에서 서술한다. 일반적으로, 무기 조성물의 조성의 각 성분은 질량%로 표현한다. 일반적으로, 본원 명세서 중에 있어 질량%로 나타내지는 무기 조성물의 조성은 모두 산화물 환산 질량%로 나타내진 것이다.

본 발명의 무기 조성물은, 예를 들면, 상기의 조성을 용해하고, 성형, 제냉을 실시한 후, 추가적으로 열처리를 하여 제조되지만, SiO₂ 성분은, 열처리에 의해 결정상으로서 석출되는 모노규산 리튬(Li₂SiO₃), 2 규산 리튬(Li₂Si₂O₅), 및 α－석영(α-SiO₂) 결정을 생성하는 지극히 중요한 성분이지만, 그 양이 50% 미만에서는, 얻어진 무기 조성물의 석출 결정이 불안정하고 조직이 조대화(粗大化) 하기 쉽고, 또 90%를 넘으면 열처리하기 전의 무기 조성물(원 무기 조성물이라고 칭한다)의 용융·성형성이 곤란하게 되기 쉽기 때문에, 그 하한을 50%로 하는 것이 바람직하고, 65%로 하는 것이 보다 바람직하고, 70%로 하는 것이 가장 바람직하고, 그 상한을 90%로 하는 것이 바람직하고, 85%로 하는 것이 보다 바람직하고, 82%로 하는 것이 가장 바람직한 범위이다.

Li₂O 성분은, 원 무기 조성물의 열처리에 의해 결정상으로서 석출되는 모노규산 리튬(Li₂SiO₃) 및 2 규산 리튬(Li₂Si₂O₅)을 생성하는 지극히 중요한 성분이지만, 그 양이 5% 미만에서는, 상기 결정의 석출이 곤란해지기 쉬워짐과 동시에, 원 무기 조성물의 용융이 곤란해지기 쉽고, 또 15%를 넘으면 얻어지는 결정이 불안정하고 조직이 조대화하기 쉬우며 화학적 내구성도 저하되기 쉽기 때문에, 그 하한을 5%로 하는 것이 바람직하고, 6%로 하는 것이 보다 바람직하고, 7%로 하는 것이 가장 바람직하고, 그 상한을 15%로 하는 것이 바람직하고, 14%로 하는 것이 보다 바람직하고, 13%로 하는 것이 가장 바람직한 범위이다.

Al₂O₃ 성분은, 무기 조성물의 화학적 내구성 및 기계적 경도를 향상시키는데 매우 적합하다. 열처리 조건에 따라 석출 결정의 종류는 달라지지만, 각종 열처리 조건을 고려하여도, 모노규산 리튬(Li₂SiO₃) 및 2 규산 리튬(Li₂Si₂O₅)을 석출시키기 위해서는, Al₂O₃이 그 상한을 20%로 하는 것이 바람직하고, 15%로 하는 것이 보다 바람직하고, 10%로 하는 것이 가장 바람직하고, 그 하한을 1%로 하는 것이 바람직하고, 2%로 하는 것이 보다 바람직하고, 3%로 하는 것이 가장 바람직한 범위이다.

MgO, ZnO 성분은, 무기 조성물의 용융성을 향상시킴과 동시에 석출 결정의 조대화를 방지하는 성분이며, 나아가 결정상으로서 모노규산 리튬(Li₂SiO₃), 2 규산 리튬(Li₂Si₂O₅)의 각 결정입자를 구상으로 석출시키는데 효과적이지만, 과잉으로 포 함되면, 얻어지는 결정이 불안정하고 조직이 조대화하기 쉽고, 그 때문에 MgO 성분은 3%이하, 보다 바람직하게는 2%이하, 가장 바람직하게는 1%이하이다. 또, ZnO 성분은 3%이하, 보다 바람직하게는 2%이하, 가장 바람직하게는 1%이하이다.

P₂O₅ 성분은 본 발명에 있어서, 무기 조성물의 결정핵 형성제로서 작용하는 유용한 성분이지만, 그 양이 3%를 넘으면 원 무기 조성물의 유백실투(乳白失透)를 일으키므로, 3%이하인 것이 바람직하다. 일반적으로, 1%미만에서는 결정핵 형성이 불충분하고 석출 결정상(結晶相)을 이상성장(異常成長)시켜 버리는 경우가 있으므로, 그 상한을 3%로 하는 것이 바람직하고, 그 하한을 1%로 하는 것이 바람직한 범위이다.

ZrO₂ 성분은 P₂O₅ 성분과 마찬가지로 무기 조성물의 결정핵 형성제로서 기능할 뿐만 아니라, 석출 결정의 미세화와 재료의 기계적 강도의 향상 및 화학적 내구성의 향상에 현저한 효과를 가지는 유용한 성분이지만, 3%를 넘으면 원무기 조성물의 용융이 곤란해지기 쉽기 때문에, 3% 이하가 아니면 안 된다. 보다 바람직하게는 2.7% 이하이며, 가장 바람직하게는 2.5%이다.

K₂O 성분은, 무기 조성물의 용해성을 향상시킴과 동시에, 석출 결정의 조대화를 방지하는 성분이지만, 그 양은 2%이하, 보다 바람직하게는 1.7% 이하이며, 가장 바람직하게는 1.5%이하이다.

Sb₂O₃ 성분, As₂O₃ 성분은 무기 조성물 용융시의 청징제(淸澄劑)로서 첨가하지만, 그러한 성분의 합(和)은 2%이하, 보다 바람직하게는 1.5% 이하, 가장 바람직하 게는 1% 이하이다.

일반적으로, Na₂O 성분은 자성막(磁性膜)의 고정밀화, 미세화에 있어 문제되기 쉬운 성분이다. 이 성분이 기판 중에 존재하면, 성막 중에 Na 이온이 자성막 내에 확산하여 자성막 입자의 이상성장이나 배향성 저하를 가져와 자기 특성이 저하되기 쉽다. 게다가 Na 이온이 자성막 내에 서서히 확산하여 자기 특성의 장기(長期) 안정성을 악화시기기 쉽기 때문에 포함하지 않는 편이 바람직하다. 또, PbO 성분은, 환경상 바람직하지 않은 성분이므로, 사용은 적극 피하는 것이 바람직하다.

또, V, Cu, Mn, Cr, Co, Mo, Ni, Fe, Te, Ce, Pr, Nd, Er의 금속 산화물을 포함하는 성분은 유리를 착색시켜, 또 다른 특성을 해칠 가능성이 있기 때문에 실질적으로는 포함하지 않는 것이 바람직하다.

다음으로, 본 발명의 무기 조성물을 제조하려면, 우선 상기의 조성을 가지는 원료를 용해하여 열간성형(熱間成形) 및/또는 냉간가공(冷間加工)을 행한 후, 하한을 450℃, 바람직하게는 480℃, 한층 더 바람직하게는 520℃이상으로 하고, 상한을 620℃, 바람직하게는 580℃, 한층 더 바람직하게는 560℃로 하는 온도의 범위에서 약 1~20 시간 열처리하여 결정핵을 형성하고, 이어 하한을 620℃이상, 상한을 800℃, 바람직하게는 750℃, 한층 더 바람직하게는 685℃로 하는 온도의 범위에서 약 0.5~10 시간 열처리하고 결정화를 실시한다. 일반적으로, 장래의 고밀도 기록화에 대응할 수 있도록 한층 더 평활화를 실현하기 위해서는 핵 생성 온도의 상한은, 바 람직하게는 700℃, 보다 바람직하게는 680℃, 가장 바람직하게는 670℃이다.

이때 결정핵 형성 온도에 관해서, 450℃ 이하가 되면 핵이 형성하지 않기 때문에 결정화가 시작되지 않고, 620℃ 이상이 되면 핵형성 이외에 성장도 동시에 일어나기 때문에 결정화 제어를 할 수 없게 된다. 또 결정화의 온도가 620℃ 보다 저하되면, 바람직한 열팽창 계수를 가지는 결정까지 성장하기 어렵고, 더욱이 800℃ 이상이 되면 저팽창 성질을 가지는 결정이 석출해 버린다.

이렇게 열처리에 의해 결정화된 무기 조성물의 결정상은, 적어도 모노규산 리튬(Li₂SiO₃)을 포함한 모노규산 리튬(Li₂SiO₃), 2 규산 리튬(Li₂Si₂O₅), α－석영(α-SiO₂)으로, 평균 입자 지름은 1μm이하, 보다 바람직하게는 100 nm이하, 한층 더 바람직하게는 50 nm이하이며, 미세한 결정이 균일하게 석출되어 정보 자기 기록용 디스크 기판으로서 적용할 수 있는 표면조도, 기계적 강도가 뛰어난 결정화 유리를 얻을 수 있다.

여기서 결정화의 온도가 고온이 될수록, α－석영의 석출이 증가하게 되지만, α－석영은 원 무기 조성물과의 열팽창 계수의 차이가 크기 때문에, α－석영의 존재 비율이 너무 많아지면 강도가 저하된다. 반대로 결정화 온도가 너무 낮으면 Li₂SiO₃가 많이 석출되고, 입자 지름 증대에 의한 표면조도 악화, 저강도화의 문제가 생긴다. 본원에서는 표면조도, 기계적 강도가 뛰어난 결정화 유리 등의 무기 조성물을 얻기 위해 각각의 결정에 있어서의 최강의 분말 XRD 피크 강도가 이하의 식 1이 되는 것이 바람직하다. 다만, 2 규산 리튬의 그 강도를 I_Li2Si2O5, 모노규산 리튬의 그것을 I_Li2SiO3, 그 외 공존하는 결정상의 최강 피크 강도의 합(和)을 I_S로 한다.

I_Li2Si2O5 / (I_Li2Si2O5 +I_Li2SiO3) ≥ 0.2

(I_Li2Si2O5 +I_Li2SiO3) / (I_Li2Si2O5 +I_Li2SiO3 + I_S )≥ 0.2

다음으로, 이 열처리 결정화한 무기 조성물을 포함하는 기판을 일반적인 방법에 의해 랩핑한 후, 폴리싱함으로써, 표면조도 Ra(산술 평균 거칠기)가 10Å 이하, 보다 바람직하게는 5Å 이하, 한층 더 바람직하게는 3Å 이하, 가장 바람직하게는 2 Å 이하의 무기 조성물의 디스크 기판, 전자 회로 기판, 광디스크 기판 재료를 얻을 수 있다. 그리고, 이 디스크 기판 재료상에 자성막 및 필요에 따라서 Ni－P 도금, 또는 하지층(下地層), 보호층, 윤활막 등을 형성하고, 고밀도 기록에 대응할 수 있는 정보 자기 기록 매체 디스크를 얻을 수 있다. 또, 광디스크 기판 재료상에 유전체 다층막을 형성하고 광디스크를 얻을 수 있다.

실시예

이하, 실시예를 이용해 본 발명을 한층 더 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예로 한정되는 것은 아니다.

＜실시예 1~3＞ 및 ＜비교예 1~4＞

표 1은 본 발명의 무기 조성물인 결정화 유리의 실시예(No.1~3) 및 비교 조성예로서 종래의 Li₂SiO₃계 결정화 유리 3종(비교예 1：특개소 62－72547호 공보에 기재의 것, 비교예 2：특개평 9－35234호 공보에 기재의 것, 비교예 3：특개평 12－302481 공보에 기재의 것), 및 종래의 Li₂O－SiO₂계 아몰포스(amorphous) 유리(비교예 4)에 대해서, 성분 조성의 비율, 결정화 유리의 핵형성 온도, 결정화 온도, 결정상, 결정화도, 평균 결정입자 지름, 링 휨강도, 연마하여 이루어지는 표면조도 Ra(산술 평균 거칠기), 연마 가공 후의 불화수소산 세정에 의한 표면조도 변화량과 표면조도 변화율, 비중, 신장 탄성률, 열팽창 계수의 값과 함께 나타낸다. 여기서 비중은 아르키메데스법, 신장 탄성률은 초음파법, 열팽창율은 광간섭법으로 측정했다.

실시예 1~3의 결정화 유리 및 비교예 1~3의 결정화 유리는, 모두 산화물, 탄산염, 질산염 등의 원료를 표 1에 나타내는 비율로 혼합하고, 이것을 통상의 용해 장치를 이용해 약 1200~1550℃의 온도에서 용해하여 교반 균질화한 후, 디스크 상으로 성형하고, 냉각하여 유리 성형체를 얻었다. 그 후, 이 유리 성형체를 표 1에 나타내는 핵형성 조건 및 결정화 조건으로 열처리하여 결정화하고, 소망하는 결정화 유리를 얻었다. 그 다음에 이 결정화 유리를 800＃~2000＃의 다이아몬드 펠렛으로 약 1~20 분 랩핑하고 그 후, 평균 입자 지름 3μm이하의 연마제(산화 세륨)에서 약 10~120 분간 연마하여 완성하였다. 보통 비교예 4의 아몰포스(amorphous) 유리는, 산화물, 탄산염, 질산염 등의 원료를 표 1에 나타내는 비율로 혼합하여 이 것을 통상의 용해 장치를 이용하여 약 1200~1550℃의 온도로 용해하고 교반 균질화한 후, 디스크 상으로 성형하고, 냉각하여 유리 성형체로 얻었다.

얻어진 각 결정화 유리의 결정상을 나타내는 입자의 평균 입자 지름에 대해서는 투과형 전자현미경(TEM)에 의해 구하였다. 또, 각 결정입자의 결정종(種)은 XRD 해석으로 동정하였다.

또한, 표면조도 Ra(산술 평균 거칠기)에 대해서는 원자간력 현미경(AFM)에 의해 구했다.

또, 에칭 시험에 의한 표면조도(Ra) 변동에는, 불화수소산(HF)을 이용하였다. HF(0.48 질량%)를 함유하는 용액에 연마 기판을 1분간 침지하였다. 그 후 세정하고 원자간력 현미경(AFM)으로 기판의 표면조도(Ra)를 확인하였다. 그리고, 산화물 결정의 불화수소산 처리(HF처리) 후의 표면조도와 그 변화량 및 변화율을 표 1에 나타냈다.

링 휨강도에 대해서는, 직경이 65 mm정도로 두께 0.6 mm정도의 얇은 원판상 시료를 작성하여, 원형의 지지 링과 하중 링에 의해 원판상 시료의 면내 강도를 측정하는 동심원 휨법에 의해 파괴 하중을 구하고 디스크의 내경·외경·판두께(板厚)·푸아송비 ·파괴하중으로부터 이하의 식 2에 의해 산출했다.

여기서, P는 파괴 하중, a는 디스크의 외경, b는 디스크의 내경, h는 판두께, υ는 푸아송비이다.

석출 결정상이나 결정화율(결정상을 나타내는 입자의 존재 비율)은 X선 회절 장치(필립스 사제, 상품명：X＇Pert－MPD) 및 에너지 분산형 분석 장치(히타치 제작소 사제, 상품명：S－4000 N, 호리바 제작소 사제, 상품명：EX420)로 동정하였다.

또한, 실시예 1, 2의 결정입자 형상의 TEM 사진을 도 1, 도 2에 나타낸다. 도 1, 도 2에 있어서, 결정입자는 모두 미세하고 대략 구상이며, 평균 결정입자 지름은 10 nm, 20 nm이다.

표 1에 나타난 대로, 본 발명의 실시예 1, 2와 종래의 Li₂SiO₃계 결정화 유리의 비교예와는 결정상을 나타내는 입자의 평균 입자 지름 및 결정화도가 다르고, 결정상을 나타내는 입자의 평균 입자 지름이 다르며, 본 발명의 결정화 유리는, 결정상이 모노규산 리튬(Li₂SiO₃), 2 규산 리튬(Li₂Si₂O₅)을 포함하며, 평균 결정입자 지름은 0.02μm이하로, 모두 미세하고 개략 구상인데 대하여, 비교예 1의 결정화 유리는 2 규산 리튬의 평균 결정입자 지름이 1.5μm, α-크리스토발라이트의 평균 결정입자 지름이 0.3μm이며, 비교예 2의 결정화 유리는 2 규산 리튬의 평균 결정입자 지름이 0.1μm, β-스포쥬멘의 평균 결정입자 지름이 0.2μm, 비교예 3의 결정화 유리는 2 규산 리튬 및 α-석영의 평균 결정입자 지름은 0.15μm로 모두 비교적 큰 침상(針狀) 내지 미립구상(米粒球狀)이다. 이것은, 보다 평활성이 요구되는 상황에 있어서, 연마하여 이루어지는 표면조도나 결함에 영향을 주는 것으로, 비교예 1, 2의 결정화 유리는 표면조도 Ra(산술 평균 거칠기)가 10Å 이상으로 평활성이 뛰어난 표면 특성을 얻기가 곤란함을 나타내는 것이다. 나아가, 링 휨강도가 320 MPa 이하, 신장 탄성률이 86 GPa 이하로 비교예 1, 2의 결정화 유리는, 저강도, 저신장 탄성률 재료이다. 또, 비교예 3의 유리의 표면조도는 5.28Å으로 비교예 1, 2보다 낮은 값을 나타낸다. 한편, 세정 후의 표면조도 변화량이 14Å 이상, 표면조도 변화율이 2.68로 높고, 링 휨강도도 750 MPa 미만이다.

또, 본 발명의 실시예 3은, 결정상이 2 규산 리튬(Li₂Si₂O₅)과 α-쿼츠(SiO₂)를 포함하며, 평균 결정입자는 0.03μm, 결정화도는 33%정도로, 미세하고 개략 구상인데 대하여, 비교예 3의 결정화 유리는 2 규산 리튬과 α-쿼츠를 포함하지만, 그 평균 결정입자 지름이 0.1μm, 결정화도는 약 45%이며, 비교적 큰 침상 내지 미립 구상이다. 이것은, 링 휨강도에 영향을 주는 것으로, 비교예 3의 결정화 유리의 링 휨강도가 750 MPa 미만이며, 비교예 3의 결정화 유리는, 실시예 1~3과 비교해 저강도 재료이다. 또, 비교예 4는 결정화 처리를 행하지 않았기 때문에, 링 휨강도가 280 MPa 이하로 저강도 재료이다.

또, 상기의 실시예에 의해 얻어지는 결정화 유리에 DC 스팩터법으로 Cr 중간층(80 nm), Co－Cr 자성층(50 nm), SiC 보호막(10 nm)을 성막하였다.

다음으로, 플루오로 폴리 에테르계 윤활제(5 nm)를 도포하고, 정보 자기 기록 매체를 얻었다.

이에 의해서 얻어지는 정보 자기 기록 매체는, 그 양호한 표면조도에 의해, 종래보다 헤드 부상 높이를 저감할 수 있고 또 램프 로딩 방식에 의해 헤드와 매체가 접촉 상태에서의 입출력을 행하여도, 헤드 파손, 매체파손을 일으키는 일 없이 자기(磁氣) 신호를 입출력할 수 있었다. 나아가, 본 발명의 결정화 유리는, 랜딩 존 방식으로 행해지는 레이저 텍스쳐에 있어서도 안정된 범프 형상을 나타내는 것이다.

본 발명의 무기 조성물은, 향후의 자기 기록 방식에 의한 고기록 밀도화, 특히 수직 자기 기록 방식에 의한 고기록 밀도화에 대응하기 위해 필요하게 되는, 뛰어난 내열 특성과 기계적 강도를 가지고, 성막시 막재(膜材)의 결정 배향성을 잘 하기 위해 필요한 초평활 표면을 달성하는 무기 조성물을 제공할 수 있다. 이에 의하여, HDD를 위한 수직 자기 기록 매체용 기판으로서의 용도로서 매우 적합할 뿐만 아니라 기타 정보 기록 매체용 기판, 전자 회로 기판, 광 필터용 기판, 광 필터용 기판에 유전체 다층막이 형성되어 있는 광 필터로서도 사용가능하다.

Claims

α－석영(SiO₂), 2규산 리튬(Li₂Si₂O₅), 모노규산 리튬(Li₂SiO₃) 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 결정상을 포함한 무기 조성물.
모노규산 리튬(Li₂SiO₃)의 결정상을 포함하는 무기 조성물.
제2항에 있어서, 2규산 리튬(Li₂Si₂O₅), α－석영(α-SiO₂)의 적어도 1종의 결정상을 더 포함하는 무기 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 결정상을 나타내는 입자의 평균 입자 지름이 1μm이하인 무기 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 결정상을 나타내는 입자의 평균 입자 지름이 100 nm이하인 무기 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 결정상을 나타내는 입자의 평균 입자 지름이 50 nm이하인 무기 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 결정상을 나타내는 입자의 평균 입자지름이 1 nm이상 50 nm이하인 무기 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 결정상을 나타내는 입자의 함유량이 질량%로 1~44%인 무기 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 링 휨도가 300 MPa 이상인 무기 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 링 휨도가 450 MPa 이상인 무기 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 링 휨도가 750 MPa 이상 1600 MPa 이하인 무기 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 표면조도(Ra)가 10Å 이하인 무기 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 연마 후의 표면조도(Ra)를 Ra1, 연마 가공 후의 산 세정 및/또는 알칼리 세정에 의한 표면조도를 Ra2로 했을 때, 표면조도 변화율(｜Ra2－Ra1｜／Ra1)의 값이 0.62 미만인 무기 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 연마 후의 표면조도(Ra)가 0.5Å 이상 10Å 이 하이고, 연마 가공 후의 산 세정 및/또는 알칼리 세정에 의한 표면조도 변화량이 2.0Å 이내인 무기 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 연마 후의 표면조도(Ra)가 0.5Å 이상 10Å 이하이고, 연마 가공 후의 불화수소산 세정 후에 의한 표면조도 변화량이 2.0Å 이내인 무기 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 산화물 환산 질량%로 아래와 같은 성분을 함유 하는 무기 조성물.

SiO₂：50~90%, 및/또는 Li₂O：5~15%, 및/또는 Al₂O₃：0~20%, 및/또는 MgO：0~3%, 및/또는 ZnO：0~3%, 및/또는 P₂O₅：0~3%, 및/또는 ZrO₂：0~3%, 및/또는 K₂O：0~2%, 및/또는 Sb₂O₃＋As₂O₃：0~2%
제16항에 있어서, Li₂O/K₂O의 질량비가 5.5 이상인 무기 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 산화물 환산 질량%로 아래와 같은 성분을 함유 하는 무기 조성물.

SiO₂：70~82%, 및/또는 Li₂O：7~13%, 및/또는 Al₂O₃：3~10%, 및/또는 MgO： 0~3%, 및/또는 ZnO：0~3%, 및/또는 P₂O₅：1~3%, 및/또는 ZrO₂：0~3%, 및/또는 K₂O：0~2%, 및/또는 Sb₂O₃＋As₂O₃：0~2%
제18항에 있어서, Li₂O/K₂O의 질량비가 5.5 이상인 무기 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 결정화 유리인 무기 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 원(原) 유리를 450℃~620℃로 핵 형성 공정을 행하고, 이 핵 형성 공정 후에, 620℃~800℃로 열처리함으로써 핵 성장 공정을 행하는 것에 의해 얻어지는 무기 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 정보 기록 매체용 유리 세라믹 기판인 무기 조성물.
제22항에 기재된 정보 기록 매체용 유리 세라믹 기판을 이용한 정보 기록 매체.
제1항 또는 제2항에 있어서, 전자 회로 기판인 무기 조성물.
제24항에 기재된 전자 회로 기판을 이용한 전자 회로.
제1항 또는 제2항에 있어서, 광 필터용 기판인 무기 조성물.
제26항에 기재된 광 필터용 기판에 유전체 다층막이 형성되어 이루어지는 광 필터.
제1항 또는 제2항의 무기 조성물을 자기 디스크 제조용의 기판으로 사용하는 방법.