TWI447086B - Magnetic recording medium substrate glass, magnetic recording medium substrate, magnetic recording medium, and the like - Google Patents

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Description

磁性記錄媒體基板用玻璃、磁性記錄媒體基板、磁性記錄媒體及其等之製造方法 與相關申請案之相互參照
本申請案係主張2008年3月19日申請之日本特願2008-72096號及2008年6月30日申請之日本特願2008-170845號之優先權,且將其等之全部內容特別以揭示之形式而引用於本文中。
本發明係關於一種用於硬碟等磁性記錄媒體的基板中之玻璃、由上述玻璃形成之磁性記錄媒體基板、以及具備上述基板之磁性記錄媒體。進而,本發明係關於一種上述磁性記錄媒體基板之製造方法、及上述磁性記錄媒體之製造方法。
伴隨著電子技術、特別是以電腦為代表之資訊關聯技術之進展,磁碟、光碟、光磁碟等資訊記錄媒體之需求迅速增長。電腦等磁性記憶裝置之主要構成要素,係磁性記錄媒體及磁性記錄再生用之磁頭。作為磁性記錄媒體,已知有軟碟及硬碟。其中,作為硬碟(磁碟)用之基板材料,例如有鋁基板、玻璃基板、陶瓷基板、及碳基板等,就實用上而言,根據尺寸及用途,主要係使用鋁基板及玻璃基板。然而,伴隨著筆記型電腦用硬碟驅動器之小型化及磁性記錄之高密度化,對硬碟用基板之表面平滑性及薄型化之要求更加嚴格,因此使用加工性、強度、剛性較差之鋁基板來應對則有限制。所以,近年來,出現了具有高強 度、高剛性、高耐衝擊性、高表面平滑性之磁碟用玻璃基板。
近年來,為使資訊記錄媒體實現進一步之高記錄密度化(例如100G位元/英吋2以上之高記錄密度化),而採用垂直磁性記錄方式。藉由採用垂直磁性記錄方式,可顯著提高記錄密度。另一方面,為了實現高記錄密度化,必需將用於寫入、讀取資料之讀寫頭(例如磁頭)與媒體表面之距離(為磁性記錄媒體之情形時,稱作飛行高度)設為8nm以下,以使其等極其接近。但是,若基板表面之平滑性較低,則媒體表面上會反映出基板表面之凹凸,而無法使上述讀寫頭與媒體表面之距離接近,從而妨礙線性記錄密度提高。因此,為了對應於因採用垂直磁性記錄方式而實現之高記錄密度化,而需要平滑性顯著高於先前之資訊記錄媒體用玻璃基板。
另一方面,由於資訊記錄媒體用玻璃基板上不允許有異物附著,故實施充分的洗淨。洗淨時,可使用酸、鹼等來作為洗劑。但是,若構成基板之玻璃之化學耐久性(耐酸性、耐鹼性、耐水性)不足夠優異,則製造步驟中即便將基板表面加工成較平滑,亦會產生表面粗糙。即便表面粗糙程度很微小,亦難以實現作為垂直記錄方式之媒體用基板所必需之水準的平滑性。因此,為了提高資訊記錄媒體之線性記錄密度,需要具有優異之化學耐久性之基板材料。
[專利文獻1]國際公開2007-142324號(WO2007/142324) (其全部內容特別以揭示之形式而引用於本文中)。
然而,伴隨著磁性記錄媒體之高記錄密度化,作為基板用玻璃,要求化學耐久性、且要求氣泡極其少。其所需求之殘留氣泡之水準比與光學玻璃更加嚴格。
即便玻璃中殘留極其微小之氣泡,則於研磨玻璃而形成基板表面時,基板表面上亦會出現相當於氣泡之微小的空洞,成為局部的凹部,從而導致基板表面之平滑性下降。
於專利文獻1中所揭示之玻璃中,為了提高化學耐久性並且獲得作為磁性記錄媒體基板用玻璃而必需之性質,玻璃成分中提高了SiO2、Al2O3之含量,並於化學耐久性不降低之範圍內,導入具有維持熔解性、熱膨脹係數等之效果的Li2O、Na2O,但如此之玻璃中會產生如下問題:玻璃之熔解溫度雖低於無鹼玻璃,但作為含鹼之磁性記錄媒體基板用玻璃,其熔解溫度變高,故而,於先前用作澄清劑之Sb2O3中,因澄清步驟中的玻璃之溫度、黏性的關係,而難以有效地進行脫泡。
本發明係為了解決上述之問題而研製者,其目的在於提供一種可實現化學耐久性優異、具有極其平滑之表面之磁性記錄媒體基板的磁性記錄媒體基板用玻璃、由上述玻璃所形成之磁性記錄媒體基板、具有上述基板之磁性記錄媒體、以及其等之製造方法。
解決上述問題之本發明係如下所示者。
[1]
一種磁性記錄媒體基板用玻璃,其係由氧化物玻璃所形成者,上述磁性記錄媒體基板用玻璃之特徵在於:以質量%表示,含有Si 20~40%、Al 0.1~10%、Li 0.1~5%、Na 0.1~10%、K 0~5%、(其中,Li、Na及K之合計含量為15%以下)、Sn 0.005~0.6%、Ce 0~1.2%,Sb含量為0~0.1%,且不含有As及F。
[2]
如[1]之磁性記錄媒體基板用玻璃,其中Ce含量相對於Sn含量之比Ce/Sn係0~2.1之範圍內。
[3]
如[1]之磁性記錄媒體基板用玻璃,其中Ce含量相對於Sn含量之比Ce/Sn係0.02~1.3之範圍內。
[4]
如[1]至[3]中任一項之磁性記錄媒體基板用玻璃,其係不含有Sb之玻璃。
[5]
如[1]至[4]中任一項之磁性記錄媒體基板用玻璃,其中以質量%表示,含有Mg 0~5%、Ca 0~5%、Sr 0~2%、Ba 0~2%。
[6]
如[1]至[5]中任一項之磁性記錄媒體基板用玻璃,其中Zr、Ti、La、Nb、Ta、及Hf共計為0.1~10質量%。
[7]
如[1]至[6]中任一項之磁性記錄媒體基板用玻璃,其中Mg、Ca、Sr及Ba之合計含量為0~10%。
[8]
如[1]至[7]中任一項之磁性記錄媒體基板用玻璃,其中Si與Al之合計含量為30質量%以上,且具有1400℃之黏度為103dPa.s以下之黏性特性。
[9]
如[1]至[8]中任一項之磁性記錄媒體基板用玻璃,其中以質量%表示,含有Si 28~34%、Al 6~10%、(其中,Si與Al之合計含量為37%以上)、Li 0.1~3%、Na 5~10%、 K 0.1~1%、(其中,Li、Na及K之合計含量為7~13%)、Mg 0.1~2%、Ca 0.1~2%、Sr及Ba共計為0~1%、Zr 1~5%、B 0~1%、Zn 0~1%。
[10]
如[1]至[8]中任一項之磁性記錄媒體基板用玻璃,其中以質量%表示,含有Si 28~34%、Al 6~10%、(其中,Si與Al之合計含量為37%以上)、Li 1~5%、Na 1~10%、K 0.1~3%、(其中,Li、Na及K之合計含量為5~11%)、Mg 0~2%.Ca 0~2%、Sr 0~1%、Ba 0~1%、Zr、Ti、La、Nb、Ta及Hf共計為1~10%、B 0~1%、 Zn 0~1%、P 0~1%。
[11]
一種磁性記錄媒體基板用玻璃之製造方法,其係由氧化物玻璃所形成之磁性記錄媒體基板用玻璃之製造方法,該製造方法之特徵在於:添加Sn、且任意地添加Ce,調配玻璃原料,並使上述玻璃原料熔融,且使所得之熔融玻璃澄清之後成形,以獲得如下玻璃:以質量%表示,含有Si 20~40%、Al 0.1~10%、Li 0.1~5%、Na 0.1~10%、K 0~5%、(其中,Li、Na及K之合計含量為15%以下)、Sn 0.005~0.6%、Ce 0~1.2%,Sb含量為0~0.1%,且不含有As及F。
[12]
如[11]之磁性記錄媒體基板用玻璃之製造方法,其中以Ce含量相對於Sn含量之比Ce/Sn為0.02~1.3之範圍內的方式來調配玻璃原料,將熔融後所得之熔融玻璃保持在1400~1600℃之後降溫,並保持在1200~1400℃之後,使其 成形。
[13]
如[11]或[12]之磁性記錄媒體用玻璃之製造方法,其中熔融玻璃之於1400℃之黏度為103dPa.s以下。
[14]
如[11]至[13]中任一項之磁性記錄媒體用玻璃之製造方法,其中以玻璃中之殘留氣泡之密度為60個/kg以下之方式,來決定Sn及Ce之添加量。
[15]
一種磁性記錄媒體基板用玻璃,其係由氧化物玻璃所形成,上述磁性記錄媒體基板用玻璃之特徵在於:以氧化物為基準進行換算,以莫耳%表示,含有SiO2 60~75%、Al2O3 1~15%、Li2O 0.1~20%、Na2O 0.1~15%、K2O 0~5%、(其中,Li2O、Na2O及K2O之合計含量為25%以下),以總量比計,添加有0.01~0.7質量%之Sn氧化物、0~1.4質量%之Ce氧化物,並且Sb氧化物含量為0~0.1質量%,且不含有As及F。
[16]
如[15]之磁性記錄媒體基板用玻璃,其中以質量%表示之Ce氧化物含量相對於Sn氧化物含量的比(Ce氧化物/Sn氧 化物)係0~2.0之範圍內。
[17]
如[15]之磁性記錄媒體基板用玻璃,其中以質量%表示之Ce氧化物含量相對於Sn氧化物含量的比(Ce氧化物/Sn氧化物)係0.02~1.2之範圍內。
[18]
如[15]至[17]中任一項之磁性記錄媒體基板用玻璃,其係不含有Sb之玻璃。
[19]
如[15]至[18]中任一項之磁性記錄媒體基板用玻璃,其中以莫耳%表示,含有MgO 0~10%、CaO 0~10%、SrO 0~5%、BaO 0~5%。
[20]
如[15]至[19]中任一項之磁性記錄媒體基板用玻璃,其中ZrO2、TiO2、La2O3、Nb2O5、Ta2O5及HfO2共計含有0.1~5莫耳%。
[21]
如[15]至[20]中任一項之磁性記錄媒體基板用玻璃,其中MgO、CaO、SrO及BaO之合計含量為0.1~10莫耳%。
[22]
如[15]至[21]中任一項之磁性記錄媒體基板用玻璃,其 中SiO2與Al2O3之合計含量為65莫耳%以上,且具有1400℃之黏度為103dPa.s以下之黏性特性。
[23]
如[15]至[22]中任一項之磁性記錄媒體基板用玻璃,其中以質量%表示,含有SiO2 66~70%、Al2O3 7~12%、(其中,SiO2與Al2O3之合計含量為75%以上)、Li2O 5~10%、Na2O 8~13%、K2O 0.1~2%、(其中,Li2O、Na2O及K2O之合計含量為15~22%)、MgO 0.1~5%、CaO 0.1~5%、SrO及BaO共計為0~1%、ZrO2 0.1~2%、B2O3 0~1%、ZnO 0~1%。
[24]
如[15]至[22]中任一項之磁性記錄媒體基板用玻璃,其中以質量%表示,含有SiO2 66~70%、Al2O3 5~12%、Li2O 5~20%、 Na2O 1~13%、K2O 0.1~2%、(其中,Li2O、Na2O及K2O之合計含量為18~22%)、MgO及CaO共計為0~5%、SrO及BaO共計為0~5%、ZrO2、TiO2、La2O3、Nb2O5、Ta2O5、HfO2共計為0.1~5%、B2O3 0~3%、ZnO 0~1%、P2O5 0~0.5%。
[25]
如[15]至[24]中任一項之磁性記錄媒體基板用玻璃,其中具備浸漬於恆溫50℃之0.5體積%之矽氟酸水溶液時之蝕刻率為3.0nm/分鐘以下的耐酸性、以及浸漬於恆溫50℃之1質量%之氫氧化鉀水溶液時之蝕刻率為0.1nm/分鐘以下的耐鹼性。
[26]
一種磁性記錄媒體基板用玻璃之製造方法,其係由氧化物玻璃所形成之磁性記錄媒體基板用玻璃之製造方法,該製造方法之特徵在於:添加Sn、且任意地添加Ce,調配玻璃原料,並使上述玻璃原料熔融,之後對所得之熔融玻璃進行澄清,並使其成形,以獲得如下玻璃:以氧化物為基準進行換算,以莫耳%表示,含有 SiO2 60~75%、Al2O3 1~15%、Li2O 0.1~20%、Na2O 0.1~15%、K2O 0~5%、(其中,Li2O、Na2O及K2O之合計含量為25%以下),Sb含量為0~0.1%,且不含有As及F,以總量比計含有0.01~0.7質量%之Sn氧化物、0~1.4質量%之Ce氧化物。
[27]
如[26]之磁性記錄媒體基板用玻璃之製造方法,其中以質量%表示之Ce氧化物含量相對於Sn氧化物含量的比(Ce氧化物/Sn氧化物)為0.02~12之範圍內的方式,調配玻璃原料,使其熔融後將所得之熔融玻璃保持在1400~1600℃後降溫,並保持在1200~1400℃之後,使其成形。
[28]
如[26]或[27]之磁性記錄媒體用玻璃之製造方法,其中熔融玻璃之於1400℃之黏度為103dPa.s以下。
[29]
如[26]至[28]中任一項之磁性記錄媒體用玻璃之製造方法,其中以玻璃中之殘留氣泡之密度為60個/kg以下之方式,來決定Sn及Ce之添加量。
[30]
如[11]至[14]及[26]至[29]中任一項之磁性記錄媒體用玻 璃之製造方法,其中使熔融玻璃流出而獲得熔融玻璃塊,並將上述玻璃塊擠壓成形。
[31]
如[11]至[14]及[26]至[29]中任一項之磁性記錄媒體用玻璃之製造方法,其中藉由浮式法而將熔融玻璃成形為板狀之玻璃。
[32]
如[11]~14]及[26]至[29]中任一項之磁性記錄媒體用玻璃之製造方法,其中使熔融玻璃溢流下引成形而獲得板狀之玻璃。
[33]
[1]至[10]及[15]至[25]中任一項之磁性記錄媒體基板用玻璃,其經過化學強化處理。
[34]
一種磁性記錄媒體用基板,其係由如[1]至[10]及[15]至[25]及[33]中任一項之玻璃所構成。
[35]
如[34]之磁性記錄媒體用基板,其中主表面之粗糙度Ra小於0.25nm。
[36]
如[34]或[35]之磁性記錄媒體用基板,其中抗彎強度為10kg以上。
[37]
如[34]至[36]中任一項之磁性記錄媒體用基板,其具有 圓盤形狀,且厚度為1mm以下。
[38]
一種磁性記錄媒體用基板之製造方法,其包括如下步驟:對如[1]至[10]及[15]至[25]及[33]中任一項之玻璃進行鏡面研磨加工之步驟;以及,於鏡面研磨之後實施酸洗淨及鹼洗淨之洗淨步驟。
[39]
如[38]之磁性記錄媒體用基板之製造方法,其中於上述鏡面研磨加工步驟與洗淨步驟之間,具備對上述玻璃進行化學強化處理之步驟。
[40]
一種磁性記錄媒體用基板之製造方法,其包括如下步驟:藉由如[11]至[14]及[26]至[32]中任一項之方法而製作玻璃,並對上述玻璃進行鏡面研磨加工之步驟;以及,於鏡面研磨之後實施酸洗淨及鹼洗淨之洗淨步驟。
[41]
如[40]之磁性記錄媒體用基板之製造方法,其中於上述鏡面研磨加工步驟與洗淨步驟之間,具備對上述玻璃進行化學強化處理之步驟。
[42]
一種磁性記錄媒體,其於如[34]至[37]中任一項之磁性記錄媒體用基板上具有資訊記錄層。
[43]
如[42]之磁性記錄媒體,其係採用垂直磁性記錄方式。
[44]
一種磁性記錄媒體之製造方法,其係藉由如[38]至[41]中任一項之方法來製作磁性記錄媒體用基板,且於上述基板上形成資訊記錄層。
[45]
一種磁性記錄媒體基板用玻璃,其係由氧化物玻璃所形成,上述磁性記錄媒體基板用玻璃之特徵在於:以氧化物為基準進行換算,以莫耳%表示,含有SiO2 60~75%、Al2O3 1~15%、Li2O 0.1~20%、Na2O 0.1~15%、K2O 0~5%、(其中,Li2O、Na2O及K2O之合計含量為25%以下),進而含有以總量比計、合計含量為0.1~3.5質量%之Sn氧化物及Ce氧化物,Sn氧化物含量相對於Sn氧化物與Ce氧化物之合計含量的比(Sn氧化物含量/(Sn氧化物含量+Ce氧化物含量))為0.01~0.99,Sb氧化物含量為0~0.1%,且不含有As及F。
[46]
如[45]之磁性記錄媒體基板用玻璃,其中以質量%表示之Sn氧化物含量相對於Sn氧化物與Ce氧化物之合計含量的比(Sn氧化物含量/(Sn氧化物含量+Ce氧化物含量))為1/3以上。
[47]
如[45]之磁性記錄媒體基板用玻璃,其中以質量%表示之Sn氧化物含量相對於Sn氧化物與Ce氧化物之合計含量的比(Sn氧化物含量/(Sn氧化物含量+Ce氧化物含量))係0.45~0.98之範圍內。
[48]
如[45]至[47]中任一項之磁性記錄媒體基板用玻璃,其係不含有Sb之玻璃。
[49]
如[45]至[48]中任一項之磁性記錄媒體基板用玻璃,其中以莫耳%表示,含有MgO 0~10%、CaO 0~10%、SrO 0~5%、BaO 0~5%、B2O3 0~3% P2O5 0~1% ZnO 0~3%。
[50]
如[45]至[49]中任一項之磁性記錄媒體基板用玻璃,其中ZrO2、TiO2、La2O3、Nb2O5、Ta2O5及HfO2共計含有0.1~5莫耳%。
[51]
如[45]至[50]中任一項之磁性記錄媒體基板用玻璃,其 中MgO、CaO、SrO及BaO之合計含量為0.1~10莫耳%。
[52]
如[45]至[51]中任一項之磁性記錄媒體基板用玻璃,其中SiO2與Al2O3之合計含量為65莫耳%以上,且具有於1400℃之黏度為103dPa.s以下之黏性特性。
[53]
如[45]~[52]中任一項之磁性記錄媒體基板用玻璃,其中以質量%表示,含有SiO2 66~70%、Al2O3 7~12%、(其中,SiO2與Al2O3之合計含量為75%以上)、Li2O 5~10%、Na2O 8~13%、K2O 0.1~2%、(其中,Li2O、Na2O及K2O之合計含量為15~22%)、MgO 0.1~5%、CaO 0.1~5%、SrO及BaO共計為0~1%、ZrO2 0.1~2%、B2O3 0~1%、ZnO 0~1%。
[54]
如[45]至[52]中任一項之磁性記錄媒體基板用玻璃,其中以質量%表示,含有 SiO2 66~70%、Al2O3 5~12%、Li2O 5~20%、Na2O 1~13%、K2O 0.1~2%、(其中,Li2O、Na2O及K2O之合計含量為18~22%)、MgO及CaO共計為0~5%、SrO及BaO共計為0~5%、ZrO2、TiO2、La2O3、Nb2O5、Ta2O5、HfO2共計為0.1~5%、B2O3 0~3%、ZnO 0~1%、P2O5 0~0.5%。
[55]
如[45]至[54]中任一項之磁性記錄媒體基板用玻璃,其中具備浸漬於恆溫50℃之0.5體積%之矽氟酸水溶液時之蝕刻率為3.0nm/分鐘以下的耐酸性、以及浸漬於恆溫50℃之1質量%之氫氧化鉀水溶液時之蝕刻率為0.1nm/分鐘以下的耐鹼性。
[56]
一種磁性記錄媒體基板用玻璃之製造方法,其係由氧化物玻璃所形成之磁性記錄媒體基板用玻璃之製造方法,該製造方法之特徵在於:添加Sn及Ce,調配玻璃原料,並使上述玻璃原料熔融, 將所得之熔融玻璃澄清後,使其成形,以獲得如下玻璃:以氧化物為基準進行換算,以莫耳%表示,含有SiO2 60~75%、Al2O3 1~15%、Li2O 0.1~20%、Na2O 0.1~15%、K2O 0~5%、(其中,Li2O、Na2O及K2O之合計含量為25%以下),進而含有以總量比計、合計含量為0.1~3.5質量%之Sn氧化物及Ce氧化物,並且Sn氧化物含量相對於Sn氧化物與Ce氧化物之合計含量的比(Sn氧化物含量/(Sn氧化物含量+Ce氧化物含量))為0.01~0.99,Sb氧化物含量為0~0.1%,且不含有As及F。
[57]
如[56]之磁性記錄媒體基板用玻璃之製造方法,其中調配玻璃原料,使其熔融後將所得之熔融玻璃保持在1400~1600℃之後降溫,並保持在1200~1400℃,之後使其成形。
[58]
如[56]或[57]之磁性記錄媒體用玻璃之製造方法,其中熔融玻璃之於1400℃之黏度為103dPa.s以下。
[59]
如[56]至[58]中任一項之磁性記錄媒體用玻璃之製造方法,其中以玻璃中之殘留氣泡之密度為60個/kg以下之方 式,來決定Sn及Ce之添加量。
[60]
如[56]至[59]中任一項之磁性記錄媒體用玻璃之製造方法,其中使熔融玻璃流出而獲得熔融玻璃塊,並將上述玻璃塊擠壓成形。
[61]
如[56]至[59]中任一項之磁性記錄媒體用玻璃之製造方法,其中藉由浮式法而將熔融玻璃成形為板狀之玻璃。
[62]
如[56]至[59]中任一項之磁性記錄媒體用玻璃之製造方法,其中使熔融玻璃溢流下引成形而獲得板狀之玻璃。
[63]
如[45]至[55]中任一項之磁性記錄媒體基板用玻璃,其經過化學強化處理。
[64]
一種磁性記錄媒體用基板,其係由[45]至[55]及[61]中任一項之玻璃所構成。
[65]
如[64]之磁性記錄媒體用基板,其中主表面之粗糙度Ra小於0.25nm。
[66]
如[64]或[65]之磁性記錄媒體用基板,其中抗彎強度為10kg以上。
[67]
如[64]至[66]中任一項之磁性記錄媒體用基板,其具有圓盤形狀,且厚度為1mm以下。
[68]
一種磁性記錄媒體用基板之製造方法,其包括如下步驟:對如[45]至[55]及[61]中任一項之玻璃進行鏡面研磨加工之步驟;以及,於鏡面研磨之後實施酸洗淨及鹼洗淨之洗淨步驟。
[69]
如[68]之磁性記錄媒體用基板之製造方法,其中於上述鏡面研磨加工步驟與洗淨步驟之間,具備對上述玻璃進行化學強化處理之步驟。
[70]
一種磁性記錄媒體用基板之製造方法,其包括如下步驟:藉由如[56]至[62]中任一項之方法來製作玻璃,並對上述玻璃進行鏡面研磨加工之步驟;以及,於鏡面研磨之後實施酸洗淨及鹼洗淨之洗淨步驟。
[71]
如[70]之磁性記錄媒體用基板之製造方法,其中於上述鏡面研磨加工步驟與洗淨步驟之間,具備對上述玻璃進行化學強化處理之步驟。
[72]
一種磁性記錄媒體,其於如[64]至[67]中任一項之磁性記錄媒體用基板上具有資訊記錄層。
[73]
如[72]之磁性記錄媒體,其係採用垂直磁性記錄方式。
[74]
一種磁性記錄媒體之製造方法,其係藉由如[68]至[71]中任一項之方法來製作磁性記錄媒體用基板,並於上述基板上形成資訊記錄層。
[75]
一種磁性記錄媒體基板用玻璃,其係由氧化物玻璃所形成,上述磁性記錄媒體基板用玻璃之特徵在於:以質量%表示,含有Si 20~40%、Al 0.1~10%、Li 0.1~5%、Na 0.1~10%、K 0~5%、(其中,Li、Na及K之合計含量為15%以下)、Sn 0.005~0.6%、Ce 0~1.2%,Sb含量為0~0.1%,不含有As及F,且λ80為320nm以上。
[76]
一種磁性記錄媒體基板用玻璃,其係由氧化物玻璃所形成,上述磁性記錄媒體基板用玻璃之特徵在於:以氧化物為基準進行換算,以莫耳%表示,含有SiO2 60~75%、Al2O3 1~15%、 Li2O 0.1~20%、Na2O 0.1~15%、K2O 0~5%、(其中,Li2O、Na2O及K2O之合計含量為25%以下),以總量比計,添加有0.01~0.7質量%之Sn氧化物、及0~1.4質量%之Ce氧化物,且Sb氧化物含量為0~0.1質量%,且不含有As及F,λ80為320nm以上。
[77]
一種磁性記錄媒體基板用玻璃,其係由氧化物玻璃所形成,上述磁性記錄媒體基板用玻璃之特徵在於:以氧化物為基準進行換算,以莫耳%表示,含有SiO2 60~75%、Al2O3 1~15%、Li2O 0.1~20%、Na2O 0.1~15%、K2O 0~5%、(其中,Li2O、Na2O及K2O之合計含量為25%以下),進而含有以總量比計、合計含量為0.1~3.5質量%之Sn氧化物及Ce氧化物,Sn氧化物含量相對於Sn氧化物與Ce氧化物之合計含量的比(Sn氧化物含量/(Sn氧化物含量+Ce氧化物含量))為0.01~0.99,Sb氧化物含量為0~0.1%,不含有As及F,且λ80為320nm以上。
根據本發明,可提供一種能夠實現化學耐久性優異、且 具有極其平滑之表面之磁性記錄媒體基板的磁性記錄媒體基板用玻璃、由上述玻璃所形成之磁性記錄媒體基板、具備上述基板之磁性記錄媒體、以及其等之製造方法。
本發明之磁性記錄媒體基板用玻璃係非晶質(非晶)玻璃,其包括2個態樣。第1態樣(稱作玻璃I)係對構成玻璃之原子之比例以質量比來進行特定者,而第2態樣(稱作玻璃II)係對以氧化物為基準進行換算時之各氧化物含量進行特定者。進而,本發明之磁性記錄媒體基板用玻璃係非晶質(非晶)玻璃,其係對以氧化物為基準進行換算時之各氧化物含量進行特定的第3態樣(稱作玻璃III)。
再者,與結晶玻璃相比,非晶質玻璃可實現更優異之基板表面之平滑性。
[玻璃I]
本發明之玻璃I係由氧化物玻璃所形成之磁性記錄媒體基板用玻璃,其特徵在於:以質量%表示,含有Si 20~40%、Al 0.1~10%、Li 0.1~5%、Na 0.1~10%、K 0~5%、(其中,Li、Na及K之合計含量為15%以下)、Sn 0.005~0.6%、 Ce 0~1.2%,Sb含量為0~0.1%,且不含有As及F。
玻璃I中,只要未特別記載,各成分之含量、合計含量均係以質量%而表示者。
Si係玻璃之網形成成分,其對於發揮提高玻璃穩定性、化學耐久性、特別係耐酸性、降低基板之熱擴散、利用輻射來提高基板之加熱效率的作用而言係必需成分。若Si之含量小於20%則無法充分獲得上述作用,若超過40%則玻璃中會產生未熔解物、或澄清時之玻璃之黏性過高而導致脫泡不充分。若使用含有未熔解物之玻璃來製作基板,則會因研磨而於基板表面上產生未熔解物之突起,從而無法用作要求表面具有極其高之平滑性的磁性記錄媒體用基板。對於含有氣泡之玻璃,若藉由研磨而於基板表面上出現氣泡之一部分,則該部分會成為凹部,從而有損基板之主表面的平滑性,因此無法用作磁性記錄媒體用基板。如上所述,將Si之含量設為20~40%。Si之含量之較好的範圍係25~35%,更好的範圍係28~34%。
Al亦有助於玻璃之網形成,且具有提高玻璃穩定性、化學耐久性之作用。若Al之含量小於0.1%則無法充分獲得上述作用,若超過10%則玻璃之熔融性下降,容易產生未熔解物。因此,將Al之含量設為0.1~10%。Al之含量之較好的範圍係1~10%,更好的範圍係5~10%,進而好的範圍係6~10%,尤其好的範圍係7~10%。
Si、Al均係有助於提高化學耐久性之成分,為了進一步 提高化學耐久性,Si與Al之合計含量較好的是30%以上,更好的是32%以上,進而好的是35%以上,尤其好的是36%以上,特別好的是37%以上。藉由提高Si與Al之合計含量,可減小玻璃之導熱率,亦可提高磁性記錄媒體製造時基板之加熱效率。
作為Li,對於即便於鹼中提高玻璃之熔融性及成形性之作用亦較強、且增加熱膨脹係數而賦予適合於磁性記錄媒體用基板的熱膨脹特性而言,係較好的必需成分。又,於製成化學強化用之玻璃之情形時,亦係用於化學強化時之離子交換的成分。若Li之含量小於0.1%,則無法充分獲得上述作用。特別係於為了提高化學耐久性而導入較多的Si、Al之玻璃I中,若Li之含量小於0.1%,則由於澄清時之玻璃之黏性過高,而無法獲得充分的澄清效果。另一方面,若Li之含量超過5%則化學耐久性、特別係耐酸性會下降,並且當製成基板時,來自基板表面之鹼溶析增大,且所析出之鹼會對資訊記錄層等造成損害。因此,將Li之含量設為0.1~5%。Li之含量之較好的範圍係1~5%,更好的範圍係1~4%,進而好的範圍係1~3%。
作為Na,對於發揮提高玻璃之熔融性及成形性之作用、並且增加熱膨脹係數而賦予適合於磁性記錄媒體用基板之熱膨脹特性而言,係較好的必需成分。又,於製成化學強化用之玻璃之情形時,亦係用於化學強化時之離子交換之成分。若Na之含量小於0.1%,則無法充分獲得上述作用。特別係於為了提高化學耐久性而導入較多的Si、Al之玻璃I 中,若Na之含量小於0.1%則由於澄清時之玻璃之黏性過高,而無法獲得充分的澄清效果。另一方面,若Na之含量超過10%則化學耐久性、特別係耐酸性下降,並且於製成基板之情形時,來自基板表面之鹼溶析增大,且所析出之鹼會對資訊記錄層等造成損害。因此,將Na之含量設為0.1~10%。Na之含量之較好的範圍係1~10%,更好的範圍係5~10%。
由於玻璃I中Li及Na為必需成分,故可獲得減少、防止因混合鹼效應而自玻璃表面產生鹼溶析的效果。
作為K,對於發揮提高玻璃之熔融性及成形性之作用、並且增加熱膨脹係數而賦予適合於磁性記錄媒體用基板之熱膨脹特性而言係較好的任意成分。然而,若K之含量超過5%則化學耐久性、特別係耐酸性下降,並且於製成基板之情形時,來自基板表面之鹼溶析增大,且所析出之鹼會對資訊記錄層等造成損害。因此,將K之含量設為0~5%。K之含量之較好的範圍係0~3%,更好的範圍係0.1~1%。
玻璃I中,為了獲得良好的化學耐久性,將Li、Na及K之合計含量限制在15%以下。Li、Na及K之合計含量之較好的範圍係5~15%,更好的範圍係5~13%,進而好的範圍係5~12%,尤其好的範圍係5~11%,特別好的範圍係7~11%。
含有較多的Si、Al之玻璃I中雖含有Li及Na,但澄清時之玻璃之溫度較高。如此之玻璃中,與下述Sn、Ce相比, Sb之澄清效果較差,而於添加有Sn之玻璃中,澄清效果反而降低。若Sb含量超過0.1%,則於與Sn共存之情況下,玻璃中之殘留氣泡會激增。因此,玻璃I中將Sb含量限制在0.1%以下。Sb含量之較好的範圍係0~0.08%,更好的範圍係0~0.05%,進而好的範圍係0~0.02%,尤其好的範圍係0~0.01%,特別好的是不添加Sb(不含有Sb之玻璃)。藉由不含有Sb(無銻),玻璃中之殘留氣泡之密度會自幾分之一迅速減小至百分之一左右。
再者,與Sn及Ce相比,Sb對環境之影響亦較大,故藉由減少Sb之使用量、或不使用Sb,亦可減小對環境之影響。
As係強力的澄清劑,但由於其具有毒性,故較理想的是不含有As(無砷)。又,F亦具有澄清效果,但若於玻璃製造中揮發則玻璃之性質、特性會產生變動,而有礙於穩定之熔融、及成形。又,由於揮發而於玻璃中產生被稱作條紋之非均質部。若玻璃中出現條紋,則經研磨後,條紋部分與均質部分之玻璃的研磨速度略微存在差異,由此,經研磨加工之面上會產生凹凸,故而不適合作為要求較高平坦性之磁性記錄媒體用基板。因此,玻璃I中不導入As及F。
玻璃I係經由如下步驟而製作:使玻璃原料熔解之步驟;對熔解後所得之熔融玻璃進行澄清之步驟;使澄清後之熔融玻璃進行均質化處理之步驟;以及,使經均質化處理之熔融玻璃流出並使其成形之步驟。其中,澄清步驟係於較高的溫度下進行,而均質化步驟係於較低的溫度下進 行。澄清步驟中,係使玻璃中積極地產生氣泡,吸附玻璃中所含之微小氣泡而使其成為較大的氣泡,從而使其容易懸浮,藉此來促進澄清。另一方面,下述方法有效:於使將要流出之玻璃的溫度下降之狀態下,吸附玻璃中作為氣體而存在之氧來作為玻璃成分,藉此消除氣泡。
Sn、Ce均有釋放氣體、或吸附氣體之作用,Sn主要係於高溫狀態(1400~1600℃左右之溫度區域)下積極地釋放氧氣從而促進澄清之作用較強,而Ce係於低溫狀態(1200~1400℃左右之溫度區域)下吸附氧氣而將其作為玻璃成分而進行固定之作用較強。如此,藉由使於不同的溫度區域表現出優異之澄清作用的Sn與Ce共存,即便是Sb、As、F受到限制之玻璃亦可進行充分的脫泡。
為了獲得上述澄清效果,必需導入0.005%以上之Sn,但若超過0.6%則玻璃中會析出金屬錫,研磨玻璃而作為基板時,基板表面有可能會產生金屬錫之突起、或金屬錫自表面脫落之部分成為凹部,從而有損基板表面之平滑性。因此,將Sn之含量設為0.005~0.6%。自上述觀點而言,Sn之含量之較好的範圍係0.01~0.6%,更好的範圍係0.06~0.6%,進而好的範圍係0.1~0.6%。
為了獲得上述澄清效果,較好的是導入Ce,但若超過1.2%則會與構成熔融容器之耐火物或鉑之反應、或與用以形成玻璃之模具之反應變大,雜質增加,從而對表面狀態產生不良影響。因此,將Ce之含量設為0~1.2%。自上述觀點而言,Ce之含量之較好的範圍係0~0.7%。
Sn、Ce於製作結晶玻璃時發揮生成結晶核之作用。本發明係用於由非晶質玻璃形成之基板的玻璃,故較理想的是不會因加熱而析出結晶。因此,Sn、Ce均應避免過量添加。
如上所述,Sn於高溫下會在玻璃融液中釋放氧氣,因此當Sn之量較多時,較好的是於低溫下在玻璃融液中吸附氧氣之Ce的量亦較多。若著眼於該點,則Sn、Ce之含量之更好的範圍如下所示。
當Sn之含量為0.005%以上且小於0.1%時,Ce之含量較好的是0~0.4%,更好的是0.0001~0.2%,尤其好的是0.001~0.12%。
當Sn之含量為0.1%以上且小於0.14%時,Ce之含量較好的是0~0.4%,更好的是0.0005~0.4%,尤其好的是0.003~0.14%。
當Sn之含量為0.14%以上且小於0.28%時,Ce之含量較好的是0~0.4%,更好的是0.0005~0.4%,尤其好的是0.001~0.36%,特別好的是0.001~0.3%。
當Sn之含量為0.28%以上且小於0.3%時,Ce之含量較好的是0~0.4%,更好的是0.0005~0.4%,尤其好的是0.001~0.4%,特別好的是0.006~0.4%。
當Sn之含量為0.3%以上且小於0.35%時,Ce之含量較好的是0~0.4%,更好的是0.0004~0.6%,尤其好的是0.0005~0.5%,特別好的是0.006~0.4。
當Sn之含量為0.35%以上且小於0.43%時,Ce之含量較 好的是0.0004~0.6%,更好的是0.0005~0.5,尤其好的是0.06~0.5%。
當Sn之含量為0.43%以上且小於0.45%時,Ce之含量較好的是0.0004~0.6%,更好的是0.0005~0.5%。
當Sn之含量為0.45%以上且小於0.5%時,Ce之含量較好的是0.0003~0.7%,更好的是0.005~0.6%,尤其好的是0.006~0.5%。
當氣泡之大小(殘留於固化後之玻璃中之氣泡(空洞)的大小)為0.3mm以下之範圍內時,Sn除去比較大的氣泡及極其小的氣泡之作用較強。Ce可任意地添加,但藉由將Ce含量相對於Sn含量之比(質量比)即Ce/Sn設為2.1以下,可提高澄清效果。
若與Sn一起添加Ce,則大小為50μm~0.3mm左右之氣泡之密度會迅速減小至幾十分之一左右。為了獲得如此之效果,Ce含量相對於Sn含量之比(質量比)即Ce/Sn之下限較好的是0.005,更好的是0.01,進而好的是0.02,尤其好的是0.03,特別好的是0.05,進而尤其好的是0.1,進而特別好的是0.5。關於Ce含量相對於Sn含量之比(質量比)即Ce/Sn之上限,較好的是2.0,更好的是1.8,進而好的是1.6,尤其好的是1.5,進而更好是1.4,進而再更好的是1.3,進而尤其好的是1.2,特別好的是1.1。
又,根據上述觀點,Sn與Ce之合計含量較好的是為0.15~1.2%之範圍內,更好的是為0.15~0.8%之範圍內。
玻璃I之較佳態樣係,含有 Mg 0~5%、Ca 0~5%、Sr 0~2%、Ba 0~2%。
Mg發揮如下作用:優化玻璃之熔融性、成形性及玻璃穩定性,提高剛性及硬度,並增大熱膨脹係數。但是,若過量導入則化學耐久性會下降,因此Mg之含量較好的是0~5%。Mg之含量之更好的範圍係0~2%,進而好的範圍係0.1~2%。
Ca發揮如下作用:特別優化玻璃之熔融性、成形性及玻璃穩定性,提高剛性及硬度,並增大熱膨脹係數。但是,若過量導入則化學耐久性下降,故Ca之含量較好的是0~5%。Ca之含量之更好的範圍係0~2%,進而好的範圍係0.1~2%。
Sr亦發揮優化玻璃之熔融性、成形性及玻璃穩定性,增大熱膨脹係數之作用。但是,若過量導入則化學耐久性下降,且比重及原料成本亦增大,故Sr之含量較好的是0~2%。Sr之含量之更好的範圍係0~1%,進而好的範圍係0~0.5%,尤其好的是0。
Ba亦發揮優化玻璃之熔融性、成形性及玻璃穩定性、增大熱膨脹係數之作用。但是,若過量導入則化學耐久性下降,且比重及原料成本亦增大,故Ba之含量較好的是0~2%。Ba之含量之更好的範圍係0~1%,進而好的範圍係0~0.5%,尤其好的是0。
再者,為了同時滿足熔融性、成形性、玻璃穩定性、熱膨脹特性、及化學耐久性,Mg、Ca、Sr及Ba之合計含量較好的是0~10%,更好的是0~5%,進而好的是0.1~2%。
又,如上所述,鹼土金屬成分之中,由於Mg、Ca係優於Sr、Ba之成分,故Mg及Ca之合計含量較好的是0~5%,進而好的是0.1~5%。又,Sr及Ba之合計含量較好的是0~2%,更好的是0~1%,進而好的是0。
Zr、Ti、La、Nb、Ta、Hf發揮提高化學耐久性、特別係耐鹼性之作用,但若過量導入則熔融性下降。因此,Zr、Ti、La、Nb、Ta及Hf之合計含量較好的是0~10%,更好的是0.1~10%,進而好的是1~5%。
其中,Zr之維持玻璃穩定性、並提高化學耐久性、特別係耐鹼性之作用特別優異,且亦發揮提高剛性及韌性並且提高化學強化效率之作用。因此,Zr之含量較好的是0~5%。Zr之含量之更好的範圍係0.1~5%,進而好的範圍係1~2%。
為了不降低熔融性而提高化學耐久性、特別係耐鹼性,並提高化學強化之效率,Zr之含量相對於Zr、Ti、La、Nb、Ta及Hf之合計含量的比例較好的是0.1~1,更好的是0.5~1,進而好的是1。
再者,玻璃I中亦可添加0~1%之範圍內的硫酸鹽來作為澄清劑,但存在玻璃熔融中產生熔融物沸騰而溢出之虞,玻璃中之異物激增,故較好的是不導入硫酸鹽。
相對於此,Sn、Ce不會產生沸騰而溢出及異物增加之問 題,具有使脫泡良好之效果。
作為其他可導入之成分,B發揮降低易碎性並且提高熔融性之作用,但若過量導入則化學耐久性會下降,故其含量較好的是0~2%,更好的是0~1%,進而好的是不導入。
Zn發揮提高熔融性並且提高剛性之作用,但若過量導入則化學耐久性會下降,並且玻璃變得易碎。因此,其含量較好的是0~3%,更好的是0~1%,進而好的是不導入。
P亦可於不影響發明之目的之範圍內少量導入,但若過量導入則化學耐久性會下降,故其含量較好的是0~1%,更好的是0~0.5%,進而好的是0~0.2%,尤其好的是不導入。
就改善熔融性、成形性及玻璃穩定性、提高化學耐久性、特別係耐鹼性、提高磁性記錄媒體製造時之加熱效率、以及抑制因混合鹼效應而自玻璃表面之鹼溶析等觀點而言,特別好的玻璃I係如下玻璃(稱作玻璃I-1),以質量%表示,含有Si 28~34%、Al 6~10%、(其中,Si與Al之合計含量為37%以上)、Li 0.1~3%、Na 5~10%、K 0.1~1%、(其中,Li、Na及K之合計含量為7~13%)、Mg 0.1~2%、 Ca 0.1~2%、Sr及Ba共計為0~1%、Zr 1~5%、B 0~1%、Zn 0~1%。
玻璃I-1之特別好的態樣係,含有Si 28~34%、Al 6~10%、(其中,S1與Al之合計含量為37%以上)、Li 1~3%、Na 6~10%、K 0.1~1%、Mg 0.1~2%、Ca 0.1~2%、Sr及Ba共計為0~0.7%、Zr 1~3%。
根據該特別好的態樣,可獲得減小玻璃之比重、進一步改善耐鹼性、進一步改善熔融性之效果。
就改善熔融性、成形性及玻璃穩定性、提高化學耐久性、提高磁性記錄媒體製造時之加熱效率等觀點而言,較好的玻璃I之第2態樣係如下玻璃(稱作玻璃I-2),以質量%表示,含有Si 28~34%、Al 6~10%、 (其中,Si與Al之合計含量為37%以上)、Li 1~5%、Na 1~10%、K 0.1~3%、(其中,Li、Na及K之合計含量為5~11%)、Mg 0~2%、Ca 0~2%、Sr 0~1%、Ba 0~1%、Zr、Ti、La、Nb、Ta及Hf共計為1~10%、B 0~1%、Zn 0~1%、P 0~1%。
玻璃I-2之特別好的態樣係,含有Si 28~34%、Al 6~10%、(其中,Si與Ai之合計含量為37%以上)、Li 1~5%、Na 1~10%、K 0.1~3%、(其中,Li、Na及K之合計含量為5~11%)、Mg、Ca、Sr及Ba共計為0~1%、Ti、La及Nb共計為3~8%。
根據該特別好的態樣,抑制鹼土金屬成分量,且導入Ti、 La、Nb,藉此,可獲得更加優異之化學耐久性。為了獲得更加優異之化學耐久性,進而好的是含有0.5~2%之Ti、1~3%之La、0.5~2%之Nb的玻璃。
[玻璃II]
其次,對玻璃II加以說明。
玻璃II係由氧化物玻璃所形成之磁性記錄媒體基板用玻璃,其特徵在於:以氧化物為基準進行換算,以莫耳%表示,含有SiO2 60~75%、Al2O3 1~15%、Li2O 0.1~20%、Na2O 0.1~15%、K2O 0~5%、(其中,Li2O、Na2O及K2O之合計含量為25%以下),以總量比計,添加有0.01~0.7質量%之Sn氧化物、及0~1.4質量%之Ce氧化物,並且Sb氧化物含量為0~0.1質量%,且不含有As及F。
以下,只要未特別記載,則玻璃II中,Sn氧化物、Ce氧化物、Sb氧化物含量係以質量%來表示總量比添加量,此外,成分之含量、合計含量係以莫耳%來表示。
SiO2係玻璃之網形成成分,其對於發揮提高玻璃穩定性、化學耐久性、特別係耐酸性、減少基板之熱擴散並提高利用輻射來加熱基板之加熱效率的作用而言係必需成分。若SiO2之含量小於60%則無法充分獲得上述作用,若 超過75%則玻璃中會產生未熔解物、或澄清時之玻璃之黏性過高而無法充分脫泡。若使用含有未熔解物之玻璃來製作基板,則會因研磨而於基板表面上產生未熔解物之突起,從而無法用作要求極其高的表面平滑性之磁性記錄媒體用基板。對於含有氣泡之玻璃,若藉由研磨而於基板表面上出現一部分氣泡,則該部分會成為凹部,從而有損基板之主表面之平滑性,因此無法用作磁性記錄媒體用基板。如上所述,將SiO2之含量設為60~75%。SiO2之含量之較好的範圍係65~75%,更好的範圍係66~75%,進而好的範圍係66~70%。
Al2O3亦有助於玻璃之網形成,且具有提高玻璃穩定性、化學耐久性之作用。若Al2O3之含量小於1%則無法充分獲得上述作用,若超過15%則玻璃之熔融性下降,容易產生未熔解物。因此,將Al2O3之含量設為1~15%。Al2O3之含量之較好的範圍係5~13%,更好的範圍係7~12%。
再者,為了改善化學耐久性,SiO2與Al2O3之合計含量較好的是65%以上,更好的是70%以上,進而好的是73%以上,尤其好的是74%以上,進而更好的是75%以上,再進而更好的是75.5%以上。藉由提高SiO2與Al2O3之合計含量,可減少玻璃之導熱率,且亦可提高磁性記錄媒體製造時之基板之加熱效率。
作為Li2O,對於即便於鹼中提高玻璃之熔融性及成形性之作用亦較強、且增加熱膨脹係數而賦予適合於磁性記錄媒體用基板的熱膨脹特性而言係必需成分。又,於製成化 學強化用之玻璃之情形時,亦係承擔化學強化時之離子交換的成分。若Li2O之含量小於0.1%,則無法充分獲得上述作用。特別係於為了提高化學耐久性而導入較多的SiO2、Al2O3之玻璃II中,若Li2O之含量小於0.1%,則由於澄清時之玻璃之黏性過高,而無法獲得充分的澄清效果。另一方面,若Li2O之含量超過20%則化學耐久性、特別係耐酸性下降,並且,當製成基板時,來自基板表面之鹼溶析增大,且所析出之鹼會對資訊記錄層等造成損害。因此,將Li2O之含量設為0.1~20%。Li2O之含量之較好的範圍係1~15%,更好的範圍係5~10%。
作為Na2O,對於發揮提高玻璃之熔融性及成形性之作用、且增加熱膨脹係數而賦予適合於磁性記錄媒體用基板之熱膨脹特性而言,係較好的必需成分。又,於製成化學強化用之玻璃之情形時,亦係用於化學強化時之離子交換之成分。若Na2O之含量小於0.1%,則無法充分獲得上述作用。特別係於為了提高化學耐久性而導入較多的SiO2、Al2O3之玻璃II中,若Na2O之含量小於0.1%則由於澄清時之玻璃之黏性過高,而無法獲得充分的澄清效果。另一方面,若Na2O之含量超過15%則化學耐久性、特別係耐酸性下降,並且於作為基板之情形時,來自基板表面之鹼溶析增大,且所析出之鹼會對資訊記錄層等造成損害。因此,將Na2O之含量設為0.1~15%。Na2O之含量之較好的範圍係1~15%,更好的範圍係8~13%。
由於玻璃II中Li2O及Na2O係作為必需成分,故可獲得減 少、防止因混合鹼效應而引起之自玻璃表面之鹼溶析的效果。
作為K2O,其對於發揮提高玻璃之熔融性及成形性之作用、並且增加熱膨脹係數而賦予適合於磁性記錄媒體用基板之熱膨脹特性而言,亦係較好的任意成分。然而,若K2O之含量超過5%則化學耐久性、特別係耐酸性下降,並且於製成基板之情形時,來自基板表面之鹼溶析增大,且所析出之鹼會對資訊記錄層等造成損害。因此,將K2O之含量設為0~5%。K2O之含量之較好的範圍係0.1~2%,更好的範圍係0.1~1%。
玻璃II中,為了獲得良好的化學耐久性,而將Li2O、Na2O及K2O之合計含量限制在25%以下。然而,Li2O、Na2O及K2O除了發揮提高熔融性及成形性之作用,並且發揮增加熱膨脹係數而賦予適合於磁性記錄媒體用基板之熱膨脹特性的作用之外,亦發揮降低澄清時之玻璃之黏性、及促進脫泡之作用。考慮到以上方面,Li2O、Na2O及K2O之合計含量之較好的範圍係15~25%。Li2O、Na2O及K2O之合計含量之更好的下限係18%,更好的上限是23%,進而好的上限係22%,尤其好的上限係21%,特別好的上限係20%。
含有較多的SiO2、Al2O3之玻璃II中,雖含有Li2O及Na2O,但澄清時之玻璃之溫度較高。如此之玻璃中,與下述Sn氧化物、Ce氧化物相比較,Sb氧化物之澄清效果較差,而於添加有Sn氧化物之玻璃中,澄清效果反而會降 低。若Sb氧化物含量超過0.1%,則於與Sn氧化物之共存之情況下,玻璃中之殘留氣泡激增。因此,玻璃II中將Sb氧化物含量限制在0.1%以下。Sb氧化物含量之較好的範圍係0~0.1%,更好的範圍係0~0.05%,進而好的範圍係0~0.01%,尤其好的範圍係0~0.001%,特別好的是不添加Sb氧化物(不含有Sb之玻璃)。藉由不含有Sb(無銻),則玻璃中之殘留氣泡之密度會自幾分之一迅速減小至百分之一左右。此處,所謂Sb氧化物,係指無關於Sb之價數而熔入玻璃中之Sb2O3、Sb2O5等氧化物。
再者,與Sn氧化物及Ce氧化物相比較,Sb氧化物對環境之影響亦較大,故藉由減少Sb氧化物之使用量或不使用Sb氧化物,亦可減小對環境之影響,故而較佳。
As係強力的澄清劑,但由於其具有毒性,故較理想的是無砷。又,F亦具有澄清效果,但若於玻璃製造中揮發則玻璃之性質、特性會產生變動,從而有礙於穩定之熔融、及成形。又,由於揮發而於玻璃中產生被稱作條紋之非均質部。若玻璃中出現條紋,則經研磨後,條紋部分與均質部分之玻璃之研磨速度會略微存在差異,由此研磨加工後之面上會產生凹凸,並不適合作為要求較高平坦性之磁性記錄媒體用基板。因此,玻璃II中不導入As及F。
玻璃II亦係經過如下步驟而製作:對熔解後所得之熔融玻璃進行澄清之步驟;使澄清後之熔融玻璃均質化之步驟;以及使均質化後之熔融玻璃流出並使其成形之步驟。其中,澄清步驟係於較高的溫度下進行,而均質化步驟係 於較低的溫度下進行。澄清步驟中,係使玻璃中積極地產生氣泡,吸附玻璃中所含之微小氣泡而成為較大的氣泡,從而容易懸浮,藉此來促進澄清。另一方面,下述方法較有效:於已使將要流出之玻璃之溫度下降之狀態下,使玻璃中作為氣體而存在之氧變成玻璃成分,藉此消除氣泡。
Sn、Ce之澄清之機制如上所述,藉由使Sn氧化物與Ce氧化物共存,而使限制了Sb氧化物、As、及F之導入之玻璃亦可充分地脫泡。
為了獲得上述澄清效果,Sn氧化物含量必需為0.01%以上,但若超過0.7%則玻璃中會析出金屬錫,研磨玻璃而製成基板時,基板表面有可能會產生金屬錫之突起、或金屬錫自表面脫落之部分成為凹部,從而有損基板表面之平滑性。因此,將Sn氧化物含量設為0.01~0.7%。自上述觀點而言,Sn之含量之較好的範圍係0.1~0.6%,更好的範圍係0.15~0.5%。此處,所謂Sn氧化物,係指無關於Sn之價數而熔入玻璃中之SnO、SnO2等氧化物。所謂Sn氧化物含量,係指SnO、SnO2等氧化物之合計含量。
為了獲得上述澄清效果,較好的是導入Ce氧化物,但若其含量超過1.4%則與構成熔融容器之耐火物或鉑之反應、或與用以形成玻璃之模具之反應會變大,而使雜質增加,從而對表面狀態產生不良影響。因此,將Ce氧化物含量設為0~1.4%。Ce之含量之較好的範圍係0~0.7%,更好的範圍係0.003~0.7%。此處,所謂Ce氧化物,係指無關於Ce之價數而熔入玻璃中之CeO2、Ce2O3等氧化物。所謂Ce氧化 物含量,係指CeO2、Ce2O3等氧化物之合計含量。
Sn、Ce於製作結晶玻璃時會發揮生成結晶核之作用。本發明係用於由非晶質玻璃所形成之基板中之玻璃,故較理想的是不會因加熱而析出結晶。因此,Sn氧化物、Ce氧化物均應避免過量添加。
如上所述,Sn氧化物於高溫下會在玻璃融液中釋放氧氣,因此,當Sn氧化物之量較多時,較好的是於低溫下吸附玻璃融液中的氧氣之Ce氧化物之量亦較多。若著眼於該點,則Sn氧化物、Ce氧化物含量之尤其好的範圍如下所示。
當Sn氧化物含量為0.1%以上且小於0.15%時,Ce氧化物含量較好的是0~0.45%,更好的是0%以上且小於3%,進而好的是0.001~0.18%,尤其好的是0.001~0.15%,進而更好的是0.001~0.11%,再更好的是0.003~0.1%。
當Sn氧化物含量為0.15%以上且小於0.35%時,Ce氧化物含量較好的是0~0.45%,進而好的是0.001~0.4%,更好的是0.003~0.25%。
當Sn氧化物含量為0.35%以上且小於0.45%時,Ce氧化物含量較好的是0~0.45%,進而好的是0.001~0.4%,更好的是0.006~0.35%。
當Sn氧化物含量為0.45%以上且小於0.5%時,Ce氧化物含量較好的是0.001~0.5%,進而好的是0.008~0.5%,更好的是0.06~0.5%。
當Sn氧化物含量為0.5%以上且小於0.55%時,Ce氧化物 含量較好的是0.001~0.5%,進而好的是0.008~0.5%。
當Sn氧化物含量為0.55~0.6%時,Ce氧化物含量較好的是0.0005~0.6%,進而好的是0.005~0.6%,更好的是0.1~0.6%。
當氣泡之大小(固化後之玻璃中殘留之氣泡(空洞)的大小)為0.3mm以下之範圍內時,Sn氧化物之除去較大的氣泡及極其小的氣泡之作用較強。Ce氧化物可任意地添加,但藉由將Ce氧化物含量相對於Sn氧化物含量之比(質量比)即CeO2/SnO2設為2.0以下,可提高澄清效果。
若與Sn氧化物一起添加Ce氧化物,則大小為50μm~0.3mm左右之氣泡之密度會迅速減小至幾十分之一左右。為了獲得如此之效果,Ce氧化物含量相對於Sn氧化物含量之質量比Ce/Sn之下限更好的是0.01,進而好的是0.02,尤其好的是0.05,特別好的是0.1。關於Ce氧化物含量相對於Sn氧化物含量之質量比Ce/Sn的上限,更好的是1.8,進而好的是1.6,進而更好的是1.5,尤其更好的是1.4,進而尤其好的是1.3,再尤其好的是1.2,特別好的是1.1。
玻璃II之較佳態樣係,含有MgO 0~10%、CaO 0~10%.SrO 0~5%、BaO 0~5%。
MgO發揮如下作用:優化玻璃之熔融性、成形性及玻璃穩定性,提高剛性及硬度,並增大熱膨脹係數。但是,若 過量導入則化學耐久性會下降,因此MgO之含量較好的是0~10%。MgO之含量之更好的範圍係0~5%,進而好的範圍係0.1~5%。
CaO發揮如下作用:特別優化玻璃之熔融性、成形性及玻璃穩定性,提高剛性及硬度,並增大熱膨脹係數。但是,若過量導入則化學耐久性下降,故CaO之含量較好的是0~10%。Ca之含量之更好的範圍係0~5%,進而好的範圍係0.1~5%。
SrO亦發揮優化玻璃之熔融性、成形性及玻璃穩定性、增大熱膨脹係數之作用。但是,若過量導入則化學耐久性下降,且比重及原料成本亦增大,故SrO之含量較好的是0~5%。Sr之含量之更好的範圍係0~2%,進而好的範圍係0~1%,尤其好的是0。
BaO亦發揮優化玻璃之熔融性、成形性及玻璃穩定性、增大熱膨脹係數之作用。但是,若過量導入則化學耐久性下降,且比重及原料成本亦增大,故BaO之含量較好的是0~5%。Ba之含量之更好的範圍係0~2%,進而好的範圍係0~1%,尤其好的是0。
再者,為了同時滿足熔融性、成形性、玻璃穩定性、熱膨脹特性、及化學耐久性,MgO、CaO、SrO及BaO之合計含量較好的是0.1~10%,更好的是0.1~5%,進而好的是1~5%。
又,如上所述,鹼土金屬成分之中,由於MgO、CaO係優於SrO、BaO之成分,故MgO及CaO之合計含量更好的是 0~5%,進而好的是0.1~5%,進而更好的是1~5%。又,SrO及BaO之合計含量較好的是0~5%,更好的是0~1%,進而好的是0。
ZrO2、TiO2、La2O3、Nb2O5、Ta2O5、HfO2發揮提高化學耐久性、特別係耐鹼性之作用,但若過量導入則熔融性下降。因此,ZrO2、TiO2、La2O3、Nb2O5、Ta2O5及HfO2之合計含量較好的是0~5%,更好的是0.1~5%,進而好的是0.1~3%。
其中,ZrO2之維持玻璃穩定性、並提高化學耐久性、特別係耐鹼性之作用特別優異,且亦發揮提高剛性及韌性、並且提高化學強化之效率之作用。因此,ZrO2之含量較好的是0.1~5%。Zr之含量之更好的範圍係0.1~3%,進而好的範圍係0.1~2%。
為了不降低熔融性而提高化學耐久性、特別係耐鹼性,並提高化學強化之效率,ZrO2之含量相對於ZrO2、TiO2、La2O3、Nb2O5、Ta2O5及HfO2之合計含量的比例較好的是0.1~1,更好的是0.3~1,進而好的是0.5~1,尤其好的是0.8~1,進而更好的是0.9~1,特別好的是1。
再者,玻璃II中,亦可添加0~1%之範圍內的硫酸鹽來作為澄清劑,但存在玻璃熔融中產生熔融物沸騰而溢出之虞,玻璃中之異物激增,故較好的是不導入硫酸鹽。
相對於此,Sn氧化物、Ce氧化物不會產生沸騰而溢出及異物增加之問題,具有使脫泡良好之效果。
作為其他可導入之成分,B2O3發揮降低易碎性並且提高 熔融性之作用,但若過量導入則化學耐久性會下降,故其含量較好的是0~3%,更好的是0~1%,進而好的是不導入。
ZnO發揮提高熔融性並提高剛性之作用,但若過量導入則化學耐久性會下降,並且玻璃變得易碎。因此,其含量較好的是0~3%,更好的是0~1%,進而好的是不導入。
P2O5亦可於不影響發明之目的之範圍內少量導入,但若過量導入則化學耐久性會下降,故其含量較好的是0~1%,更好的是0~0.5%,進而好的是0~0.3%,進而更好的是不導入。
就改善熔融性、成形性及玻璃穩定性、提高化學耐久性、特別係耐鹼性、提高磁性記錄媒體製造時之加熱效率、以及抑制因混合鹼效應而自玻璃表面之鹼溶析等觀點而言,特別好的是玻璃II係如下玻璃(稱作玻璃II-1),以質量%表示,含有SiO2 66~70%、Al2O3 7~12%、(其中,SiO2與Al2O3之合計含量為75%以上)、Li2O 5~10%、Na2O 8~13%、K2O 0.1~2%、(其中,Li2O、Na2O及K2O之合計含量為15~22%)、MgO 0.1~5%、CaO 0.1~5%、 SrO及BaO共計為0~1%、ZrO2 0.1~2%、B2O3 0~1%、ZnO 0~1%。
玻璃II-1之特別好的是態樣係:SiO2 66~70%、Al2O3 7~11%、Li2O 6~10%、Na2O 9~13%、K2O 0.1~1%、(其中,Li2O、Na2O及K2O之合計含量為16~22%)、MgO 0.1~2%、CaO 0.5~4%、SrO及BaO共計為0~0.5%、ZrO2 0.5~2%。
根據該特別好的態樣,可獲得減小玻璃之比重、進而改善耐鹼性、進而改善熔融性之效果。
就改善熔融性、成形性及玻璃穩定性、提高化學耐久性、提高磁性記錄媒體製造時之加熱效率等觀點而言,較好的玻璃II之第2態樣係如下玻璃(玻璃II-2):以質量%表示,含有SiO2 66~70%、Al2O3 5~12%、Li2O 5~20%、 Na2O 1~13%、K2O 0.1~2%、(其中,Li2O、Na2O及K2O之合計含量為18~22%)、MgO及CaO共計為0~5%、SrO及BaO共計為0~5%、ZrO2、TiO2、La2O3、Nb2O5、Ta2O5、HfO2共計為0.1~5%、B2O3 0~3%、ZnO 0~1%、P2O5 0~0.5%。
玻璃II-2之特別好的態樣係:含有SiO2 66~70%、Al2O3 5~11%、Li2O 10~19%、Na2O 1~6%、K2O 0.1~2%、MgO及CaO共計為0~2%、SrO及BaO共計為0~2%、ZrO2、TiO2、La2O3、Nb2O5、Ta2O5、HfO2共計為0.5~4%。根據該特別好的態樣,藉由抑制鹼土金屬成分量而導入TiO2、La2O3、Nb2O5,可獲得更加優異之化學耐久性。為了獲得更加優異之化學耐久性,進而好的是含有0.5~3%之TiO2、0.1~2%之La2O3、及0.1~2%之Nb2O5的玻璃。
[玻璃I、玻璃II之共通點]
其次,對玻璃I與玻璃II之共通點加以說明。
本發明之玻璃中,Sn、或Sn及Ce表現出優於Sb之澄清作用。如上所述,Sn主要係於高溫狀態(1400~1600℃左右之溫度區域)下積極地釋放氧氣而促進澄清之作用較強,而Ce係於低溫狀態(1200~1400℃左右之溫度區域)下吸附氧氣而使其作為玻璃成分而固定之作用較強。於Sn之澄清作用溫度區域與Ce之澄清作用溫度區域相連接之1400℃,玻璃之黏性對澄清效率產生較大影響。
為了提高化學耐久性,玻璃I、玻璃II中均提高Si成分與Al成分之量,並將鹼成分作為必需成分,但如上所述限制了其含量,故而,1400℃之玻璃之黏度表現出上升傾向。若澄清溫度區域中玻璃之黏度過高,則玻璃中之氣泡之上升速度會減小,而使脫泡變差。
本發明中,為了同時達成化學耐久性之改善及澄清效果之提高,玻璃I中較好的是將Si與Al之合計含量設為30質量%以上,並將1400℃之黏度設為103dPa.s以下;而玻璃II中將SiO2與Al2O3之合計含量設為65莫耳%以上,並將1400℃之黏度設為103dPa.s以下。
就改善化學耐久性之觀點而言,玻璃I中之Si與Al之合計含量之較好的範圍係32質量%以上,更好的範圍係35質量%以上,進而好的範圍係36質量%以上,尤其好的範圍係37質量%以上;而玻璃II中之SiO2與Al2O3之合計含量之較好的範圍係65莫耳%以上,更好的範圍係70莫耳%以 上,進而好的範圍係73莫耳%以上,尤其好的是74莫耳%以上,進而更好的是75莫耳%以上,再更好的是75.5莫耳%以上。
為了提高澄清效果,較好的是玻璃I、玻璃II均將1400℃之黏度設為102.7dPa.s以下。
藉此,可使單位質量之玻璃中所含的殘留氣泡之密度達到60個/kg以下,較好的是40個/kg以下,更好的是20個/kg以下,進而好的是10個/kg以下,尤其好的是2個/kg以下,進而更好的是0個/kg。因此,能夠以較高之生產性來量產適合於高記錄密度之磁性記錄媒體之基板。
玻璃I及玻璃II中,較好的是不添加F以外之鹵素、即Cl、Br、I。該等鹵素亦係自熔融玻璃中揮發而導致產生條紋,不利於如上所述形成平滑之基板表面。
又,由於Pb、Cd等係對環境產生不良影響之物質,故較好的是亦避免導入該等物質。
再者,玻璃I、II中較好的是均將Sn以SnO2之形式而進行導入,其原因在於因高溫下可有效地釋放氧氣。
藉由如上所述添加Sn及Ce,可增加玻璃之楊氏模數。藉由增加楊氏模數,當使具備使用玻璃I或玻璃II而製作之基板的磁性記錄媒體高速旋轉時,可獲得優異之耐顫動性。
又,藉由如上所述添加Sn及Ce,而當將熔融狀態之玻璃擠壓成形為圓盤狀之基板樣品時,可穩定地生產較薄之樣品,且亦可減小玻璃樣品之板厚公差。
進而,藉由添加Ce,利用對玻璃I或玻璃II照射紫外線等 短波長光則發出藍色螢光之特性,可容易地判別由呈現相同之外觀且目測不易判別之玻璃I或玻璃II所形成之基板、與未添加Ce之玻璃製基板。亦即,藉由向上述2種基板照射紫外線,而確認有無螢光產生,無需分析玻璃成分便可區別兩種基板。結果,當使用由複數種玻璃所形成之基板來生產磁性記錄媒體時,藉由進行上述檢查而可避免出現混入由不同種類之玻璃所形成之基板的情況。
又,向由添加有Ce之玻璃I或玻璃II所形成之基板照射紫外線等短波長光而使其發出螢光,藉此,亦可較容易地檢查基板表面有無異物。
其次,對磁性記錄媒體基板用玻璃之製造方法加以說明。本發明之磁性記錄媒體基板用玻璃之製造方法的第1態樣(稱作玻璃之製法I),係由氧化物玻璃所形成之磁性記錄媒體基板用玻璃之製造方法,其特徵在於:添加Sn、且任意地添加Ce,調配玻璃原料,使上述玻璃原料熔融並將所得之熔融玻璃澄清之後,使其成形,以獲得如下玻璃:以質量%表示,含有Si 20~40%、Al 0.1~10%、Li 0.1~5%、Na 0.1~10%、K 0~5%、(其中,Li、Na及K之合計含量為15%以下)、 Sn 0.005~0.6%、Ce 0~1.2%,Sb含量為0~0.1%,且不含有As及F。亦即,玻璃之製法I係玻璃I之製造方法,其較好的成分範圍、特性範圍如上所述。
玻璃之製法I之較好的態樣係:以Ce含量相對於Sn含量之比Ce/Sn為0.02~1.3之範圍內的方式來調配玻璃原料,熔融後將所得之熔融玻璃保持在1400~1600℃之後降溫,並保持在1200~1400℃,之後使其成形。
藉由將Ce含量相對於Sn含量之比Ce/Sn設為0.02~1.3,並將熔融玻璃保持在1400~1600℃,可降低玻璃之黏性而使玻璃中之氣泡處於容易懸浮之狀態,並且,可獲得利用Sn之釋放氧氣來促進澄清之效果,其後,藉由降低熔融玻璃之溫度並保持在1200~1400℃,可利用Ce之氧氣吸附而飛躍性地改善脫泡。
本發明之磁性記錄媒體基板用玻璃之製造方法的第2態樣(稱作玻璃之製法II)係,由氧化物玻璃所形成之磁性記錄媒體基板用玻璃之製造方法,其特徵在於:添加Sn、且任意地添加Ce,調配玻璃原料,並使上述玻璃原料熔融,將所得之熔融玻璃澄清後,使其成形,以獲得如下玻璃:以氧化物為基準進行換算,以莫耳%表示,含有SiO2 60~75%、Al2O3 1~15%、 Li2O 0.1~20%、Na2O 0.1~15%、K2O 0~5%、(其中,Li2O、Na2O及K2O之合計含量為25%以下),Sb含量為0~0.1%,且不含有As及F,以總量比計,含有0.01~0.7質量%之Sn氧化物、及0~1.4質量%之Ce氧化物。亦即,玻璃之製法II係玻璃II之製造方法,其較好的成分範圍、特性範圍如上所述。
玻璃之製法II之較好的態樣係:以質量%表示之Ce氧化物含量相對於Sn氧化物含量之比(Ce氧化物/Sn氧化物)為0.02~1.2之範圍內的方式來調配玻璃原料,熔融後將所得之熔融玻璃保持在1400~1600℃後降溫,並保持在1200~1400℃之後使其成形。
藉由將Ce氧化物含量相對於Sn氧化物含量之比(Ce氧化物/Sn氧化物)設為0.02~1.2,並將熔融玻璃保持在1400~1600℃,可降低玻璃之黏性而使玻璃中之氣泡處於容易懸浮之狀態,並且可獲得利用Sn之釋放氧氣之澄清促進效果,其後藉由降低熔融玻璃之溫度並將其保持在1200~1400℃,可利用Ce之氧氣吸附來飛躍性地改善脫泡。
玻璃之製法I及玻璃之製法II中,當熔融玻璃中Sn與Ce共存時,利用1400℃之黏度為103dPa.s以下之玻璃之特性、以及Sn與Ce共存所產生之相輔相成效果,可顯著地改善脫泡。
若將保持在1400~1600℃之時間設為TH,將保持在1200~1400℃之時間設為TL,則TL/TH較好的是0.5以下,更好的是0.2以下。如上所述,藉由使TH長於TL,則可容易地將玻璃中之氣體排出至玻璃外。其中,為了促進利用Ce來吸附玻璃中之氣體之效果,TL/TH較好的是大於0.01,進而好的是大於0.02,尤其好的是大於0.03,特別好的是大於0.04。
為了提高Sn及Ce各自之脫泡效果,自1400~1600℃之範圍降溫至1200~1400℃之範圍時的溫度差較好的是30℃以上,更好的是50℃以上,進而好的是80℃以上,尤其好的是100℃以上,特別好的是150℃以上。再者,溫度差之上限為400℃。
玻璃之製法I、玻璃之製法II中,較好的是以玻璃中之殘留氣泡之密度為100個/kg以下的方式來決定Sn及Ce之添加量,更好的是以殘留氣泡之密度為60個/kg以下之方式來決定Sn及Ce之添加量,進而好的是以殘留氣泡之密度為40個/kg以下之方式來決定Sn及Ce之添加量,尤其好的是以上述密度為20個/kg以下之方式來決定Sn及Ce之添加量,進而更好的是以上述密度為10個/kg以下之方式來決定Sn及Ce之添加量,再更好的是以上述密度為2個/kg以下之方式來決定Sn及Ce之添加量,特別好的是以上述密度為0個/kg之方式來決定Sn及Ce之添加量。再者,即便存在殘留氣泡,亦可使氣泡之大小全部為0.3mm以下。上述Sn與Ce之添加量,亦可根據Sn與Ce之添加量之總量、Sn與Ce之 添加量之比等而特定。
玻璃之製法I、II、即玻璃I、II之製法中,將玻璃原料導入至熔融槽,加熱、熔融後使其成為熔融玻璃,之後送入澄清槽,於熔融玻璃滯留於澄清槽內之期間,係於溫度高於熔融槽之狀態下、例如於1400~1600℃之溫度範圍內保持玻璃。將熔融玻璃自澄清槽送至作業槽,於作業槽內利用攪拌裝置進行攪拌,進行均質化後處理,使其流出至與作業槽連接之流出管,並使其成形。澄清槽與作業槽係藉由管等連結器而連結,熔融玻璃於連結器內流動之期間,係利用與連結器之熱交換而降溫,並於作業槽內保持在1200~1400℃。如此之製程中,於澄清槽內因Sn釋放氧氣而促進澄清,於作業槽內藉由Ce吸附玻璃中之氧氣並使玻璃組成物之中的氧固定,藉此促進脫泡效果。
較好的是,對玻璃原料進行加熱及玻璃化之熔融槽、澄清槽,係由電鑄煉磚或燒成煉磚等耐火物所構成,作業槽及連結澄清槽與作業槽之連結管、或流出管係由鉑或鉑合金(稱作鉑系材料)所構成。進行原料玻璃化之熔融槽內之熔融物、與玻璃製造步驟中溫度最高之澄清槽內之熔融玻璃均表現出較高之侵蝕性。鉑系材料雖具有優異之耐侵蝕性,但若與侵蝕性較高之玻璃接觸,則會被玻璃侵蝕,成為鉑固形物而混入玻璃中。由於鉑固形物具有耐侵蝕性,故一旦作為固形物而混入玻璃中之鉑並未完全熔入玻璃,則會作為異物而殘留於成形後之玻璃中。另一方面,即便耐火物被侵蝕而混入玻璃中,亦會熔入玻璃中,不易作為 異物而殘留。因此,較理想的是,熔融槽、澄清槽係耐火物製。另一方面,若作業槽係耐火物製,則由於耐火物表面熔入熔融玻璃而於均質化處理中玻璃會產生條紋,而導致非均質。由於作業槽之溫度為1400℃以下,玻璃之侵蝕性亦減小,故較理想的是利用不易熔入玻璃之鉑系材料來構成作業槽及連結管、流出管,較理想的是對作業槽內之熔融玻璃進行攪拌而使其均質化之攪拌器亦係由鉑系材料所構成。
[玻璃III]
繼而,對玻璃III加以說明。
玻璃III係由氧化物玻璃所形成之磁性記錄媒體基板用玻璃,其特徵在於:以氧化物為基準進行換算,以莫耳%表示,含有SiO2 60~75%、Al2O3 1~15%、Li2O 0.1~20%、Na2O 0.1~15%、K2O 0~5%、(其中,Li2O、Na2O及K2O之合計含量為25%以下),進而,含有以總量比計、合計含量為0.1~3.5質量%之Sn氧化物及Ce氧化物,Sn氧化物含量相對於Sn化物與Ce氧化物之合計含量之比(Sn氧化物含量/(Sn氧化物含量+Ce氧化物含量))為0.01~0.99,Sb氧化物含量為0~0.1%,且不含有As及F。
以下,只要未特別記載,則Sn氧化物、Ce氧化物、Sb氧化物含量係以質量%來表示以總量比計之添加量,此外,成分之含量、合計含量以莫耳%來表示。
玻璃III中,SiO2、Al2O3、Li2O、Na2O、K2O、及Li2O之各含量、以及Na2O及K2O之合計含量與玻璃II相同。
含有較多的SiO2、Al2O3之玻璃III雖含有Li2O及Na2O,但澄清時之玻璃之溫度較高。如此之玻璃中,與下述Sn化物、Ce氧化物相比,Sb氧化物之澄清效果較差,而於添加有Sn氧化物之玻璃中,澄清效果反而會降低。若Sb氧化物含量超過0.1%,則於與Sn氧化物之共存之情況下,玻璃中之殘留氣泡會急速增加。因此,玻璃III中將Sb氧化物含量限制在0.1%以下。Sb氧化物含量之較好的範圍係0~0.05%,更好的範圍係0~0.01%,尤其好的範圍係0~0.001%,特別好的是不添加Sb氧化物(不含Sb之玻璃)。因不含有Sb(無銻),玻璃中之殘留氣泡之密度會自幾分之一迅速減小至百分之一左右。此處,所謂Sb氧化物,係指無關於Sb之價數而熔入玻璃中之Sb2O3、Sb2O5等氧化物。
再者,與Sn氧化物及Ce氧化物相比,Sb氧化物對環境之影響亦較大,故較好的是減少Sb氧化物之使用量、或不使用Sb,藉此可減小對環境之影響。
As係強力的澄清劑,但由於其具有毒性故較理想的是無砷。又,F亦具有澄清效果,但若於玻璃製造中揮發則玻璃之性質、特性會產生變動,從而有礙於進行穩定之熔融、及成形。又,由於揮發而於玻璃中產生被稱作條紋之 非均質部。若玻璃中出現條紋,則經研磨後,條紋部分與均質部分之玻璃之研磨速度略微存在差異,由此研磨加工後之面上會產生凹凸,並不適合作為要求較高平坦性之磁性記錄媒體用基板。因此,玻璃III中不導入As及F。
玻璃III係經過如下步驟而製作:使玻璃原料熔解之步驟;對熔解後所得之熔融玻璃進行澄清之步驟;使澄清後之熔融玻璃均質化之步驟;以及使均質化後之熔融玻璃流出並使其成形之步驟。其中,澄清步驟係於較高的溫度下進行,而均質化步驟係於較低的溫度下進行。澄清步驟中,係使玻璃中積極地產生氣泡,而吸附玻璃中所含之微小氣泡而成為較大的氣泡,從而使其容易懸浮,藉此來促進澄清。另一方面,下述方法有效:於使將要流出之玻璃之溫度下降之狀態下,使玻璃中作為氣體而存在之氧變成玻璃成分,藉此消除氣泡。
玻璃III中,Sn氧化物於高溫下釋放氧氣,吸附玻璃中所含之微小氣泡而成為較大的氣泡,從而使其容易懸浮,藉此來促進澄清之作用較優異。另一方面,Ce氧化物於低溫下吸附玻璃中作為氣體而存在之氧,使其成為玻璃成分,從而消除氣泡之作用較優異。當氣泡之大小(固化後之玻璃中殘留之氣泡(空洞)的大小)為0.3mm以下之範圍內時,Sn氧化物對較大的氣泡或極其小的氣泡之清除作用較強。若與Sn氧化物一起添加Ce氧化物,則大小為50μm~0.3mm左右之氣泡之密度會迅速減小至幾十分之一左右。如此,藉由使Sn氧化物與Ce氧化物共存,可於自高溫區域至 低溫區域之較大溫度範圍內提高玻璃之澄清效果,且限制了Sb氧化物、As、F之導入之玻璃亦可充分地脫泡。
若Sn氧化物與Ce氧化物之合計含量小於0.1%則無法獲得充分的澄清效果,若超過3.5%則Sn氧化物與Ce氧化物有可能無法完全熔解,成為異物而混入玻璃中。製作基板時,即便表面出現微小且少量之異物,亦會成為突起、或異物脫落之部分成為凹部,而有損於基板表面之平滑性,從而無法用作磁性記錄媒體用基板。Sn及Ce於製作結晶玻璃時發揮生成結晶核之作用。本發明係用於由非晶質玻璃所形成之基板中之玻璃,故較理想的是不會因加熱而析出結晶。若Sn、Ce之量過多,則容易引起如此之結晶析出。因此,Sn氧化物、Ce氧化物均應避免過量添加。根據如此之理由,玻璃III中將Sn氧化物與Ce氧化物之合計含量設為0.1~3.5%。Sn氧化物與Ce氧化物之合計含量之較好的範圍係0.1~2.5%,更好的範圍係0.1~1.5%,進而好的範圍係0.5~1.5%。
玻璃III中,Sn氧化物含量相對於Sn氧化物與Ce氧化物之合計含量之比(Sn氧化物含量/(Sn氧化物含量+Ce氧化物含量))係0.01~0.99之範圍內。
若上述比小於0.01、或超過0.99,則難以獲得Sn氧化物之高溫下之澄清作用與Ce氧化物之低溫下之澄清作用的相輔相成效果。又,由於偏向性地添加Sn氧化物、Ce氧化物中之任一者,故使得Sn氧化物、Ce氧化物中大量導入之氧化物會無法完全熔解,從而使玻璃中容易產生未熔解物。
根據如此之理由,將Sn氧化物含量相對於Sn氧化物與Ce氧化物之合計含量之比(Sn氧化物含量/(Sn氧化物含量+Ce氧化物含量))設為0.01~0.99之範圍,上述比之較好的範圍係0.02以上,更好的範圍係1/3以上,進而好的範圍係0.35~0.99,尤其好的範圍係0.45~0.99,進而更好的範圍係0.45~0.98,進而尤其好的範圍係0.45~0.85。
為了獲得上述澄清效果,Sn氧化物含量較好的是0.1%以上,但若超過3.5%則會作為異物而於玻璃中析出,研磨玻璃而製作基板時,基板表面會產生異物之突起、或異物自表面脫落之部分成為凹部,從而可能會有損於基板表面之平滑性。因此,Sn氧化物含量較好的是0.1~3.5%。根據上述觀點,Sn之含量之更好的範圍係0.1~2.5%,進而好的範圍係0.1~1.5%,尤其好的範圍係0.5~1.0%。此處之所謂Sn氧化物,係指無關於Sn之價數而熔入玻璃中之SnO、SnO2等氧化物。所謂Sn氧化物含量,係指SnO、SnO2等氧化物之合計含量。
為了獲得上述澄清效果,若Ce氧化物含量超過3.5%,則與構成熔融容器之耐火物及鉑之反應、及用以使玻璃成形之模具之反應會變大,雜質增加,從而對表面狀態產生不良影響。因此,Ce氧化物含量較好的是0.1~3.5%。Ce之含量之更好的範圍係0.5~2.5%,再更好的範圍係0.5~1.5%,進而好的範圍係0.5~1.0%。此處之所謂Ce氧化物,係指無關於Ce之價數而熔入玻璃中之CeO2、Ce2O3等氧化物。所謂Ce氧化物含量,係指CeO2、Ce2O3等氧化物之合計含 量。
Sn、Ce係於製作結晶玻璃時發揮生成結晶核之作用。本發明係用於由非晶質玻璃所形成之基板中之玻璃,故較理想的是不會因加熱而析出結晶。因此,Sn氧化物、Ce氧化物均應避免過量添加。
藉由如上所述添加Sn及Ce,可增加玻璃之楊氏模數。藉由增加楊氏模數,當使具備利用玻璃III所製作之基板的磁性記錄媒體高速旋轉時,可獲得優異之耐顫動性。
又,藉由如上所述添加Sn及Ce,將熔融狀態之玻璃擠壓成形為圓盤狀之基板樣品時,可穩定地生產更薄之樣品,且亦可減小玻璃樣品之板厚公差。
進而,利用對玻璃III照射紫外線等短波長光則發出藍色之螢光之特性,可容易地判別由呈現同一外觀且目測難以判別的玻璃III所形成之基板、與未添加Ce之玻璃基板。亦即,藉由向上述2種基板照射紫外線來確認有無螢光產生,無需分析玻璃之成分便可區別2種基板。結果,當使用由複數種玻璃所形成之基板來生產磁性記錄媒體時,藉由進行上述檢查,可避免出現混入由不同種類之玻璃所形成之基板的情況。
又,向由玻璃III所形成之基板照射紫外線等短波長光而使其產生螢光,藉此亦可較容易地檢查基板表面有無異物。
本發明之玻璃III之較好的態樣係,含有MgO 0~10%、 CaO 0~10%、SrO 0~5%、BaO 0~5%B2O3 0~3%P2O5 0~1%ZnO 0~3%。
上述玻璃III之較好的態樣中,MgO、CaO、SrO、BaO、B2O3、P2O5及、ZnO之各含量及合計含量、進而是ZrO2之含量相對於ZrO2、TiO2、La2O3、Nb2O5、Ta2O5及HfO2之合計含量的比例等,與玻璃II之較好的態樣中相同。
再者,玻璃III中,可添加0~1%之範圍內的硫酸鹽來作為澄清劑,但存在玻璃熔融中產生熔融物之沸騰而溢出之虞,玻璃中之異物激增,故較好的是不導入硫酸鹽。
相對於此,Sn氧化物、Ce氧化物不會產生沸騰而溢出及異物增加之問題,具有使脫泡良好之效果。
如上所述,Sn主要係於高溫狀態(1400~1600℃左右之溫度區域)下積極地釋放氧氣以促進澄清之作用較強,而Ce係於低溫狀態(1200~1400℃左右之溫度區域)下吸附氧氣並將其作為玻璃成分而固定之作用較強。於Sn之澄清作用溫度區域與Ce之澄清作用溫度區域相連接之1400℃,玻璃的黏性對澄清效率產生較大的影響。
為了提高化學耐久性,玻璃III中提高了Si成分與Al成分之量,並將鹼成分作為必需成分,但如上所述限制了其含量,故而,1400℃之玻璃之黏度表現出上升傾向。若澄清 溫度區域中玻璃之黏度過高,則玻璃中之氣泡之上升速度減小,脫泡變差。
為了同時達成化學耐久性之改善及澄清效果之提高,玻璃III中較好的是將SiO2與Al2O3之合計含量設為65莫耳%以上,並將1400℃之黏度設為103dPa.s以下。
就改善化學耐久性之觀點而言,玻璃III中之SiO2與Al2O3之合計含量之較好的範圍係65莫耳%以上,更好的範圍係70莫耳%以上,進而好的範圍係73莫耳%以上,尤其好的是74莫耳%以上,進而更好的是75莫耳%以上,再更好的是75.5莫耳%以上。
為了提高澄清效果,玻璃III中較好的是將1400℃之黏度設為102.7dPa.s以下。
藉此,可使單位質量之玻璃中所含的殘留氣泡之密度達到60個/kg以下,較好的是40個/kg以下,更好的是20個/kg以下,進而好的是10個/kg以下,尤其好的是2個/kg以下,進而更好的是0個/kg。因此,能夠以較高之生產性來量產適合於高記錄密度之磁性記錄媒體之基板。
其次,對玻璃III之製造方法、即本發明之磁性記錄媒體基板用玻璃之製造方法之第3態樣(稱作玻璃之製法III)加以說明。玻璃之製法III係,由氧化物玻璃所形成之磁性記錄媒體基板用玻璃之製造方法,其特徵在於:添加Sn及Ce,調配玻璃原料,並使上述玻璃原料熔融,將所得之熔融玻璃澄清後,使其成形,以獲得如下玻璃:以氧化物為基準進行換算,以莫耳%表示,含有 SiO2 60~75%、Al2O3 1~15%、Li2O 0.1~20%、Na2O 0.1~15%、K2O 0~5%、(其中,Li2O、Na2O及K2O之合計含量為25%以下),進而含有以總量比計、合計含量為0.1~3.5質量%之Sn氧化物及Ce氧化物,並且Sn氧化物含量相對於Sn氧化物與Ce氧化物之合計含量之比(Sn氧化物含量/(Sn氧化物含量+Ce氧化物含量))為0.01~0.99,Sb氧化物含量為0~0.1%,且不含有As及F。
玻璃之製法III之較好的態樣係:將熔融玻璃保持在1400~1600℃之後降溫,並保持在1200~1400℃之後,使其成形。
藉由將熔融玻璃保持在1400~1600℃,可降低玻璃之黏性而使玻璃中之氣泡處於容易懸浮之狀態,並且可獲得利用Sn之釋放氧氣來促進澄清之效果,其後,藉由降低熔融玻璃之溫度並保持在1200~1400℃,可利用Ce之氧氣吸附而飛躍性地改善脫泡。
於熔融玻璃中Sn與Ce共存之玻璃的製法III中,藉由1400℃之黏度為103dPa.s以下之玻璃之特性、以及Sn與Ce共存之相輔相成效果,可顯著地改善脫泡。
若將保持在1400~1600℃之時間設為TH,將保持在1200~1400℃之時間設為TL,則TL/TH較好的是0.5以下, 更好的是0.2以下。藉由如上所述地使TH長於TL,可容易地將玻璃中之氣體排出至玻璃外。其中,為了促進利用Ce來吸附玻璃中之氣體的效果,TL/TH較好的是大於0.01,進而好的是大於0.02,尤其好的是0.03,特別好的是大於0.04。
為了提高Sn及Ce各自之脫泡效果,自1400~1600℃之範圍降溫至1200~1400℃之範圍時的溫度差較好的是30℃以上,更好的是50℃以上,進而好的是80℃以上,尤其好的是100℃以上,特別好的是150℃以上。再者,溫度差之上限為400℃。
玻璃之製法III中,較好的是以玻璃中之殘留氣泡之密度為60個/kg以下的方式來決定Sn及Ce之添加量。利用1400℃之黏度為103dPa.s以下之玻璃特性,可進一步減小玻璃中之殘留氣泡之密度。玻璃之製法III中,較好的是以玻璃中之殘留氣泡之密度為40個/kg以下的方式來決定Sn及Ce之添加量,更好的是以上述密度為20個/kg以下之方式來決定Sn及Ce之添加量,進而好的是以上述密度為10個/kg以下之方式來決定Sn及Ce之添加量,尤其好的是以上述密度為2個/kg以下的方式來決定Sn及Ce之添加量,特別好的是以上述密度為0個/kg之方式來決定Sn及Ce之添加量。再者,即便存在殘留氣泡,亦可使氣泡之大小全部為0.3mm以下。
玻璃之製法III、即玻璃III之製造中,較好的亦是,使玻璃原料加熱、玻璃化之熔融槽、澄清槽係由電鑄煉磚或燒 成煉磚等耐火物所構成,作業槽及連結澄清槽與作業槽之連結管、或流出管係由鉑或鉑合金(稱作鉑系材料)所構成。進行原料玻璃化之熔融槽內之熔融物、與玻璃製造步驟中溫度最高之澄清槽內之熔融玻璃均表現出較高的侵蝕性。鉑系材料雖具有優異之耐侵蝕性,但若與侵蝕性較高之玻璃接觸,則會被玻璃侵蝕,成為鉑固形物而混入玻璃中。由於鉑固形物具有耐侵蝕性,故一旦作為固形物而混入玻璃中之鉑並未完全熔入玻璃,則會作為異物而殘留於成形後之玻璃中。另一方面,即便耐火物被侵蝕而混入玻璃中,亦會熔入玻璃中,不易作為異物而殘留。因此,較理想的是將熔融槽、澄清槽設為耐火物製。另一方面,若作業槽為耐火物製,則由於耐火物表面熔入熔融玻璃而於均質化之玻璃中產生條紋,導致非均質。由於作業槽之溫度為1400℃以下,玻璃之侵蝕性亦減小,故較理想的是利用不易熔入玻璃之鉑系材料來構成作業槽及連結管、流出管,而且,較理想的是,對作業槽內之熔融玻璃進行攪拌而使其均質化之攪拌器亦由鉑系材料所構成。
玻璃III中,較好的是不添加F以外之鹵素、即Cl、Br、I。該等鹵素亦會自熔融玻璃中揮發而導致產生條紋,不利於如上所述形成平滑之基板表面。
又,由於Pb、Cd等係對環境產生不良影響之物質,故較好的是玻璃III中亦避免導入該等物質。
再者,玻璃III較好的是將Sn以SnO2之形式而進行導入,其原因在於高溫下可有效地釋放氧氣。
就提高脫泡、抑制異物混入之觀點而言,本發明之磁性記錄媒體基板用玻璃III適合於玻璃熔解量為10升以上、即耐熱性容器內滯留10升以上之熔融玻璃的生產,更加適合於熔解量為40升以上之生產。
[耐酸性.耐鹼性]
玻璃I、玻璃II、玻璃III較好的是,具備浸漬於恆溫50℃之0.5Vol%之矽氟酸(H2SiF)水溶液中時之蝕刻率為3.0nm/分鐘以下的耐酸性之玻璃,或具備浸漬於恆溫50℃之1質量%之氫氧化鉀水溶液中時之蝕刻率為0.1nm/分鐘以下的耐鹼性之玻璃,更好的是兼具上述耐酸性及耐鹼性之玻璃。
磁性記錄媒體基板之製造中,利用酸處理而除去玻璃表面之污漬即有機物之後,利用鹼處理來防止異物之附著,藉此實現處於極其清潔之狀態的基板。利用由具備上述耐酸性、耐鹼性之玻璃而形成之基板,即便進行上述酸處理、鹼處理,亦可將基板之表面平滑性維持在極高狀態。
再者,作為玻璃I、II、III之耐酸性,更好的是浸漬於恆溫50℃之0.5Vol%之矽氟酸(H2SiF)水溶液中時之蝕刻率為2.5nm/分鐘以下,進而好的是2.0nm/分鐘以下,尤其好的是1.8nm/分鐘以下。作為耐鹼性,更好的是浸漬於恆溫50℃之1質量%之氫氧化鉀水溶液中時之蝕刻率為0.09nm/分鐘以下,進而好的是0.08nm/分鐘以下。
本發明中,蝕刻率係定義為每單位時間所研磨之玻璃表面的深度。例如,於玻璃基板之情形時,係每單位時間所 研磨之玻璃基板的深度。上述蝕刻率之測定方法並無特別限定,例如可列舉以下方法。首先,將上述玻璃加工為基板形狀(平板狀)之後,為了製作不蝕刻之部分而對玻璃基板之一部分實施掩模處理,並將該狀態下之玻璃基板浸漬於上述矽氟酸水溶液或氫氧化鉀水溶液中。接著,於單位時間之浸漬後,自上述各水溶液中取出玻璃基板,並求出實施了掩模處理之部分與未實施掩模處理之部分的差(蝕刻之差)。藉此,可求出每單位時間之蝕刻量(蝕刻率)。
其次,對玻璃I、II、III之製造方法加以說明。首先,為了獲得所需成分,秤量氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、硫酸鹽、氫氧化物等玻璃原料以及SnO2、CeO2等之澄清劑,並加以混合,從而獲得調配原料。將該原料於耐火物爐內加熱,例如於1400~1600℃之溫度下熔融,並使其澄清、及均質化。如此,製作不含氣泡及未熔解物之均質熔融玻璃,使其流出,而成形為規定形狀,藉此可獲得上述玻璃。
[化學強化玻璃]
本發明之磁性記錄媒體基板用玻璃亦可較好地用作化學強化用玻璃。玻璃I、II、III之化學強化係例如將加工為圓盤狀之玻璃浸漬於鹼熔融鹽中而進行。作為熔融鹽,可使用硝酸鈉熔融鹽、硝酸鉀熔融鹽、或上述2種熔融鹽之混合物。再者,所謂化學強化處理,係指如下處理:藉由使玻璃基板接觸化學強化處理液(熔融鹽),而使玻璃基板中所含之一部分離子被該化學強化處理液中所含之大於其的 離子取代,從而對該玻璃基板進行化學強化。若將玻璃浸漬於熔融鹽中,則玻璃表面附近之Li離子會與熔融鹽中之Na離子、K離子、以及玻璃表面附近之Na離子與熔融鹽中之K離子分別進行離子交換,從而於基板表面形成壓縮應力層。再者,化學強化時之熔融鹽溫度較好的是大於玻璃之應變點且小於玻璃轉移溫度,即係熔融鹽不會熱分解之溫度範圍內。由於熔融鹽係重複使用,故熔融鹽中之各鹼離子濃度會逐漸發生變化,並且Li、Na以外之玻璃成分亦會有微量溶出。結果,如上所述處理條件偏離最佳範圍。可藉由如上所述調整構成基板之玻璃之成分,來減小因如此之熔融鹽之經時變化而引起之化學強化的不均,此外,藉由將熔融鹽中之K離子之濃度設定得較高,亦可減小上述不均。再者,關於實施化學強化處理,可藉由利用巴比內法來觀察玻璃之剖面(處理層之切割面)而確認之方法、自玻璃表面測定鹼離子(例如Li+、Na+、K+)之深度方向之分布的方法等來進行確認。
[磁性記錄媒體基板]
本發明之磁性記錄媒體基板係由上述玻璃I或玻璃II或玻璃III所形成。利用由玻璃I或玻璃II或玻璃III所構成之玻璃基板,如上所述殘留氣泡會自先前之玻璃之數十分之一減少至數百分之一,而變得極其少,故可作為表面平滑性優異之基板。
又,雖然基板表面未出現殘留氣泡但基板中存在殘留氣泡,則基板之機械強度會下降。根據本發明,由於使用不 存在殘留氣泡、或者殘留氣泡極其少之玻璃,故亦可提供具有優異之機械強度、耐衝擊性之基板。
進而,由於係由化學耐久性優異之玻璃I、II、III所形成者,故而,即便於為除去異物而進行洗淨之後,亦可維持較高之表面平滑性。
又,根據本發明,由於使用化學耐久性之優異且鹼金屬成分之溶析較少的玻璃I或玻璃II或玻璃III,故可獲得因化學強化而引起之鹼溶析較少、且耐衝擊性優異之基板。
作為磁性記錄媒體基板之耐衝擊性之指標,通常係使用抗彎強度。根據本發明,亦可提供抗彎強度例如為10kg以上、較好的是15kg以上、進而好的是20kg以上之玻璃基板。如圖2所示,向配置於固持器3上之基板2之中心孔中放入鋼球1,藉由負載單元而施加負載,並求出基板被破壞時之負載值,以此來作為抗彎強度。測定可使用例如抗彎強度測定測試機(島津autograph DDS-2000)來進行。
磁性記錄媒體被稱作磁碟、硬碟等,可較好地用於桌上個人電腦、伺服用電腦、筆記型個人電腦、移動式個人電腦等之內部記憶裝置(固定磁碟等)、對圖像及/或聲音進行記錄再生之便攜記錄再生裝置之內部記憶裝置、車載音響之記錄再生裝置等中。
本發明之基板的厚度例如為1.5mm以下,較好的是1.2mm以下,更好的是1mm以下,下限較好的是0.3mm。如此薄化後之基板藉由化學強化而容易產生不平整,但本發明之玻璃根據各成分之平衡而在難以產生化學強化之不平 整的範圍內調整,故即便於化學強化處理之後亦可獲得平坦性優異之薄厚基板。又,本發明之基板可為圓盤狀(盤狀)、且於中心部具有開口(中心孔)者。利用本發明之玻璃,由於可減少化學強化處理後之基板之形狀的不均,故可量產中心孔之內徑尺寸公差較小之盤狀基板。
進而,本發明係關於一種資訊記錄媒體用玻璃基板之製造方法,其包含:對本發明之磁性記錄媒體基板用玻璃進行鏡面研磨之步驟;以及,於鏡面研磨之後實施酸洗淨及鹼洗淨之洗淨步驟。上述製造方法適合用作本發明之基板之製造方法。以下,對其具體態樣進行說明。
首先,向耐熱性之模具澆鑄熔融玻璃而形成圓柱狀之玻璃,退火之後藉由無心加工等對側面進行研削,繼而切削成規定厚度,從而製作薄厚圓盤狀之基板樣品。
或者,對所流出之熔融玻璃進行切割,獲得所需之熔融玻璃塊,利用擠壓成形模將其擠壓成形,從而製作薄厚圓盤狀之基板樣品。玻璃I、玻璃II中添加有Ce者、及玻璃III,具有於擠壓成形時易於使玻璃較薄延伸為均勻之厚度的長處。因此,藉由使用上述玻璃進行擠壓成形,可穩定地生產板厚較薄、板厚公差較小之基板樣品。
進而,使熔融玻璃流出至浮式法液槽中而成形為板狀,退火之後開孔挖出圓盤狀之基板樣品,從而製作基板樣品。再者,亦可代替浮式法液槽,而使熔融玻璃流出至平坦之支持體上,以於支持體與玻璃之間形成氣體緩衝之方式,將玻璃成形為板狀。該等方法稱作浮式法。
又,亦可使用如下方法來代替上述擠壓成形法及浮式法:使熔融玻璃自流槽狀之成形體之兩側溢出,使於成形體之下方沿兩側而移動之玻璃融合,將其向下方拉伸而成形為板狀之玻璃,退火後自所得之板狀玻璃開孔挖出圓盤狀之基板樣品,從而製作基板樣品。如此之板狀玻璃之成形法被稱作溢流下引法或融合法。
於以此方式所製作之基板樣品上設置中心孔、或實施內外周加工、磨削、拋光,從而加工成盤狀基板。其後,使用酸、鹼等之洗劑來洗淨基板,洗刷之後使其乾燥,之後視需要而實施上述化學強化。又,化學強化處理亦可於鏡面研磨加工步驟之後且洗淨步驟之前進行。
如此一系列步驟中,基板係暴露於酸、鹼、水中,但由於本發明之資訊記錄媒體基板用玻璃具有優異之耐酸性、耐鹼性、耐水性,故基板表面不會粗糙,從而可獲得具有平坦且平滑之表面的基板。以下,對製作提高平滑性並且附著物較少之基板進行詳細說明。
如上所述,藉由對磁性記錄媒體用玻璃基板(磁碟用玻璃基板)實施磨削及拋光,而形成用以記錄資訊之面即基板表面(主表面)之表面形狀。但是,例如拋光過程中,剛實施加工研磨(鏡面研磨加工)之後之上述主表面上存在研磨粒或附著物。為了除去該等研磨粒或附著物,必需於實施鏡面研磨加工之後洗淨上述主表面。又,例如於實施鏡面研磨加工之後實施化學強化處理之情形時,因該化學強化處理而使主表面之表面形狀變化,且強化鹽會附著於上 述主表面上,故進行洗淨。作為該洗淨,可列舉酸洗淨及/或鹼洗淨,較多情形時係進行此兩種洗淨。此時,若資訊記錄媒體用玻璃基板之耐酸性及耐鹼性較差,則基板表面會因洗淨而粗糙。另一方面,於為防止因洗淨使得基板表面粗糙而使洗劑弱化之情形時,無法充分地除去基板表面所附著之研磨粒及附著物、強化鹽等。因此,為了減少包含研磨粒之附著物並提高基板表面之平滑性,要求上述資訊記錄媒體用玻璃基板具有充分的耐酸性及耐鹼性。
近年來,記錄密度之高密度化不斷進步,例如要求記錄密度為130Gbit/inch2以上,更好的是200Gbit/inch2以上的高記錄密度之資訊記錄媒體。為了實現高密度記錄化,有效的是減小記錄再生讀寫頭相對於資訊記錄媒體之懸浮量。因此,資訊記錄媒體用基板較好的是使用表面平滑性較高之基板。例如,為了製造記錄密度為130Gbit/inch2以上之資訊記錄媒體,資訊記錄媒體用玻璃基板之主表面之表面粗糙度(Ra)較好的是0.25nm以下,更好的是0.2nm以下,進而好的是0.15nm以下。藉由實現上述表面粗糙度,可進而減小記錄再生讀寫頭相對於資訊記錄媒體之懸浮量,故可實現高記錄密度。再者,本發明中所謂「主表面」,係指設置有資訊記錄層之面或將要設置資訊記錄層之面。資訊記錄媒體之表面中,如此之面係面積最大之面,故被稱作主表面,於盤狀之資訊記錄媒體之情形時,相當於碟片之圓形狀之表面(存在中心孔時除去中心孔)。
作為上述鏡面研磨加工中所使用之研磨粒,只要係能夠 使資訊記錄媒體用玻璃基板之主表面例如達到粗糙度Ra為0.25nm以下者,則並無特別限定,但更好的是二氧化矽。並且,更好的是使用該二氧化矽為膠體狀之膠體氧化矽來進行酸性研磨或鹼性研磨,從而形成玻璃基板之表面形狀。
再者,上述洗淨中,酸洗淨主要適用於除去基板表面所附著之有機物。另一方面,鹼洗淨適用於除去基板表面所附著之無機物(例如鐵)。亦即,由於酸洗淨與鹼洗淨之除去對象不同,故製造資訊記錄媒體用玻璃基板時較好的是併用該兩者,又,更好的是連續地進行酸洗淨步驟及鹼洗淨步驟。並且,就控制洗淨後之玻璃基板上之電荷的觀點而言,進而好的是進行酸洗淨之後進行鹼洗淨。
上述玻璃基板具有較高之耐酸性及耐鹼性,故可製造表面平滑、且基板表面上所附著的附著物之量減小之玻璃基板。
[磁性記錄媒體]
本發明包含於上述磁性記錄媒體基板上具有資訊記錄層之磁性記錄媒體。
進而,本發明係關於一種磁性記錄媒體之製造方法,其係藉由本發明之磁性記錄媒體基板之製造方法來製造磁性記錄媒體玻璃基板,並於上述玻璃基板上形成資訊記錄層。
根據上文所說明的本發明之玻璃,可製作表面平滑性較高、且化學強化處理後之形狀穩定性優異之基板。具有上 述基板之磁性記錄媒體適用於高密度記錄化。而且,如上所述可獲得加熱效率較高之基板,因此,能夠以較高之生產性來製造磁性記錄媒體。
如上所述,本發明之磁性記錄媒體係可對應於高記錄密度化者,特別係可適用作垂直磁性記錄方式之磁性記錄媒體。根據垂直磁性記錄方式之磁性記錄媒體,可提供能夠對應於更高之記錄密度化之磁性記錄媒體。亦即,垂直磁性記錄方式之磁性記錄媒體具有大於先前之長度磁性記錄方式之磁性記錄媒體之面記錄密度(100GBit/(2.5cm)2或其以上)的高記錄密度(例如1TBit/(2.5cm)2),故可實現更高密度記錄化。
本發明之磁性記錄媒體於上述玻璃基板上具有資訊記錄層。例如,藉由於上述玻璃基板之上依序設置底層、磁性層、保護層、潤滑層等,從而可製作磁碟等資訊記錄媒體。
資訊記錄層並無特別限定,可根據媒體之種類而適當地選擇,例如可為Co-Cr系(此處之所謂系,係指含有所表述之物質的材料)、Co-Cr-Pt系、Co-Ni-Cr系、Co-Ni-Pt系、Co-Ni-Cr-Pt系、及Co-Cr-Ta系等之磁性層。作為底層,可採用Ni層、Ni-P層、及Cr層等。作為適用於高記錄密度化之磁性層(資訊記錄層)用之材料,特別可列舉CoCrPt系合金材料、特別係CoCrPtB系合金材料。又,FePt系合金材料亦適用。該等磁性層特別於用作垂直磁性記錄方式用之磁性材料時可用性較高。於300℃~500℃之高溫下對 CoCrPt系合金材料、於500℃~600℃之高溫下對FePt系合金材料進行成膜或成膜後熱處理,從而可調整結晶配向性或結晶構造,成為適合高記錄密度化之構成。
作為底層,可使用非磁性底層及/或軟磁性底層。非磁性底層主要係為了使磁性層之結晶粒(結晶顆粒)微細化、或控制磁性層之結晶配向性之目的而設置。bcc系之結晶性之底層、例如Cr系底層具有促進面內配向性之作用,故較好用作面內(長度)記錄方式用磁碟,hcp系之結晶性之底層、例如Ti系底層、Ru系底層具有促進垂直配向性之作用,故可用作垂直磁性記錄方式用磁碟。又,非晶底層具有使磁性層之結晶粒微細化之作用。
軟磁性底層主要係用於垂直磁性記錄磁碟中之底層,其具有促進磁頭對垂直磁性記錄層(磁性層)之磁化圖案記錄的作用。為了充分發揮軟磁性底層之作用,較好的是飽和磁束密度較大、透磁率較高之層。因此,較好的是進行高溫之成膜或成膜後熱處理。作為如此之軟磁性層材料,例如可列舉FeTa系軟磁性材料、FeTaC系軟磁性材料等Fe系軟磁性材料。CoZr系軟磁性材料、CoTaZr系軟磁性材料亦較好。
作為保護層,可使用碳膜等,為了形成潤滑層,可使用全氟聚醚系等之潤滑劑。
作為垂直磁性記錄磁碟,較好的態樣可列舉如下磁碟:於本發明之基板上依序成膜軟磁性底層、非晶之非磁性底層、結晶性之非磁性底層、垂直磁性記錄層(磁性層)、保 護層、及潤滑層。
於垂直磁性記錄方式之磁性記錄媒體之情形時,形成為基板狀之膜構成之較佳者可列舉:於非磁性材料即玻璃基板上形成垂直磁性記錄層之單層膜、依序積層有軟磁性層與磁性記錄層之雙層膜、及依序積層有硬磁性層、軟磁性層及磁性記錄層之三層膜等。其中,較好的是雙層膜與三層膜,其等比單層膜更適於高記錄密度化及磁矩之穩定維持。
根據本發明之磁性記錄媒體用玻璃基板,可較佳地製造用於以每平方英吋200十億位元、或其以上之面資訊記錄密度進行記錄再生的磁碟。
作為與每平方英吋200十億位元、或其以上之面資訊記錄密度相對應之磁碟,可列舉與垂直磁性記錄方式相對應之磁碟。
硬碟驅動器中,當以每平方英吋200十億位元、或其以上之面資訊記錄密度來進行資訊之記錄再生時,與磁碟之主表面相對向地懸浮移動並對信號進行記錄再生的磁頭之相對於磁碟之懸浮量設為8nm、或8nm以下。用以與之對應之磁碟之主表面通常係處於鏡面狀態。又,磁碟之主表面的表面粗糙度Ra通常必需為0.25nm以下。根據本發明之磁性記錄媒體用玻璃基板,可較佳地製造與懸浮量為8nm、或8nm以下之磁頭相對應之磁碟。
當以每平方英吋200十億位元、或其以上之面資訊記錄密度進行資訊之記錄再生時,搭載於磁頭上之記錄再生元 件有時會採用被稱作Dynamic Flying Height型讀寫頭(以下DFH(動態飛行高度)型讀寫頭)之懸浮量主動控制型元件。
DFH型讀寫頭中因對元件周圍加熱而使磁頭之元件部熱膨脹,而使磁頭與磁碟之間隙進而變小,故磁碟之主表面之表面必需係粗糙度Ra為0.25nm以下之鏡面。根據本發明之資訊記錄媒體用玻璃基板,可較佳地製造與DFH型讀寫頭相對應之磁碟。
本發明之磁性記錄媒體用玻璃基板為非晶玻璃,故可製造出具有較佳的表面粗糙度之鏡面。
以下,一面參照圖式,一面對作為利用本發明之磁性記錄媒體用玻璃基板之資訊記錄媒體之磁碟的一實施形態加以說明。
圖1表示本發明之一實施形態之磁碟10的構成之一例。本實施形態中,磁碟10依序具有玻璃基板12、附著層14、軟磁性層16、底層18、微細化促進層20、磁性記錄層22、保護膜24、及潤滑層26。磁性記錄層22作為用以記錄再生資訊之資訊記錄層而發揮功能。
再者,磁碟10中,亦可於軟磁性層16與底層18之間進而具備非晶之籽晶層。所謂籽晶層,係指用以提高底層18之結晶配向性之層。例如,當底層18為Ru時,籽晶層係用以提高hcp結晶構造之C軸配向性之層。
玻璃基板12係用以形成磁碟10之各層之玻璃基板。作為該玻璃基板,係利用上述本發明之磁性記錄媒體用玻璃基板。
玻璃基板之主表面之表面粗糙度較好的是Ra為0.25nm以下之鏡面。較好的是表面粗糙度Rmax為3nm以下之鏡面。
藉由成為如此之平滑鏡面,可使垂直磁性記錄層即磁性記錄層22、與軟磁性層16之間的相隔距離固定。因此,可於讀寫頭-磁性記錄層22-軟磁性層16之間形成較佳的磁路。
附著層14係用以提高玻璃基板12與軟磁性層16之間之附著性的層,其係形成於玻璃基板12與軟磁性層16之間。藉由使用附著層14,可防止軟磁性層16之剝離。作為附著層14之材料,可使用例如含Ti之材料。自實用上之觀點而言,附著層14之膜厚較好的是1nm~50nm。作為附著層14之材料,較好的是非晶材料。
軟磁性層16係用以調整磁性記錄層22之磁路之層。軟磁性層16只要係由表現出軟磁性特性之磁性體即可,並無特別限制,例如較佳為具有矯頑磁力(Hc)0.01~80奧斯特、較好的是0.01~50奧斯特之磁性特性。又,較好的是具有飽和磁束密度(Bs)為500emu/cc~1920emu/cc之磁性特性。作為軟磁性層16之材料,可列舉Fe系、及Co系等。例如,可使用FeTaC系合金、FeTaN系合金、FeNi系合金、FeCoB系合金、FeCo系合金等之Fe系軟磁性材料、CoTaZr系合金、CoNbZr系合金等之Co系軟磁性材料、或FeCo系合金軟磁性材料等。作為軟磁性層16之材料較佳為非晶材料。
軟磁性層16之膜厚例如為30mm~1000nm,更好的是50 nm~200nm。若小於30nm,則有時難以於讀寫頭-磁性記錄層22-軟磁性層16之間形成較佳的磁路,若超過1000nm則有時表面粗糙度會增加。又,若超過1000nm則有時難以進行濺鍍成膜。
底層18係用以控制微細化促進層20及磁性記錄層22之結晶方向之層,例如含有釕(Ru)。本實施形態中,底層18係由複數層所形成。並且,藉由Ru結晶粒子,而於底層18上形成包含與微細化促進層20連接之界面之層。
微細化促進層20係具有粒狀構造之非磁性層。本實施形態中,微細化促進層20係由具有粒狀構造之非磁性之CoCrSiO材料所形成。
微細化促進層20具有由含有SiO之氧化物晶界部、以及形成於該晶界部之含有CoCr之金屬粒子部所構成的粒狀構造。
磁性記錄層22中,於微細化促進層20上,依序具有強磁性層32、磁性結合控制層34、及交換能量控制層36。強磁性層32係具有粒狀構造之CoCrPtSiO層,作為磁性結晶粒子,其具有CoCrPt之結晶粒子。
強磁性層32具有由含有SiO之氧化物晶界部、以及形成於該晶界部之含有CoCrPt之金屬粒子部所構成的粒狀構造。
磁性結合控制層34係用以控制強磁性層32與交換能量控制層36之磁性結合之耦合控制層。磁性結合控制層34係由例如鈀(Pd)層或鉑(Pt)層所形成。又,磁性結合控制層34 之膜厚例如為2nm以下,更好的是0.5~1.5nm。
交換能量控制層36係易磁化軸與強磁性層32沿大致相同方向對齊之磁性層(Continuous layer)。藉由與強磁性層32之交換結合,交換能量控制層36可提高磁碟10之磁性記錄特性。交換能量控制層36係由例如含有鈷(Co)或其合金與鈀(Pd)之交替積層膜([CoX/Pd]n)、或者鈷(Co)或其合金與鉑(Pt)之交替積層膜([CoX/Pt]n)之多層膜所構成,其膜厚較好的是1~8nm。更好的是3~6nm。
保護膜24係用以保護磁性記錄層22免受磁頭衝擊之保護層。又,潤滑層26係用以提高磁頭與磁碟10之間之潤滑性之層。
作為除了潤滑層26、保護膜24以外之磁碟10之各層之製造方法,較好的是利用濺鍍法來進行成膜。特別於利用DC(direct current,直流)磁控濺鍍法來形成時,可均勻地成膜,故而較佳。
作為保護膜24,可較佳地列舉利用將碳化氫作為材料氣體之CVD(Chemical Vapor Deposition,化學氣相沈積)法來進行成膜。潤滑層26可藉由浸漬法來進行成膜。
本態樣中,較佳為,與鏡面狀態之非晶玻璃基板相連接而形成非晶層(例如附著層14)。又,軟磁性層16較佳為非晶材料。根據本發明,可獲得例如表現出Ra為0.25nm以下之鏡面狀態下之玻璃基板之表面粗糙度,例如Ra為0.25nm以下之鏡面狀態的磁碟表面。
本發明之磁性記錄媒體用基板(例如磁碟基板)、及磁性 記錄媒體(例如磁碟)之尺寸並無特別限制,但由於能夠實現高記錄密度化,故能使媒體及基板小型化。例如,作為磁碟基板或磁碟,標秤直徑為2.5英吋者當然較好,直徑更小(例如1英吋)者更好。
[實施例]
以下,根據實施例,對本發明進行更加詳細的說明。但是,本發明並非限定於實施例所示之態樣者。
實施例A
(1)玻璃之熔融
以獲得表1~8所示之No.1-1~No.1-59、No.2-1~No.2-59、No.3-1~No.3-59、No.4-1~No.4-59、No.5-1~No.5-59、No.6-1~No.6-59、No.7-1~No.7-59、No.8-1~No.8-59之成分之玻璃的方式,秤量氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、氫氧化物等原料以及SnO2、CeO2等澄清劑,並加以混合,而作為調配原料。將該原料投入至熔融容器中,於1400~1600℃之範圍內進行6小時的加熱、熔融,並對其進行澄清、攪拌,從而製作不含有氣泡、未熔解物之均質熔融玻璃。於上述1400~1600℃之範圍內保持6小時之後,降低(降溫)熔融玻璃之溫度而於1200~1400℃之範圍內保持1小時,藉此可顯著提高澄清效果。特別係於Sn及Ce共存之熔融玻璃中,如上所述,確認如此之澄清效果極其顯著。再者,表1~8所示之玻璃成分之基準係以氧化物之莫耳%表示(其中,SnO2、CeO2等澄清劑係由以總量比而添加之質量%表示)的成分。以質量%來表示構成玻璃之原子之比例之成 分,係根據作為該基準之成分(氧化物之莫耳%表示)換算後求得者。
對所得之玻璃之表面進行平坦且平滑的研磨,並利用光學顯微鏡自研磨面放大觀察玻璃內部(40~100倍),對殘留氣泡之數量進行計數。將計數獲得之殘留氣泡的數量除以相當於放大觀察之區域之玻璃的質量,將所得值作為殘留氣泡之密度。
殘留氣泡為0~2個/kg者為等級A,殘留氣泡為3~10個/kg者為等級B,殘留氣泡為11~20個/kg者為等級C,殘留氣泡為21~40個/kg者為等級D,殘留氣泡為41~60個/kg者為等級E,殘留氣泡為61~100個/kg者為等級F,殘留氣泡為101個/kg以上者為等級G,表1~8中表示各玻璃符合之等級。
再者,表1~8所示之各玻璃之殘留氣泡之大小均為0.3mm以下之大小。
確認如此所獲得之玻璃內部無結晶、及原料之未熔解物。
根據表1~表8所示之結果,將Sn、Ce之添加量與殘留氣泡之密度相關聯,來調整Sn、Ce之添加量,以使殘留氣泡之密度為所需值以下,而生產玻璃,藉此,可將殘留氣泡之密度抑制在所需之水準。
其次,對於1400~1600℃保持15小時後之熔融玻璃進行降溫,於1200~1400℃保持1~2小時之後使其成形,除此以外均藉由與上述方法相同之方法來製作玻璃,檢測殘留氣泡之密度、大小、結晶之有無、原料之未熔解物之有無, 獲得與上述結果相同的結果。再者,若將保持在1400~1600℃之時間設為TH,將保持在1200~1400℃之時間設為TL,上述任一方法中,較好的是將TL/TH設為0.5以下,更好的是設為0.2以下。如上所述,藉由使TH長於TL,則可容易地將玻璃中之氣體排出至玻璃外。其中,為了促進利用Ce來吸附玻璃中之氣體之效果,較好的是將TL/TH設為大於0.01,更好的是設為大於0.02,進而更好的是設為大於0.03,尤其更好的是設為大於0.04。
為了提高Sn與Ce各自之脫泡效果,自1400~1600℃之範圍降低至1200~1400℃之範圍時之溫度差較好的是30℃以上,更好的是50℃以上,進而好的是80℃以上,尤其好的是100℃以上,進而更好的是150℃以上。再者,溫度差之上限為400℃。
表1~8中之各玻璃的1400℃之黏度,係根據JIS(Japanese industrial standard,日本工業標準)規格Z8803、且藉由利用共軸雙重圓筒型旋轉黏度計之黏度測定方法來測定。
No.1-1~Na.1-59之各玻璃之1400℃之黏度為300dPa.s,No.2-1~No.2-59之各玻璃之1400℃之黏度為250dPa.s,No.3-1~No.3-59之各玻璃之1400℃之黏度為400dPa.s,No.4-1~No.4-59之各玻璃之1400℃之黏度為350dPa.s,No.5-1~No.5-59之各玻璃之1400℃之黏度為300dPa.s,No.6-1~No.6-59之各玻璃之1400℃之黏度為320dPa.s,No.7-1~No.7-59之各玻璃之1400℃之黏度為200dPa.s,No.8-1~No.8-59之各玻璃之1400℃之黏度為320dPa.s。
又,添加有Ce之各玻璃加工為厚度1mm且兩面經光學研磨之平板,向經光學研磨之面垂直地入射光,測定分光穿透率,並測定外部穿透率(包含玻璃表面之反射損耗)為80%之波長λ80及5%之波長λ5。若各玻璃中表示出幾個測定結果,則No.1-13之玻璃(Sn 0.1565質量%、Ce 0.1622質量%;SnO2 0.2質量%、CeO2 0.2質量%)中λ80為355nm、λ5為327nm,No.1-28之玻璃(Sn 0.2344質量%、Ce 0.1620質量%;SnO2 0.3質量%、CeO2 0.2質量%)中λ80為355nm、λ5為327nm,No.1-46之玻璃(Sn 0.3895質量%、Ce 0.2422質量%;SnO2 0.5質量%、CeO2 0.2質量%)中λ80為360nm、λ5為335nm。
若增加Ce之添加量,則表現出玻璃之短波長域之吸收增加之傾向,伴隨如此之傾向,向玻璃照射紫外線時之螢光強度亦增加。為了利用紫外線照射所產生之螢光來判別玻璃、或者檢查玻璃表面之異物之有無,較理想的是添加能產生充分強度之螢光的Ce。因此,檢測λ80、λ5與適於上述用途之螢光強度之關係,可知當λ80為320nm以上時可獲得充分的螢光強度。藉此,較好的是以λ80為320nm以上之方式來決定Ce之添加量,更好的是以λ80為330nm以上之方式來決定Ce之添加量,進而好的是以λ80為350nm以上之方式來決定Ce之添加量。同樣,對於λ5而言,較好的是以λ5為300nm以上之方式來決定Ce之添加量,更好的是以λ5為310nm以上之方式來決定Ce之添加量,進而好的是以λ5為320nm以上之方式來決定Ce之添加量,進而更好 的是以λ5為330nm以上之方式來決定Ce之添加量。
自可容易地利用上述螢光來進行判別或檢查之觀點而言,CeO2之添加量較好的是0.1質量%以上,更好的是0.2質量%以上,進而好的是0.3質量%以上。為了利用螢光而進行判別或檢查,若λ80或CeO2之添加量為上述範圍外,則無法獲得充分的螢光強度,難以進行上述判別或檢查。
又,No.1-1~59之各玻璃之楊氏模數為81GPa以上,No.5-1~No.5-59之各玻璃之楊氏模數為84GPa以上,No.7-1~No.7-59之各玻璃之楊氏模數為84GPa以上。上述各玻璃中,與不添加Sn及Ce之情形、或不添加Sn及Ce而添加Sb之情形相比,藉由添加Sn及Ce可獲得楊氏模數較大之玻璃。對於No.2-1~No.2-59、No.3-1~No.3-59、No.4-1~No.4-59、No.6-1~No.6-59、No.8-1~No.8-59之各玻璃而言,藉由添加Sn及Ce亦可增加楊氏模數。藉由增加楊氏模數,可使得具備使用該等玻璃所製作之基板的磁性記錄媒體於高速旋轉時可實現優異之耐顫動性。
(2)玻璃之成形
其次,藉由下述方法A~C中之任一種,而將上述玻璃製作為圓盤狀之基板樣品。對於No.1-1~No.1-59之玻璃而言,藉由A~C該3種方法,而分別製作基板樣品。對於其他玻璃,利用A方法來分別製作基板樣品。對於No.1-1~No.1-59之玻璃,表內所示之殘留氣泡及蝕刻率之結果係利用A方法所製作之基板樣品的結果。B及C方法所製作之基板樣品之結果亦相同。
(方法A)
自管中以規定流量流出經澄清、均質化之上述熔融玻璃,而且,由擠壓成形用之下模承接,且利用切割刃而於下模上對流出之熔融玻璃進行切割,以獲得規定量之熔融玻璃塊。接著,自管下方立即搬出載有熔融玻璃塊之下模,使用與下模相對向之上模及吹模,擠壓成形為直徑66mm、厚度1.2mm之薄厚圓盤狀。將擠壓成形品冷卻至不會變形之溫度後,自模中取出並進行退火,從而獲得基板樣品。再者,上述成形中使用複數個下模而使流出之熔融玻璃依次地成形為圓盤形狀之基板樣品。由於上述玻璃中含有規定量之Sn及Ce、特別係Ce,故與不含該等添加劑之玻璃相比,擠壓成形時玻璃更容易以均勻之厚度而延伸,且當量產厚度為1.2mm以下之玻璃樣品時,可減小玻璃樣品之厚度之公差,故可提高下述玻璃樣品之加工步驟中之生產性。
(方法B)
將經澄清、均質化之上述熔融玻璃自上部連續地澆鑄至設置有圓筒狀貫通孔之耐熱性鑄模的貫通孔中,而使其成形為圓柱狀,並自貫通孔之下側取出。對取出之玻璃進行退火,之後使用多線切割機於與圓柱軸垂直之方向上以固定間隔對玻璃進行切割加工,從而製作圓盤狀之基板樣品。
(方法C)
使上述熔融玻璃流出至浮式法液槽上,而成形(利用浮 式法之成形)為板狀之玻璃。繼而,進行退火之後,自板狀玻璃中開孔挖出圓盤狀之玻璃,從而獲得基板樣品。
(方法D)
藉由溢流下引法(融合法)而使上述熔融玻璃成形為板狀之玻璃,並進行退火。繼而,自板狀玻璃中開孔挖出圓盤狀之玻璃,從而獲得基板樣品。
(3)基板之製作
使用磨石於利用上述各方法所得之基板樣品之中心開出貫通孔,進行外周研削加工,一面使圓盤狀玻璃旋轉一面藉由毛刷研磨進行研磨,以使玻璃基板之端面(內周、外周)之表面粗糙度之最大高度(Rmax)為1.0μm左右、算術平均粗糙度(Ra)為0.3μm左右。繼而,使用#1000之粒度之研磨粒,對玻璃基板表面進行研削,以使主表面之平坦度為3μm、Rmax為2μm左右、Ra為0.2μm左右。此處之所謂平坦度,係指基板表面之最高部分、與最低部分之於上下方向(與表面垂直之方向)的距離(高低差),係藉由平坦度測定裝置而測定。又,Rmax及Ra係藉由原子力顯微鏡(AFM,atom force microscope)(Digital Instruments公司製造之Nanoscope)對5μm×5μm之矩形區域進行測定而求出。繼而,使用可一次性對100塊~200塊之玻璃基板之兩主表面進行研磨的研磨裝置來實施預備研磨步驟。研磨墊係使用硬質拋光機。研磨墊係使用預先含有氧化鋯及氧化鈰者。
預備研磨步驟中之研磨液係藉由於水中混合平均粒徑為 1.1μm之氧化鈰研磨粒而製作。再者,粒徑超過4μm之研磨粒已預先除去。測定研磨液後,研磨液中所含之研磨粒之最大值為3.5μm,平均值為1.1μm,D50值為1.1μm。
此外,施加至玻璃基板上之負載為80~100g/cm2,玻璃基板之表面部之除去厚度為20~40μm。
繼而,使用可一次性研磨100塊~200塊之玻璃基板之兩主表面的行星齒輪方式之研磨裝置,來實施鏡面研磨步驟。研磨墊係使用軟質拋光機。
鏡面研磨步驟中之研磨液係於超純水中添加硫酸及酒石酸,進而添加粒徑為40nm之膠體氧化矽粒子而製作。此時,研磨液中之硫酸濃度為0.15質量%,研磨液之pH值為2.0以下。又,酒石酸之濃度為0.8質量%,膠體氧化矽粒子之含量為10質量%。
再者,進行鏡面研磨處理時,研磨液之pH值不變,可保持大致固定。本實施例中,使用排水槽(drain)來回收供給至玻璃基板之表面之研磨液,並利用網狀過濾器除去異物而加以清潔化,其後再次供給至玻璃基板,從而實現再利用。
鏡面研磨步驟中之研磨加工速度為0.25μm/分鐘,可知上述條件能夠實現有利得研磨加工速度。再者,研磨加工速度可藉由使用用以加工成規定鏡面時所需之玻璃基板之厚度的削減量(加工取代)除以所需研磨加工時間而求出。
繼而,將玻璃基板浸漬於濃度為3~5質量%之NaOH水溶液中進行鹼洗淨。再者,洗淨係施加超音波而進行。進 而,將該玻璃基板依序浸漬於中性洗劑、純水、純水、異丙醇、異丙醇(蒸汽乾燥)之各洗淨槽中加以洗淨。藉由AFM(Digital Instruments公司製造之Nanoscope)(測定5μm×5μm之矩形區域)來觀察洗淨後之玻璃基板之表面,確認無膠體氧化矽研磨粒之附著。又,亦未發現不鏽鋼或鐵等異物。又,亦未發現洗淨前後之基板表面之粗糙度增大。
對所製作之玻璃基板之一部分實施掩模處理,用以製作未被蝕刻之部分,並將該狀態下之玻璃基板浸漬於維持在50℃之0.5Vol%矽氟酸水溶液或維持在50℃之1質量%之氫氧化鉀水溶液中規定時間。其後,自上述各水溶液中取出玻璃基板,求出實施了掩模處理之部分與未實施掩模處理之部分的差(蝕刻之差),並除以浸漬時間,從而求出每單位時間之蝕刻量(蝕刻率)。表中分別表示所得之酸蝕刻率及鹼蝕刻率。對No.1-1~No.1-59、No.2-1~No.2-59、No.7-1~59之玻璃測定蝕刻率。No.1-1~No.1-59、No.2-1~No.2-59之各玻璃之酸蝕刻率均為3.0nm/分鐘以下,鹼蝕刻率均為0.1nm/分鐘以下,耐酸性、耐鹼性均優異。另一方面,No.7-1~59之各玻璃雖然耐鹼性優異,但耐酸性不良。
與No.1-1~No.1-59、No.2-1~No.2-59之各玻璃相同,No.3-1~No.3-59、No.4-1~No.4-59、No.6-1~No.6-59之各玻璃之酸蝕刻率亦均為3.0nm/分鐘以下,鹼蝕刻率亦均為0.1nm/分鐘以下,耐酸性及耐鹼性亦均優異。
接著,於混合有硝酸鉀(60質量%)與硝酸鈉(40質量%)並 加熱至375℃之化學強化鹽中,浸漬已預熱至300℃之經洗淨之玻璃基板約3小時,從而進行化學強化處理。藉由該處理,玻璃基板之表面之鋰離子、鈉離子分別被化學強化鹽中之鈉離子、鉀離子取代,玻璃基板被化學強化。再者,形成於玻璃基板之表面上之壓縮應力層的厚度約100~200μm。實施化學強化之後,將玻璃基板浸漬於20℃之水槽中迅速冷卻,維持約10分鐘。
繼而,將完成上述迅速冷卻後之玻璃基板浸漬於加熱至約40℃之硫酸中,一面施加超音波一面進行洗淨。其後,使用0.5%(Vol%)之矽氟酸(H2SiF)水溶液來洗淨玻璃基板,之後,使用1質量%之氫氧化鉀水溶液來對玻璃基板進行洗淨。藉由以上之步驟,而製造磁碟用玻璃基板12。
繼而,對磁碟用玻璃基板進行檢查。利用AFM(原子力顯微鏡)(測定5μm×5μm之矩形區域)來測定磁碟用玻璃基板之表面之粗糙度,最大高度(Rmax)為1.5nm,算術平均粗糙度(Ra)為0.15nm。又,表面為清潔之鏡面狀態,不存在妨礙磁頭之懸浮之異物、或導致過溫故障之異物。又,未發現洗淨前後之基板表面之粗糙度增大。接著,測定抗彎強度。使用抗彎強度測定測試機(島津autograph DDS-2000),如圖2所示向玻璃基板上增加負載,求出玻璃基板破壞時之負載值來作為抗彎強度。所求出之抗彎強度為24.15kg,係應滿足之值。
再者,上述說明係於化學強化之後進行酸洗淨及鹼洗淨,但亦可於鏡面研磨步驟後之洗淨過程中進行酸洗淨及 鹼洗淨。
表1~8之各玻璃中,對使用添加有Ce之玻璃所製作之基板照射紫外線,並於暗室狀態下進行觀察,經目測可確認發出藍色之螢光。利用該螢光可確認附著於基板表面之異物、例如殘留之研磨劑或微小塵埃之有無。又,亦可根據Ce之藍色之螢光之有無,來確認不同種類之未添加Ce之玻璃製基板是否混入上述Ce添加玻璃製基板。
使用以如此之方式所獲得之玻璃基板12來製造磁碟10,並進行硬碟驅動器之測試。圖1中示意性表示基板12上之膜構成(剖面)。
首先,使用經過真空處理之成膜裝置,且利用DC磁控濺鍍法,於Ar氣體環境中依序成膜附著層14、及軟磁性層16。
此時,附著層14係使用CrTi靶材而成膜,以成為20nm之非晶CrTi層。又,軟磁性層16係使用CoTaZr靶材而成膜,以成為200mm之非晶CoTaZr(Co:88原子%、Ta:7原子%、Zr:5原子%)層。
自成膜裝置中取出直至軟磁性層16之成膜結束後之磁碟10,以與表面粗糙度相同之方式進行測定,可知其係Rmax為2.1nm、Ra為0.20nm之平滑鏡面。藉由VSM(Vibrating Sample Magnetometer,振動樣品磁強計)來測定磁性特性,矯頑磁力(Hc)為2奧斯特,飽和磁束密度為810emu/cc,表現出較佳的軟磁性特性。
繼而,使用單片.靜止對向型成膜裝置,於Ar氣體環境 中依序成膜底層18、粒狀構造之微細化促進層20、粒狀構造之強磁性層32、磁性結合控制層34、交換能量控制層36、及保護膜24。本實施例中,底層18係具有第1層及第2層之雙層構造。
於該步驟中,首先,於磁碟基板上形成厚度為10nm之由非晶之NiTa(Ni:40原子%、Ta:10原子%)所組成之層來作為底層18之第1層,並形成厚度為10~15nm之Ru層來作為第2層。
其次,使用由非磁性之CoCr-SiO2所形成之靶材,來形成2~20nm之由hcp結晶構造構成之微細化促進層20。進而,使用由CoCrPt-SiO2所形成之硬磁性體之靶材,來形成15nm之由hcp結晶構造構成的強磁性層32。用以製作強磁性層32之靶材之成分為Co:62原子%、Cr:10原子%、Pt:16原子%、SiO2:12原子%。另外,形成由Pd層所構成之磁性結合控制層34,並形成由[CoB/Pd]n層所構成之交換能量控制層36。
繼而,藉由將乙烯作為材料氣體之CVD法,而形成由氫化碳所構成之保護膜24。使用氫化碳會提高膜硬度,故可防護磁性記錄層22免受來自磁頭之衝擊。
其後,藉由浸塗法而形成由PFPE(perfluoropolyethers,全氟聚醚)形成之潤滑層26。潤滑層26之膜厚為1nm。藉由以上之製造步驟,可獲得作為垂直磁性記錄媒體之垂直磁性記錄方式之磁碟10。以與上述相同之方式來測定所得之表面粗糙度,可知係Rmax為2.2nm、Ra為0.21nm之平 滑鏡面。
將所得之磁碟10搭載於2.5英吋型裝卸型硬碟驅動器中。該硬碟驅動器中所搭載之磁頭係Dynamic Flying Height(簡稱:DFH)型磁頭。該磁頭之相對於磁碟之懸浮量為8nm。
藉由該硬碟驅動器,於磁碟之主表面上之記錄再生用區域中,以每平方英吋200十億位元之記錄密度來進行記錄再生測試,表現出良好的記錄再生特性。而且,於測試中亦無損壞故障及過溫故障。
其次,藉由硬碟驅動器而實施裝卸(Load Unload、以下稱作LUL)測試。
LUL測試係藉由以5400rpm旋轉之2.5英吋型硬碟驅動器、以及懸浮量為8nm之磁頭來進行。磁頭係使用上述類型。掩模部係由NiFe合金所形成。將磁碟搭載於該磁碟裝置上,利用上述磁頭而連續進行LUL動作,並測定LUL之耐久次數。
LUL耐久性測試之後,利用肉眼及光學顯微鏡來觀察磁碟表面及磁頭表面,確認損傷或污漬等之異常之有無。該LUL耐久性測試中,要求無故障地持續40萬次以上之LUL次數,特別係若持續60萬次以上則較佳。再者,於通常所使用之HDD(hard disk drive,硬碟驅動器)之使用環境中,必需經過大概10年左右之使用,LUL次數才超過60萬次。
實施該LUL測試後,磁碟10耐久60萬次以上,合格。又,LUL測試之後取出磁碟10進行檢查,但並未檢測出損 傷或污漬等異常。確認亦無鹼金屬成分之析出。
(比較例A)
其次,製作表1~8所示之比較例1-1~1-5、比較例2-1~2-5、比較例3-1~3-5、比較例4-1~4-5、比較例5-1~5-5、比較例6-1~6-5、比較例7-1~7-5、比較例8-1~8-5之40個玻璃。
比較例1-1~8-1之玻璃係僅添加有Sb來作為澄清劑之玻璃,比較例1-2~8-2之玻璃係添加有Sn及過量之Sb來作為澄清劑之玻璃,比較例1-3~8-3之玻璃係添加有過量之Sn來作為澄清劑之玻璃,比較例1-4~8-4之玻璃係添加有過量之Ce來作為澄清劑的玻璃,比較例1-5~8-5之玻璃係添加有過量之Sn及Ce來作為澄清劑之玻璃。
比較例中之任一種玻璃中之殘留氣泡均超過100個/kg,藉由與實施例相同之方法使用該等玻璃而製作之玻璃基板的表面上,可見因殘留氣泡引起之局部的凹部,基板之耐衝擊性亦低於實施例者。
[表1]
實施例B
(1)玻璃之熔融
No.1-1~No.1-339之玻璃具有表9之No.1所示之基本組成,No.2-1~No.2-339之玻璃具有表9之No.2所示之基本組成,No.3-1~No.3-339之玻璃具有表9之No.3所示之基本組成,No.4-1~No.4-399之玻璃具有表9之No.4所示之基本組成,No.5-1~No.5-339之玻璃具有表9之No.5所示之基本組成,No.6-1~No.6-339之玻璃具有表9之No.6所示之基本組成,No.7-1~No.7-339之玻璃具有表9之No.7所示之基本組成。進而,對於該等No.1~7之各玻璃,向表9中之玻璃之基本組成中,為了獲得含有以下之表10所示之No.1~339中之任一總量比添加量之SnO2、CeO2之玻璃,而秤量氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、氫氧化物等原料以及SnO2、CeO2等澄清劑,並加以混合後作為調配原料。將該原料投入至熔融容器中,於1400~1600℃之範圍內進行6小時的加熱、熔融,澄清、攪拌之後,製作不含未熔解物之均質的熔融玻璃。再者,玻璃之熔解量為40升以上。另外,於上述1400~1600℃之範圍內保持6小時之後,降低(降溫)熔融玻璃之溫度,並於1200~1400℃之範圍內保持1小時,藉此可顯著提高澄清效果。如此,確認Sn及Ce共存之熔融玻璃中可獲得格外優異之澄清效果。
本實施例中所製備之玻璃數為339×7=2373。例如,No.1-1之玻璃具有表9之No.1所示之基本組成,且以表10之No.1所示之量而含有以總量比添加之成分。No.3-150之 玻璃具有表9之No.3所示之基本組成,且以表10之No.150所示之量來含有總量比添加之成分。No.7-339之玻璃具有表9之No.7所示之基本組成,且以表10所示之No.339所示之量來含有以總量比添加之成分。
將所得之玻璃之表面研磨得平坦且平滑,並利用光學顯微鏡自研磨面放大觀察(40~100倍)玻璃內部,對殘留氣泡之數量進行計數。將獲得之殘留氣泡之數量除以相當於放大觀察之區域之玻璃之質量,而獲得殘留氣泡之密度。
殘留氣泡為0個/kg者為等級S,殘留氣泡存在但為2個/kg以下者為等級A,殘留氣泡為3~10個/kg者為等級B,殘留氣泡為11~20個/kg者為等級C,殘留氣泡為21~40個/kg者為等級D,殘留氣泡為41~60個/kg者為等級E,殘留氣泡為61個/kg以上者為等級G,表11~17中表示各玻璃對應之等級。
進而,將不含未熔解物及異物者設為等級S,存有含未熔解物之異物但為2個/kg以下者為等級A,上述異物為3~10個/kg者為等級B,上述異物為11~20個/kg者為等級C,上述異物為21個/kg以上者為等級D,表11~17中表示各玻璃對應之等級。等級D不適合作為資訊記錄媒體用基板之玻璃材料。
再者,表11~17所示之例1-1~7-339中所製備之各玻璃之殘留氣泡的大小均為0.3mm以下。
如此所獲得之玻璃內部確認並無結晶、原料之未熔解物。
根據表9及表10~表17所示之結果,使Sn、Ce之添加量與殘留氣泡之密度相關聯,來調整Sn、Ce之添加量,以使殘留氣泡之密度為所需值以下,而生產玻璃,藉此可將殘留氣泡之密度抑制在所需水準。
其次,將於1400~1600℃保持15小時後之熔融玻璃降溫,並於1200~1400℃保持1~2小時之後,使其成形,除此以外均藉由與上述方法相同之方法來製作玻璃,並檢測殘留氣泡之密度、大小、結晶之有無、原料之未熔解物之有無,獲得與上述結果相同的結果。再者,若將保持在1400~1600℃之時間設為TH,將保持在1200~1400℃之時間設為TL,則上述任一方法中TL/TH較好的是0.5以下,更好的是0.2以下。如上所述藉由使TH長於TL,可容易地將玻璃中之氣體排出至玻璃外。其中,為了促進利用Ce來吸附玻璃中之氣體的效果,較好的是使TL/TH大於0.01,更好的是大於0.02,進而好的是大於0.03,進而更好的是大於0.04。
為了提高Sn及Ce各自之脫泡效果,自1400~1600℃之範圍降溫至1200~1400℃之範圍時的溫度差較好的是30℃以上,更好的是50℃以上,進而好的是80℃以上,尤其好的是100℃以上,進而更好的是150℃以上。再者,溫度差之上限為400℃。
根據JIS規格Z8803、且藉由利用共軸雙重圓筒型旋轉黏度計之黏度測定方法,來測定表11~17所示之例1-1~7-339中的各玻璃之於1400℃之黏度。
表11~17所示之No.1-1~No.1-339中的各玻璃之於1400℃之黏度為300dPa.s,No.2-1~No.2-339中的各玻璃之於1400℃之黏度為250dPa.s,No.3-1~No.3-339中的各玻璃之於1400℃之黏度為400dPa.s,No.4-1~No.4-339中的各玻璃 之於1400℃之黏度為350dPa.s,No.5-1~No.5-339中的各玻璃之於1400℃之黏度為300dPa.s,No.6-1~No.6-339中的各玻璃之於1400℃之黏度為320dPa.s,No.7-1~No.7-339之各玻璃之於1400℃之黏度為320dPa.s。
表11~17所示之例1-1~7-339之各玻璃中,No.1-1~1-339中之各玻璃之楊氏模數為81GPa以上,No.5-1~No.5-339中之各玻璃之楊氏模數為84GPa以上。上述各玻璃中,與不添加Sn及Ce之情形、或不添加Sn及Ce而添加Sb之情形相比,藉由添加Sn及Ce可獲得楊氏模數較大之玻璃。關於No.2-1~No.2-339、No.3-1~No.3-339、No.4-1~No.4-339、No.6-1~No.6-339、No.7-1~No.7-339之各玻璃,藉由添加Sn及Ce亦可增加楊氏模數。藉由使楊氏模數增加,可使具備使用該等玻璃而製作之基板之磁性記錄媒體於高速旋轉時能實現優異之耐顫動性。
對使用表11~17所示之各玻璃而製作之基板照射紫外線,並於暗室狀態下觀察,經目測可確認發出藍色之螢光。利用該螢光可確認附著於基板表面之異物、例如殘留之研磨劑或微小塵埃之有無。又,亦可根據Ce之藍色螢光之有無,來確認上述基板中是否混入不同種類之未添加Ce之玻璃製基板。
將上述各玻璃加工為厚度1mm之兩面經光學研磨後之平板,向光學研磨後之面垂直地入射光,測定分光穿透率,並測定外部穿透率(包含玻璃表面之反射損耗)為80%之波長λ80及5%之波長λ5。若各玻璃中表現出幾個測定結 果,則No.1-23之玻璃(SnO2之添加量0.3質量%、CeO2之添加量0.2質量%)中λ80為354nm、λ5為327nm,No.1-38之玻璃(SnO2之添加量0.5質量%、CeO2之添加量0.3質量%)中λ80為360nm、λ5為335nm,No.1-71之玻璃(SnO2之添加量0.7質量%、CeO2之添加量0.5質量%)中λ80為366nm、λ5為342nm。若增加Ce之添加量則會表現出玻璃之短波長域的吸收增加之傾向,伴隨如此之傾向,向玻璃照射紫外線時之螢光強度亦增加。為了利用紫外線照射所產生之螢光來判別玻璃、或檢查玻璃表面之異物之有無,較理想的是添加能產生充分強度之螢光的Ce,當檢測λ80、λ5與適於上述用途之螢光強度之關係時,可知當λ80為320nm以上時可獲得充分的螢光強度。據此,較好的是以λ80為320nm以上之方式來決定Ce之添加量,更好的是以λ80為330nm以上之方式來決定Ce之添加量,進而好的是以λ80為350nm以上之方式來決定Ce之添加量,進而更好的是以λ80為355nm以上之方式來決定Ce之添加量。同樣,對於λ5而言,較好的是以λ5為300nm以上之方式來決定Ce之添加量,更好的是以λ5為310nm以上之方式來決定Ce之添加量,進而好的是以λ5為320nm以上之方式來決定Ce之添加量,進而更好的是以λ5為330nm以上之方式來決定Ce之添加量。
自容易地利用上述螢光來進行判別及檢查之觀點而言,CeO2之添加量較好的是0.1質量%以上,更好的是0.2質量%以上,進而好的是0.3質量%以上。為了利用螢光來進行 判別及檢查,若λ80及CeO2之添加量為上述範圍外,則無法獲得充分之螢光強度,從而難以進行上述判別及檢查。
(2)玻璃之成形
其次,藉由下述方法A~C中之任一種而將上述玻璃製作為圓盤狀之基板樣品。對於No.1-1~No.1-339中之各玻璃及No.2-1~No.2-339中之各玻璃,藉由與實施例A所示之相同的A~D之3種方法,分別製作基板樣品。其他玻璃係使用A方法來分別製作基板樣品。對於No.1-1~No.1-339中之玻璃及No.2-1~No.2-339中之玻璃,表中所示的殘留氣泡及蝕刻率之結果,係使用A方法所製作之基板樣品的結果。使用B~D之各方法所製作之基板樣品之結果亦相同。
(3)基板之製作
使用藉由上述各方法而獲得之基板樣品,利用與實施例A所示之相同的方法來製作玻璃基板。
對所製作之玻璃基板之一部分實施掩模處理,用以製作未蝕刻之部分,並將該狀態下之玻璃基板浸漬於維持在50℃之0.5Vol%矽氟酸水溶液或維持在50℃之1質量%之氫氧化鉀水溶液中規定時間。其後,自上述各水溶液中取出玻璃基板,求出實施了掩模處理之部分與未實施掩模處理之部分的差(蝕刻差),並除以浸漬時間,從而求出每單位時間之蝕刻量(蝕刻率)。表中分別表示所得之酸蝕刻率及鹼蝕刻率。對No.1-1~No.1-339、No.2-1~No.2-339中之玻璃測定蝕刻率。No.1-1~No.1-339、No.2-1~No.2-339中之各玻璃均具有優異之耐酸性、耐鹼性,酸蝕刻率均為3.0 nm/分鐘以下,鹼蝕刻率均為0.1nm/分鐘以下。
與No.1-1~No.1-339、No.2-1~No.2-339中之各玻璃相同,No.3-1~No.3-339、No.4-1~No.4-339、No.6-1~No.6-339中之各玻璃的耐酸性及耐鹼性亦均優異,酸蝕刻率為3.0nm/分鐘以下,鹼蝕刻率為0.1nm/分鐘以下。
繼而,將預熱至300℃之洗淨後之玻璃基板,浸漬於混合硝酸鉀(60質量%)與硝酸鈉(40質量%)並加熱至375℃之化學強化鹽中約3小時,藉此進行化學強化處理。藉由該處理,玻璃基板之表面之鋰離子、鈉離子分別被化學強化鹽中之鈉離子、鉀離子取代,玻璃基板被化學強化。再者,玻璃基板之表面所形成之壓縮應力層之厚度約為100~200μm。實施化學強化之後,將玻璃基板浸漬於20℃之水槽中迅速冷卻,並維持約10分鐘。
接著,將上述迅速冷卻結束之玻璃基板浸漬於加熱至約40℃之硫酸中,一面施加超音波一面洗淨。其後,使用0.5%(Vol%)之矽氟酸(H2SiF)水溶液來洗淨玻璃基板,之後,使用1質量%之氫氧化鉀水溶液來洗淨玻璃基板。藉由以上之步驟,而製造磁碟用玻璃基板12。
繼而,對磁碟用玻璃基板進行檢查。利用AFM(原子力顯微鏡)(測定5μm×5μm之矩形區域),來測定磁碟用玻璃基板之表面之粗糙度,最大高度(Rmax)為1.5nm,算術平均粗糙度(Ra)為0.15nm。又,表面為清潔之鏡面狀態,且不存在妨礙磁頭懸浮之異物、及導致過溫故障的異物。又,未發現洗淨前後之基板表面之粗糙度增大。繼而,測 定抗彎強度。使用抗彎強度測定測試機(島津autograph DDS-2000),如圖2所示向玻璃基板上施加負載,求出玻璃基板破壞時之負載值,以此作為抗彎強度。所求出之抗彎強度為24.15kg,係應滿足之值。
再者,上述說明中,係化學強化之後進行酸洗淨及鹼洗淨,但亦可於鏡面研磨步驟後之洗淨過程中進行酸洗淨及鹼洗淨。
使用以上述方式而獲得之玻璃基板12來製造磁碟10,並進行硬碟驅動器之測試。圖1中示意性地表示基板12上之膜構成(剖面)。
首先,使用經過真空處理之成膜裝置,且藉由DC磁控濺鍍法,於Ar氣體環境中依序成膜附著層14、及軟磁性層16。
此時,附著層14係使用CrTi靶材而成膜,以成為20nm之非晶CrTi層。又,軟磁性層16係使用CoTaZr靶材來成膜,以成為200nm之非晶CoTaZr(Co:88原子%、Ta:7原子%、Zr:5原子%)層。
自成膜裝置中取出直至軟磁性層16之成膜結束後之磁碟10,同樣地測定表面粗糙度,可知係Rmax為2.1nm、Ra為0.20nm之平滑鏡面。藉由VSM(振動樣品磁強計)來測定磁性特性,矯頑磁力(Hc)為2奧斯特,飽和磁束密度為810emu/cc,表現出較佳的軟磁性特性。
繼而,使用單片.靜止對向型成膜裝置,於Ar氣體環境中,依序成膜底層18、粒狀構造之微細化促進層20、粒狀 構造之強磁性層32、磁性結合控制層34、交換能量控制層36、及保護膜24。本實施例中,底層18係具有第1層及第2層之雙層構造。
於該步驟中,首先,於磁碟基板上形成厚度為10nm之由非晶之NiTa(Ni:44原子%、Ta:10原子%)所形成之層來作為底層18之第1層,並形成厚度為10~15nm之Ru層來作為第2層。
其次,使用由非磁性CoCr-SiO2形成之靶材,而形成2~20nm之由hcp結晶構造構成的微細化促進層20。進而,使用由CoCrPt-SiO2形成之硬磁性體之靶材,而形成15nm之由hcp結晶構造構成的強磁性層32。用以製作強磁性層32之靶材之成分為Co:62原子%、Cr:10原子%、Pt:16原子%、SiO2:12原子%。另外,形成由Pd層構成之磁性結合控制層34,並形成由[CoB/Pd]n層構成之交換能量控制層36。
繼而,藉由將乙烯作為材料氣體之CVD法,而形成由氫化碳所形成之保護膜24。使用氫化碳可提高膜硬度,故可防護磁性記錄層22免受來自磁頭之衝擊。
其後,藉由浸塗法而形成由PFPE(全氟聚醚)形成之潤滑層26。潤滑層26之膜厚為1nm。藉由以上之製造步驟,獲得作為垂直磁性記錄媒體之垂直磁性記錄方式之磁碟。與上述相同地測定所得之表面粗糙度,可知係Rmax為2.2nm、Ra為0.21nm之平滑鏡面。
將所得之磁碟10搭載於2.5英吋型之裝卸型硬碟驅動器 中。搭載於該硬碟驅動器中之磁頭係Dynamic Flying Height(略稱DFH)型磁頭。該磁頭相對於磁碟之懸浮量為8nm。
藉由該硬碟驅動器而於磁碟之主表面上的記錄再生用區域中,以每平方英吋200十億位元之記錄密度來進行記錄再生測試,表現出良好的記錄再生特性。且測試中亦未產生損壞故障及過溫故障。
其次,藉由硬碟驅動器而實施裝卸(Load Unload、以下稱作LUL)測試。
LUL測試係藉由以5400rpm而旋轉之2.5英吋型硬碟驅動器、以及懸浮量為8nm之磁頭而進行。磁頭係利用上述類型。掩模部係由NiFe合金所形成。將磁碟搭載於該磁碟裝置中,藉由上述磁頭而連續地進行LUL動作,並測定LUL之耐久次數。
LUL耐久性測試之後,利用肉眼及光學顯微鏡來觀察磁碟表面及磁頭表面,確認有無損傷或污漬等異常。該LUL耐久性測試中,要求無故障地耐久40萬次以上之LUL次數,特別係,若耐久60萬次以上則較佳。再者,通常所使用之HDD(硬碟驅動器)之使用環境下,必需使用大概10年左右,LUL次數才超過60萬次。
實施該LUL測試後,磁碟10之耐久60萬次以上,合格。又,LUL測試之後取出磁碟10並進行檢查,但未檢測出損傷或污漬等異常。確認亦無鹼金屬成分之析出。
(比較例B)
其次,製作表11~17所示之比較例1-1~1-9、比較例2-1~2-9、比較例3-1~3-9、比較例4-1~4-9、比較例5-1~5-9、比較例6-1~6-9、比較例7-1~7-9之63個玻璃。比較例中之玻璃亦係按照與實施例相同之要領來製作。
表11~17中所示之比較例1-1~7-1之玻璃、比較例1-2~7-2之玻璃、比較例1-3~7-3之玻璃,係添加有過量之Sn氧化物及Ce氧化物來作為澄清劑之玻璃。
該等玻璃中均發現有Sn氧化物之未熔解物,不適合作為資訊記錄媒體用玻璃基板材料。
表11~17中所示之比較例1-6~7-6之玻璃係僅添加有Sb來作為澄清劑之玻璃,比較例1-7~8-7之玻璃係添加有Sn及過量之Sb來作為澄清劑之玻璃,比較例1-8~8-8之玻璃係添加有過量之Sn來作為澄清劑之玻璃,表11~17所示之比較例1-9~8-9之玻璃係添加有過量之Ce來作為澄清劑的玻璃。
該等玻璃之殘留氣泡均超過100個/kg,於藉由與實施例相同之方式而使用該等玻璃所製作的玻璃基板之表面上,可見因殘留氣泡而引起之局部的凹部,基板之耐衝擊性亦低於實施例中者。
10‧‧‧磁碟
12‧‧‧基板
14‧‧‧附著層
16‧‧‧軟磁性層
18‧‧‧底層
20‧‧‧微細化促進層(非磁性粒狀層)
22‧‧‧磁性記錄層
24‧‧‧保護膜
26‧‧‧潤滑層
32‧‧‧強磁性層
34‧‧‧磁性結合控制層
36‧‧‧交換能量控制層
1‧‧‧鋼球
2‧‧‧基板
3‧‧‧基板固持器
圖1係表示本發明之一實施形態之磁碟的構成之一例的圖。
圖2係抗彎強度之測定方法之說明圖。

Claims (36)

  1. 一種磁性記錄媒體基板用玻璃,其係由氧化物玻璃所形成,且特徵在於:以氧化物為基準進行換算,以莫耳%表示,含有SiO2 60~75%、Al2O3 1~15%、Li2O 5~20%、Na2O 8~15%、K2O 0~5%、(其中,Li2O、Na2O及K2O之合計含量為25%以下),並進而含有以總量比計之合計含量為0.1~3.5質量%之Sn氧化物及Ce氧化物,Sn氧化物含量相對於Sn氧化物與Ce氧化物之合計含量的比(Sn氧化物含量/(Sn氧化物含量+Ce氧化物含量))為0.01~0.99,Sb氧化物含量為0~0.1%,且不含有As及F。
  2. 如請求項1之磁性記錄媒體基板用玻璃,其中Sn氧化物與Ce氧化物之合計含量為0.1~1.5質量%。
  3. 如請求項1之磁性記錄媒體基板用玻璃,其中Sn氧化物與Ce氧化物之合計含量為0.5~1.5質量%。
  4. 如請求項1之磁性記錄媒體基板用玻璃,其中以質量%表示之Sn氧化物含量相對於Sn氧化物與Ce氧化物之合計含量的比(Sn氧化物含量/(Sn氧化物含量+Ce氧化物含量))為1/3以上。
  5. 如請求項1之磁性記錄媒體基板用玻璃,其中以質量%表 示之Sn氧化物含量相對於Sn氧化物與Ce氧化物之合計含量的比(Sn氧化物含量/(Sn氧化物含量+Ce氧化物含量))係0.45~0.98之範圍內。
  6. 如請求項1至5中任一項之磁性記錄媒體基板用玻璃,其係不含有Sb之玻璃。
  7. 如請求項1至5中任一項之磁性記錄媒體基板用玻璃,其中以莫耳%表示,含有MgO 0~10%、CaO 0~10%、SrO 0~5%、BaO 0~5%、B2O3 0~3% P2O5 0~1% ZnO 0~3%。
  8. 如請求項1至5中任一項之磁性記錄媒體基板用玻璃,其中更包含ZrO2、TiO2、La2O3、Nb2O5、Ta2O5及HfO2共計含有0.1~5莫耳%。
  9. 如請求項1至5中任一項之磁性記錄媒體基板用玻璃,其中MgO、CaO、SrO及BaO之合計含量為0.1~10莫耳%。
  10. 如請求項1至5中任一項之磁性記錄媒體基板用玻璃,其中SiO2與Al2O3之合計含量為65莫耳%以上,且具有於1400℃之黏度為103dPa.s以下之黏性特性。
  11. 如請求項1至5中任一項之磁性記錄媒體基板用玻璃,其中以質量%表示,含有 SiO2 66~70%、Al2O3 7~12%、(其中,SiO2與Al2O3之合計含量為75%以上)、Li2O 5~10%、Na2O 8~13%、K2O 0.1~2%、(其中,Li2O、Na2O及K2O之合計含量為15~22%)、MgO 0.1~5%、CaO 0.1~5%、SrO及BaO共計為0~1%、ZrO2 0.1~2%、B2O3 0~1%、ZnO 0~1%。
  12. 如請求項1至5中任一項之磁性記錄媒體基板用玻璃,其中以質量%表示,含有SiO2 66~70%、Al2O3 5~12%、Li2O 5~20%、Na2O 8~13%、K2O 0.1~2%、(其中,Li2O、Na2O及K2O之合計含量為18~22%)、MgO及CaO共計為0~5%、SrO及BaO共計為0~5%、ZrO2、TiO2、La2O3、Nb2O5、Ta2O5、HfO2共計為 0.1~5%、B2O3 0~3%、ZnO 0~1%、P2O5 0~0.5%。
  13. 如請求項1至5中任一項之磁性記錄媒體基板用玻璃,其中具備浸漬於恆溫50℃之0.5體積%之矽氟酸水溶液時之蝕刻率為3.0nm/分鐘以下的耐酸性、以及浸漬於恆溫50℃之1質量%之氫氧化鉀水溶液時之蝕刻率為0.1nm/分鐘以下的耐鹼性。
  14. 一種磁性記錄媒體基板用玻璃之製造方法,其係製造由氧化物玻璃所形成之磁性記錄媒體基板用玻璃者,且特徵在於:添加Sn及Ce調配玻璃原料,使上述玻璃原料熔融,並使所得之熔融玻璃澄清、成形,以獲得如下玻璃:以氧化物為基準進行換算,以莫耳%表示,含有SiO2 60~75%、Al2O3 1~15%、Li2O 5~20%、Na2O 8~15%、K2O 0~5%、(其中,Li2O、Na2O及K2O之合計含量為25%以下),進而含有以總量比計之合計含量為0.1~3.5質量%之Sn氧化物及Ce氧化物,且Sn氧化物含量相對於Sn氧化物與Ce氧化物之合計含量的比(Sn氧化物含量/(Sn氧化物含量 +Ce氧化物含量))為0.01~0.99,Sb氧化物含量為0~0.1%,且不含有As及F。
  15. 如請求項14之磁性記錄媒體基板用玻璃,其中Sn氧化物與Ce氧化物之合計含量為0.1~1.5質量%。
  16. 如請求項14之磁性記錄媒體基板用玻璃,其中Sn氧化物與Ce氧化物之合計含量為0.5~1.5質量%。
  17. 如請求項14之磁性記錄媒體基板用玻璃之製造方法,其中調配、熔融玻璃原料,將所得之熔融玻璃保持在1400~1600℃之後,降溫並保持在1200~1400℃之後使其成形。
  18. 如請求項14至17中任一項之磁性記錄媒體用玻璃之製造方法,其中熔融玻璃於1400℃之黏度為103dPa.s以下。
  19. 如請求項14至17中任一項之磁性記錄媒體用玻璃之製造方法,其中以玻璃中之殘留氣泡密度為60個/kg以下之方式來決定Sn及Ce之添加量。
  20. 如請求項14至17中任一項之磁性記錄媒體用玻璃之製造方法,其中使熔融玻璃流出而獲得熔融玻璃塊,並將上述玻璃塊擠壓成形。
  21. 如請求項14至17中任一項之磁性記錄媒體用玻璃之製造方法,其中藉由浮式法將熔融玻璃成形為板狀之玻璃。
  22. 如請求項14至17中任一項之磁性記錄媒體用玻璃之製造方法,其中使熔融玻璃進行溢流下引成形而獲得板狀之玻璃。
  23. 如請求項1至5中任一項之磁性記錄媒體基板用玻璃,其 經過化學強化處理。
  24. 一種磁性記錄媒體用基板,其係由如請求項1至13及23中任一項之玻璃所構成。
  25. 如請求項24之磁性記錄媒體用基板,其中主表面之粗糙度Ra小於0.25nm。
  26. 如請求項24或25之磁性記錄媒體用基板,其中抗彎強度為10kg以上。
  27. 如請求項24或25之磁性記錄媒體用基板,其具有圓盤形狀,且厚度為1mm以下。
  28. 一種磁性記錄媒體用基板之製造方法,其包括:對如請求項1至13及23中任一項之玻璃進行鏡面研磨加工之步驟;以及,於鏡面研磨之後實施酸洗淨及鹼洗淨之洗淨步驟。
  29. 如請求項28之磁性記錄媒體用基板之製造方法,其中於上述鏡面研磨加工步驟與洗淨步驟之間,具備對上述玻璃進行化學強化處理之步驟。
  30. 一種磁性記錄媒體用基板之製造方法,其包括:藉由如請求項14至22中任一項之方法製作玻璃,並對上述玻璃進行鏡面研磨加工之步驟;以及,於鏡面研磨之後實施酸洗淨及鹼洗淨之洗淨步驟。
  31. 如請求項30之磁性記錄媒體用基板之製造方法,其中於上述鏡面研磨加工步驟與洗淨步驟之間,具備對上述玻璃進行化學強化處理之步驟。
  32. 一種磁性記錄媒體,其於如請求項24至27中任一項之磁 性記錄媒體用基板上包含資訊記錄層。
  33. 如請求項32之磁性記錄媒體,其係採用垂直磁性記錄方式者。
  34. 一種磁性記錄媒體之製造方法,其藉由如請求項28至31中任一項之方法製作磁性記錄媒體用基板,並於上述基板上形成資訊記錄層。
  35. 一種磁性記錄媒體基板用玻璃,其係由氧化物玻璃所形成,且特徵在於:以氧化物為基準進行換算,以莫耳%表示,含有SiO2 60~75%、Al2O3 1~15%、Li2O 5~20%、Na2O 8~15%、K2O 0~5%、(其中,Li2O、Na2O及K2O之合計含量為25%以下),以總量比計,添加有0.01~0.7質量%之Sn氧化物及0~1.4質量%之Ce氧化物,Sb氧化物含量為0~0.1質量%,且不含有As及F,λ80為320nm以上。
  36. 一種磁性記錄媒體基板用玻璃,其係由氧化物玻璃所形成,且特徵在於:以氧化物為基準進行換算,以莫耳%表示,含有SiO2 60~75%、Al2O3 1~15%、Li2O 5~20%、 Na2O 8~15%、K2O 0~5%、(其中,Li2O、Na2O及K2O之合計含量為25%以下),進而含有以總量比計之合計含量為0.1~3.5質量%之Sn氧化物及Ce氧化物,Sn氧化物含量相對於Sn氧化物與Ce氧化物之合計含量的比(Sn氧化物含量/(Sn氧化物含量+Ce氧化物含量))為0.01~0.99,Sb氧化物含量為0~0.1%,不含有As及F,且λ80為320nm以上。
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